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A three dimensional (3D) musculoskeletal finite element analysis of DARSN temporomandibular joint (TMJ) prosthesis for total unilateral alloplastic joint replacement - 27/11/19

Doi : 10.1016/j.jormas.2019.04.001 
D. Bhargava a, , R.S. Neelakandan b, V. Dalsingh c, Y. Sharma d, A. Pandey e, A. Pandey f, S. Beena a, G. Koneru g
a Department of Oral and Maxillofacial Surgery, People's College of Dental Sciences and Research Center, People's University, Bhanpur, Bhopal, 462037 Madhya Pradesh, India 
b Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Meenakshi Ammal Dental College and Hospital, Chennai, 600095 Tamil Nadu, India 
c Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Lenora Institute of Dental Sciences, Rajahmundry, 533294 Andhra Pradesh, India 
d Department of Oral and Maxillofacial Surgery, People's Dental Academy, People's University, Bhanpur, Bhopal, 462037 Madhya Pradesh, India 
e TMJ Consultancy, Bhopal, 462001 Madhya Pradesh, India 
f Department of Oral and Maxillofacial Surgery, RKDF Dental College and Research Centre, Bhopal, 462026 Madhya Pradesh, India 
g Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Sibar Institute of Dental Sciences and Research Center, Vijayawada, 522509 Andhra Pradesh, India 

Corresponding author. H-3/2, B.D.A Colony, Nayapura, Lal Ghati, Airport Road, Bhopal, 462001 Madhya Pradesh, India.H-3/2, B.D.A Colony, Nayapura, Lal Ghati, Airport RoadBhopalMadhya Pradesh462001India

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Abstract

Purpose

The purpose of this study was to evaluate the strain and stress distribution for DARSN alloplastic unilateral temporomandibular joint (TMJ) prosthesis and the effects on contralateral natural joint using a finite element analysis (FEA).

Methods

The replacement of the TMJ may have complications like infection, failure of hardware, facial paralysis and perforation. The understanding of the mechanical forces exerted by muscles of mastication and jaw movement on the joint helps in identifying the regions on alloplastic TMJ with various maximum forces, which makes that area more prone for failure of hardware. A three dimensional structural FEA was applied using a validated finite element model (FEM) where the areas of stress and strain were evaluated in the alloplastic joint and the contralateral natural joint. As the pattern of stress and strain can be influenced by the materials used for alloplastic joint and geometry of the design, mechanical property of bone and the attached musculature were also considered while construction the FEM analysis.

Results

The forces of the muscles of mastication has a vital role on the amount of stress and strain present across the alloplastic joint. Masseter and temporalis exhibited the greatest resultant force on the alloplastic as well as the natural condyle with a magnitude of 272 N and 329 N. This study assessed the maximum stress and strain on the condyle-ramus unit and fossa.

Conclusion

FEA shows that alloplastic DARSN TMJ prosthesis distributes stress and strain equally between the alloplastic joint site and the contralateral natural joint causing minimal adverse effects to the natural joint. FEA also evaluated the stress and strain on alloplastic component and resulted in drawing clinical implications for operating surgical team.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Finite element, Total joint replacement, Alloplastic joint, Stress and strain, Hardware failure, Temporomandibular joint (TMJ)


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Vol 120 - N° 6

P. 517-522 - décembre 2019 Retour au numéro
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