Результати дослідження напружено-деформованих станів при протезуванні різних типів атрофії нижньої беззубої щелепи

Abstract

При протезуванні повних дефектів нижньої щелепи як «класичними» знімними конструкціями, так і з додатковою опорою на імплантати, у різні фази жувального акту в кістковій основі протезного ложа відбувається різний розподіл НДС, що визначається формою альвеолярної частини, яку описує застосована нами класифікація Келлера. 2. Найгірша фіксація повного знімного протеза на нижній щелепі при ІІ типі характеризується найменшими напругами в тканинах протезного ложа. Навпаки, найкращі умови фіксації протеза при І типі беззубої нижньої щелепи, що забезпечують найвищу функціональну ефективність, приводять до зростання жувального тиску на кісткову тканину під базисом протеза та збільшення НДС. 3. Фіксація знімного протеза на нижній щелепі на внутрішньокісткових імплантатах, яка сприяє підвищенню функціональної ефективності, одночасно призводить до збільшення жувального навантаження на альвеолярну частину, таким чином зумовлює значне зростання НДС. 4. Максимальні напруги при дентальній імплантації мають локальний характер та спостерігаються в ділянках маргінальної кістки, де фіксуються імплантати. Виражений альвеолярний відросток при І та ІІІ типах нижньої беззубої щелепи спричинює зростання переміщень дистальних ділянок покривних протезів з обох сторін при симетричному силовому навантаженні та з одного – при асиметричному. Очікувано, що такий розподіл НДС при фіксації протезів на імплантати призведе до прискорення атрофії тканин протезного ложа. 5. Отримані результати дозволяють розробити алгоритм визначення показань до різного виду протезування хворих з повною відсутністю зубів на нижній щелепі залежно від типу її атрофії. Полные съемные протезы остаются по-прежнему востребованными благодаря экономической составляющей такого лечения. Однако дополнительная фиксация на внутрикостные имплантаты обеспечивает большую клиникофункциональную эффективность и больший уровень удовлетворенности результатами протезирования у пациентов с полным отсутствием зубов. На данный момент не до конца изучены биомеханические аспекты зубного протезирования беззубых челюстей полными съёмными конструкциями и протезами с опорой на имплантатах, с учетом степени атрофии альвеолярных отростков. Подобные исследования позволят составить рекомендации по выбору тактики ортопедического лечения больных с полным отсутствием зубов. Цель исследования – изучить распределение напряженно-деформированных состояний (НДС) при протезировании беззубой нижней челюсти полными съёмными протезами, а также конструкциями с опорой на внутрикостные имплантаты, с учетом типа её атрофии. Проведено компьютерное моделирование 8 виртуальных конечно-элементных моделей нижних челюстей с разными типами атрофии по Келлеру: 4 – с имитацией биомеханической системы «полный съемный протез – нижняя челюсть» и 4 – «съемный протез – внутрикостные имплантаты – нижняя челюсть». В каждой из моделей имитировали жевательную нагрузку силой 100 Н (симметрично и асимметрично). Для определения НДС в описанных расчетных системах использовали конечно-элементный анализ ANSIS 12.1. Изучали распределение эквивалентных по Мизесу напряжений в кортикальной кости протезного ложа, а также перемещения конструкции протеза. При протезировании полными съемными протезами максимальные величины напряжений в костной ткани протезного ложа наблюдались при третьем типе атрофии нижней челюсти при всех вариантах силовой нагрузки, наименьшие – при четвертом. Дополнительная фиксация съемных протезов в имитационных моделях биомеханических систем «съемный протез – внутрикостный имплантат – нижняя челюсть» привела к существенному росту напряжений в альвеолярной кости. Максимальные напряжения наблюдались в области маргинальных участков, при этом наибольшие значения были получены для хорошо выраженной альвеолярной части нижней челюсти (первый и третий типы по Келлеру). Установлены незначительные перемещения базисов полных съемных протезов, колеблющиеся в пределах сотых долей миллиметра при всех типах атрофии. Применение внутрикостных имплантатов для фиксации протезов приводит к многократному увеличению перемещений. При этом характерны поля перемещений: при полном съемном протезировании они равномерные, а при применении имплантатов – нет. Выраженный альвеолярный отросток при первом и третьем типах атрофии нижней беззубой челюсти явился причиной увеличения перемещений дистальных участков покровных протезов с обеих сторон при симметричной силовой нагрузке и с одной стороны – при асимметричной. Можно предположить, что такое распределение НДС способствует ускорению атрофии тканей протезного ложа. При протезировании полных дефектов зубного ряда нижней челюсти, как традиционными конструкциями, так и с дополнительной опорой на имплантаты, в разные фазы жевательного акта в костной основе протезного ложа происходит различное распределение НДС, характер которого определяется формой альвеолярной части, описываемой классификацией Келлера. Полученные результаты позволят разработать алгоритм выбора вида протезирования больных с полным отсутствием зубов на нижней челюсти в зависимости от типа ее атрофии. Complete dentures remain still popular due to the economic component of such prosthetic treatment. However, additional fixation on intraosseous implants provides a greater clinical and functional effectiveness and a greater level of satisfaction with the results of prosthetics in edentulous patients. At the moment, the biomechanical aspects of complete denture prosthetics and prosthetics with fixation on implants, taking into account the degree of atrophy of the edentulous jaws, are not complete understood. Such studies make it possible to create recommendations on the choice of prosthetic tactics for edentulous patients. The aim of the research was to study the distribution of stress-strain states in prosthetics of the edentulous mandible with complete dentures and with designs supported on intraosseous implants, taking into account the type of atrophy. It was carried out computer simulation of 8 virtual finite element models of mandible with different types of atrophy. According to Keller they were 4 models: of the biomechanical system simulation "complete denture – mandible" and 4 ones – "denture – intraosseous implants – mandible". In each of the models, a chewing load of 100 N was simulated (symmetrically and asymmetrically). The ANSIS 12.1 finite element analysis was used to calculate the stress-strain states in the described calculation systems. It was estimated the distribution of stresses in cortical bone and displacements of the dentures on the prosthetic bed. Under using complete dentures, the maximum stresses in the bone tissue of the prosthetic bed were observed for the third type of mandible atrophy with all types of power load, the smallest ones – for the fourth type. Additional fixation of removable dentures in simulation models of biomechanical systems “denture – intraosseous implants – mandible” lead to a significant increase in stresses in the alveolar bone. The maximum stresses were observed in the area of the marginal bone, while their greatest values were in the well-expressed alveolar part of the mandible for first and third types by Keller. The movements of bases of complete dentures were insignificant and fluctuated within hundredths of a millimeter for all types of atrophy. The use of intraosseous implants for fixation of dentures caused increase in movements by several times. Besides, displacement fields were characteristic: they were uniform for complete dentures but in the use of implants – not. The expressed alveolar process in the first and third types of atrophy of the edentulous mandible caused an increase in the displacements of the distal sections of the dentures on both sides with a symmetrical force load and on one side – with an asymmetric one. It can be assumed that such a distribution of stress-strain states accelerates atrophy of prosthetic bed tissues. As a result of prosthetics of complete defects of lower dentitions, both with traditional complete dentures and with additional support on implants, different distribution of stress-strain states occurs in different phases of the chewing act in the bone of the prosthetic bed, the character of which is determined by the shape of the alveolar part described by Keller's classification. The results allow us to develop an algorithm for determining the kind of prosthetics for edentulous patients, depending on the type of mandible atrophy.