Effect of two different preparation designs and two loading angulations on stress distribution on ceramic veneers: A 3D finite element analysis
Creators: name: Κυτίδης, Αναστάσιος Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Κεραμικές Όψεις
Τεχνικές Παρασκευής
Διεύθυνση Φόρτισης
Porcelain Veneers
Preparation Designs
Loading Angulation

description: Introduction. Over the last years clinicians have incorporated porcelain laminate veneers in their daily practice. This selection offers a conservative prosthetic solution in order to restore mainly aesthetic problems. There are four different preparation designs for maxillary central incisors which are mentioned in the dental literature. The main failures of this type of restorations are ceramic fracture and debonding. The aim of this study was to determine the influence of two different preparation designs on the mechanical properties of ceramic veneers by means of finite element analysis (FEA).Two loading conditions were examined. Material and Methods. A linear/static and 3D finite element analysis was used for the purpose of this study. Reversed engineering (μCT) was used in order to create digitally the model of a non prepared maxillary central incisor. The geometry of the models was then manipulated and meshed in the computing environment of ANSA 22.0. The same software was employed to produce the geometries of the maxillary central incisors models restored with ceramic veneers, according to two different preparation designs, butt – joint (conventional) and a new preparation design with two wings in the interproximal areas of the tooth were developed. The ceramic system involved in this study was feldspathic porcelain. Resin cement was incorporated in the designing of these models as the luting agent.. Each model was subjected to a compressive force of 200 N, applied to the palatal surface, 2.5mm below to incisal edge and on the incisal edge. Two different directions of force were examined, 135 and 0 degrees. The calculations were performed with NASTRAN. The von Mises stresses criterion (MPa) was used to examine the mechanical behavior of the different models included in this study. Results. The maximum von Mises stress values for the new preparation design were lower in the enamel and higher in the veneer, but the mean stress values and the stress distribution were similar in the two different preparation designs. The maximum stress concentration was observed on the palatal surface and on the labial cervical region for both designs. Similar results were observed when the force direction was 00, but there was a great difference of maximum von Mises stress values between the two different angulations. Also, the maximum stress concentration in the 00 angulation was observed in the incisal region at the midpoint of the tooth edge in both preparation designs. Conclusions. The results of this study suggest that a maxillary central incisor could be restored using the new preparation design when the loading angulation is 1350. Furthermore, when the loading angulation was 00, the maximum von Mises stress values, the mean stress values, the deformation were higher for both preparation designs in comparison with the 1350 loading angulation. Finally, the new preparation design did not affect the stress field developed in maxillary central incisor restored by means of porcelain veneers. On the other hand, the 00 loading angulation affected the stress field which developed in both preparation designs. Key words: porcelain veneers, finite element analysis, preparation design, loading angulation
description: Εισαγωγή. Οι κεραμικές όψεις έχουν ενταχθεί στην καθημερινή κλινική πράξη τα τελευταία χρόνια καθώς προσφέρουν μία συντηρητική λύση σε αισθητικά κυρίως προβλήματα. Τέσσερεις διαφορετικές τεχνικές παρασκευής όψεων αναφέρονται στη βιβλιογραφία. Η αποκόλληση και η θραύση αποτελούν τις κύριες αιτίες αποτυχίας. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της κατανομής τάσεων σε κεντρικούς τομείς της άνω γνάθου που αποκαθίστανται με κεραμικές όψεις σε σχέση με δύο διαφορετικές τεχνικές παρασκευής και δύο διαφορετικές διευθύνσεις φόρτισης. Υλικά και Μέθοδος. Για την επίτευξη του σκοπού της παρούσας διπλωματικής εργασίας εφαρμόσθηκε τρισδιάστατη ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων με τύπο ανάλυσης τη γραμμική στατική. Με αντίστροφη μηχανική σχεδιάστηκε το μοντέλο ενός μη παρασκευασμένου κεντρικού τομέα της άνω γνάθου. Η διακριτοποίηση και ο σχεδιασμός των γεωμετριών πραγματοποιήθηκε στο υπολογιστικό περιβάλλον του ANSA 22.0. Το ίδιο λογισμικό χρησιμοποιήθηκε για να παράγει τα γεωμετρικά μοντέλα κεντρικών τομέων της άνω γνάθου παρασκευασμένα για κεραμικές όψεις, με βάση 2 διαφορετικά μοντέλα παρασκευής, επίπεδη κοπτική οριοθέτηση και μία νέα τεχνική παρασκευής με δύο ελλειψοειδείς προεκβολές στις όμορες επιφάνειες του παρασκευασμένου δοντιού. Το υλικό το οποίο μελετήθηκε στην παρούσα εργασία ήταν το κεραμικό αστρίου. Η ρητινώδης κονία ενσωματώθηκε στον σχεδιασμό των μοντέλων, ως κονία προσκόλλησης. Στα μοντέλα ασκήθηκε συμπιεστική δύναμη 200 Ν, εφαρμοζόμενη στην υπερώια επιφάνεια, 2,5 mm κάτω από την κοπτική ακμή. Μελετήθηκαν 2 διαφορετικές διευθύνσεις φόρτισης, 00 και 1350. Οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν με το πρόγραμμα NASTRAN. Το von Mises τάσεων κριτήριο χρησιμοποιήθηκε για να μελετηθεί η μηχανική συμπεριφορά των μοντέλων. Αποτελέσματα. Οι μέγιστες von Mises τάσεις ήταν χαμηλότερες στην αδαμαντίνη και υψηλότερες στην κεραμική όψη στη νέα παρασκευή, αλλά οι μέσες τιμές και η κατανομή των τάσεων ήταν παρόμοιες και στις δύο παρασκευές. Η συγκέντρωση της μέγιστης τάσης παρατηρήθηκε στην υπερώια επιφάνεια και στην αυχενική περιοχή της χειλικής επιφάνειας και στα δύο μοντέλα. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν όταν η διεύθυνση φόρτισης ήταν 00, αλλά υπήρχε μεγάλη διαφορά στις μέγιστες von Mises τιμές μεταξύ των δύο διαφορετικών διευθύνσεων. Επιπροσθέτως, η μέγιστη συγκέντρωση τάσεων όταν η διεύθυνση φόρτισης ήταν 00 εντοπίστηκε στη μεσότητα της κοπτικής ακμής των κεντρικών τομέων και στις δύο παρασκευές. Συμπέρασμα. Τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας προτείνουν ότι ένας κεντρικός τομέας της άνω γνάθου θα μπορούσε να αποκατασταθεί με την νέα παρασκευή, όταν η διεύθυνση φόρτισης είναι 1350. Μολονότι αυτή η παρασκευή παρουσιάζει μεγαλύτερες μέγιστες von Mises τάσεις, η μέση τιμή, η παραμόρφωση και η κατανομή των τάσεων είναι παρόμοια και στις δύο παρασκευές. Η μέγιστη von Mises τάση εντοπίζεται αυχενικά στην αδαμαντίνη. Επίσης όταν η διεύθυνση φόρτισης ήταν 00 όλες οι τιμές ήταν μεγαλύτερες. Τελικά, η νέα παρασκευή δεν επηρεάζει την κατανομή των τάσεων σε έναν κεντρικό τομέα της άνω γνάθου όταν αυτός αποκαθίσταται με κεραμικές όψεις. Από την άλλη μεριά, όταν η διεύθυνση φόρτισης είναι 00 η κατανομή των δυνάμεων επηρεάζεται και στις δύο παρασκευές. Λέξεις κλειδιά. Κεραμικές όψεις, ΑΠΣ, διεύθυνση φόρτισης, τεχνικές παρασκευής.