СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИМПЛАНТАТОВ А.В. Доль, Д.В. Иванов, Д.А. Смирнов

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ
ИМПЛАНТАТОВ
А.В. Доль, Д.В. Иванов, Д.А. Смирнов1
Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
1
Стоматологическая клиника «Ваш доктор»
e-mail: dzero@pisem.net, ivanovdv@gmail.com
Согласно статистике, в России люди старше 40 лет в 90% случаев
имеют 1 и более утраченных зубов, что обуславливает широкую
потребность в дентальной имплантации. На сегодняшний день в
стоматологии применяются имплантаты с различными формами
абатментов (вставок в имплантат, предназначенных для установки зубного
протеза). В большинстве случаев хирург использует имплантаты с
абатментами той формы, которые имеются в наличии. Однако такой
подход, не подразумевающий планирование операции с точки зрения
механического анализа конструкции, в ряде случаев приводит к
преждевременному выходу из строя всей системы «имплантат-протез» изза эффекта усталости металла при циклическом нагружении.
Анализ напряженно-деформированного состояния имплантатов с
абатментами различных поперечных сечений может позволить выбирать
оптимальный с механической точки зрения вариант, что, в свою очередь,
даст возможность продлить срок службы установленных конструкций [0].
На сегодняшний день существует четыре основных типа
абатментов, применяемых в стандартных стоматологических имплантатах:
круглого и эллиптического поперечного сечения, а также с сечением в
виде правильного шестиугольника и шестиугольника со скругленными
краями (Рисунок 1).
Рисунок 1. Основные формы поперечных сечений абатментов
В данной работе был проведен сравнительный анализ напряжений
и деформаций, возникающих в имплантатах с абатментами различной
формы при действии физиологических жевательных нагрузок,
установленных в участке кости реального пациента.
Геометрическая модель кости пациента строилась на основе
данных компьютерной томографии в программном комплексе SolidWorks
[2]. Для расчетов методом конечных элементов были также созданы
трехмерные модели имплантатов с четырьмя основными формами
абатментов. Имплантаты размещались в кости на месте утраченного зуба
(рисунок 2).
Рисунок 2. Участок кости с установленным имплантатом
Материалы кортикальной и губчатой кости считались идеальноупругими, изотропными. Модуль Юнга кортикальной кости был принят
равным 12379 МПа, губчатой – 7261 МПа, коэффициент Пуассона
принимался для обоих типов кости равным 0.3. Имплантат и абатмент
выполнены из титана с модулем Юнга 1.2* 1011 Па и коэффициентом
Пуассона равным 0.32. Участок кости был жестко закреплен на торцевых
поверхностях.
К верхней грани абатмента прикладывалась распределенная сила в
1000 Н под углом в 30о к оси имплантата. Также к верхней грани
прикладывался скручивающий момент 0.07 Н*м.
Расчет напряженно-деформированного состояния имплантата и
кости проводился в конечно-элементном программном комплексе Ansys. В
результате расчетов имплантатов с четырьмя типами абатментов были
получены значения максимальных напряжений в имплантате и
максимальных перемещений абатмента, представленные в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что наименьшие максимальные
эквивалентные напряжения возникают в имплантатах с абатментами
круглого поперечного сечения. Для них же характерны минимальные
перемещения абатмента.
Таблица 1. Значения максимальных эквивалентных напряжений в имплантате
и максимальных перемещений абатмента
Абатмент
Максимальные
Максимальные
эквивалентные
перемещения
напряжение (Па)
(мм)
8
Круглого сечения
3.77*10
5.21*10-2
Эллиптического сечения
6.72*108
1.21*10-1
6 угольного сечения
5.41*108
7.12*10-2
8
6 угольного сечения со скругленными углами
5.09 *10
7.10*10-2
Следует отметить, что практикующие хирурги-стоматологи
отмечают, что в случае с круглым сечением в процессе эксплуатации
возможно «прокручивание» такого абатмента, что приводит к
дестабилизации конструкции. Исходя из этих соображений, оптимальными
с точки зрения механики будут являться абатменты с поперечным сечение
в виде шестиугольника со скругленными краями. «Прокручивание» в
такой конструкции исключается за счет геометрических особенностей
абатмента, в то время как в имплантате не возникает (в отличие от
варианта с правильным шестиугольником) зон концентрации высоких
напряжений, ведущих к быстрой усталости металла. При этом, кК видно из
таблицы 1, значения максимальных напряжений и перемещений таких
имплантатов довольно близки к варианту с круглым сечением.
Библиографический список
1. Смирнов Д.А., Ломакин М.В., Лепилин А.В., Иванов Д.В., Доль А.В.
Биомеханическое изучение напряженно-деформированного состояния в области
коротких дентальных имплантатов в системе костная ткань-имплантат-протез //
Российская стоматология. 2013. Т. 1. C. 21-24.
2. Иванов Д.В., Лепилин А.В., Смирнов Д.А., Доль А.В. Возможности различных
CAD-комплексов при построении математической модели костной ткани //
Саратовский научно-медицинский журнал. 2013. Т. 9. № 3. С. 403–405.
Сведения об авторах
Доль Александр Викторович – к.ф.-м.н., доцент, дата рождения:
27.12.1986г.
Иванов Дмитрий Валерьевич – к.ф.-м.н., доцент, дата рождения:
28.02.1984г.
Смирнов Дмитрий Александрович – к.м.н., доцент, дата рождения:
12.09.1976г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)