طراحی دندان مصنوعی بر پایهٔ روش اجزای محدود چیست؟
طراحی دندان مصنوعی بر پایهٔ روش اجزای محدود، دیدگاهی در طراحی دندان مصنوعی پارسیل است که پروفسور رودولف اسلاویچک، استاد پیشین پروتزهای دندانی در دانشگاه وین، بر پایهٔ تحلیل به روش اجزای محدود ارائه کرده است.
شکل دندان مصنوعی طوری تعیین می‌شود که تا حد امکان فقط نیروهایی با جهت و اندازهٔ فیزیولوژیک به دندان‌های پایهٔ دندان مصنوعی پارسیل وارد شود.
دندان مصنوعی پارسیل با قرار دادن بخشی برای نگه داشتن آن (جزء گیر) روی دندان‌های باقی‌مانده استفاده می‌شود.
دندانی را که جزء گیر روی آن قرار گرفته است، دندان پایه می‌نامند.
روش اجزای محدود به‌طور کلی روشی است که در آن به مدل شکلی که در رایانه ساخته شده، شرایط نیرو داده می‌شود و نیروهای ایجادشده در درون آن (تنش) و تغییر شکل (کرنش) محاسبه می‌گردد.
چون شکل به اجزای کوچک تقسیم و محاسبه می‌شود، آن را «روش اجزای محدود» می‌نامند.
در دندانپزشکی نیز این روش در پژوهش‌هایی که نیروهای واردشده به دندان و دندان مصنوعی را بررسی می‌کنند به کار می‌رود.
در کلینیک ما، مطابق این دیدگاه طراحی که بر پایهٔ تحلیل‌های پروفسور اسلاویچک است، دندان مصنوعی پارسیل هر فرد را جداگانه طراحی می‌کنیم.
مدیر کلینیک این دیدگاه را در سال 2000 مستقیماً از پروفسور اسلاویچک آموخت.
در کلینیک ما، اکلوژن بر پایهٔ دیدگاه پروفسور سادائو ساتو و طراحی دندان مصنوعی بر پایهٔ دیدگاه پروفسور اسلاویچک است (ناتولوژی اتریشی).
سازوکار طراحی دندان مصنوعی بر پایهٔ روش اجزای محدود
دندان مصنوعی پارسیل هنگام جویدن فرو می‌رود و می‌چرخد
بخشی از دندان مصنوعی پارسیل که برای مثال جای دندان‌های خلفی از دست‌رفته را پر می‌کند، روی لثه قرار دارد.
هنگام جویدن، این بخش به لثه فشار می‌آورد و فرو می‌رود.
در این حالت، دندان مصنوعی حول محوری در حوالی دندان‌های پایه، به شکلی شبیه چرخش حرکت می‌کند.
در تصویر، خطی که به‌صورت افقی از حوالی دندان پایهٔ جلویی می‌گذرد محور چرخش است، و بخش دندان‌های مصنوعی خلفی به سمت لثه فرو می‌رود.
سه نیرویی که به دندان پایه وارد می‌شود
وقتی دندان مصنوعی به شکلی شبیه چرخش حرکت می‌کند، سه نیروی زیر به دندان پایه وارد می‌شود.
| نیرو | جهت اثر بر دندان | دیدگاه مدیر کلینیک |
|---|---|---|
| نیروی بالاکشنده | در جهت بیرون کشیدن دندان به سمت بالا | حتی اگر کوچک باشد، فیزیولوژیک نیست |
| نیروی کج‌کننده | در جهت کج کردن دندان | در محدوده‌ای معین، فیزیولوژیک است |
| نیروی فرودهنده | در جهت فشار دادن دندان به سمت ریشه | در محدوده‌ای معین، فیزیولوژیک است |
در اطراف ریشهٔ دندان بافت نازکی به نام لیگامان پریودنتال وجود دارد که نقش حسگری را ایفا می‌کند که فشار واردشده به دندان را دریافت می‌کند (مکانورسپتور).
به نظر مدیر کلینیک، وقتی دندان به سمت ریشه فشار داده می‌شود، بدن می‌تواند با سازوکار بازتابی به این نیرو پاسخ دهد.
از سوی دیگر، مدیر کلینیک توضیح می‌دهد که نیروی بالاکشنده که دندان را به سمت بالا می‌کشد، نیرویی است که دندان فقط پس از ساخت دندان مصنوعی با آن روبه‌رو شده است و بدن هنوز الگوی بازتابی برای پاسخ به آن ندارد.
به همین دلیل، طراحی با هدف حذف نیروی بالاکشنده یا کاهش آن تا حد امکان انجام می‌شود.
