Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Биомеханика вантовых шин и клинико-рентгенологическая оценка результатов их использования

На правах рукописи

ХЛОПОВА АННА ЛЕОНИДОВНА

БИОМЕХАНИКА ВАНТОВЫХ ШИН И КЛИНИКО - РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

14.00.21—«Стоматология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва - 2005

Работа выполнена в ФГУ "Центральный научно-исследовательский институт стоматологии Росздрава".

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Ряховский Александр Николаевич, Рабухина Нина Александровна

Матвеева Алла Ивановна, Максимовская Людмила Николаевна.

Ведущая организация:

Институт повышения квалификации Федерального Управления медико-биологических и экстремальных проблем при МЗ РФ

Защита состоится «22» июня 2005 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д.2008.111.01 в ФГУ "ЦНИИС Росздрава" по адресу: 119992, Москва, ГСП - 2, ул. Тимура Фрунзе д. 16 (конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ "ЦНИИС Росздрава" (ул. Тимура Фрунзе, д. 16).

Автореферат разослан «^>> Лл^Г 2005 г.

Я

Ученый секретарь

Диссертационного совета .

кандидат медицинских наук О&Т1*-*-*^ ^ Стрекалова

S£X>

ЯОЧ7-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Лечение заболеваний пародонта продолжает оставаться одной из наиболее актуальных проблем современной стоматологии. Распространенность данной патологии варьирует от 25% в экономически развитых странах до 100% в некоторых регионах Африки (Baelim V., Scheutz F., 2002; Gjermo P. et al., 2002; Sheiham A., Netuveli G S , 2002). Пародонтит является причиной утраты зубов в 48 - 65% (Курляндский В Ю., 1956; Алимский A.B., 2000; Stabholtz А. et al., 1997; Tonetti М S.et al., 2000; Matthews D. et al., 2001).

Ортопедические методы лечения пародонтита позволяют устранить (снизить) функциональную перегрузку подвижных зубов, которая на определенной стадии развития заболевания становится одним из ведущих патогенетических факторов.

Одним из распространенных видов ортопедического лечения пародонтита является шинирование, которое обеспечивает равномерное распределение жевательной нагрузки в пародонте зубов, включенных в шину, создает покой пораженным тканям, повышает эффективность патогенетически обоснованной и симптоматической терапии (Гаврилов Е.И, Щербаков А С, 1984, СучкоВ.И., 1990).

Современный период развития техники шинирования в пародонтологии связан с появлением новых конструкционных материалов и новых технологий (Грудянов А.И., Стариков Н.А, 1999), позволяющих успешно лечить пораженные пародонтитом зубы, которые ранее рекомендовали удалять (Heinz В., 1996).

Использование композиционных материалов последнего поколения, армированных синтетическими волокнами, позволяет осуществить недорогую, допускающую коррекцию, прочную иммобилизацию подвижных зубов Акулович AB., Орехова ЛЮ., 1999; Geurtsen W, 1989; Kulimann W., 1990; Valyi P. et al, 2003). Иммобилизация подвижных зубов является необходимым

условием для стимуляции репаративных процессов в костной ткани или для остановки (замедления) процессов ее резорбции (атрофии)

Известные в ортопедической стоматологии методы шинирования можно разделить на две большие группы временное шинирование и постоянное шинирование Каждый из известных методов шинирования наряду с положительными качествами обладает и недостатками (недостаточная надежность, неудовлетворительная эстетика, негативное воздействие на ткани протезного ложа), что ограничивает их использование в клинике

В 1999 г. был предложен новый способ шинирования, принципиальное отличие которого состоит в предварительном натяжении армирующих нитей, которые, подобно вантовым строительным конструкциям, ограничивают подвижность зубов и первыми принимают на себя механическую нагрузку (Ряховский АН., 2002). Важным преимуществом вантового шинирования является возможность изменить конструкцию при неблагоприятном течении пародонтита.

Внедрению любого нового метода ортопедического лечения должен предшествовать тщательный биомеханический анализ Изучение подвижности зубов и распределения жевательной нагрузки, планирование ортопедического лечения и расчет ортопедических конструкций невозможны без учета механических свойств зубочелюстных структур и ортопедических материалов

Разработанные способы вантового шинирования подвижных зубов показали эффективность их клинического использования, однако до сих пор не проведен анализ разработанных схем шинирования с позиций биомеханики, отсутствуют данные об оценке отдаленных клинических и рентгенологических результатов. Все вышеизложенное определяет актуальность данного исследования.

Цель исследования:

Повышение качества ортопедического лечения пациентов с пародонтитом путем совершенствования методов шинирования подвижных

Задачи исследования:

1. На основе метода конечных элементов провести математическое моделирование системы "вантовая шина-подвижные зубы" и изучить ее механические свойства.

2 На лабораторных моделях провести анализ влияния одно- и двухрядной схемы шинирования на прочностные свойства вантовой шины

3 Дать клиническую оценку результатов вантового шинирования на основе общепринятых методов исследования (осмотра, определения пародонтальных индексов).

4 Провести рентгенологическую оценку отдаленных результатов вантового шинирования

5 На основании полученных результатов обосновать схемы вантового шинирования, разработать рекомендации к их использованию и определить показания к применению и совершенствованию.

Научная новизна

Впервые проведено конечно-элементное моделирование механической системы "вантовая шина-подвижные зубы" с учетом их адгезивного соединения и скрепления арамидной нитью Впервые разработана и реализована конечно-элементная схема, предназначенная для расчета напряженно-деформированного состояния данной механической системы и оценки прочности соединений Проведено тестирование программы при различных силовых воздействиях на систему. Определены параметры алгоритма, позволяющего определять с удовлетворительной точностью поля напряжений и деформации в системе.

