BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -oOo ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU LÊN SỰ PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRÊN INLAY Chuyên ngành: Răng Hàm Mặt Người thực hiện: Nguyễn Trần Kim Hoàng Lớp: Bác sĩ nội trú 2015 - 2018 TP HỒ CHÍ MINH - 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TÊN VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ DFE Dental finite element annalysis GPa Giga Pascal MOD Mesio-Occluso-Distal MPa Mega Pascal N Newton PTPTHH Phân tích phần tử hữu hạn DANH MỤC ĐỐI CHIẾU VIỆT ANH TÊN TIẾNG VIỆT TÊN TIẾNG ANH Chuyển vị Displacement Độ bền kháng gãy Fracture resistance Phân bố ứng suất Stress distribution Phân tích phần tử hữu hạn Finite Element Analysis Phục hồi mô sinh học Bionic Restoration Ứng suất kéo Tensile stress Ứng suất nén Compressive stress Ứng suất Von Mises Von Mises stress DANH MỤC BẢNG Bảng Giá trị trung bình độ lệch chuẩn độ bền kháng nứt (N) Bảng Tổng phần trăm loại nứt gãy nhóm Bảng 3 Giá trị ứng suất Von Mises (MPa) Bảng Giá trị ứng suất nén (MPa) Bảng Giá trị ứng suất kéo (MPa) Bảng Tổng chuyển vị (µm) DANH MỤC BIỂU ĐỒ DANH MỤC SƠ ĐỒ DANH MỤC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ Quan điểm đại “Nha khoa thẩm mỹ” “Nha khoa xâm lấn tối thiểu” đòi hỏi phục hồi vừa phải đạt chức năng, vừa phải đạt thẩm mỹ phải tiết kiệm mô Inlay sứ Inlay composite loại phục hồi thỏa mãn yêu cầu trên, nay, loại phục hồi ngày sử dụng nhiều để điều trị cho bị chất phần Vì so với phục hồi trực tiếp composite Inlay đem lại hiệu điều trị tốt khắc phục nhược điểm trám compostie trực tiếp co trùng hợp, mòn, đổi màu, vi kẽ.v.v Hơn nữa, việc sử dụng công nghệ CAD/CAM giúp cho việc điều trị Inlay xác, nhanh chóng nhiều [20] Và so với phục hồi tồn phần mão Inlay tiết kiệm mô Trước đây, người ta lo ngại khả lưu giữ độ bền phục hồi Inlay nhiên với tiến không ngừng hệ thống dán phát triển vật liệu nha khoa làm tăng tỷ lệ thành công Inlay lên 95% 7-10 năm [20] Việc lựa chọn vật liệu để chế tạo Inlay yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tỷ lệ thành công Inlay Tuy nhiên sử dụng Inlay vật liệu sứ hay composite nhiều tranh cãi Theo nhiều tác giả, Inlay sứ trì hình dạng giải phẫu bề mặt nguyên vẹn bờ gia cố phần mô yếu tốt Inlay composite nhược điểm sứ cứng men gây mòn đối diện, độ bền mỏi thấp dễ gãy Mặt khác có tác giả cho rằng, Inlay composite cải thiện độ khít sát bờ độ bền Inlay sứ composite lại dễ mòn, dễ đổi màu thường bị sâu thứ phát Ngồi có nghiên cứu cho thấy khả kháng nứt gãy hai vật liệu loại vật liệu khít sát bờ khơng có khác biệt [13] Vì nhằm tích hợp ưu điểm hạn chế nhược điểm vật liệu thành phần sứ composite, vật liệu kết hợp sứ-composite xuất 10 Trong đó, kết hợp vật liệu Tizian zirconia reinforce composite (thay cho ngà) Dialog Occlusal composite (thay cho men) hãng Schuetz (Đức) tạo nên phục hồi mô sinh học (Bionic Restoration), sử dụng vật liệu có tính chất tương tự với mơ tự nhiên để phục hồi hình thái Tuy giới thiệu loại vật liệu có nhiều ưu điểm có nghiên cứu Invitro khả kháng mòn vật liệu cơng bố [18] Trước đây, nghiên cứu Inlay thực chủ yếu phương pháp thử nghiệm khô, tiếp đến nghiên cứu lâm sàng Hiện