Zum Risiko der Implantatversorgung bei Bruxismus <br> Eine Beanspruchungsanalyse mittels Finiter Elemente

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ZZI 02/2001, 64-70

Zum Risiko der Implantatversorgung bei Bruxismus


Eine Beanspruchungsanalyse mittels Finiter Elemente

J. Lenz, C. Freischläger, Q. Rong, K. Schweizerhof, H. J. Schindler, D. Riediger

Zusammenfassung:
Die Untersuchung ist der Fragestellung gewidmet, inwieweit sich die Beanspruchungen, die im Knochenlager um ein Unterkiefer-Implantat unter dysfunktionellen Belastungen auftreten, von den unter funktionellen Lasten erzeugten Spannungen unterscheiden. Sie soll also aus der Sicht der Mechanik einen Beitrag zu der in der Klinik gestellten Frage leisten, ob die Implantatversorgung von Patienten, die zum Knirschen neigen, mit einem erhöhten Verlustrisiko verbunden sein könnte. Bei dem in dieser Studie gewählten repräsentativen mechanischen Modell für den Unterkiefer handelte es sich um einen inhomogenen Balken. Sein Querschnitt sowie die Verteilung von Kortikalis und Spongiosa wurden entsprechend den Verhältnissen bei einem realen zahnlosen, atrophierten Unterkiefer-Präparat im Prämolarenbereich modelliert. Als Implantat wurde ein Zylinder (Durchmesser: 4 mm) mit abschließender halbkugeliger Basis gewählt; die Insertionstiefe betrug 14 mm. Die Spannungsverteilungen wurden auf numerischem Wege mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente (FEM) ermittelt. Als funktionelle Referenz-Last diente eine Axialkraft von 100 N, die einer mäßigen Kaukraft entspricht. Die dabei im Knochenbett erzeugten Beanspruchungen wurden mit denjenigen Spannungen verglichen, die sich bei demselben Kraftwert in horizontaler Richtung, und zwar sowohl quer zur Balkenachse (transversal) als auch in Balkenrichtung (longitudinal), ergaben. Dabei stellte sich heraus, dass diese dysfunktionellen Lasten zu einer drastisch erhöhten Beanspruchung des Knochenlagers führen: Im Vergleich zur funktionellen Beanspruchung fallen die maximalen Zugspannungen bei der transversalen Scherlast um mehr als 15 mal, bei der longitudinalen Scherlast sogar um mehr als 17 mal höher aus.

A contribution to the risk of implants under bruxism: a finite element stress analysisA contribution to the risk of implants under bruxism: a finite element stress analysis

Summary:
The results of several specific investigations as well as the conclusions of retrospective studies indicate that dental implants in patients tending to bruxism might be subject to an increased risk of loss. This study shall contribute to settle this clinical question from the point of view of mechanics by comparing the stresses in the bony support around an implant under functional and dysfunctional loads. As a mechanical model for the edentulous, atrophied mandible an inhomogeneous beam was taken. Its cross section as well as the distribution of cortical and trabecular bone corresponded to the premolar site of a real mandible. The implant was chosen as a cylinder (diameter: 4 mm) with hemispherical base, the insertion depth amounted to 14 mm. Stress distributions were computed numerically with the Finite Element Method (FEM). A functional axial (vertical) force of 100 N corresponding to a moderate chewing force served as a reference functional load. The appropriate stresses were compared with those belonging to dysfunctional shear (horizontal) loads of identical magnitude. The results showed that dysfunctional loads led to drastically increased stresses in the bony support: Concerning maximum tensile stresses, transverse shear forces produced more than 15 times higher, longitudinal shear forces more than 17 times higher tensile stresses as compared to the axial force.


(Stand: 01.02.2001)

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