Впервые с применением численного моделирования проведено исследование влияния степени подвижности шинируемых зубов на напряженно-деформированное состояние адгезивных соединений и дана оценка снижения уровня критических напряжений в зависимости от схемы шинирования

Для проверки теоретических (расчетных) результатов разработана схема проведения механических экспериментов по нагружению и разрушению системы "вантовая шина-подвижные зубы"

Впервые проведено лабораторное тестирование моделей шин с арамидной нитью и без нее

На основе экспериментальных данных доказано, что использование арамидной нити в шине и ее натяжение приводит к значительному повышению надежности шины.

Впервые проведена оценка отдаленных клинических результатов применения вантовых шин на основе данных клинико-рентгенологического анализа состояния тканей пародонта.

Практическая значимость

С применением разработанной программы проведены расчеты механической системы "вантовая шина-подвижные зубы" при различных системах внешних воздействий, прикладываемых к зубам В результате выявлены критические схемы воздействий, используемые в дальнейших исследованиях, и наиболее опасные в плане происходящих разрушений зоны рассматриваемой механической конструкции

В результате проведенных математических численных и экспериментальных исследований выявлены основные факторы, определяющие прочность и срок службы вантовой шины На основании клинических и рентгенологических данных о динамике течения пародонтита при использовании вантовых шин разработаны рекомендации для их применения и выбора конструкции шины

Научные положения выносимые на защиту

1 Математическая модель системы "вантовая шина - подвижные зубы," которая может быть использована для изучения биомеханических свойств шины

2 Сравнительная прочность однорядной и двухрядной схемы шинирования на основе экспериментальных исследований.

3. Клинико - рентгенологическое обоснование влияния вантового шинирования на течение хронического генерализованного пародонтита средней и тяжелой степени и обеспечение стойких отдаленных результатов лечения.

4. Показания к применению вантовой шины с однорядной и двухрядной схемами шинирования в зависимости от степени подвижности зубов.

Апробация работы

Предзащитное обсуждение диссертационной работы проведено на совместном заседании сотрудников отделения современных технологий протезирования, отделения сложного челюстно-лицевого протезирования, отделения пародонтологии, рентгенологического отделения, отделения лаборатории и разработки физико-химических испытаний стоматологических материалов ФГУ "ЦНИИС Росздрава"28 марта 2005г.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования внедрены в практическую работу в отделении современных технологий протезирования ЦНИИС и в стоматологической клинике "Партнер".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 155 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка используемой литературы, который содержит 277 источников, из них отечественных - 75, иностранных -202 Работа иллюстрирована 12 таблицами и 39 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования

Для решения поставленных в работе задач были проведены теоретические, экспериментальные и клинические исследования, обосновывающие целесообразность использования вантовых шин в комплексном лечении пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом средней и тяжелой степени.

Математическое моделирование системы "вантовая шина - подвижные зубы" проведено на основе метода конечных элементов (МКЭ)

В качестве объекта моделирования была рассмотрена вантовая шина на резцах нижней челюсти.

Основной информацией для геометрических построений являлся продольный разрез зуба в мезиодистапьном и вестибуло-лингвальном направлениях. Моделирование начиналось с построения объемной конфигурации канала зуба. Поверхности, образованные каналом, являлись основой для всех последующих построений.

Дентинную часть зуба формировали также соответствующими поверхностями, ее конечно-элементная модель насчитывала 3940 элементов В модели поверхностей, образующих эмаль зуба, предусмотрены вырезы для прокладки шинирующих нитей. Эта часть расчетной модели содержит 2679 элементов. Трехмерная модель слоя периодонта представлена 352 элементами Объем композита содержит 4590 элементов (рис 1).

эмаль

дентин

периодонт композит

Рис. 1 Конечно - элементные модели

Для моделирования шинирующих нитей использован билинейный стержневой конечный элемент, работающий только на растяжение Связь стержневых элементов с элементами композита осуществлялась с помощью уравнений, связывающих перемещение узлов нити и узлов композита с учетом соответствующих весовых коэффициентов

При моделировании вантовой шины, кроме создания адекватной геометрической модели, было необходимо учесть физические процессы, возникающие во время шинирования' стягивание зубного ряда нитью,

полимеризация композита на уже напряженные нити и нагружение модели внешними силами.

Эти процессы составили 3 этапа решения геометрически и физически нелинейной задачи по интерационно-инкрементной схеме

Расчеты проводились на действие следующих нагрузок' торцевые усилия -50-200 Н, поперечные - 50 Н, приложенные к одному или двум средним резцам. Степень атрофии периодонта в этой зоне - 0, 30, 50, 100% Усилие предварительного натяжения нити составило 50 Н.

Влияние арамидной нити на прочностные свойства композита в системе "эмаль-композит-корень" со степенью атрофии пародонта в 100% проанализировали на адекватной упрощенной модели балки на двух опорах под действием сосредоточенной силы, проложенной к той или иной плоскости

Нагружение проводилось в два этапа На I этапе задавалось начальное натяжение нити без композита, на II - в модель включали композит

Эти исследования выполнены в рамках сотрудничества с фирмой CAD -FEM GmbH (Германия). При численном моделировании использовался конечно-элементный пакет ANSYS®. Лабораторные исследования

Для исследования прочности шины на изгиб нами были предложены и изготовлены составные образцы Половины образцов прямоугольной формы, размером 10x15x1,5 мм, изготовленные из материала Синма-М, соединяли с помощью композита Flow Line (контрольная группа) В двух других группах соединение половин образцов композитом усиливали одним или двумя рядами арамидной нити Нити прокладывали в препарированные циркулярные бороздки. После светового отверждения адгезива арамидную нить натягивали с помощью зажима и запечатывали в этом состоянии тем же светоотверждаемым композитом В каждой группе изготовили по 20 образцов, которые испытали на приборе Динстат.

