Comparison of Implant Surgery Methods of Cortical Tapping and Cortical Widening in Bone of Various Density: A Three-Dimensional Finite Element Study

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Comparison of Implant Surgery Methods of Cortical Tapping and Cortical Widening in 

Bone of Various Density: A Three-Dimensional Finite Element Study

Baek YW, Lim YJ, Kim B. Comparison of Implant Surgery Methods of Cortical Tapping and Cortical Widening in Bone of Various Density: A Three-Dimensional Finite Element Study. Materials (Basel). 2023 Apr 21;16(8):3261. doi: 10.3390/ma16083261. PMID: 37110097; PMCID: PMC10146056.

Abstract

Purpose: The primary stability of a dental implant is critical for successful osseointegration during immediate loading. The cortical bone should be prepared to achieve enough primary stability, but not overcompressed. In this study, we investigated the stress and strain distribution in the bone around the implant induced by the occlusal force applied during immediate loading at various bone densities by the FEA method to compare cortical tapping and widening surgical techniques.


Materials and methods: A three-dimensional geometrical model of a dental implant and bone system was created. Five types of bone density combination (D111, D144, D414, D441 and D444) were designed. Two surgical methods-cortical tapping and cortical widening-were simulated in the model of the implant and bone. An axial load of 100 N and an oblique load of 30 N were applied to the crown. The maximal principal stress and strain were measured for comparative analysis of the two surgical methods.


Results: Cortical tapping showed lower maximal stress of bone and maximal strain of bone than cortical widening when dense bone was located around the platform, regardless of the direction of the applied load.


Conclusions: Within the limitations of this FEA study, it can be concluded that cortical tapping is biomechanically more advantageous to the implants under occlusal force during immediate loading, especially when the bone density around the platform is high.

Keywords: bone density; cortical tapping; cortical widening; dental implant

要約

目的: 歯科インプラントの一次安定性は即時荷重時の骨結合を成功させる上で重要である。皮質骨は十分な一次安定性が得られるように準備する必要があるが過度に圧縮してはならない。この研究ではFEA 法によってさまざまな骨密度で即時荷重時に加えられた咬合力によって誘発されるインプラント周囲の骨の応力とひずみの分布を調査し皮質タッピングと拡大手術法を比較した。


材料と方法: 歯科インプラントと骨システムの 3 次元幾何学モデルを作成しました。5 種類の骨密度の組み合わせ (D111、D144、D414、D441、および D444) を設計しました。2 つの手術法 (皮質タッピングと皮質拡大) をインプラントと骨のモデルでシミュレートした。100 N の軸方向荷重と 30 N の斜め荷重をクラウンに適用しました。2 つの手術法の比較分析のために、最大主応力とひずみを測定した。


結果: プラットフォームの周囲に密な骨がある場合、負荷の方向に関係なく、皮質タッピングは皮質拡大よりも骨の最大応力と骨の最大ひずみが低いことが示された。


結論: この FEA 研究の制限内で特にプラットフォームの周囲の骨密度が高い場合、即時負荷時の咬合力を受けるインプラントにとって皮質タッピングは生体力学的に有利であると結論できる。


キーワード: 骨密度、皮質タッピング、皮質拡大、歯科インプラント  


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