nay, phương pháp nghiên cứu đầy hứa hẹn áp dụng ngày rộng rãi phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (PTPTHH) Việc sử dụng phương pháp có ưu điểm cho phép nhà nghiên cứu hiểu rõ cách trực quan tương tác phân bố ứng suất thành phần phục hồi Ở Việt Nam, ứng dụng phương pháp nghiên cứu nha khoa ý thời gian gần Hiện có nghiên cứu Nguyễn Hữu Bảo Thư ảnh hưởng vật liệu chốt - cùi giả lên phân bố ứng suất điều trị nội nha nghiên cứu Đại học Bách Khoa độ bền mỏi phục hình tháo lắp tồn hàm hàm công bố Một nghiên cứu khác Phan Toàn Khoa nhằm đánh giá ảnh hưởng mức chiều cao Torus lên phân bố ứng suất phục hình tháo lắp tồn hàm hàm tiến hành Mục tiêu giải đáp câu hỏi : “Phục hồi Inlay với loại vật liệu khác ảnh hưởng lên phân bố ứng suất nào?” Để trả lời câu hỏi nghiên cứu này, sử dụng phương pháp PTPTHH ba chiều kết hợp nghiên cứu thực nghiệm khô để đánh giá cách xác, trực quan đầy đủ phân bố ứng suất bên Inlay với phục hồi chế tạo loại vật liệu khác nhau: sứ, sứ-composite có cấu trúc mơ sinh học composite 37 Mỗi đặt lực bề mặt men gãy cách sử dụng cầu đường kính 10mm máy universal testing machine với tốc độ trượt 1mmm/phút -> độ bền kháng gãy tính tốn ghi nhận Các phần gãy quan sát phân loại kiểu gãy [27] Bảng Phân loại nứt gãy [27] Loại nứt gãy Đặc điể m I II III IV V 38 Gãy nửa Gãy múi Gãy múi 1/3 nhai 1/3 Gãy phần múi 1/3 cổ Gãy toàn múi 1/3 cổ Sơ đồ Qui trình nghiên cứu thử nghiệm khơ 3.2 Phân tích phần tử hữu hạn chiều 3.2.1 Vật liệu Lực nhai miệng tác động lên PHTL theo nhiều hướng khác phụ thuộc vào chuyển động hàm tư nhai Tuy nhiên để giảm thiểu khó khăn cho nghiên cứu, nghiên cứu ta xét lực tác động lên theo chiều thẳng đứng theo trục răng, vng góc với mặt phẳng nhai 39 Do đánh giá ứng suất căng nén nên quan tâm đến mô đun đàn hồi Young Bảng 2 Thuộc tính hóa học vật liệu Vật liệu Mô đun đàn hồi (GPa) Hệ số Poisson Độ dày (mm) Men [30],[13],[23] 72,7 0,33 Ngà [9],[13],[25] 18,6 0,31 Tủy [13],[22] 0,002 0,45 Dây chằng nha chu [9], [25],[27] 0,0689 0,45 0,3 Xương ổ răng[9] 13,7 0,30 IPS Empress (Ivoclar Vivadent) [13],[14] 65 0,19 Tizian Zirconia Reinforced Composite (Schuetz)[18] 3,05 0,35 Dialog Occlusal (Schuetz)[18] 10 0,35 Composite resin Herculite XRV 9,5 0,24 8,3 0,35 1,5 (mặt nhai) 0,7 (thành nướu) (Kerr Corp) [13] Resin cement Variolink (Ivoclar Vivadent) [13] 0,1 3.2.2 Phương tiện nghiên cứu a) cối nhỏ hàm người nguyên vẹn, không sâu hay tổn thương chất khác b) Phần mềm Solidworks premium 2011 40 Hình 2 Phần mềm Solidworks c) Phần mềm Ansys R14.5 Hình Phần mềm Ansys R14.5 d) Thiết bị quét ATOS Compact Scan 2M (GOM, Đức) 41 Hình Thiết bị quét ATOS Compact 2M 3.2.3 Qui trình nghiên cứu - Bước 1: Số hóa cối nhỏ hàm sử dụng thiết bị quét ATOS Compact Scan 2M quét tất mặt răng, số lần quét phụ thuộc vào độ xác thiết bị Sau chơn khối nhựa acrylic cắt thành nhiều lớp 1mm vng góc với trục dài Mỗi phần cắt scan xây dựng hình dạng ba chiều từ phần cắt (5) Xuất file IGES - Bước 2: Chuyển liệu số thành mơ hình hình học phần mềm - Solidworks Bước 3: Tách mơ hình thành nhiều lớp từ ngồi vào là: men, ngà, tủy, - dây chằng nha chu, xương phần mềm Solidworks Bước 4: Sử dụng phần mềm Solidworks tạo xoang MOD Inlay có