Дополнительно мы провели численное моделирование натурных испытаний на изгиб. В силу симметрии мы рассмотрели четверть образца,

нагруженного изгибающим моментом по четырехточечной схеме Изгибающий момент в исследуемом сечении достигал 327 Н/мм

Рассмотрено напряженно-деформированное состояние в контрольной и исследуемых группах, где нити фиксировали с предварительным натягом 50 Н

Оценку прочности адгезивного слоя проводили по критерию максимальных напряжений, используемому для оценки прочностных характеристик материалов, имеющих различную прочность при растяжении и сжатии.

Для исследования прочности шины при кручении мы модифицировали опытные образцы Для исключения деформации составных частей образца во время приложения крутящего момента они были изготовлены не из пластмассы, а из металлического сплава КХС В каждой группе было изготовлено по 15 образцов

Для определения влияния армирующих арамидных нитей на прочность адгезионного соединения композитом в вантовых конструкциях шин под действием вертикальной сдвигающей нагрузки были изготовлены отдельные образцы Это цилиндр диаметром 7 мм и длиной 14 мм и плоская пластинка размером 20x20 мм, соединенные адгезивно композитом по образующей цилиндра и дополненные армирующей нитью в один или два ряда. Таких образцов изготовлено по 15 в каждой группе Испытания образцов проводили на испыта1ельной машине Инстрон и приспособлении для испытания, с помощью которого прикладывали сдвигающую нагрузку со скоростью движения траверсы 5 мм/мин.

Клиническое исследование Клиническую группу в нашем исследовании составило 52 пациента. Среди них превалировали женщины; наиболее значительная возрастная группа - 50-59 лет.

У каждого пациента выявляли жалобы, оценивали стоматологический статус по алгоритму, принятому для обследования пациентов с заболеваниями пародонта Из клинических индексов использовали индекс гигиены - ОШ-Б,

индекс PMA и пародонтальный индекс Рассела - PI

Каждому пациенту выполняли ортопантомограмму. У 32 пациентов проводили рентгенологический контроль в течение 4 лет после шинирования

На основании клинико-рентгенологических данных пациенты были разделены на две группы в I группу входили пациенты с хроническим генерализованным пародонтитом средней степени тяжести, имеющие подвижность зубов I-II степени (36 пациентов), II группу составляли пациенты с хроническим генерализованным пародонтитом тяжелой степени тяжести с подвижностью зубов II-III степени (16 пациентов)

Лечение хронического генерализованного пародонтита средней и тяжелой степени включало гигиеническое обучение и контроль результата на этапах исследования, проведение профессиональной гигиены полости рта, санацию полости рта, курс местной однотипной терапии с использованием противомикробных и противовоспалительных препаратов; средств, регулирующих микроциркуляцию и обменные процессы в тканях пародонта, физиотерапию, хирургическое лечение, выбор которого обуславливался тяжестью течения пародонтита: при хроническом генерализованном пародонтите средней тяжести - преимущественно применяли открытый и закрытый кюретаж, при хроническом генерализованном пародонтите тяжелой степени - чаще лоскутные операции (по Видман-Нейману или Рамфьерду) и гингивэктомии Кроме этого у 4 пациентов с выявленными аномалиями строения уздечек и наличием тяжей в области преддверия полости рта проведены корригирующие операции

Исходя из задач нашего исследования, всем больным проводили шинирование зубов.

Всего изготовлена 61 вантовая шина с арамидной нитью Из них 36 шин фиксированы на зубах верхней, а 25 - на зубах нижней челюсти Во фронтальном отделе зубного ряда наложено 32 шины, в боковом отделе - 6, полностью охватывали зубной ряд 23 шины (табл 1)

Таблица 1 Локализация шин у пациентов исследуемых групп

Группа Вид стабилизации Челюсть Всего

верхняя нижняя

1-однорядные шины фронтальная 18 9 27

сагиттальная 1 2 3

по дуге 6 6 12

Итого 25 17 42

П-двухрядные шины фронтальная 3 2 5

сагиттальная 2 1 3

по дуге 6 5 11

Итого 11 8 19

Общее число шин 36 25 61

Байтовое шинирование включает подготовительный и основной этапы На подготовительном этапе мы осуществляли удаление зубного налета с помощью вращающихся щеточек и абразивных паст, определение цвета зубов и обезболивание.

Основной этап включал препарирование зубов, наложение коффердама, прокладывание и натяжение нити, запечатывание арамидной нити в сформированных бороздках фотополимерным композитным материалом и его финишную обработку.

