نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استادیار، بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 مرکز تحقیقات ایمپلنت‌های دندانی، پژوهشکده علوم دندان پزشکی ، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

10.22041/ijbme.2021.528547.1690

چکیده

پایداری اولیه ایمپلنت عبارت است از درگیری اولیه مکانیکی میان ایمپلنت و استخوان، که یک پیش نیاز اساسی برای ارزیابی موفقیت ایمپلنت گذاری است. پایداری اولیه به‌صورت برون‌تنی با اندازه‌گیری سفتی و بار بیشینه سازه استخوان-ایمپلنت، قابل بررسی است. فرآیندهایی مانند ایمپلنت گذاری و اعمال بار بر روی ایمپلنت، سبب ایجاد آسیب در استخوان شده و منجر به کاهش پایداری اولیه می‌شود. هدف این مطالعه، یافتن تاثیر آسیب‌های ایجاد شده در استخوان بر پایداری اولیه سازه استخوان-ایمپلنت در بارگذاری-باربردای فشاری دوره‌ای است. بدین منظور، پس از آماده‌سازی نمونه استخوان-ایمپلنت، آزمون مکانیکی بارگذاری-باربرداری فشاری دوره‌ای به صورت مرحله به مرحله و جابجایی کنترل بر روی سازه انجام و در هر مرحله، از نمونه تصاویر میکروسی‌تی ( µCT) گرفته شد. در نهایت سفتی سازه و بارنهایی از آزمون مکانیکی و توزیع کرنش پلاستیک در استخوان با مقایسه تصاویر µCT در هر مرحله با استفاده از روش همبستگی حجمی دیجیتال (DVC) محاسبه شدند. نتایج این تحقیق نشان داد، افزایش مرحله به مرحله‌ی دامنه بارگذاری از صفر تا 96/ 0 میلی‌متر، سبب کاهش %40 سفتی سازه نسبت به سفتی اولیه و افزایش کرنش پلاستیک در استخوان اطراف ایمپلنت می‌شود. از نتایج این تحقیق می‌توان در بهینه سازی طراحی ایمپلنت‌های دندانی با رویکرد افزایش پایداری اولیه استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation on primary stability of dental implants during compressive cyclic loading-unloading using µCT imaging, and digital volume correlation (DVC) method

نویسندگان [English]

  • pedram Akhlaghi 1
  • Setareh Khorshidparast 1
  • Gholamreza Rouhi 2
  • hamidreza Barikani 3

1 Biomechanics, Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran

2 Assistant Professor, Biomechanics, Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran

3 Dental Implant Research Center, Dentistry Research Institute, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

چکیده [English]

Primary stability is the initial mechanical engagement of the implant with its neighboring bone, which is a prerequisite for successful implantation. Primary stability of dental implants can be investigated through in-vitro assessment of stiffness and the ultimate load of the bone-implant complex. Implantation and the following loading on an implant could cause mechanical damage in the peripheral bone, and subsequently, reduce the primary stability of the implant. This study aimed at finding the effects of damage induced in the bone through exerting compressive loading-unloading cycles on the primary stability of the bone-implant system. For this purpose, a dental implant was inserted into a bone sample extracted from the proximal part of a bovine tibia. The implant was undergone step-wise displacement-controlled loading-unloading cycles, and µCT images of the neighboring bone were obtained at each loading-unloading step. Then, the stiffness of the bone-implant structure was calculated after unloading the specimen in each step and the first maximum endured force during loading was considered as the ultimate load of the structure. The distribution of plastic stain in the bone due to loading-unloading of the construct was calculated using digital volume correlation, through correlating the µCT images after unloading in each step. Results of this work showed that increasing the step-wise displacement amplitude from zero to 0.96 mm caused a stiffness reduction of 40%, compared to the initial stiffness, and induced higher plastic strains in peri-implant bone. The results of this study can be used in optimizing the design of dental implants, with the approach of increasing primary stability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Primary stability
  • Bone-implant stiffness
  • In-vitro test
  • µ؛ CT imaging
  • Digital volume correlation
  • Plastic strain