kích thước nghiên cứu khô Riêng Inlay vật liệu Bionic có lớp Tizian Zirconia Reinforced Composite làm sườn Dialog Occlusal phủ Xuất file BDF - Bước 5: Tạo mơ hình phần tử hữu hạn phần mềm Ansys 42 Hình Mơ hình PTPTHH với nhiều lớp - Bước 6: Phân tích ứng xử học PHRTLTH Theo Masahiro Ona [16] lực nhai tối đa cối nhỏ thứ hàm người trưởng thành xấp xỉ 250N Vì nghiên cứu này, sử dụng mức tải lực từ 0-250N với mức tăng 50N cầu đường kính 10mm đặt tải lực trũng Hình Mơ hình PTPTHH đặt tải lực - Bước 7: Nhận xét kết luận 43 Để đơn giản hóa phát triển mơ hình PTHH, số giả định thực liên quan đến tính chất vật liệu phần hình học nó: • Vì lớp tế bào xê măng phủ bề mặt chân mỏng, lớp coi phần ngà • Khơng có khoảng cách tồn thành phần, tất thành phần giả định kết dính cách hồn hảo • Bề mặt bên ngồi xương cố định, khơng dịch chuyển • Thuộc tính thành phần giả định đồng nhất, đẳng hướng đàn hồi tuyến tính Bảng Tóm tắt quy trình thực Các bước thực Phương tiện hỗ trợ Quét chuyển đổi thành liệu số Thiết bị quét ATOS compact 2M Chuyển liệu số thành mô hình hình học Phần mềm Solidworks Tách mơ hình mẫu thành nhiều lớp Phần mềm CAD: Solidworks Tạo xoang Inlay Phần mềm Solidworks Tạo mơ hình phân tích phần tử hữu hạn Phần mềm ANSYS Phân tích ứng xử học Phần mềm ANSYS Nhận xét kết luận Xác định giá trị ứng suất Von Mises, ứng suất nén, ứng suất kéo ba vùng khảo sát: mô răng, cement Inlay Xác định tổng chuyển vị (µm) mẫu Mơ tả vị trí phân bố ứng suất ba vùng khảo sát tác dụng lực 44 3.3 Các loại biến số nghiên cứu: Bảng Các biến số nghiên cứu Tên biến Loại biến Giá trị biến số Nghiên cứu thực nghiệm khơ Nhóm mẫu nghiên cứu Danh định - - CO: Răng nguyên (chứng) CE: Răng có Inlay IPS Empress BI: Răng có Inlay Bionic: Tizian Zirconia Reinforced Composite + Dialog Occlusal RC: Răng có Inlay Composite Herculite XRV Độ bền kháng gãy Định lượng Đơn vị: Newton Múi bị gãy Danh định - B: múi L: múi BL: múi Loại gãy Danh định - I: Gãy nửa II: Gãy múi 1/3 nhai III: Gãy múi 1/3 IV: Gãy phần múi 1/3 cổ V: Gãy toàn múi 1/3 cổ Nghiên cứu PTPTHH Nhóm mẫu nghiên cứu Danh định - Vị trí đo ứng suất Danh định - CO: Răng nguyên (chứng) CE: Răng có Inlay IPS Empress BI: Răng có Inlay Bionic: Tizian Zirconia Reinforced Composite + Dialog Occlusal RC: Răng có Inlay Composite Herculite XRV T: Răng I: Inlay C: Cement 45 Lực tác động Định lượng Đơn vị: Newton Loại ứng suất Danh định Ứng suất Von Mises Ứng suất kéo Ứng suất nén Giá trị ứng suất Định lượng Đơn vị: Mega Pascal (MPa) Chuyển vị Định lượng Đơn vị: µm  Kế hoạch nghiên cứu Nghiên cứu thực trường Đại học y dược Tp Hồ Chí Minh đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Nghiên cứu thực từ tháng 4/2017 – 2/2018 Tháng 3/2018 ghi nhận kết quả, viết luận văn Tháng 7/2018 trình luận văn 46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu thực nghiệm khơ Bảng Giá trị trung bình độ lệch chuẩn độ bền kháng nứt (N) Nhóm Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn CO CE BI RC Bảng Tổng phần trăm loại nứt gãy nhóm Loại Nhóm Múi I B CE BI RC L II B L B L III B L B L IV B L B L V B L B L B L 47 Nghiên cứu PTPTHH Bảng 3 Giá trị ứng suất Von Mises (MPa) Lực tải (N) Ứng suất Von Mises (MPa) Mẫu CO Vị trí T