Для однорядного шинирования бороздки формировали в пришеечной области зубов на вестибулярной и оральной поверхностях При двухрядном шинировании дополнительно формировали ряд бороздок ближе к режущему краю (жевательной поверхности)

Все клинические исследования проводили до лечения, сразу после курса терапии, включающего шинирование зубов через 1 мес, через 6 мес, 1 год и затем 1 раз в год Сроки наблюдения пациентов колебались от 1 до 4 лет

Статистическая обработка числовых результатов исследований проводилась с использованием методов вариационной статистики (Иванов Ю И , Погорелюк О Н , 1990) с применением персонального компьютера IBM PC/AT и табличного процессора "Microsoft Excel 5 0 for Windows"

Результаты собственных исследований и их обсуждение

Результаты биомеханического анализа

Картина распределения напряжений в изучаемой геометрической модели показала, что наличие нити снижает уровень положительных растягивающих напряжений Это является важным фактом, так как известно, что разрушение композита происходит прежде всего в зоне растягивающих напряжений Анализ расчетных данных позволил сделать вывод о том, что конструкция вантовой шины работает под действием рассмотренных нагрузок преимущественно на изгиб в двух взаимно перпендикулярных плоскостях

Исследования, проведенные на этапах нагружения, показали, что уменьшение растягивающих напряжений весьма незначительно и локализуется в области, близкой к нити. Под действием горизонтальной нагрузки нить также дает незначительное изменение поля напряжений.

Из данного расчета следует, что упрочение конструкции шины происходит в основном не за счет армирования композита арамидной нитью, а за счет уменьшения податливости зубного ряда при затягивании нити, т.е в результате усиления фиксации зуба в периодонтальном пространстве

Дополнительное повышение прочностных свойств адгезивных слоев связано с созданием нитью начальных сжимающих напряжений в композите При силах предварительного натяжения нити, сопоставимых с поперечной силой, зависимость силы натяжения - стрела прогиба практически линейна

Наши данные показали, что натяжением нити можно уменьшить податливость зубного ряда Это повышает прочность вантовой шины за счет меньшей нагрузки на адгезивную систему

Результаты лабораторных исследований

Исследование прочности шипы на изгиб показало, что предел прочности шины с одним рядом арамидной нити увеличивается в 1,5 раза, а с двумя - в 4,1 раза по сравнению с шиной из композита Угол изгиба увеличивается соответственно в 1,2 и 3,2 раза (рис. 2)

25,0 -.

22.1

20,0

10,0

15,0 -

5,0

0,0

5.4 5,4

■Предел прочности при

изгибе (МПа)

■Угол изгиба (прогиб)

(в градусах)

Контрольная I-однорядная П-двухрядная

Рис 2 Прочность при изгибе составных образцов.

Наличие натянутой арамидной нити значительно повышает прочность образцов Это явление можно объяснить следующим образом Разрушение

образца происходит в растянутой области при достижении изгибающими напряжениями критических значений

При стягивании образца нитью создаются дополнительные противодействующие сжимающие напряжения, уровень которых составляет порядка 5 МПа. При реализации сложного напряженного состояния изгиб и сжатие уровень растягивающих напряжений уменьшается, поэтому разрушающая нагрузка для предварительно сжатого образца увеличивается.

Исследование прочности шины на кручение Под действием крутящего момента в месте адгезивного соединения возникает напряжение сдвига, приводящее к разрушению соединения двух половин образца

Угол изгиба, определяемый по угловой шкале прибора Динстат, численно равен углу, на который сдвигаются половины составного образца относительно друг друга под действием крутящего момента

Угол изгиба при использовании одного ряда нити увеличивается в 1,2 раза, а при двухрядном армировании - в 2,8 раза Соответственно, предел прочности при кручении увеличивается с однорядной нитью в 1,6 раза, с двухрядной - уже в 3,6 раза (рис 3).

25,0

20.0 —

15,0 —

10.0 —

• Предел прочности при кручении (МПа) 1Угол изгиба (в градусах)

Контрольная I-однородная Н-двухрядная

Рис 3. Прочность при кручении составных образцов.

Исследование прочности шины к вертикальной сдвигающей нагрузке показало, что прочность при сдвиге образца увеличивается в 1,5 раза только в случае его армирования двумя рядами арамидной нити Однорядное армирование практически не влияет на предел прочности при сдвигании элементов составного образца (рис 4)

Предел прочности при сдвиге (МПа)

¿Г

о"

Рис 4. Предел прочности при вертикальной сдвигающей нагрузке.

Таким образом, результаты экспериментальных испытаний прочности адгезивного соединения образцов показали, что она существенно увеличивается при армировании арамидными нитями Достоверность упрочнения конструкции с однорядной нитью при испытании на четырехточечный изгиб - р < 0,05, а при использовании двухрядной нити - р < 0,001

Армирующие предварительно натянутые арамидные нити придают композитному материалу прочность за счет поглощения энергии напряжения Это позволяет предупредить образование трещин и отклоняет направление их распространения, препятствуя слиянию трещин

Различия в упрочнении шины при ее одно- и двухрядном армировании позволяют дифференцировать ее использование для клинических ситуаций,

сопровождающейся разной степенью подвижности зубов При подвижности зубов, близкой к III степени, целесообразно использовать только двухрядное шинирование.

Результаты клинических исследований До лечения пациенты обеих групп предъявляли жалобы, типичные для больных с пародонтитом кровоточивость десен при чистке зубов, подвижность зубов, боли при откусывании и жевании, гиперестезия, запах изо рта

При обследовании выявлена гиперемия и отечность десен, чаще наблюдаемая у пациентов II группы

Зубной налет определяли визуально у большинства пациентов Определение упрощенного индекса гигиены показало, что лиц с хорошей гигиеной полости рта нет ни в одной группе

У пациентов I группы превалирует удовлетворительный уровень гигиены и почти в 20 % случаев отмечена плохая гигиена полости рта Во II группе соотношение пациентов с удовлетворительной и плохой гигиеной полости рта было практически одинаковым

Индекс PMA у пациентов со средней степенью пародонтита составил 45,2%, что соответствует средней степени тяжести воспалительного процесса У пациентов с тяжелой степенью пародонтита РМА равнялся 66,7%, что отражает тяжелую степень гингивита

Пародонтальный индекс у пациентов обеих групп составил 4,83 и 6,53 При определении глубины зубодесневых карманов выявлено, что у пациентов I группы глубина пародонтальных карманов была в пределах 4-6 мм, во II группе - более 6 мм.