پروفسور اسلاویچک نحوهٔ وارد شدن این نیروها را به‌صورت فیزیکی تحلیل کرد و آن را به شکلی درآورد که در طراحی واقعی دندان مصنوعی قابل استفاده باشد.
میزان فرورفتن دندان و لثه متفاوت است
دندان مصنوعی پارسیل را هم دندان‌های باقی‌مانده و هم لثهٔ نواحی بی‌دندان نگه می‌دارند.
طبق توضیح مدیر کلینیک، حرکت لثه هنگام جویدن حدود 10 برابر حرکت دندان است.
به‌طور کلی گفته می‌شود که در دندان مصنوعی پارسیلی که نواحی بی‌دندان خلفی را جبران می‌کند، به دلیل تفاوت میزان فرورفتن دندان پایه و لثه، ممکن است از طریق فریم فلزی سخت، نیروی بزرگی به دندان پایهٔ مجاور ناحیهٔ بی‌دندان وارد شود که آن را به سمت عقب کج می‌کند.
در کلینیک ما، این تفاوت در میزان فرورفتن را با طراحی فریم و اتچمنت تقسیم و مدیریت می‌کنیم.
در فریم، بخش‌های سخت و بخش‌های متحرک را از هم جدا می‌کنیم
بخش فلزی‌ای که اسکلت دندان مصنوعی را تشکیل می‌دهد (فریم)، در همه‌جا سختی یکسانی ندارد.
بخش دایرهٔ قرمز در تصویر، جایی است که به فریم در کل سختی زیادی می‌دهد.
با سخت کردن این بخش، حرکت بخش‌های متحرک که با پیکان‌های زرد نشان داده شده‌اند ثابت و یکنواخت می‌شود.
به نظر مدیر کلینیک، وقتی دندان مصنوعی در هر بار جویدن حرکت یکسانی داشته باشد، اطلاعاتی که از دهان به مغز می‌رسد نیز یکنواخت می‌شود.
با شکل مقطع، میزان خم شدن را تغییر می‌دهیم
حتی در یک فلز یکسان، میزان خم شدن بسته به شکل مقطع تغییر می‌کند.
بخشی که مقطع تخت دارد، با وارد شدن نیرو خم می‌شود.
بخشی که مقطع نیم‌استوانه‌ای دارد، به‌سختی خم می‌شود و نیرو را همان‌طور منتقل می‌کند.
به همین دلیل، برای دندان‌هایی که فشار بیشتری به آن‌ها وارد می‌شود، با بخشی که مقطع تخت دارد سازوکاری برای کاستن از فشار ایجاد می‌کنیم.
در مقابل، در جاهایی که می‌خواهیم نیرو به‌طور مطمئن منتقل شود، از فریمی با مقطع نیم‌استوانه‌ای استفاده می‌کنیم و از تغییر شکل جلوگیری می‌کنیم.
نقش فریمی که دو سمت را به هم وصل می‌کند
به فریم فلزی‌ای که سمت چپ و راست را به هم وصل می‌کند، کارکردهای لازم برای دندان مصنوعی به‌طور یکجا داده می‌شود.
به‌طور کلی، در دندان مصنوعی پارسیل، کارکرد جلوگیری از جدا شدن دندان مصنوعی را «گیر» (retention) و کارکرد جلوگیری از لق شدن جانبی آن را «ثبات» (bracing) می‌نامند.
قطعه‌ای که در دندان مصنوعی فک پایین دو سمت را به هم وصل می‌کند (لینگوال بار)، از قطعاتی است که به‌ویژه به سختی نیاز دارد.
نمونه‌هایی نیز وجود دارد که با آلیاژ طلا و پلاتین و کبالت‌کروم، ساختاری توخالی مانند لوله ساخته شده تا سختی کل آن بیشتر شود (آلیاژ طلا و پلاتین).
تصویر: فریمی که دو سمت را به هم وصل می‌کند
چرا کلینیک ما طراحی دندان مصنوعی بر پایهٔ روش اجزای محدود را به کار می‌گیرد
چون می‌خواهیم نیرویی را که به دندان پایه وارد می‌شود تنظیم کنیم
به نظر مدیر کلینیک، در طراحی دندان مصنوعی پارسیل، کنترل نیرویی که به دندان پایه وارد می‌شود ضروری است.
طراحی بخش‌هایی که دندان مصنوعی را به دندان وصل می‌کنند، مانند اتچمنت، اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا نیرو مستقیماً به دندان‌های باقی‌مانده و بافت‌های اطراف آن‌ها وارد می‌شود.