CE T I BI C T I RC C T I C 50 100 150 200 250 Bảng Giá trị ứng suất nén (MPa) Lực tải (N) Ứng suất nén (MPa) Mẫu CO Vị trí T CE T I BI C T I RC C T I C 50 100 150 200 250 Bảng Giá trị ứng suất kéo (MPa) Lực tải (N) Ứng suất kéo (MPa) Mẫu CO Vị trí T 50 100 150 200 250 CE T I BI C T I RC C T I C 48 Bảng Tổng chuyển vị (µm) Mẫu Tổng chuyển vị (µm) CO CE BI RC TÀI LIỆU THAM KHẢO  TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Phạm Thị Thu Hằng (2009), "Đánh giá hiệu phục hồi Inlay, Onlay cho sau ", Luận văn Tiến sĩ Y học, Viện nghiên cứu khoa học Y - Dược lâm sàng 108 Hoàng Tử Hùng (2012), "Bài giảng Composite nha khoa", Khoa Răng Hàm Mặt-Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh TP.Hồ Chí Minh, pp Hồng Tử Hùng, Huỳnh Kim Khang, Ngơ Thị Quỳnh Lan (2012), "Giải phẫu răng", Nhà xuất Y học Hà Nội, pp tr 137 Phan Toàn Khoa (2016), "Ảnh hưởng mức chiều cao torus lên ứng suất tác động phục hình tháo lắp toàn hàm hàm trên: nghiên cứu phân tích phần tử hữu hạn", Đề cương nghiên cứu khoa học Bác sĩ nội trú, Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Bùi Thế Khuê (2012), "Đánh giá kết phục hồi tổn thườn thân Inlay sứ E.maxpress cho nhóm sau ", Luận văn Bác sĩ chuyên khoa 2, Viện Đào tạo Răng Hàm Mặt-Trường Đại Học Y Hà Nội Trần Thiên Lộc, Nguyễn Thị Bích Thủy, Nguyễn Thị Kim Dung (2011), "Phục hình cố định", Nhà xuất Y học TP.Hồ Chí Minh, pp tr 127-137 Võ Văn Nhân (2002), "Giới thiệu hệ thống CAD/CAM nha khoa (Cerec 2) ứng dụng nghiên cứu Invitro vi kẽ phục hồi xoang loại II", Luận văn Bác sĩ Nội Trú - Chuyên khoa 1, Đại học Y Dược Tp.Hồ Chí Minh Trương Tích Thiện (2016), "Bài giảng giới thiệu phân tích phần tử hữu hạn", Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh TP.Hồ Chí Minh, pp Nguyễn Hữu Bảo Thư (2016), "Ảnh hưởng vật liệu chốt - cùi giả lên phân bố ứng suất điều trị nội nha: phân tích phần tử hữu hạn ba chiều", Luận văn Thạc sĩ Y học, Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh 10 Đồn Minh Trí (1997), "Thực Inlay, Onlay sứ Vitadur Alpha để phục hồi sau bị chất phần", Luận văn Bác sĩ nội trú chuyên khoa cấp 1, Đại học Y Dược Tp Hồ Chí Minh 11 Nguyễn Thị Kim Yến (2011), "Đánh giá Invitro vi kẽ phục hồi xoang loại II sử dụng Inlay Cerana" Tạp chí Y học TP Hồ Chí Minh, 15, pp tr 90-93  TÀI LIỆU TIẾNG ANH 12 Costa A., Xavier T., Noritomi P., Saavedra G., Borges A (2014), "The influence of elastic modulus of inlay materials on stress distribution and fracture of premolars" Oper Dent, 39 (4), pp E160-70 13 Dejak B., Mlotkowski A (2008), "Three-dimensional finite element analysis of strength and adhesion of composite resin versus ceramic inlays in molars" J Prosthet Dent, 99 (2), pp 131-40 14 Dejak B., Mlotkowski A., Romanowicz M (2007), "Strength estimation of different designs of ceramic inlays and onlays in molars based on the Tsai-Wu failure criterion" J Prosthet Dent, 98 (2), pp 89-100 15 Diarra A., Mushegyan V., Naveau A (2016), "Finite Element Analysis Generates an Increasing Interest in Dental Research: A Bibliometric Study" Open Dent J, 10, pp 35-42 16 Ferrario V F., Sforza C., Serrao G., Dellavia C., Tartaglia G M (2004), "Single tooth bite forces in healthy young adults" J Oral