Клинические данные обосновывали необходимость включить в комплексную терапию способ шинирования зубов

Анализ ортопантомограмм, выполненных до лечения, позволил выявить деструктивные изменения костных отделов пародонта у пациентов обеих групп Степень и выраженность указанных изменений была различной У

пациентов I группы превалировала деструкция гребней межальвеолярных перегородок, не превышающая 1/3 их высоты.

У пациентов II группы деструкция гребней межальвеолярных перегородок доходила до половины их высоты, а очаги остеопороза обнаружены у подавляющего большинства обследуемых

Общим признаком у пациентов обеих групп была нечеткость и неровность контуров костных дефектов, что свидетельствует об активности деструктивных процессов Характерно и то, что рентгенологические изменения встречались чаше и были выражены в большей степени во фронтальных отделах альвеолярных отростках, что явилось дополнительным показанием к необходимости использовать у наших пациентов шин во фронтальном отделе или полностью охватывающих зубной ряд

Через 1 мес после лечения жалобы пациентов носили единичный характер и не касались подвижности зубов или состояния шины

Зубной налет визуально не определялся Индекс OHI-S в I группе составил 0,48±0,14; во II - 0,87±0,18, что достоверно (р < 0,001) отражает значительное улучшение гигиены полости рта

Интенсивность гингивита (РМА в I группе - 10,2±0,3; во II группе -18,4±3,1) соответствует уже легкому течению воспалительного процесса.

Менее других изменился пародонтальный индекс, что, вероятно, связано с тем, что за I мес деструктивные изменения в тканях пародонта еще не восстановились, а улучшение показателя связано только с купированием гингивита и неподвижностью шинированных зубов.

Через 6 мес после лечения состояние пациентов оставалось стабильным Пациенты адаптировались к шинам, не ощущали их, хотя ограничивали употребление жесткой пищи Индекс гигиены оставался достоверно сниженным по сравнению с исходными данными и не имел достоверных различий по сравнению с периодом 1 мес после лечения, но все же уже в этот период в абсолютных цифрах наметилась тенденция к ухудшению

гигиенического состояния полости рта Индекс РМА не изменился по сравнению с предыдущим этапом.

Пародонтальный индекс существенно улучшился и составил у пациентов I группы 1,24±0,24, а во II - 3,75±0,17

Данные рентгенологическою исследования показали как отсутствие признаков активности в зонах очагов деструкции, так и проявление репаративных процессов Так, ни в одном случае не увеличивалась величина деструкции межальвеолярных перегородок даже у пациентов II группы

У 25% пациентов, напротив, выявлено исчезновение признаков активности процесса, уменьшение зон деструкции, а у 40,6% отмечено появление кортикальной замыкающей пластинки межальвеолярных гребней, чаще в области фронтальных зубов обеих челюстей

Через 1 год наблюдения сохранились устойчивые результаты лечения Пациенты практически не предъявляли жалоб, не было претензий и к эстетике шин, либо к какому-то дискомфорту в области шинированных зубов

Однако у 22,1% пациентов определялась умеренная гиперемия десневого края, у половины обследованных с шинами обнаружен зубной налет в основном под межзубными перемычками.

Индекс OHI-S подтвердил снижение уровня гигиены полости рта Хотя по средним показателям этот показатель в обеих группах находился еще на пределе хорошей гигиены, но у трети пациентов уже соответствовал удовлетворительному гигиеническому состоянию.

С этой ситуацией коррелировал и индекс РМА В каждой группе свыше 25% пациентов имели гингивит средней тяжести

Показатели PI не имели достоверных отличий от данных на предыдущем этапе исследования

Весьма информативными оказались данные ортопантомограмм. Только у 3 пациентов (12%) сохранились признаки активности процесса в виде нечетких контуров межальвеолярных перегородок, причем у всех пациентов до лечения был обнаружен пародонтит тяжелой степени У остальных пациентов

уменьшились зоны остеопороза не только во фронтальных, но и в боковых отделах альвеолярных отростков

У пациентов восстановилась высота межальвеолярных перегородок в основном во фронтальном отделе Возможно, что это обусловлено в первую очередь исчезновением очагов остеопороза и появлением более четкого изображения тех участков, которые на фоне остеопороза казались полностью разрушенными. На такой феномен указывает и Рабухина Н.А. (1999)

У 3 пациентов I группы зафиксировали восстановление кортикальных замыкающих пластинок альвеолярных гребней.

В отдаленные сроки наблюдений (от 2 до 4 лет) на контрольный осмотр являлись преимущественно пациенты с исходной тяжелой степенью пародонтита.

В этот период пациенты не предъявляли жалоб на неприятные ощущения, связанные с наличием во рту шинирующих конструкций Важно отметить, что никто из них не соблюдал щадящей диеты и вообще мало обращал внимание на состояние шин. Имевшие место в единичных случаях трещины композита были выявлены нами, а не пациентами.

С другой стороны, именно при пользовании шинами в течение 2 лет у 45% пациентов снова появились жалобы на периодическую кровоточивость десен. Хотя эти жалобы больше касались тех отделов зубного ряда, где не было шин, но были отмечены и в области шинированных зубов. Подвижность зубов и болевые ощущения наблюдались только в тех оIделах, где шинирование не проводили.

