Преимущества винтового соединения искусственной коронки с имплантатом по данным математического моделирования
В. Н. Олесова
д. м. н., профессор, заведующая кафедрой клинической стоматологии и имплантологии ИПК ФМБА России
С. И. Дубинский
к. т. н., доцент НОЦ компьютерного моделирования МГСУ
Р. У. Берсанов
к. м. н., главный врач клиники «Стоматология Курчалой»
С.-С. З. Хубаев
к. м. н., главный врач МУ «Стоматологический комплекс г. Грозного»
Представлены результаты сравнительного трехмерного математического моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) имплантата и протезной конструкции при винтовой или цементной фиксации коронки к абатменту. Показаны оптимальные параметры НДС при вертикальной нагрузке и деформационные изменения винтов и цемента при смещении нагрузки на 45°. Установлены преимущества винтовой фиксации.
В настоящее время среди практикующих имплантологов актуальна дискуссия о предпочтительности использования в клинической практике винтового или цементного соединения протеза и имплантата, поскольку оба способа проявляют в клинике как преимущества, так и недостатки. Недостаточно надежная фиксация протеза к абатменту имплантата может привести к прогрессирующей резорбции периимплантатной костной ткани [1—5, 7, 8, 10].
При этом на современном этапе исследований в области материаловедения и конструирования имеются высокоинформативные методы изучения прочностных параметров, в частности, широко используется математическое моделирование напряженно-деформированного состояния конструкций методом конечных элементов (МКЭ) [6, 9].
Цель исследования
Сравнение показателей прочности винтовой и цементной фиксации коронок на дентальных имплантатах в условиях математического моделирования.
Материал и методы исследования
С использованием программного комплекса ANSYS (ANSYS Inc., США) проведено математическое моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) в материалах коронки, винта, цемента, имплантата при винтовой и цементной фиксации методом конечных элементов (МКЭ). Расчеты выполнялись в физически и геометрически нелинейной постановке. Трехмерные математические модели внутрикостных имплантатов с цементной и винтовой фиксацией металлокерамических коронок соответствовали натуральным образцам по конструкции и физико-механическим параметрам материалов (табл. № 1).
Таблица № 1. Характеристики материалов математической модели
| Материал | Модуль упругости E , ГПа | Коэфф. Пуассона | Модуль упрочнения МПа | Предел текучести МПа |
| Керамика | 70 | 0,19 | 3182 | 320 |
| Кобальт-хромовый сплав | 220 | 0,30 | 500 | 320 |
| Стеклоиономерный цемент | 20,9 | 0,35 | 10 | 120 |
| Титан | 113,8 | 0,32 | 490 | 880 |
| Композит | 9,25 | 0,33 | 300 | 36 |
Нагрузка величиной 150Н прикладывалась к окклюзионной поверхности коронки в двух вариантах (в вертикальном направлении и под углом 45°). Анализировалось распределение напряжений во всех элементах протезной конструкции и имплантата по величине (МПа), запасу прочности (Зп), смещению (мкм), эквивалентной пластической деформации (?пл, %).
Результаты исследования
При вертикальной функциональной нагрузке трехмерное математическое моделирование НДС в протезной конструкции и имплантате при цементной и винтовой фиксации коронок показало достаточный запас прочности в абатменте, винте, имплантате, керамике и металлическом каркасе коронки, композите и цементе (табл. № 2, рис. 1, 2).
Таблица № 2. Параметры напряженно-деформированного состояния металлокерамической
коронки и опорного имплантата при винтовой и цементной фиксации
| Область анализа | Цементная фиксация | Винтовая фиксация | ||||||||||
| Эквивалентные напряж., МПа | Запас прочности | Перемещ., мкм | Эквивалентные напряж., МПа | Запас прочности | Перемещ., мкм | |||||||
| в | н | в | н | в | н | в | н | в | н | в | н | |
| Абатмент | 71 | 853 | 12,4 | 1,03 | 2 | 113 | 78 | 626 | 11,3 | 1,41 | 2 | 58 |
| Винт | 1 | 875 | >10 | 1,01 | 0 | 63 | 59 | 916 | 14,9 | 0,96?пл~2% | 2 | 99 |
| Имплантат | 53 | 882 | 16,5 | 1,00 | 0 | 4 | 56 | 882 | 15, 7 | 1,00 | 0 | 8 |
| Керамика | 90 | 60 | 3 ,64 | 5 ,34 | 4 | 154 | 23 | 113 | 13, 8 | 2,83 | 4 | 144 |
| Каркас коронки | 87 | 181 | 3,68 | 1,77 | 1 | 125 | 170 | 320 | 1,88 | 1,00 | 2 | 59 |
| Композит | — | — | — | — | — | — | 7 | 12 | 5,26 | 3,05 | 2 | 123 |
| Цемент | 119 | 179 | 0 ,99 ?пл~3% | 0 ,67?пл~7% | 2 | 114 | — | — | — | — | — | — |
Примечание: в ? вертикальная нагрузка, н ? наклонная нагрузка.
