In order to find the degree of osseointegration at bone-implant interface of clinically successful implants, models including the 3.75mm wide, 10mm long screw type $Br{\aa}nemark$ implant as a standard and cylinder, 15mm long, 5.0mm wide, two splinted implants, and implants installed in various cancellous bone density were designed. Also, the amount of load and material of prostheses were changed. The stress and minimum contact fraction were analyzed on each model using three-dimensional finite element method(I-DEAS and ABAQUS version 5.5). The results of this study were as follows. 1. 10mm long, 3.75mm diameter-screw type implant had $36.5{\sim}43.7%$ of minimum contact fraction. 2. Cylinder type implant showed inferior stress distribution and higher minimum contact fraction than screw type. 3. As implant length was increased, minimum contact fraction was increased a little, however, maximum principal stress was decreased. 4. Implants with a large diameter had lower stress value with slightly higher minimum contact fraction than standard screw type. 5. Two splinted implants showed no change of minimum contact fraction. 6. The higher bone density, the lower stress value. 7. The material of occlusal surface had no effect on the stress of the bone-implant interface.
The stress distribution of bone is altered by the rigid bone plate, sometimes resulting in unfavorable osteoporosis. The rigidity and the biocompatibility are important factors for the design of prosthesis. However, it is also necessary to consider the effect on the bone remodeling. In this paper, it is attempted to establish an approximate and simple method to predict the trend of the configuration of surface bone remodeling for the case of a bone plate using stress analysis. Thus, three dimensional finite element model of plated-human femur is generated and simulated. In addition. the stress difference method (SDM) is introduced and attempted to demonstrate the configuration of surface bone remodeling of the plated-human femur. The results are compared with those of invivo tests and the feasibility of the stress difference method is discussed.
Purpose: The purpose of this study was to evaluate the stability of abutment screws used with the zirconia fixture-based implant system and compare them with those used with the existing titanium fixture system via the finite element method. Methods: A single implant-supported restoration was designed for the finite element analysis. A universal analysis program was used to set 8 occlusal points along the direction to the long axis of the implant, and an occlusal load of 700 N was applied. Results: In all models (Zir and Ti-fixture model), the screw threads presented with the highest von Mises stress (VMS) values, whereas the head and end presented with the lowest VMS values. The VMS of the screw used in the zirconia-fixture model was 5.97% lower than that used in the titanium-fixture model (261.258 vs. 276.911 MPa, respectively) despite statistical significance. Furthermore, the zirconia fixture (352.912 MPa) had a higher stress value (8.42%) than the titanium fixture (332.331 MPa). In a completely tightened titanium fixture implant system, the stress was concentrated in the implant-abutment connection interface, the zirconia fixture presented with a stable stress distribution. Conclusion: Although the zirconia fixture demonstrated a high VMS value, owing to the stiffness and elasticity coefficients of the material, the stress generated in the abutment screws was similar in all models. In conclusion, the zirconia fixture-based implant system presented with a more stable stress distribution in the abutment screws than the titanium fixture-based implant system.
Although attachments have been utilized for a retainer of removable prostheses during several decades, there is little information on the force distribution by the attachments. This study was undertaken to evaluate the stress patterns developed by partial dentures employing rigid attachments on the supporting structures. Four types of the mandibular removable partial dentures were designed depending upon the position of the rigid attachment and the existency of lingual bracing. Under 100N of vertical and 25N of lateral loads on the 1st and 2nd lower molar of partial denture, stress distribution patterns and displacement were analysed with three dimensional finite element method by ANSYS version 5.3. 1. The highest stresses were concentrated on the distal alveolar crest of posterior abutment and the second stresses on the apical region of posterior abutment in the models. 2. The greatest displacement were shown on the distal alveolar crest of posterior abutment and the second displacement on the distal alveolar crest of anterior abutment in the models. 3. There was little difference between the models with intraoral attachment and those with extracoronal attachment. 4. There was little difference between the models with and without the lingual bracing.
The purpose of this study is to evaluate the effect of loading at three different occlusal surface position of the gold alloy crown on the stress distributions in surrounding bone, utilizing 3-dimensional finite element method. A three dimensional finite element model of an implant with simplified gold alloy crown and supporting bone was developed for this study. A oblique or vertical load of 100 N was applied at the following position at each FE model : 1) center of occlusal surface, 2) a point on the buccal side away from center of occlusal surface (COS) by 2.8mm, 3) a point on the lingual side away from COS by 2.8mm. In the results, Minimum von Mises stresses under vertical load or oblique load of 100N were about 6MPa at the center of occlusal surface and about 40MPa at the point on the buccal side, respectively. From the results we could come to the conclusion that occlusive loading position could be an important factor for establishment of structural safety of supporting bone.
