Distribution of stress on TMJ disc induced by use of chincup therapy: assessment by the finite element method

Dental Press J Orthod. Sep-Oct 2017;22(5):83-89. doi: 10.1590/2177-6709.22.5.083-089.oar.

Abstract

Objective: To assess the distribution of stress produced on TMJ disc by chincup therapy, by means of the finite element method.

Methods: a simplified three-dimensional TMJ disc model was developed by using Rhinoceros 3D software, and exported to ANSYS software. A 4.9N load was applied on the inferior surface of the model at inclinations of 30, 40, and 50 degrees to the mandibular plane (GoMe). ANSYS was used to analyze stress distribution on the TMJ disc for the different angulations, by means of finite element method.

Results: The results showed that the tensile and compressive stresses concentrations were higher on the inferior surface of the model. More presence of tensile stress was found in the middle-anterior region of the model and its location was not altered in the three directions of load application. There was more presence of compressive stress in the middle and mid-posterior regions, but when a 50o inclined load was applied, concentration in the middle region was prevalent. Tensile and compressive stresses intensities progressively diminished as the load was more vertically applied.

Conclusions: stress induced by the chincup therapy is mainly located on the inferior surface of the model. Loads at greater angles to the mandibular plane produced distribution of stresses with lower intensity and a concentration of compressive stresses in the middle region. The simplified three-dimensional model proved useful for assessing the distribution of stresses on the TMJ disc induced by the chincup therapy.

Objetivo:: avaliar, por meio do método dos elementos finitos, a distribuição das tensões no disco articular produzidas pela mentoneira ortopédica.

Métodos:: um modelo tridimensional simplificado do disco articular foi desenvolvido com o software Rhinoceros 3D e exportado para o software ANSYS. Uma carga de 4,9 N (500 gf) foi aplicada na superfície inferior do modelo, com inclinação de 30, 40 e 50o em relação ao plano mandibular Gônio-Mentoniano (GoMe). O ANSYS analisou, por meio do método dos elementos finitos, a distribuição das tensões presentes no modelo do disco articular para as diferentes angulações.

Resultados:: os resultados mostraram que a concentração das tensões de tração e compressão foi maior na superfície inferior do modelo. A tensão de tração foi mais presente na região média-anterior do modelo, e sua localização não se alterou nas três direções da aplicação da carga. A tensão de compressão foi mais presente nas regiões média e média-posterior do modelo, mas quando a carga a 50o foi aplicada, ela se concentrou na região média. As intensidades das tensões de tração e compressão diminuíram progressivamente à medida que a carga foi aplicada mais verticalmente.

Conclusão:: as tensões induzidas pela mentoneira ortopédica se localizaram principalmente na superfície inferior do modelo. As cargas com maior angulação em relação ao plano mandibular produziram uma distribuição de tensões com menor intensidade e uma concentração da tensão de compressão na região média do modelo. Um modelo tridimensional simplificado se mostrou útil na avaliação da distribuição das tensões no disco articular induzidas pela mentoneira ortopédica.

MeSH terms

  • Computer Simulation
  • Dental Stress Analysis / methods*
  • Extraoral Traction Appliances*
  • Finite Element Analysis
  • Humans
  • Models, Biological
  • Temporomandibular Joint Disc / physiology*