Finite element-analys av spänningar i avtagbar komplett underkäksprotes vid vertikala och snedställda ocklusala krafter

Varför protesbrott är viktiga

Personer som är beroende av fullständiga underkäksproteser möter ofta ett besvärligt och kostsamt problem: deras proteser spricker, särskilt i fronten, trots att bettkrafterna där förväntas vara låga. Denna artikel tar sig an detta vardagliga mysterium med hjälp av datorbaserade simuleringar. Genom att virtuellt ”bita” med en digital protes undersöker författarna om normala tuggkrafter i sig verkligen räcker för att bryta en välgjord underkäksprotes, eller om andra dolda faktorer måste vara inblandade.

En gåtfull plats för sprickor

Traditionell undervisning inom tandvården anser att de starkaste tugga­krafterna verkar på bak­tänderna, medan fronttänderna på en komplett underkäksprotes utsätts för mycket mindre belastning. Ändå visar undersökningar att 20–30 % av kompletta proteser så småningom går sönder, och många av dessa sprickor börjar i frontområdet. Tidigare försök att förklara denna paradox har ofta pressat modellerna till orealistiska ytterligheter: att använda bitkrafter långt högre än vad verkliga patienter kan åstadkomma, lägga till överdimensionerade defekter eller tvinga protesen att vila på mycket vassa benkamrar. Denna studie ställer en enklare, kliniskt förankrad fråga: om en underkäksprotes är korrekt stödd på mjukvävnad och gjord utan uppenbara fel, kan normalt tuggande ändå generera spänningar i frontområdet som är tillräckligt höga för att orsaka brott?

Att bygga en virtuell underkäksprotes

Författarna konstruerade en detaljerad tredimensionell modell av en komplett underkäksprotes med hjälp av tandteknisk designprogramvara, och importerade den sedan till ingenjörsprogram för finite element-analys—en metod som delar upp protesen och stödjande vävnader i många små element och beräknar hur varje element deformeras under belastning. Protesbasen och de konstgjorda tänderna modellerades som typisk akrylplast, medan den underliggande tandköttsvävnaden representerades som ett mjukt, lätt elastiskt lager vilande på ett betydligt styvare ben. Protesen antogs sitta väl och fästa stadigt mot tandköttet, vilket efterliknar en idealiskt anpassad konstruktion. Två tuggscenarier testades: rent vertikala krafter på 100 newton på bakre molarer, och starkare snedställda krafter på 140 newton i 45 graders vinkel för att efterlikna den sidokomponent som finns i verkligt tuggande. Teamet varierade också hur fint det beräkningsmässiga ”nätet” var, för att försäkra sig om att de beräknade spänningarna var tillförlitliga och inte bara numeriska artefakter.

Vart spänningen verkligen tar vägen

Simuleringarna bekräftade att snedställda tugglaster är mycket mer krävande än rena vertikala laster. Under vertikala krafter höll sig spänningarna i hela protesen mycket låga. När snedställda krafter applicerades böjde och vred sig protesen över den mjuka vävnadens grund: den inre (tungsidan) ytan i frontområdet sattes i dragspänning, medan den yttre (läpp­sidan) ytan kom i tryck. Men även i detta mer krävande scenario uppstod de högsta tillförlitligt beräknade spänningarna i bakre molarregionen, inte i fronten. I det kritiska frontområdet mellan hörn- och framtänderna låg dragspänningarna i intakt material omkring eller under cirka 10 megapascal—väl under den typiska drag- och böjhållfastheten för moderna protesplaster, som är flera gånger högre. Endast i små, skarpa fåraar mellan tänderna steg spänningarna lokalt, och även dessa värden var fortfarande under de nivåer som normalt krävs för omedelbart brott.

Fatigue, små fåror och verkligt tuggande

Författarna jämförde sina spänningsresultat med kända laboratoriedata om hur protesplaster beter sig vid engångslastning och vid upprepad fatigue. Dagligt tuggande utsätter en protes för tusentals belastningscykler per dag, så små spänningar kan över många månader ändå leda till spricktillväxt. I simuleringarna överlappade spänningsnivåerna i hörntrådeområdet med den lägre delen av rapporterade fatigue-styrkevärden, vilket tyder på att långsamt slitage, snarare än en enstaka tung bettning, är den mer realistiska risken. Viktigt är att analysen framhöll hur små anatomiska detaljer—smala fåror och skarpa övergångar nära tandhalsarna—kan lokalt förstärka dragspänningen. Att jämna ut dessa detaljer på tungsidan av protesen, där utseendet är mindre avgörande, kan avsevärt minska spänningen och förbättra hållbarheten utan större designkompromisser.

Vad detta betyder för protesbärare

Sammantaget drar studien slutsatsen att för en välpassande underkäksprotes gjord av modern akryl och vilande på frisk mjukvävnad är typiska tuggkrafter ensamma osannolika att skapa tillräcklig spänning i frontområdet för att bryta den. Denna slutsats antyder att många verkliga brott sannolikt involverar en kombination av andra faktorer: mindre passformsskillnader, ojämna bettkontakter, långsiktig fatigue eller oupptäckta materialdefekter. För patienter är budskapet att regelbundna kontroller, noggrann protesframställning och uppmärksamhet på till synes små formdetaljer kan vara lika viktiga som materialets råa styrka. För kliniker och tekniker pekar arbetet på praktiska strategier—såsom att jämna ut snäva fåror och optimera stöd på tandköttet—för att göra vardagsproteser mindre benägna att plötsligt och olämpligt gå av.

Citering: Madoune, Y., Żmudzki, J. & Lee, H. Finite element analysis of stress in removable lower complete denture under vertical and oblique occlusal forces. Sci Rep 16, 11997 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37756-9

Nyckelord: komplett protes, protesbrott, finite element-analys, tuggkrafter, protesdesign