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
Об особенностях конструирования субпериостальных имплантатов для верхней...
06 июня 2010
1073
А. Н. Чуйко к. т. н., доцент (Харьков, Украина) И. А. Шинчуковский к. т. н., доцент кафедры ортопедической стоматологии НМУ им. А....
Шесть факторов остеоинтеграции. Имплантационные материалы
08 августа 2010
4528
А. А. Долгалев д. м. н., главный врач ООО «Северо-Кавказский медицинский учебно-методический центр» В рубрике «Имплантология для начинающих» мы уже...
Шесть факторов остеоинтеграции. Поверхность. От биоинертности к...
11 ноября 2010
1239
А. А. Долгалев д. м. н., главный врач ООО «Северо-Кавказский медицинский учебно-методический центр» Поверхность имплантата — это ключ к успешной остеоинтеграции,...