У многих пациентов определялся зубной налет под межзубными перемычками, участки гиперемии и отечности десневых сосочков

К сожалению, только 9% пациентов периодически посещали пародонтолога и проводили поддерживающую терапию (табл 2)

Таблица 2 Динамика изменения клинических индексов

Этап наблюдения Индекс

ОШ-Б РМА Р1

Группа

I II I II I II

До лечения 2,85 ±0,1 3,20 ±0,16 45,2 ±2,2 66,7 ±2,3 4,83 ±0,12 6,53 ±0,19

Сразу после лечения 0,48 ±0,14 0,87 ±0,18 10,2 ±0,3 18,4 ±3,1 3,05 ±0,35 г- о -Н

Через 6 месяцев 0,81 ±0,15 1,02 ±0,13 11,4 ±0,8 20,3 ±2,9 1,44 ±0,24 3,75 ±0,17

Через 1 год 1,15 ±0,14 1,22 ±0,15 28,1 ±0,7 35,2 ±2,7 1,31 ±0,26 2,41 ±0,18

Через 2 года 1,61 ±0,11 1,56 ±0,17 31,6 ±0,6 32,1 ±2,7 1,40 ±0,20 2,41 ±0,19

Клинические индексы показали следующую закономерность К 2 летнему сроку наблюдения статистически достоверно ухудшается гигиеническое состояние полости рта по сравнению с таковым сразу после лечения, хотя оно и остается на уровне удовлетворительного состояния и достоверно лучше, чем было до лечения Вероятно, проведенные единожды профессиональная гигиена полости рта и обучение пациента не формируют стойкого навыка к правильному уходу за полостью рта. Это обеспечивается лишь систематическим контролем пародонтолога.

Соответственно уровню гигиены полости рта индекс гингивита растет, приближаясь к пограничным показателям между легкой и средней степенью тяжести воспалительного процесса

Несмотря на негативную тенденцию показателей гигиены и гингивита, пародонтальный индекс характеризует стойкую стабилизацию процесса Снизившись к 1 году наблюдения в I группе в 3 раза, а во II - в 2 раза, этот показатель удерживается на этом уровне во все последующие сроки.

С учетом того, что обследованные пациенты, за небольшим исключением, не получали за весь период наблюдения дополнительной терапии пародонтита, сохранение хорошего показателя Р1 можно связать именно с шинированием зубов

Данные ортопантомографии свидетельствовали не только о стабилизации, но и о репаративных процессах в костных структурах пародонта Из 32 пациентов, наблюдаемых в течение более 1 года, у 28 отмечена неактивная форма костных процессов

Имевшие место осложнения были немногочисленными Среди них выявлены осложнения, влияющие на прочность шины Это трещины композита (4 случая), наблюдаемые только при однорядном шинировании, и сколы композита (2 случая), которые появились через 2 года и более и не требовали замены шин.

Выводы

1 В результате теоретических исследований разработана математическая модель вантовой шины, учитывающая сложную геометрию зуба и физические процессы, возникающие во время шинирования' стягивание зубного ряда нитью, полимеризация композита на уже напряженные нити и нагружение модели внешними силами

2 По данным МКЭ, арамидная нить увеличивает прочность, а, следовательно, и долговечность шины, главным образом, за счет ограничения подвижности шинируемых зубов, те в результате изменения условий фиксации зуба в периодонтальном пространстве

3 Предварительное сжатие объема композита за счет натяжения нити снижает уровень разрывных напряжений при работе шины и обеспечивает меньшую нагрузку на адгезивную систему.

4. По данным лабораторных испытаний, прочность вантовой шины даже с однорядным армированием превышает в 1,5 раза прочность шины из композита, величина силы натяжения нити увеличивает прочность

шины Прочность двухрядной вантовой шины на изгиб выше в 2,7 раза, при кручении - в 2 раза, а при сдвиге в - 1,5 раза, чем однорядной. Это позволяет дифференцированно их использовать при различной степени подвижности зубов

5 Рентгенологическая оценка отдаленных результатов вантового шинирования показала стабилизацию течения пародонтита, трансформацию активных костных процессов в неактивные и повышение темпа репаративных процессов в челюстных костях.

6 Анализ динамики клинического течения пародонтита на основании клинических индексов показал, что уменьшение тяжести течения заболевания, наступающее сразу после комплексного лечения, сохраняется в течение всего периода наблюдения в основном за счет устойчивости шинированных зубов.

7 Отсутствие у пациентов навыков соблюдения хорошего уровня гигиены полости рта приводит к рецидиву гингивита уже через год, хотя он и не достигает той степени тяжести, которая наблюдалась до лечения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Предложенная нами математическая модель может быть использована для изучения процессов, сопровождаемых нагрузкой на зубные ряды

2 Байтовые шины высокоэстетичны, функциональны и могут быть рекомендованы в широкую клиническую практику для комплексного лечения пародонтита.

3 Показанием к использованию однорядной вантовой шины является пародонтит средней степени тяжести с I-П степенью подвижности зубов, а для двухрядной - пародонтит средней и тяжелой степени тяжести со II и III степенью подвижности зубов

4 Для повышения долговечности и сохранения эстетичности вантовых

шин необходима тщательная личная гигиена ротовой полости, регулярная

профессиональная гигиена полости рта и хорошая полировка шин

5 Целесообразно привлечь внимание среди стоматологов-ортопедов к

просвещению пациентов по вопросам гигиены полости рта

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Анализ биомеханики вантового шинирования на основе метода конечных элементов // Ученые записки СПбГМУ им акад И П Павлова -2005 - № 2 - С. 33 - 34 ( В соавт с А Н Ряховским, А Е Ефимовым )

2 Биомеханика шинирования зубов (обзор литературы) //Панорама ортопедической стоматологии - 2004 - №1 - С 18 - 28 (В соавт с А Н Ряховским)

3 Результаты лабораторных испытаний моделей вантовых шин //Ученые записки СПбГМУ им. акад. И.П Павлова - 2005. - № 2. - С. 41- 42 (В соавт с А.Н. Ряховским, И Я Поюровской, Т.Ф Сутугиной)

4 Анализ биомеханики вантового шинирования на основе метода конечных элементов //Медицинский алфавит Стоматология - 2005 - №2 -С 7 - 9 (В соавт с А Н Ряховским , А Е Ефимовым).