-
- Рис. 1а. Распределение эквивалентных напряжений в металлокерамической коронке и опорном имплантате (150Н): вертикальная нагрузка при цементной фиксации.
-
- Рис. 1б. Распределение эквивалентных напряжений в металлокерамической коронке и опорном имплантате (150Н): вертикальная нагрузка при винтовой фиксации.
-
- Рис. 1в. Распределение эквивалентных напряжений в металлокерамической коронке и опорном имплантате (150Н): наклонная нагрузка при цементной фиксации.
-
- Рис. 1г. Распределение эквивалентных напряжений в металлокерамической коронке и опорном имплантате (150Н): наклонная нагрузка при винтовой фиксации.
-
- Рис. 2а. Пластические деформации при наклонной нагрузке (150Н): цементная фиксация.
-
- Рис. 2б. Пластические деформации при наклонной нагрузке (150Н): винтовая фиксация.
Минимальный запас прочности (0,99) с возникновением необратимых пластических деформаций и частичным разрушением характерен для слоя цемента у края искусственной коронки. Перемещения конструкционных материалов под нагрузкой не превышали 4 мкм. Значительное увеличение напряжений и смещений во всех зонах коронки на имплантате зарегистрировано в условиях приложения нагрузки под углом 45° к окклюзионной поверхности. При винтовой фиксации наименьший запас прочности (0,96—1,00) с развитием пластической деформации отмечается в трансокклюзионном винте и имплантате в пришеечной зоне контакта с абатментом, а также в металлическом каркасе коронки вдоль опорного абатмента. При цементной фиксации коронки и наклонном направлении нагрузки исчерпывается запас прочности стеклоиономерного цемента (0,67), что приводит к его растрескиванию и выкрашиванию. Сопоставимые с вариантом винтовой фиксации предельные запасы прочности отмечаются в тех же зонах: в пришеечной зоне винта абатмента, имплантата (Зп, соответственно, 1,01—1,00). При наклонной нагрузке существенно увеличивается смещение материалов конструкции (от 4—8 мкм в имплантатах до 113 мкм в абатменте и 154 мкм в коронке).
- Жусев А. И. Несекретные материалы. Иллюстрированное пособие по дентальной имплантологии // Москва. — 2012. — 144 с.
- Загорский В. А., Робустова Т. Г. Протезирование зубов на имплантатах // Москва. — 2011. — 351 с.
- Иванов С. Ю., Базикян Э. А., Бизяев А. Ф. Стоматологическая имплантология // Москва. — 2004. — 295 с.
- Кулаков А.А., Лосев Ф.Ф., Гветадзе Р.Ш. Зубная имплантация // Москва.– 2006.– 152с.
- Мушеев И.У., Олесова В.Н., Фрамович О.З. Практическая дентальная имплантология. 2-е изд., дополненное // Москва.– 2008.– 498с.
- Олесова В.Н., Арутюнов С.Д., Воложин А.И., Ибрагимов Т.И., Лебеденко И.Ю., Левин Г.Г., Лосев Ф.Ф., Мальгинов Н.Н., Чумаченко Е.Н., Янушевич О.О. Создание научных основ, разработка и внедрение в клиническую практику компьютерного моделирования лечебных технологий и прогнозов реабилитации больных с челюстно-лицевыми дефектами и стоматологическими заболеваниями // Москва.– 2010.– 144с.
- Basser D., Belser U., Wismeijer D. Имплантологическое лечение в эстетически значимой зоне. «Замещение одного зуба».– Москва.– 2010.– 253с.
- Behr M. Устранение осложнений имплантологического лечения // Москва.– 2007.– 355с.
- Geng J., Yan W., Xu W. Application of the Finite Element Method in Implant Dentistry // Zheijang university press.– 2008.– 148р.
- Renouard F., Rangert B. Risk factors in implant dentistry // Quintessence Publishing Co, Inc.– 2004.– 182с.
Полный список литературы находится в редакции
Поделитесь с коллегами!
