Fundamentals of biomechanical analysis of immediately loaded dental implants

Abstract

Success of immediately loaded dental implant can be achieved by selecting appropriate implant dimensions through establishing their correlation with interfacial strains which are responsible for bone healing and osseointegration process. This study aim was to correlate maximal bone strains induced by variable-sized implants with functional loads for the purpose of their comparing with mean experimental functional load. 3D models of 24 implant-bone assemblies were designed and finite element analysis was performed in ANSYS 15. Maximal first principal strains were analyzed. Current ultimate functional load values, corresponding to 3000 μstrain of pathological bone turnover, were determined and compared with 120.92 N mean experimental functional load to evaluate the success prognosis. Strains were found directly dependent on bone quality and implant dimensions. So, bone strains alone have an impact on immediate loading success. It is favorable for tested implants placed in type III bone, if functional load does not exceed 120.92 N. Type IV bone is completely unacceptable for immediate loading.

Успішність життєвого циклу дентального імпланта за миттєвого навантаження можна забезпечити шляхом вибору його розмірів за наслідками встановлення їх кореляції з деформаціями прилеглих тканин, від яких залежить відновлення кістки та процес остеоінтеграції. Метою цього дослідження було встановити зв’язки максимальних деформацій кісткових тканин, викликаних імплантами різних розмірів, з поточними функціональними навантаженнями з метою порівняння останніх із експериментальним функціональним навантаженням. Було розроблено 3D-моделі 24-х біомеханічних систем «імплант-кістковий сегмент» та виконано скінченно-елементний аналіз їх деформованого стану із використанням ANSYS 15. Було проаналізовано найбільші перші головні деформації за умов косого функціонального навантаження. Граничні функціональні навантаження, які відповідають 3000×10- 6 граничній патологічній деформації кісткової тканини, були визначені та порівняні з 120,92 Н експериментальним функціональним навантаженням для визначення перспектив успішності. Було кількісно встановлено, що деформації та граничні функціональні навантаження суттєво залежать від якості кісткової тканини та розмірів імпланта. Таким чином, рівень деформацій визначає перспективу успішності миттєвого навантаження. Вона позитивна для вивчених імплантів, які вживлено у кісткову тканину III типу якості, якщо функціональне навантаження не перевищує 120,92 Н. Кісткова тканина IV типу якості абсолютно неприйнятна для миттєвого навантаження дослідженими імплантами.