A novel computational method for real-time preoperative assessment of primary dental implant stability
Abstract
enAbstract: A novel methodology which allows for fast and fully automatic structural analysis during preoperative planning for dental implant surgery is presented. This method integrates a fully automatic fast finite element solver within the framework of new concepts in computer-assisted preoperative planning for implant surgery. The planning system including optimized structural planning was validated by experimental results. Nine implants were placed in pig mandibles and mechanically loaded using a testing rig. The resulting displacements were measured and compared with those predicted by numerical analysis during planning. The results show that there were no statistically significant differences (P=0.65) between the results of the models and the experiments. The results show that fast structural analysis can be integrated with surgical planning software allowing the initial axial implant stability to be predicted in real time during planning. It is believed that such a system could be used to select patients for immediate implant loading and, when further developed, be useful in other areas of preoperative surgical planning.
Résumé
frUne méthodologie nouvelle permettant l'analyse structurelle complètement automatique et rapide durant le plan de traitement implantaire dentaire est présentée. Cette méthode intègre un système complètement automatique parmi l'ensemble des nouveaux concepts de plan de traitement préopératoire assisté par ordinateur pour la chirurgie implantaire. Le système de plan de traitement comprenant le plan structurel optimal a été validé par des résultats expérimentaux. Neuf implants ont été placés dans les mandibules de porcs et mécaniquement chargés en utilisant une plate-forme de test. Les déplacements en résultant ont été mesurés et comparés à ceux pronostiqués durant le plan de traitement par l'analyse numérique. Les résultats n'ont montré aucune différence significative (p=0,65) entre les résultats des modèles et des expériences. Les résultats démontraient que l'analyse structurelle rapide pouvait être intégrée dans le traitement chirurgical du logiciel permettant à la stabilité implantaire axiale initiale d'être pronostiquée durant le plan de traitement. Un tel système pourrait être utilisé pour sélectionner les patients candidats à une charge immédiate et, lorsqu'il sera mieux développé, être utilisé dans d'autres aires du plan chirurgical préopératoire.
Zusammenfassung
deIn dieser Studie stellt man eine neue Methode vor, die in der präoperativen Planung der Implantatchirurgie eine schnelle und vollautomatische Strukturanalyse erlaubt. Dabei benützt man im Rahmen eines neuen Konzeptes für die komputerunterstützte präoperative implantatchirurgische Planung einen vollautomatischen Finite-Element-Auflöser ein.
Dieses Planungssystem mit einer verbesserten strukturellen Planung wurde mit experimentellen Untersuchungen überprüft. Man setzte je neun Implantate in den Unterkiefer von Schweinen und belastete sie anschliessend während einer definierten Testphase. Man vermass die auftretenden Verschiebungen und verglich sie mit den in der Planungsphase gesammelten Daten der nummerischen Analyse.
Die Resultate zeigen, dass keine statistisch signifikanten Unterschiede (P=0.65) zwischen den Modellberechnungen und den Untersuchungsergebnisse bestehen. Die Resultate zeigen ebenso, dass rasch verfügbare strukurelle Analysen mit einer chirurgischen Planungssoftware, die es erlauben die initiale axiale Implantatstabilität während der Planungsphase in Echtzeit vorauszusagen, integriert werden können. Man glaubt, dass ein solches System dazu verwendet werden könnte, um Patienten, die sich für eine Sofortbelastung der Implantate eignen auszuwählen und, wenn noch weiter entwickelt, auch in anderen Bereichen der präoperativen chirurgischen Planungsphase angewandt werden könnte.
Resumen
esSe presenta una nueva metodología que permite un rápido y totalmente automático análisis estructural durante la planificación preoperatorio de la cirugía de implantes. Este método integra un solucionador totalmente automático de elemento finito rápido dentro del marco de los nuevos conceptos en planificación computerizada preoperatorio para cirugía de implantes.
El sistema de planificación incluyendo planificación estructural optimizada fue validado por los resultados experimentales. Se colocaron nueve implantes en mandíbulas de cerdo y se cargaron mecánicamente usando un dispositivo de prueba. Los desplazamientos resultantes fueron medidos y comparados con aquellos predichos por análisis numéricos durante la planificación.
Los resultados muestran que no hubieron diferencias estadísticamente significativas (P=0.65) entre los resultados de los modelos y los experimentos. Los resultados muestran que el análisis estructural rápido puede ser integrado con el programa de planificación quirúrgica permitiendo predecir la estabilidad axial inicial del implante en tiempo real durante la planificación. Se cree que tal sistema podría usarse para seleccionar pacientes para implantes de carga inmediata y, con un mayor desarrollo, ser útiles en otras áreas de planificación quirúrgica preoperativa.