5 Роль вантового шинирования в стабилизации подвижных зубов при пародонтите //Материалы Всероссийской научно - практической конференции "Стоматология сегодня и завтра" - М , 2005 - С 176-178

(В соавт с А Н Ряховским, Н А Рабухиной)

Для заметок

Заказ Ыа 772 Подписано в печать 11 05 05 Тираж 100 экз Уел тт л 0,96

ООО "Цифровичок", тел. (095) 797-75-76 www.cfr.ru

ЦП 0 8 А О

РНБ Русский фонд

2006-4 7077

Актуальность исследования.

Лечение заболеваний пародонта продолжает оставаться одной из наиболее актуальных проблем современной стоматологии. Распространенность данной патологии варьирует от 25% в экономически развитых странах до 100% в некоторых регионах Африки (Baelim V., Scheutz F., 2002; Gjermo P. et al., 2002; Sheiham A., Netuveli G. S., 2002). Пародонтит является причиной утраты зубов в 48-65% (Курляндский В.Ю., 1956; Алимский А.В., 2000; Stabholtz A. et al., 1997; Tonetti М. S.et al., 2000; Matthews D. et al., 2001).

Ортопедические методы лечения пародонтита позволяют устранить (снизить) функциональную перегрузку подвижных зубов, которая на определенной стадии развития заболевания становится одним из ведущих патогенетических факторов.

Одним из распространенных видов ортопедического лечения пародонтита является шинирование, которое обеспечивает равномерное распределение жевательной нагрузки в пародонте зубов, включенных в шину, создает покой пораженным тканям, повышает эффективность патогенетически обоснованной и симптоматической терапии (Гаврилов Е.И., Щербаков А.С., 1984; Сучко В.И.,1990).

Современный период развития техники шинирования в пародонтологии связан с появлением новых конструкционных материалов и новых технологий (Грудянов А.И., Стариков Н.А., 1999), позволяющих успешно лечить пораженные пародонтитом зубы, которые ранее рекомендовали удалять (Heinz В., 1996).

Использование композиционных материалов последнего поколения, армированных синтетическими волокнами, позволяет осуществить недорогую, допускающую коррекцию, прочную иммобилизацию подвижных зубов (Акулович А.В., Орехова Л.Ю., 1999; Geurtsen W., 1989 ; Kullmann W., 1990 ; Valyi P. et al., 2003). Иммобилизация подвижных зубов является необходимым условием для стимуляции репаративных процессов в костной ткани или для остановки (замедления) процессов ее резорбции (атрофии).

Известные в ортопедической стоматологии методы шинирования можно разделить на две большие группы: временное шинирование и постоянное шинирование. Каждый из известных методов шинирования наряду с положительными качествами обладает и недостатками (недостаточная надежность, неудовлетворительная эстетика, негативное воздействие на ткани протезного ложа), что ограничивает их использование в клинике.

В 1999 г. был предложен новый способ шинирования, принципиальное отличие которого состоит в предварительном натяжении армирующих нитей, которые, подобно вантовым строительным конструкциям, ограничивают подвижность зубов и первыми принимают на себя механическую нагрузку (Ряховский А.Н., 2002). Важным преимуществом вантового шинирования является возможность изменить конструкцию при неблагоприятном течении пародонтита.

Внедрению любого нового метода ортопедического лечения должен предшествовать тщательный биомеханический анализ. Изучение подвижности зубов и распределения жевательной нагрузки, планирование ортопедического лечения и расчет ортопедических конструкций невозможны без учета механических свойств зубочелюстных структур и ортопедических материалов.

Разработанные способы вантового шинирования подвижных зубов показали эффективность их клинического использования, однако до сих пор не проведен анализ разработанных схем шинирования с позиций биомеханики, отсутствуют данные об оценке отдаленных клинических и рентгенологических результатов. Все вышеизложенное определяет актуальность данного исследования.

Цель исследования

Повышение качества ортопедического лечения пациентов с пародонтитом путем совершенствования методов шинирования подвижных зубов.

Задачи исследования:

1. На основе метода конечных элементов провести математическое моделирование системы "вантовая шина - подвижные зубы" и изучить ее механические свойства.

2. На лабораторных моделях провести анализ влияния одно - и двухрядной схемы шинирования на прочностные свойства вантовой шины.

3. Дать клиническую оценку результатов вантового шинирования на основе общепринятых методов исследования (осмотра, определения пародонтальных индексов).

4. Провести рентгенологическую оценку отдаленных результатов вантового шинирования.

5. На основании полученных результатов обосновать схемы вантового шинирования, разработать рекомендации к их использованию и определить показания к применению и совершенствованию.

Научная новизна

Впервые проведено конечно-элементное моделирование механической системы "вантовая шина - подвижные зубы " с учетом их адгезивного соединения и скрепления арамидной нитью. Впервые разработана и реализована конечно-элементная схема, предназначенная для расчета напряженно-деформированного состояния данной механической системы и оценки прочности соединений. Проведено тестирование программы при различных силовых воздействиях на систему. Определены параметры алгоритма, позволяющего определять с удовлетворительной точностью поля напряжений и деформации в системе.

