BIOMECHANICS THE SPLINTING IMPLANT

Abstract

In the manufacture of prostheses on implants is necessary knowledge of the mechanisms of transmission of stress from suprastructure prosthesis in the bone tissue of the jaw. These data can be obtained with the help of mathematical models of the finite element method, on the basis of which lie the knowledge of the physical properties of the bone structures of the jaw of the human skull, implants, teeth hard tissues and periodontal diseases.

Full Text

Успешное пользование имплантатами, их долговечность, так же как и долговечность абатментов, участвующих в передаче жевательных и окклюзионных нагрузок, определяются степенью напряжений и выраженностью вызываемых ими деформаций в подлежащей костной ткани. Анализируя клиническую ситуацию при обследовании пациентов, необходимо определить количество имплантатов, их конструкцию, направление установки и расположение для оптимальной передачи нагрузок на подлежащие костные структуры. Следует оценить состояние костной ткани и слизистой оболочки протезного ложа, возможные общие и местные реакции организма на предлагаемое лечение. В процессе изготовления протезов на имплантатах знание механизмов передачи напряжений от супраструктуры протеза на костную ткань челюсти имеет важное значение. Эти данные можно получить с помощью математических моделей методом конечных элементов, в основе построения которых лежат знания физических свойств костных структур челюстей черепа человека, имплантатов, твердых тканей зубов и пародонта. Протезная конструкция, опирающаяся на два имплантата и более, имеет иную картину распределения напряжений и деформаций, чем одиночные, и определяется точкой приложения нагрузки от зубного протеза на балку, объединяющую имплантаты. При двух имплантатах, объединенных в блок балкой, вертикальная нагрузка, приложенная в середине балки, вызывает напряжения, подобные распределению их в одиночных имплантатах. Основные напряжения концентрируются в месте приложения на балке, затем равномерно распределяются по двум имплантатам, концентрируясь больше в их верхних двух третях. Подобное распределение напряжений аналогично напряжениям одиночного имплантата при действии нагрузки по вертикальной оси. Однако два имплантата, объединенных балкой, более устойчивы при жевательной Загорский Валерий Арсентьевич -e-mail: ru.vlad.zag@gmail.com 4 нагрузке от съемного перекрывающего протеза. Вертикальная нагрузка на один из двух имплантатов вызывает значительные, до 80%, сжимающие напряжения в точке ее приложения со значениями до 60 МПа, которые распределяются достаточно равномерно по телу опорного имплантата, концентрируясь также в его верхних двух третях. В противоположном имплантате в области соединения балки с его шейкой определяются напряжения до 50 МПа, которые носят растягивающий и расщепляющий характер. Напряжения равномерно компенсируются в верхних двух третях конструкции по убывающей до его верхушки. Подобная картина возможна при погружении дистального отдела базиса съемного протеза в слизистую оболочку протезного ложа. Поэтому кратковременное действие этой нагрузки на один из имплантатов будет полностью компенсировано костной тканью, окружающей имплантат. Однако постоянная или циклическая, часто повторяющаяся нагрузка может вызвать деструктивные изменения в окружающей имплантат костной ткани. Вертикальная нагрузка, приложенная к консоли одного из двух имплантатов, вызывает значительные, до 90 МПа, сжимающие напряжения в точке ее приложения, которые распределяются достаточно равномерно по телу опорного имплантата, концентрируясь также в его верхних двух третях с напряжениями до 60 МПа. В противоположном имплантате в области соединения ее балки с шейкой определяются напряжения до 50 МПа растягивающего характера, которые равномерно компенсируются в верхних двух третях конструкции по убывающей до его верхушки. Кратковременное действие жевательной нагрузки будет компенсировано костной тканью, окружающей имплантат. Однако постоянные или длительные циклические, повторяющиеся нагрузки могут вызывать деструктивные изменения в костной ткани, окружающей имплантат. Анализ картин напряжений четырех имплантатов, установленных с усилием 17 Н/мм2 при нагрузке в 100 Н, показывает, что наиболее устойчивой конструкцией изготовления зубных протезов будет опора на четыре имплантата и более. экспериментально-теоретические исследования Анализ напряжений в центре балки при усилии 100 Н вызывает равномерное распределение напряжений в месте приложения нагрузки с убыванием значений по остальным имплантатам. Наибольшие значения напряжений локализуются в основном, в верхних двух третях имплантатов по их вертикальной оси. Все напряжения компенсируются за счет количества имплантатов и объединяющей их балки. При нагрузке, действующей на один из дистальных имплантатов, определяется скопление напряжений в противоположных имплантатах в области их шеек и местах соединения с балкой. Кратковременная нагрузка на один из краевых имплантатов с усилием до 100 Н не определяет картины напряжений, значительно отличающейся от предыдущей. Это вызвано тем, что напряжения от опорного имплантата через балку в значительной мере компенсируются тремя оставшимися имплантатами. В области шеек остальных имплантатов определяются растягивающие напряжения, которые носят компенсированный характер. Следует остерегаться постоянной нагрузки на один из дистальных имплантатов для профилактики резорбции костной ткани. Кратковременная нагрузка за пределами установленных имплантатов до 4 мм вызывает незначительный эффект погружения опорного имплантата с распределением напряжений через балку на другие. Напряжения определяются в верхних двух третях имплантатов и в области соединения балки с имплантатами. Кратковременная нагрузка носит компенсированный характер. Однако постоянная нагрузка на консоль балки может провоцировать перегрузку костной тка ни вокруг опорного имплантата с последующей деструкцией кости вокруг остальных имплантатов. В процессе исследования реакций упругонапряженных состояний костной ткани и имплантатов нами были определены опорные реакции, возникающие в вязкоупругом слое, связывающем имплантат и кость. Модель костного ложа в челюсти с системой нагружающих ее сил показала, что максимальные напряжения действуют в поверхностном слое челюсти, минимальные - у вершины имплантата. Однако напряжения, действующие в кости, в 8-10 раз меньше, чем напряжения, возникающие в теле имплантата, что обусловлено ее большим поперечным сечением и различием их механических характеристик и эластичностью титана. Прочность компактной костной ткани ниже прочности материала имплантата примерно в 6-8 раз (80 МПа по сравнению с пределом разрушающих напряжений и прочности титана 450-600 МПа), что позволяет говорить об относительно одинаковых упругих компонентах, входящих в систему имплантат - кость. Мы полагаем, что утверждение об одинаковой упругости материалов справедливо только при кратковременно действующей жевательной нагрузке до 200-300 Н. При этом возможен диапазон напряжений в этой системе от 3 до 20 МПа, что не вызывает разрушающих напряжений на границе соединения костной ткани и имплантата. Естественно, что подобное утверждение может быть справедливо только для нормальной костной ткани и имплантатов, имеющих форму корня.