چون می‌خواهیم نیروی فیزیولوژیک به لیگامان پریودنتال منتقل شود
لیگامان پریودنتال حسگری است که فشار را دریافت می‌کند.
به نظر مدیر کلینیک، اینکه چه نوع نیرویی به این بخش منتقل شود، بر روند طولانی‌مدت دندان مصنوعی اثر می‌گذارد.
چون هم کارکرد روزانه و هم دندان‌قروچه در خواب را در نظر می‌گیریم
در کلینیک ما، جزئیات شکل فریم و دندان‌های مصنوعی را با در نظر گرفتن هم کارکرد روز و هم کارکرد شب نهایی می‌کنیم.
در روز، کارکردهایی مانند جویدن، بلعیدن و صحبت کردن باید بدون فشار اضافی بر بدن انجام شوند.
در شب، برای اینکه دندان‌قروچه در خواب در محدودهٔ فیزیولوژیک بماند، شکلی ایجاد می‌کنیم که در آن سطح جونده و حرکات مفصل فک با هم هماهنگ باشند.
چون مدیر کلینیک خود دیدگاهش در طراحی را بازنگری کرده است
مدیر کلینیک در حدود سال 1991، دندان مصنوعی را عمدتاً با شیوه‌ای می‌ساخت که در آن نیروی واردشده به دندان‌های پایه کاملاً ثابت می‌شد و دندان مصنوعی بر این اساس نگه داشته می‌شد (پشتیبانی صلب، rigid support).
پس از آن، دیدگاه پروفسور اسلاویچک را که لیگامان پریودنتال را «گیرندهٔ حس» می‌داند پذیرفت و دیدگاه خود در طراحی را بازنگری کرد.
به نظر مدیر کلینیک، خوبی یا بدی یک طراحی را نمی‌توان در دوره‌ای کوتاه مانند 4 تا 5 سال قضاوت کرد، بلکه باید با دیدن روند طولانی‌مدت در موارد بسیار دربارهٔ آن قضاوت کرد.
او همچنین بر این باور است که کار با یک بار ساختن تمام نمی‌شود و دستگاه‌ها نیز باید همگام با پیشرفت علم بازنگری شوند.
در عمل در کلینیک ما
آنچه در طراحی دندان مصنوعی پارسیل در نظر می‌گیریم
در کلینیک ما، هنگام طراحی دندان مصنوعی پارسیل، عمدتاً موارد زیر را در نظر می‌گیریم.
- ثبت‌های معاینه: دندان‌های باقی‌مانده، لثه (مخاط)، ساختار اسکلتی و حرکات فک (مدل برش‌خورده، ثبت مخاط، آنالیز سفالومتری لترال، Cadiax)
- اینکه دندان مصنوعی هنگام جویدن چگونه فرو می‌رود و حول کدام محور می‌چرخد
- جهت و اندازهٔ نیرویی که به دندان‌های پایه وارد می‌شود؛ و متناسب با آن، موقعیت و شکل اجزای گیر و اتچمنت‌ها
- بخش‌هایی از فریم که سخت می‌شوند و بخش‌هایی که حرکت می‌کنند؛ و شکل مقطع
- جهت گذاشتن و برداشتن، و جهتی که نیرو هنگام جویدن منتقل می‌شود (فرزکاری موازی (parallel milling))
شکل دادن و بررسی
شکل طراحی‌شده با موم ساخته می‌شود و با ریخته‌گری به فلز تبدیل می‌شود (وکس‌آپ، ریخته‌گری).
به دندان مصنوعی موقت نیز همان سازوکار دندان مصنوعی نهایی داده می‌شود و در مدتی که از آن استفاده می‌کنید بررسی می‌کنیم (دندان موقت و دندان مصنوعی موقت).
پس از قرار دادن نیز روند را بررسی می‌کنیم و در صورت نیاز تنظیم یا تعمیر انجام می‌دهیم.
حتی اگر نوع فلز مورداستفاده تغییر کند، دیدگاه طراحی تغییر نمی‌کند.
تصویر: دندان مصنوعی پارسیلی که با این دیدگاه طراحی شده است
دندان مصنوعی برای ناحیه‌ای که در جلو و عقب آن دندان باقی مانده است
دندان مصنوعی پارسیلی که ناحیه‌ای با دندان‌های باقی‌مانده در جلو و عقب را جبران می‌کند، هنگام جویدن، مانند دندان‌های طبیعی، در جهت ریشه فرو می‌رود.
در این حالت، برای اینکه نیرو به دندان‌های باقی‌مانده نیز در جهت ریشه منتقل شود، سطوح اتچمنت را با فرزکاری تنظیم می‌کنیم.
