نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک ایران)

2 دانشیار، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک ایران)

3 دندان‌پزشک مرکز تحقیقات دندان پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران

4 کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک ایران)

10.22041/ijbme.2011.13137

چکیده

تحلیل تنش، ابزار مناسبی در براورد نواحی آسیب‌پذیر در مقابل بارگذاری‌های متناوب ناشی از جویدن و دیگر کارکردهای فیزیولوژیک بافت دندانی است. این مطالعه تأثیرویژگی ویسکوالاستیسیته اجزای دندانی را در توزیع تنش دردندان سانترال فک بالا، تحت بارگذاری دینامیکی بااستفاده از مدلسازی اجزای محدود بررسی کرده است. حساسیت تنش به خاصیت ویسکوالاستیک بررسی شده ونتایج بیانگر کاهش دامنةتنشدینامیک به ازای افزایش خاصیت ویسکوالاستیک استکه بیشترین تأثیردرمحل اتصال مینا با سمان و سپس در اتصال با عاج مشاهده شده است. خاصیت ویسکوالاستیک به توزیع یکنواخت‌تر تنش در دندان کمک می‌کند و این امر به دلیل کاهش دامنة موج تنش و کاهش نسبت بیشینه به کمینة موج تنش است. افزایش خاصیت ویسکوالاستیک باعث اختلاف فاز بین موج بار و تنش می‌شودکه این امر با توجه به میرایی موج تنش و انتشار آهستة این موج به مقدار بیشینه کمتر تنش پس از انعکاس موج تنش در مرزهای اجزا می‌انجامد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Dynamic Stress Analysis of Upper Central Teeth Using Finite Element Method: Effect of Visco-elasticity

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mehdi Khani 1
  • Mohammad Tafazzoli Shadpour 2
  • Farzane Aghajani 3
  • Peyman Naderi 4

1 Ph.D Student, Biomechanics Department, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology

2 Associate Professor, Biomechanics Department, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology

3 Dentist of Dental Research Center, Tehran University of Medical Sciences

4 M.Sc, Biomechanics Department, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology

چکیده [English]

Stress analysis is a proper tool in evaluation of vulnerable regions of dental tissues exposed to cyclic loading due to mastication and other physiological functions. In this study, effects of visco-elastic property of dental components on the distribution of stress are investigated in finite element models of upper central tooth prone to dynamic loading. Sensitivity of stress pulse to the visco-elastic property is studied. Results indicate reduction of stress pulse amplitude by elevation of visco-elastic parameter with highest effect in enamel-cementum junction and then in enamel-dentin junction. The visco-elastic property causes smoothening of the stress distribution in dental tissues. Such effect is due to reduction of stress wave amplitude and elevation of the ratio of minimum to maximum stress values. Increased visco-elasticity of components results in elevated phase shift between load and stress waves and higher attenuation of stress wave. This causes slow propagation of attenuated wave leading to lower maximum stress after reflection of stress wave in boundaries and junctions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Visco-elasticity
  • Cyclic loading
  • Central teeth
  • fatigue
  • Phase shift

[1] Romeed S. A., et al., A comparison of 2D and 3D        finite element analysis of a restored tooth; J. oral rehab, 2006; 33: 209-215.

 [2] Toparli M., Stress analysis in a post-restored tooth      utilizing finite element method; J. oral rehab, 2003; 30: 470-476.

 [3] Jeon p., et al., Three-dimensional finite element analysis of stress in the periodontal ligament of the maxillary first molar with simulated bone loss; Am. J. Orthod. DentofacialOrthop, 2001; 119: 498-504.

 [4]  Kishen A., Kumar G. V., Chen N. N., Stress-strain response in human dentine: rethinking fracture predilection in post-core restored teeth; J. Dent. Traumatol, 2004; 20: 90-100.

 [5]  Telli C., Gulkan P., et al., Additional studies on the distribution of stresses during vertical compaction of gutta-percha in the root canal; Brit.  Dent. J, 1999; 187: 32-37.

 [6]  Rees J. S., The role of cuspal flexure in the development of abfraction lesions: a Finite element study; Europ. J. oral scien, 1998; 106: 1028-1032.

 [7]  Rudolph D. J., et al.,  A Finite Element Model of apical force distribution from orthodontic tooth movement; Angle orthodon, 2001; 71: 127-131.

 [8]  Craig R. G., et al., Compressive properties of enamel, dental cements, and gold; J. Dent. Res, 1961; 40: 936-945.

 [9]  Sano H., et al., Tensile properties of mineralized and dematerialized human and bovine dentin; J. Dent.  Res,1994; 73: 1205-1211.

[10] Dorrow C., et al., Finite element simulation of in vivo tooth mobility in comparison with experimental result; J.  mech. Med. Boil, 2003; 3:79-94.

[11] Kinney J.  H., et al., Hardness and Young’s modulus of human peritubular and intertubular dentin; Arch. Oral boil, 1996; 41: 9-13.

[12]Wood J. D., et al., Mechanical behavior of the Dentin-Enamel Interface; 9th Intl. Cong. Soc. Experimental Mech, 2000.

[13] Ash M. M., Wheerer’s Dental Anatomy, Physiology and Occlusion; 8nd Edition, Elsevier, 2003.

 [14]Kardestuncer H., et al., Finite element handbook; First Edition, New York, McGraw-Hill, 1987.

[15]O’Brien W. J., Dental Material and Their Selection; 2nd Edition, Chicago, Quintessence publishing co, 2002.

 [16]Fung Y.C., Biomechanics: Mechanical properties of living tissue, 2nd Edition, New York, Springer, 1993.

 [17]Fratzl P., Collagen: Structure and Mechanics, an Introduction. In: Collagen: Structure and Mechanics; 3nd Edition, New York, Springer, 2008.

 [18]Shillinburg H. T., et al., Fundamentals Of fixed prosthodontics; 3rd Edition, Chicago, Quintessence publishing co, 1997.

 [19]Craig R. G., Restorative Dental Materials; 11rd Edition, Elsevier, 2002.

 [20]Anderson T. L., Fracture mechanics: Fundamentals and application; 5rd Edition, Boca Raton, Taylor & Francis, 2005.

 [21] Shigley J. E., Mischke C. R.; Standard handbook of machine design; First Edition, New York, McGraw-Hill, 1986.