بررسي اثر زاويه سر مته بر افزايش دما حين سوراخكاري استخوان فك به كمك روش اجزاي محدود

Effect of drill bit angle on temperature rise during mandible drilling with finite element method

چكيده مقدمه:افزايش بيش از حد دما حين سوراخكاري استخوان فك جهت كاشت ايمپلنت‌هاي دنداني منجر به آسيب رساندن به بافت استخوان اطراف مي‌گردد. از جمله عوامل اثرگذار بر اين افزايش دما مي‌توان به پارامترهاي هندسي مته‌هاي جراحي اشاره نمود كه زاويه سرمته يكي از آن‌ها مي‌باشد. هدف از انجام اين پژوهش تعيين زاويه مناسب سرمته بر مبناي ايجاد كمترين افزايش دما جهت انجام سوراخكاري استخوان فك حين عمل كاشت ايمپلنت‌هاي دنداني بود. مواد و روش‌ها:در اين پژوهش از نرم افزار تحليل اجزاي محدود DEFORM-3D Ver 6/1 جهت سوراخكاري استخوان كورتيكال فك پايين استفاده گرديد. براي اين كار سه مته با زواياي مختلف سرمته70، 90 و 118 درجه در اين نرم افزار طراحي شدند. مدل‌سازي سه بعدي فك پايين نيز با استفاده از تصاويرسي‌تي‌اسكن و به‌وسيله نرم‌افزار MIMICS 10/01 انجام شد. جهت قرارگيري مته روي مدل فك يك دندان از بخش انتهايي مدل توسط نرم افزار CATIA V5R19 برداشته شد. در نهايت مدل فك مورد نظر جهت انجام تحليل فرايند سوراخكاري با فرمت STL وارد نرم‌افزار DEFORM-3D Ver 6/1 گرديد. يافته‌ها:در پايان اين شبيه‌ سازي‌ها نمودارهاي بيشترين دماي توليد شده در بافت استخوان فك حين سوراخكاري آن و همچنين ميانگين دماها به‌دست آمد. مشاهدات نشان داد كه مته با زاويه نوك 70 درجه با ميانگين دمايي معادل 4/75 درجه سانتيگراد كمترين ميزان افزايش دما را در بافت استخوان مجاور خود به نسبت زواياي 90 و 118 درجه با ميانگين‌هاي دمايي به ترتيب معادل با 1/81 و 4/93 درجه سانتيگراد پديد آورده بود. نتيجه‌گيري:از نتايج اين تحقيق مشخص شدكه سرمته با زاويه 70 درجه براي انجام عمل سوارخكاري استخوان فك از نظر كمترين ميزان افزايش دما، جهت كاشت ايمپلنت‌هاي دنداني، نسبت به زواياي بيشتر سرمته مناسب‌تر است. كليد واژه‌ها:تحليل اجزاي محدود، ايمپلنت‌هاي دنداني، فك پايين

Abstract Introduction:Excessive temperature rise during drilling of the mandible for dental implant placement might damage adjacent osseous tissues. Various factors affect temperature rise, including the geometrical parameters of surgical drills, one of which is the drill bit head angle. The aim of this research was to determine suitable drill bit head angle to induce minimum temperature rise during mandible drilling operation for dental implant placement. Materials and methods: In this research, the finite element analysis software DEFORM-3D Ver 6.1 was used for mandibular cortical bone drilling. To this end, three drill bits with different head angles of 70, 90 and 118 degrees were designed in this software. Three-dimensional modeling of the mandible was performed using CT scan images and MIMICS 10.01 software. To place the drill bit on the mandibular model, CATIA V5R19 software was used to remove a tooth from the distal end of the mandibular model. Finally, to perform the drilling operation, the model of the mandible was imported to DEFORM-3D Ver 6.1 software in STL format. Results: At the end of these simulations, the diagrams of maximum heat generated in mandibular bone during drilling operation and mean temperatures were obtained. The results showed that the drill bit with 70° head angle resulted in the minimum mean temperature of 75.4?C compared to 90 and 118 degrees with mean temperatures of 81.1°C and 93.4°C, respectively. Conclusion: The results indicated that drill bit with 70° head angle is more appropriate for mandibular bone drilling operation than other larger bit angles. Key words: Dental implants, Finite element analysis, Mandible.