وقتی ردیف دندان‌های بالا و پایین با هم اختلاف زیادی دارند
وقتی ردیف دندان‌های بالا و پایین به‌صورت جانبی اختلاف زیادی دارند، به دست آوردن تکیه‌گاه عمودی اکلوژن دشوار می‌شود.
در چنین مواردی، طرحی وجود دارد که در آن فریم فلزی به سمت داخل فک بالا (سمت کام) امتداد می‌یابد و به‌عنوان سطح پذیرندهٔ اکلوژن، دندان‌های پایین را دریافت می‌کند.
دایرهٔ قرمز در تصویر محدوده‌ای است که ردیف دندان‌های بالا در اصل در آن قرار دارد، و دایرهٔ سبز محدوده‌ای است که ردیف دندان‌های پایین در آن قرار دارد.
آمادگی برای تغییرات آینده
با افزایش سن، ممکن است دندان‌هایی پیدا شوند که بعداً دیگر نتوان آن‌ها را حفظ کرد.
در چنین مواردی، تعمیری را در نظر می‌گیریم که در آن یک دندان به دندان مصنوعی افزوده می‌شود.
به همین دلیل، دندان مصنوعی را از ابتدا با مواد و ساختاری می‌سازیم که بعداً قابل تعمیر باشد.
برای تعمیر، از جوشکاری لیزری داخل کلینیک استفاده می‌کنیم.
مدت، تعداد جلسات، هزینه و خطرات درمان ← تعرفه‌ها
آنچه با طراحی دندان مصنوعی بر پایهٔ روش اجزای محدود می‌توان و نمی‌توان انجام داد
آنچه با طراحی دندان مصنوعی بر پایهٔ روش اجزای محدود می‌توان انجام داد
- تنظیم جهت و اندازهٔ نیروی واردشده به دندان‌های پایه، با در نظر گرفتن اینکه دندان مصنوعی هنگام جویدن چگونه فرو می‌رود و حول کدام محور می‌چرخد
- هدف‌گیری برای حذف نیرویی که دندان پایه را به بالا می‌کشد (نیروی بالاکشنده) یا کاهش آن تا حد امکان
- تقسیم و مدیریت تفاوت فرورفتن دندان و لثه با طراحی فریم و اتچمنت
- جدا کردن بخش‌های سخت و متحرک در فریم و تغییر میزان خم شدن با شکل مقطع
- طراحی با همان دیدگاه، حتی اگر فلز مورداستفاده تغییر کند
آنچه ممکن نیست و راه جبران آن در کلینیک ما
| آنچه ممکن نیست | راه جبران در کلینیک ما |
|---|---|
| تضمین آیندهٔ دندان مصنوعی فقط با طراحی | پس از قرار دادن نیز روند را بررسی می‌کنیم و تنظیم یا تعمیر انجام می‌دهیم (صفحهٔ دندان مصنوعی، بخش «برای استفادهٔ طولانی») |
| درمان بیماری‌های خود دندان‌های پایه (پوسیدگی، بیماری لثه و مانند آن‌ها) | درمان دندان‌های باقی‌مانده را در برنامهٔ درمان می‌گنجانیم (صفحهٔ بیماری لثه) |
| شناخت ضخامت و ویژگی‌های لثهٔ هر فرد فقط با محاسبه | ثبت مخاط |
| تعیین موقعیت اکلوژن و زاویهٔ دندان‌های مصنوعی | Cadiax، آنالیز سفالومتری لترال، چیدمان دندان‌های مصنوعی |
| متوقف کردن تغییرات دهان، مانند از دست رفتن دندان‌ها در آینده | ساخت با مواد و ساختاری که بعداً قابل تعمیر باشد (جوشکاری لیزری) |
به‌طور کلی گفته می‌شود که چون تحلیل به روش اجزای محدود با مدلی محاسبه می‌شود که بافت‌های بدن را تا حدی ساده کرده است، ممکن است با نیروهای واقعی درون بدن تفاوت داشته باشد.
همچنین اشاره شده است که ویژگی‌هایی مانند ضخامت و ویسکوزیتهٔ لثه تقریباً در مدل‌های تحلیلی گنجانده نشده‌اند.
پرسش‌های متداول
- دندان پایه چیست؟
دندانی است که بخش نگه‌دارندهٔ دندان مصنوعی پارسیل (جزء گیر) روی آن قرار گرفته است.
دندان مصنوعی پارسیل را این دندان و لثهٔ نواحی بی‌دندان نگه می‌دارند.
