BACKGROUND: Placement of standard titanium implants into bone tissue requires sufficient bone volume. The use of a material that is a shape-memory nickel-titanium alloy opens up new possibilities in the planning and fabrication of dental implants in geriatric dentistry.
AIM: To develop and test a technological process for manufacturing individual gerostomatological implants from the shape-memory alloy using additive technologies and 3D modeling.
METHODS: The study employed 3D modeling, printing on a 3D printer from ashfree plastic, and casting from titanium nickelide. Compliance of geometric parameters (diameter, length) with specified values and the presence of the shape-memory effect were analyzed. In an in vitro laboratory study, 10 samples of nickel-titanium alloy shape-memory implants were divided into two groups (n = 5): casting using a standard technique (group 1) and casting in a gas-protected environment (group 2). Dimensional accuracy was assessed using a caliper, and preservation of the shapememory effect was evaluated through deformation and heating. Due to the absence of result variability between the groups (complete compliance with specified parameters in group 2 versus complete non-compliance in group 1), no statistical processing was applied; the analysis was descriptive and comparative in nature.
RESULTS: Precision single-phase gerostomatological shape-memory implants were developed and fabricated (n = 10). It was established that samples from group 1, cast using the standard technique, did not meet the properties of the TN-10 alloy and were prone to fracture upon deformation; they lacked the shape-memory effect. They also did not match the dimensions of the models designed and printed on the 3D printer. Samples from group 2, cast in a gasprotected environment, complied with the properties of the TN-10 alloy; the shapememory elements returned to their original configuration at a temperature of 36°C. The dimensions of the group 2 samples precisely reproduced the dimensions of the models designed and printed on the 3D printer.
CONCLUSION: The study presents important information on a new biomechanically and biochemically compatible shape-memory nickel-titanium material. Using additive technologies and 3D modeling, along with a modern casting technique, it is possible to create highly precise models of individual single-phase gerostomatological implants with the capability for bicortical fixation. Such implants are intended for use in complex clinical situations associated with severe jawbone atrophy, aiming to improve quality of life and address the medical and social challenges of geriatric dentistry.
Обоснование. Для установки стандартных титановых имплантатов в костную ткань необходим достаточный объём. Использование материала, представляющего собой сплав никелида титана с памятью формы, открывает новые возможности при планировании и изготовлении дентальных имплантатов в гериатрической стоматологии.
Цель. Разработка и апробация технологического процесса изготовления индивидуальных геростоматологических имплантатов из сплава с памятью формы с применением методов аддитивных технологий и 3D-моделирования.
Методы. Использовали 3D-моделирование, печать на 3D-принтере из беззольной пластмассы и литьё из никелида титана. Анализировали соответствие геометрических параметров (диаметр, длина) заданным значениям и наличие эффекта памяти формы. В лабораторном исследовании in vitro 10 образцов имплантатов из сплава никелида титана с памятью формы разделили на две группы (n=5): литьё по стандартной методике (группа 1) и литьё в газовой среде (группа 2). Оценивали точность размеров (штангенциркуль) и сохранение эффекта памяти формы (деформация/нагрев). Ввиду отсутствия вариабельности результатов в группах (полное соответствие заданным параметрам во 2-й группе против полного несоответствия в 1-й группе) статистическая обработка не применялась; анализ носил описательно-сравнительный характер.
Результаты. Разработаны и изготовлены прецизионные однофазные геростоматологические имплантаты с памятью формы (n=10). Установлено что образцы 1-й группы, отлитые традиционной методикой, не соответствуют свойствам сплава марки ТН-10 и подвержены разрушению при деформировании; у них отсутствует эффект памяти формы. Они также не соответствуют размерам образцов, смоделированных и напечатанных на 3D-принтере. Образцы 2-й группы, отлитые в газовой среде, соответствуют свойствам сплава марки ТН-10; элементы с памятью формы возвращаются в первоначальное состояние конструкции при температуре 36 °С. Размеры образцов 2-й группы точно повторяют размеры смоделированных и напечатанных на 3D-принтере.
Заключение. Представлена важная информация о новом биомеханически и биохимически совместимом материале из никелида титана с памятью формы. С применением методов аддитивных технологий и 3D-моделирования, а также современного метода литья удаётся создавать максимально точные модели индивидуальных геростоматологических однофазных имплантатов с возможностью бикортикальной фиксации, используемых в сложных клинических ситуациях, которые связаны с высокой степенью атрофии челюстных костей, для повышения качества жизни и решения медико-социальных проблем гериатрической стоматологии.