Rehabil, 31 (1), pp 1822 17 Frater M., Forster A., Kereszturi M., Braunitzer G., Nagy K (2014), "In vitro fracture resistance of molar teeth restored with a short fibre-reinforced composite material" J Dent, 42 (9), pp 1143-50 18 group Schutz Dental, The Bionic Restoration,: Germany 19 Hopp C D., Land M F (2013), "Considerations for ceramic inlays in posterior teeth: a review" Clin Cosmet Investig Dent, 5, pp 21-32 20 Irfan Ahmad (2012), "Prosthodontics at a Glance", John Wiley & Sons, pp 21 James Zhijian Shen, Tomaž Kosmac (2014), "Advanced Ceramics for Dentistry", Elsevier Inc, USA, pp 28,29 22 Jiang W, Bo H, Yongchun G, LongXing Ni (2010), "Stress distribution in molars restored with inlays or onlays with or without endodontic treatment: a threedimensional finite element analysis" The Journal of prosthetic dentistry, 103 (1), pp 6-12 23 Mahmoudi M., Saidi A., Gandjalikhan Nassab S A., Hashemipour M A (2012), "A three-dimensional finite element analysis of the effects of restorative materials and post geometry on stress distribution in mandibular molar tooth restored with post-core crown" Dent Mater J, 31 (2), pp 171-9 24 Morimoto S., Rebello de Sampaio F B., Braga M M., Sesma N., Ozcan M (2016), "Survival Rate of Resin and Ceramic Inlays, Onlays, and Overlays: A Systematic Review and Meta-analysis" J Dent Res, 95 (9), pp 985-94 25 Okamoto K., Ino T., Iwase N., Shimizu E., Suzuki M., et al (2008), "Threedimensional finite element analysis of stress distribution in composite resin cores with fiber posts of varying diameters" Dent Mater J, 27 (1), pp 49-55 26 Ron Jackson (2012), "Esthetic Inlays and Onlays", Contemporary Esthetic Dentistry Elsevier Inc, United States of America, pp 469-481 27 Souza A C., Xavier T A., Platt J A., Borges A L (2015), "Effect of Base and Inlay Restorative Material on the Stress Distribution and Fracture Resistance of Weakened Premolars" Oper Dent, 40 (4), pp E158-66 28 Trindade F Z., Kleverlaan C J., da Silva L H., Feilzer A J., Cesar P F., et al (2016), "Ceramic Inlays: Effect of Mechanical Cycling and Ceramic Type on Restoration-dentin Bond Strength" Oper Dent, 41 (4), pp E102-17 29 Trindade F Z., Valandro L F., de Jager N., Bottino M A., Kleverlaan C J (2016), "Elastic Properties of Lithium Disilicate Versus Feldspathic Inlays: Effect on the Bonding by 3D Finite Element Analysis" J Prosthodont 30 Yamanel K., Caglar A., Gulsahi K., Ozden U A (2009), "Effects of different ceramic and composite materials on stress distribution in inlay and onlay cavities: 3-D finite element analysis" Dent Mater J, 28 (6), pp 661-70 ... - Một vật liệu: + Thành phần vật liệu: vật liệu chế tạo Inlay, vật liệu dán, vật liệu lót + Về công nghệ chế tạo vật liệu CAD/CAM ép nóng Chủ yếu so sánh độ bền kháng gãy, phân bố ứng suất, ... mô răng, Inlay cement dán ba nhóm vật liệu So sánh giá trị tổng chuyển vị mô răng, Inlay cement dán ba nhóm vật liệu Khảo sát phân bố ứng suất mô răng, Inlay cement dán ba nhóm vật liệu 12 CHƯƠNG... đủ phân bố ứng suất bên Inlay với phục hồi chế tạo loại vật liệu khác nhau: sứ, sứ-composite có cấu trúc mơ sinh học composite 11 Mục tiêu tổng quát: Đánh giá ảnh hưởng vật liệu lên phân bố ứng