The purpose of this study was pertinent design of the framework of the fixed bone anchored bridge using implants in the edentulous mandible through analysis of stress distribution by the three dimensional finite element analysis method. The results were as follows: 1. The L-shaped framework was favorable in restoring the edentulous mandible by implants and fixed bone anchored bridge. 2. The structure of the framework should be designed to endure the occlusal load because of stress concentration at the most distal abutment of the framework. 3. The stress at the distal implant where cantilever starts was twice as much as that of other portions. 4. Compressive stress was generated on the framework of the mesial side of the distal implant and extrusive force was induced to the mesially positioned implants. 5. The height of vertical plate was high as possible as can be to distribute stresses concentrating bucco-lingually and labio-lingually in the framework between abutments, 6. Reinforcement of the horizontal plate thickness was needed because stress was loaded more on the horizontal plate than on the vertical plate of the framework. 7. Lengthening of the vertical plate can compensate for any limitations in horizontal plate width.
PURPOSE. The purpose of this study was to analyze the influence of the platform switching concept on an implant system and peri-implant bone using three-dimensional finite element analysis. MATERIALS AND METHODS. Two three-dimensional finite element models for wide platform and platform switching were created. In the wide platform model, a wide platform abutment was connected to a wide platform implant. In the platform switching model, the wide platform abutment of the wide platform model was replaced by a regular platform abutment. A contact condition was set between the implant components. A vertical load of 300 N was applied to the crown. The maximum von Mises stress values and displacements of the two models were compared to analyze the biomechanical behavior of the models. RESULTS. In the two models, the stress was mainly concentrated at the bottom of the abutment and the top surface of the implant in both models. However, the von Mises stress values were much higher in the platform switching model in most of the components, except for the bone. The highest von Mises values and stress distribution pattern of the bone were similar in the two models. The components of the platform switching model showed greater displacement than those of the wide platform model. CONCLUSION. Due to the stress concentration generated in the implant and the prosthodontic components of the platform switched implant, the mechanical complications might occur when platform switching concept is used.
To evaluate the effect of interface conditions and retention grooves in the Class V composite resin restoration of the maxillary first premolar, the distribution of the values of stress and displacement was analyzed with the two-dimensional finite element method. The results were obtained as follows : 1. Boundary elements and Stiffness values could be used as the interface parameters in the, finite element method. 2. The amount of restriction of the displacement at the cervical margin by placing a retention groove at the cervical wall was about three times as high as that by placing a retention groove at the occlusal wall. 3. Because of the relative amount of tensile components of the stress values in the bucco-lingual direction, the possibility of dislocation of the restoration was much higher at the cervical margin than at the occlusal margin. 4. It might be recommended that both occlusal and cervical retention grooves be used routinely, but if one, it be placed at the cervical wall.
Statement of problem. Higher incidence of prosthetic complications such as screw loosening, screw fracture has been reported for posterior single tooth implant. So, there is ongoing research regarding stability of implant-abutment interface. One of those research is increasing the implant diameter and prosthetic table width to improve joint stability. In another part of this research, internal conical type implant-abutment interface was developed and reported joint strength is higher than traditional external hex interface. Purpose. The purpose of this study is to compare stress distribution in single molar implant between external hex butt joint implant and internal conical joint implant when increasing the implant diameter and prosthetic table width : 4mm diameter, 5mm diameter, 5mm diameter/6mm prosthetic table width. Material and method. Non-linear finite element models were created and the 3-dimensional finite element analysis was performed to see the distribution of stress when 300N static loading was applied to model at $0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ}$ off-axis angle. Results. The following results were obtained : 1. Internal conical joint showed lower tensile stress value than that of external hex butt joint. 2. When off-axis loading was applied, internal conical joint showed more effective stress distribution than external hex butt joint. 3. External hex butt joint showed lower tensile stress value when the implant diameter was increased. 4. Internal conical joint showed lower tensile stress value than external hex butt joint when the implant diameter was increased. 5. Both of these joint mechanism showed lower tensile stress value when the prosthetic table width was increased. Conclusion. Internal conical joint showed more effective stress distribution than external hex joint. Increasing implant diameter showed more effective stress distribution than increasing prosthetic table width.
Purpose: To investigate the influence of crown margin design on the stress distribution and to localize critical sites in maxillary canine under functional loading by using three dimensional finite element analysis. Materials and Methods: The bite force of 100 N, 150 N, and 200 N was applied with an angulation of $45^{\circ}$ to the longitudinal axis of tooth. Six models were restored with IPS e.max (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) with a different margin design. With lingual ledge and various thicknesses, three different core ceramics were designed in each model. Result: In the core ceramic, the maximum tensile stresses were found at the labiocervical region. In the veneering ceramic the maximum tensile stresses were found at the area where the force was applied in all models. Conclusion: Shoulder and chamfer margin types are acceptable for all-ceramic rehabilitations. A ledge on the core ceramic at cervical region may affect the strength of all-ceramic crowns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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