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.

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).

comments powered by HyperComments
Похожие статьи

Подписывайтесь на еженедельный дайджест новых публикаций