Mechanical Behavior of Composite Filled Teeth Under Compression Load

Abstract

In this study, the equivalent (von Mises) stresses and total deformation values occurring in the composite restored upper right premolar tooth with three different cavity areas subjected to compression load were examined. The model was based on the finite element method and analyses were performed using the ANSYS Workbench package program. As a result of the study, it was determined that the stress values of the teeth applied to the chewing force were close values in the teeth with three different cavities and permanent damage to the teeth did not occur. It has been observed that the stress generated on the teeth is concentrated in the hills where the force is applied and in the area of the junction of the crown and the root. It has been determined that the region where the cavity is opened affects the stress and deformation that will occur in the tooth.

Keywords

• Composite filler
• Cavity
• Stress analysis
• Deformation

Kompozit Dolgu ile Restorasyon Yapılmış Dişlerin Basma Yükü Altındaki Mekanik Davranışı

Öz

Bu çalışmada, basma yüküne maruz bırakılmış üç farklı kavite alanına sahip kompozit restorasyonlu sağ üst premolar dişte meydana gelen eş değer (von Mises) gerilmeleri ve toplam deformasyon değerleri incelenmiştir. Model sonlu elemanlar yöntemine göre temellendirilmiş olup ANSYS Workbench paket programı kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda çiğneme kuvveti uygulanan dişlerde gerilme değerlerinin üç farklı kaviteye sahip dişlerde yakın değerler olduğu ve dişlerde kalıcı hasarın meydana gelmediği saptanmıştır. Dişlerde oluşan gerilmenin kuvvetin uygulandığı tepelerde ve kuron ile kökün birleşim bölgesinde yoğunlaştığı gözlemlenmiştir. Kavitenin açıldığı bölgenin dişte oluşacak olan gerilme ve deformasyonu etkilediği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kompozit dolgu
• Kavite
• Gerilme analizi
• Deformasyon

Kaynakça

1. Aksan ME., Atsü S., Bulut AC. İmplant-Protez bağlantısında sonlu elemanlar analiz yöntemi. Atatürk Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi 2018; 28(1): 91-97.
2. Altun C. Kompozit dolgu materyallerinde son gelişmeler. Gülhane Tıp Dergisi 2005; 47(1): 77-82.
3. Chen L., Yu Q., Wang Y., Li H. BisGMA/TEGDMA dental composite containing high aspect-ratio hydroxyapatite nanofibers. Academy of Dental Materials 2011; 27(11): 1187-95.
4. Elmacı İ., Tunçdemir MT. Restoratif diş hekimliğinde cam iyomer simanlar ve yeni gelişmeler. Nemettin Erbakan Üniversitesi Diş Hekimliği Dergisi 2020; 2(2): 69-75.
5. Erol Arıkan EŞ., Tınaz AC., Bek Kürklü G. Endodontik giriş kavitesi şeklinin ve akışkan kompozit uygulamasının dişlerin kırılma dayanımı üzerine etkisi. Türkiye Klinikleri Diş Hekimliği Bilimleri Dergisi 2021; 27(2): 286-93.
6. Eyüboğlu TF., Önal B., Erdilek N., Gören B., Ergücü Z. Molar dişlerde inley restorasyonların mekanik performansının incelenmesi: 3-boyutlu sonlu elemanlar analizi. Gazi Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi 2008; 25(1): 27-33.
7. Fırat Alemdar, Z., & İnkaya, N. CFRP ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerin sonlu elemanlar parametrik analizleri. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 2019; 10(3): 1073-1085.
8. Guler MS., Sen S. The effect of dıffırent factors on stress dıstrıbutıon in a molar tooth. Cumhuriyet Dental Journal 2018; 21(3): 195-201.

9. Gümrükçü Z., Kurt S. Sonlu elemanlar stres analizi yönteminin implant cerrahisinde kullanımı. Atatürk Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi 2019; 29(3): 534-541.
10. Gür G. Genel kavite preparasyonları. https://acikders.ankara.edu.tr. (Erişim Tarihi: 09.12.2021).
11. https://www.vcdental.com.au/tooth-anatomy-education/ (Erişim Tarihi: 22.12.2021).
12. Huang HM., Ou KL., Wang WN., Chiu W., Lin C., Lee SY. Dynamic finite element analysis of the human maxillary incisor under impact loading in various directions. Journal of Endodontics 2005; 31(30): 723-727.
13. İpek S. 2011. Doğru mesh üretiminin çözüm üzerinde etkileri. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, sayfa no:94, Isparta, Türkiye, 2011.
14. Khaled SM., Miron RJ., Hamilton DW., Charpentier PA., Rizkalla AS. Reinforcement of resin based cement with titania nanotubes. Academy of Dental Materials 2010; 26(2): 169-78.
15. Magne P. Virtual prototyping of adhesively restored, endodontically treated molars. The Journal of Prosthetic Dentistry 2010; 103(6):343-51.
16. Magne , P., Oganesyan, T. CT- Scan-based finite element analysis of premolar cuspal deflection following operative procedures. The International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry, 2009; 361-369.
17. Özdemir S., Kahvecioğlu F. Kök ucu açık dişlerde sonlu elemanlar analizi kullanılarak farklı yönlerden gelen travmaların oluşturduğu streslerin değerlendirilmesi. Selcuk Dental Journal 2020; 7(2): 318-325.
18. Poiate I., de Vasconcellos A., de SantanaR., Poiate E. Three-Dimensional stress sistribution in the human periodontal ligament in masticatory, parafunctional, and trauma loads: finite element analysis. Journal of Periodontology 2009; 80(11): 1859-67.
19. Rekow D., Harsono M., Janal M., Thompson M., Zhang G. Factorial analysis of variables influencing stress in all-ceramic crowns. Academy of Dental Materials 2006; 22(2): 125-32.
20. Schneider LF., Cavalcante LM., Silikas N., Watts DC. Degradation resistance of silorane, experimental ormocer and dimethacrylate resin-based dental composites. Journal of Oral Science 2011; 53(4):413-9.
21. Silva BR., Moreira Neto JJ., da Silva FIJ., de Aguiar AS. Three-Dimensional finite element analysis of the maxillary central ıncisor in two different situations of traumatic ımpact. Comput Methods in Biomedical Engineering 2013; 16(2): 158-64.
22. Silva NR., Castro CG., Santos-Filho PC., Silva GR., Campos RE., Soares PV., Soares CJ. Influence of different post design and composition on stress distribution in maxillary central ıncisor: finite element analysis. Indian Journal of Dental Research 2009; 20(2): 153-8.
23. Tanaka, M., Naıto, T., Yokota, M., & Kohno, M. Finite element analysis of the possible mechanism of cervical lesion formation by occlusal force. Journal of Oral Rehabilititation 2003; 60-67.
24. Taşkınsel E. Rezin-Dentin arayüzündeki streslerin üç boyutlu sonlu elemanlar stres analizi yöntemiyle incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, sayfa no:87, Ankara, Türkiye, 2009.
25. Yılmaz F., Gür G. Porselen inleylerde oluşan stresin sonlu elemanlar stres analiz yöntemi ile incelenmesi. Ankara Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi 2004; 31(2): 85-96.
26. Yılmaz, M., & Uysal , M. Trapez Sacların titreşim davranışlarının sonlu elemanlar ve deneysel modal analizleriyle incelenmesi. Technological Applied Sciences 2021; 16(2): 7-19.
27. Zamanlou, H. (2017). Restoratif diş malzemelerinde aşınmanın deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi.Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, sayfa no: 103, Erzurum, Türkiye, 2017.