در کلینیک ما، با در نظر گرفتن جهت و اندازهٔ نیرویی که به دندان پایه وارد می‌شود طراحی می‌کنیم.
- آیا طراحی بسته به نوع فلز تغییر می‌کند؟
دیدگاه طراحی، صرف‌نظر از نوع فلز مورداستفاده، یکسان است.
در چارچوب این دیدگاه، ماده را متناسب با شکل و سختی موردنیاز انتخاب می‌کنیم.
- اگر پس از ساخت دندان مصنوعی، یکی از دندان‌های باقی‌مانده از دست برود چه می‌شود؟
بسته به وضعیت، تعمیری را در نظر می‌گیریم که در آن یک دندان به دندان مصنوعی افزوده می‌شود.
در کلینیک ما، دندان مصنوعی را با مواد و ساختاری می‌سازیم که بعداً قابل تعمیر باشد، و برای تعمیر از جوشکاری لیزری داخل کلینیک استفاده می‌کنیم.
امکان تعمیر به وضعیت دندان مصنوعی و دهان در آن زمان بستگی دارد.
- دندان مصنوعی با این طراحی چه مدت قابل استفاده است؟
مدت استفاده از دندان مصنوعی از فردی به فرد دیگر متفاوت است و نمی‌توانیم آن را تضمین کنیم.
در کلینیک ما، روند هر دندان مصنوعی‌ای را که می‌سازیم ثبت و بررسی می‌کنیم و تنظیم و تعمیر را ادامه می‌دهیم.
به نظر مدیر کلینیک، خوبی یا بدی یک طراحی را باید با دیدن روند طولانی‌مدت قضاوت کرد.
فناوری‌ها و درمان‌های مرتبط
- اتچمنت‌ها (attachments)
- فرزکاری موازی (parallel milling)
- ثبت مخاط
- ناتولوژی اتریشی
- فهرست فناوری‌های مورد استفاده
- دندان مصنوعی (دندان مصنوعی دقیق): بازتاب اطلاعات معاینات در شکل دندان مصنوعی
- دندان مصنوعی (دندان مصنوعی دقیق): رویکرد ما به دندان مصنوعی کامل و دندان مصنوعی پارسیل
منابع مورد استفاده
برای توضیحات کلی (اینکه روش اجزای محدود چیست، نحوهٔ کلی وارد شدن نیرو در دندان مصنوعی پارسیل، و معنای اصطلاحات گیر و ثبات) از منابع منتشرشدهٔ زیر استفاده کرده‌ایم. آنچه دربارهٔ روش کار کلینیک ما آمده، بر پایهٔ نوشته‌ها و توضیحات مدیر کلینیک است.
- نوریوکی واکابایاشی، «کاربرد تحلیل اجزای محدود در پژوهش‌های دندانپزشکی: پیشرفت‌های اخیر با تمرکز بر تحلیل غیرخطی»، مجلهٔ انجمن مواد و تجهیزات دندانپزشکی ژاپن، 32(3):226-239، 2013
- شوئیچیرو یاماشیتا، «بازنگری در مکانیک دندان مصنوعی پارسیل: دندان مصنوعی بی‌حرکت با اولویت حفاظت از دندان‌های باقی‌مانده»، مجلهٔ انجمن پروستودنتیکس ژاپن، 12(1):16-22، 2020 (به ژاپنی)
- Zhu Y, et al. Biomechanical considerations in RPD design: application and perspective of finite element method in distal extension removable partial denture rehabilitation. Frontiers in Dental Medicine. 2025;6:1667504 (به انگلیسی)
مشاوره و تماس با ما
مؤسسهٔ پزشکی «گیباکای»، کلینیک دندانپزشکی یوشیمی
کد پستی 194-0001، توکیو، شهر ماچیدا، تسوکوشینو 1-29-1، ساختمان Square 2، واحد 302 (طبقهٔ سوم)
تلفن 042-795-1359 فکس 042-795-1398
روزهای کاری: دوشنبه، سه‌شنبه، پنجشنبه، جمعه 10:00–13:00 / 14:30–18:00
نخستین مراجعه با مشاورهٔ اولیه (خدمت خصوصی، خارج از پوشش بیمه؛ 30 دقیقه تا 1 ساعت) آغاز می‌شود که در آن معاینه و تشخیص انجام می‌شود. مشاوره دربارهٔ تشخیصی که در کلینیک دیگری دریافت کرده‌اید نیز در همین جلسه پذیرفته می‌شود.
در موارد اضطراری، مثلاً اگر نمی‌توانید غذا بجوید یا علائم شدید است، لطفاً تلفنی (042-795-1359) با ما مشورت کنید.