Впервые с применением численного моделирования проведено исследование влияния степени подвижности шинируемых зубов на напряженно - деформированное состояние адгезивных соединений и дана оценка снижения уровня критических напряжений в зависимости от схемы шинирования.

Для проверки теоретических (расчетных) результатов разработана схема проведения механических экспериментов по нагружению и разрушению системы "вантовая шина — подвижные зубы".

Впервые проведено лабораторное тестирование моделей шин с арамидной нитью и без нее.

Впервые при лабораторных исследованиях проведен анализ влияния натянутой арамидной нити на прочностные свойства шины. На основе экспериментальных данных доказано, что использование арамидной нити в шине и ее натяжение приводит к значительному повышению надежности шины.

Впервые проведена оценка отдаленных клинических результатов применения вантовых шин на основе данных клинико-рентгенологического анализа состояния тканей пародонта.

Практическая значимость

С применением разработанной программы проведены расчеты механической системы "вантовая шина - подвижные зубы" при различных системах внешних воздействий, прикладываемых к зубам. В результате выявлены критические схемы воздействий, используемые в дальнейших исследованиях, и наиболее опасные в смысле происходящих разрушений зоны рассматриваемой механической конструкции.

В результате проведенных математических численных и экспериментальных исследований выявлены основные факторы, определяющие прочность и срок службы вантовой шины.

На основании клинических и рентгенологических данных о динамике течения пародонтита при использовании вантовых шин разработаны рекомендации для их применения и выбора конструкции шины.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования внедрены в практическую работу в отделении современных технологий протезирования ЦНИИС и в стоматологической клинике "Партнер".

Апробация работы.

Предзащитное обсуждение диссертационной работы проведено на совместном заседании сотрудников отделения современных технологий протезирования, отделения сложного челюстно-лицевого протезирования, отделения пародонтологии, рентгенологического отделения, отделения лаборатории и разработки физико-химических испытаний стоматологических материалов ФГУ "ЦНИИС Росздрава" 28 марта 2005г.

Научные положения выносимые на защиту

1. Математическая модель системы "вантовая шина - подвижные зубы," которая может быть использована для изучения биомеханических свойств шины.

2. Сравнительная прочность однорядной и двухрядной схемы шинирования на основе экспериментальных исследований.

3. Клинико - рентгенологическое обоснование влияния вантового шинирования на течение хронического генерализованного пародонтита средней и тяжелой степени и обеспечение стойких отдаленных результатов лечения.

4. Показания к применению вантовой шины с однорядной и двухрядной схемами шинирования в зависимости от степени подвижности зубов.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 155 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка используемой литературы, который содержит 277 источников, из них отечественных - 75, иностранных - 202. Работа иллюстрирована 12 таблицами и 39 рисунками.

ВЫВОДЫ

1. В результате теоретических исследований разработана математическая модель вантовой шины, учитывающая сложную геометрию зуба и физические процессы, возникающие во время шинирования: стягивание зубного ряда нитью, полимеризация композита на уже напряженные нити и нагружение модели внешними силами.

2. По данным МКЭ, арамидная нить увеличивает прочность, а, следовательно, и долговечность шины, главным образом, за счет ограничения подвижности шинируемых зубов, т.е. в результате изменения условий фиксации зуба в периодонтальном пространстве.

3. Предварительное сжатие объема композита за счет натяжения нити снижает уровень разрывных напряжений при работе шины и обеспечивает меньшую нагрузку на адгезивную систему.

4. По данным лабораторных испытаний, прочность вантовой шины даже с однорядным армированием превышает в 1,5 раза прочность шины из композита; величина силы натяжения нити увеличивает прочность шины. Прочность двухрядной вантовой шины на изгиб выше в 2,7 раза, при кручении - в 2 раза, а при сдвиге в — 1,5 раза, чем однорядной. Это позволяет дифференцированно их использовать при различной степени подвижности зубов.

5. Рентгенологическая оценка отдаленных результатов вантового шинирования показала стабилизацию течения пародонтита, трансформацию активных костных процессов в неактивные и повышение темпа репаративных процессов в челюстных костях.

6. Анализ динамики клинического течения пародонтита на основании клинических индексов показал, что уменьшение тяжести течения заболевания, наступающее сразу после комплексного лечения, сохраняется в течение всего периода наблюдения в основном за счет устойчивости шинированных зубов.

7. Отсутствие у пациентов навыков соблюдения хорошего уровня гигиены полости рта приводит к рецидиву гингивита уже через год, хотя он и не достигает той степени тяжести, которая наблюдалась до лечения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Предложенная нами математическая модель может быть использована для изучения процессов, сопровождаемых нагрузкой на зубные ряды.

2. Байтовые шины высокоэстетичны, функциональны и могут быть рекомендованы в широкую клиническую практику для комплексного лечения пародонтита.

3. Показанием к использованию однорядной вантовой шины является пародонтит средней степени тяжести с I-II степенью подвижности зубов, а для двухрядной - пародонтит средней и тяжелой степени тяжести со II и III степенью подвижности зубов.

4. Для повышения долговечности и сохранения эстетичности вантовых шин необходима тщательная личная гигиена ротовой полости, регулярная профессиональная гигиена полости рта и хорошая полировка шин.

5. Целесообразно привлечь внимание среди стоматологов-ортопедов к просвещению пациентов по вопросам гигиены полости рта.