Medical & Biological Engineering & Computing ( IF 2.6 ) Pub Date : 2021-03-17 , DOI: 10.1007/s11517-021-02342-w Pinar Ercal 1 , Aysegul Erten Taysi 1 , Demet Cagil Ayvalioglu 2 , Meltem Mert Eren 3 , Soner Sismanoglu 3
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The purpose of this study was to determine the effects of prosthetic materials and crown/implant (C/I) ratio on short implants with a marginal bone resorption. Three-dimensional finite element analysis was used to simulate stress distribution under static loading in non-resorption and resorption scenarios (3-mm vertical bone loss) in implants restored with single crowns and C/I ratios of 1:1, 1.5:1, and 2:1 were evaluated. Different crown materials were used: porcelain-fused to metal, porcelain-fused to zirconia, monolithic zirconia, and zirconia-based crown veneered with indirect composite resin. The C/I ratio, the peri-implant bone resorption, and the loading conditions were the key factors affecting the generated stress in short implants. In non-resorption models, von Mises stress ranged between 50 and 105 MPa whereas in resorption models, the values ranged from 168 to 322 MPa, both increasing with the higher C/I ratio under oblique forces. Under axial loading, the C/I ratio did not influence the stress values as the presence of resorption was the only parameter increasing, 57 MPa for the non-resorption models and 101 MPa for the resorption models, respectively. Preference of a prosthetic material was ineffective on the distribution of stress in the bone and implant structure under static loading in any models. The peri-implant bone resorption and a higher C/I ratio in short implants increase the stress values under both axial and oblique forces, whereas the crown material does not influence stress distribution in the surrounding bone and implant structure.
Graphical abstract
中文翻译：
种植体周围骨吸收、修复材料和冠与种植体比对短种植体应力分布的影响：有限元分析
本研究的目的是确定修复材料和牙冠/种植体 (C/I) 比对边缘骨吸收的短种植体的影响。三维有限元分析用于模拟非再吸收和再吸收情况（3-mm 垂直骨丢失）下静态负载下的应力分布，在单牙冠修复的种植体中，C/I 比为 1:1、1.5:1，和 2:1 进行了评估。使用了不同的牙冠材料：瓷熔金属、瓷熔氧化锆、整体氧化锆和用间接复合树脂饰面的氧化锆基牙冠。C/I 比、种植体周围骨吸收和负载条件是影响短种植体产生应力的关键因素。在非再吸收模型中，von Mises 应力范围在 50 到 105 MPa 之间，而在再吸收模型中，值范围从 168 到 322 MPa，两者都随着斜力作用下 C/I 比的升高而增加。在轴向载荷下，C/I 比不影响应力值，因为吸收的存在是唯一增加的参数，非吸收模型分别为 57 MPa 和再吸收模型分别为 101 MPa。在任何模型中，在静态载荷下，对假体材料的偏好对骨骼和种植体结构中的应力分布都是无效的。种植体周围的骨吸收和短种植体中较高的 C/I 比增加了轴向力和斜向力下的应力值，而牙冠材料不会影响周围骨骼和种植体结构中的应力分布。C/I 比不影响应力值，因为再吸收的存在是唯一增加的参数，非再吸收模型分别为 57 MPa 和再吸收模型为 101 MPa。在任何模型中，在静态载荷下，对假体材料的偏好对骨骼和种植体结构中的应力分布都是无效的。种植体周围的骨吸收和短种植体中较高的 C/I 比增加了轴向力和斜向力下的应力值，而牙冠材料不会影响周围骨骼和种植体结构中的应力分布。C/I 比不影响应力值，因为再吸收的存在是唯一增加的参数，非再吸收模型分别为 57 MPa 和再吸收模型为 101 MPa。在任何模型中，在静态载荷下，对假体材料的偏好对骨骼和种植体结构中的应力分布都是无效的。种植体周围的骨吸收和短种植体中较高的 C/I 比增加了轴向力和斜向力下的应力值，而牙冠材料不会影响周围骨骼和种植体结构中的应力分布。在任何模型中，在静态载荷下，对假体材料的偏好对骨骼和种植体结构中的应力分布都是无效的。种植体周围的骨吸收和短种植体中较高的 C/I 比增加了轴向力和斜向力下的应力值，而牙冠材料不会影响周围骨骼和种植体结构中的应力分布。在任何模型中，在静态载荷下，对假体材料的偏好对骨骼和种植体结构中的应力分布都是无效的。种植体周围的骨吸收和短种植体中较高的 C/I 比增加了轴向力和斜向力下的应力值，而牙冠材料不会影响周围骨骼和种植体结构中的应力分布。
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