Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Разработка нового типа соединения внутрикостных и внекостных элементов в стоматологических имплантатах "ЛИКо"

На правах рукописи УДК 616.314-089.843

003053614

Шакир Жамила Эль Хашими

\

РАЗРАБОТКА НОВОГО ТИПА СОЕДИНЕНИЯ

ВНУТРИКОСТНЫХ И ВНЕКОСТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИМПЛАНТАТАХ «ЛИКо» (Экспериментальное исследование)

14.00.21 -Стоматология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва - 2007

003053614

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет

Росздрава»

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Ломакин Михаил Васильевич

Офиициальные оппоненты:

заслуженный врач РФ,

доктор медицинских наук, профессор Арутюнов Сергей Дарчоевич

доктор медицинских наук, профессор Ушаков Рафаил Васильевич

Ведущая организация:

ФГУ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии» «Росздрава.

Защита состоится <Ж 02- 2007 года в!/часов на заседании диссертационного совета К208.041.02 при ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет» Росздрава (127204, Москва,ул.Делегатская, д.20/1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного медико-стоматологического университета (127206, Москва, ул. Вучетича, 10).

Автореферат разослан 1 О { 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат медицинских наук, доцент О.П. Дашкова.

Актуальность исследования.

Становление и развитие стоматологической имплантологии в течение последних 30 лет кардинально изменило подход к решению проблемы устранения дефектов зубных рядов благодаря успешному использованию внутрикостных титановых имплантатов. Концепция остеоинтеграции, основой которой стала биологическая совместимость титана и двухэтапная методика имплантации, позволяет проводить лечение с прогнозируемыми положительными 5-летними результатами на уровне не ниже 95% (Ломакин М.В., 2001; Гуркина И.Ю., 2002; Ушаков А.И., 2002; Робустова Т.Г., 2003; Иванов С.Ю. с соанг., 2004; Branemark P.I., 1986; Smith D., Zarb GA., 1989; Misch C.E., 2003).

До недавнего времени совершенствование стоматологических имплантатов осуществлялось преимущественно в направлении улучшения качества поверхности, контактирующей с костью. При этом вопросы повышения конструкционной прочности имплантатов, несмотря на их актуальность, практически не изучались. Известно, что большинство конструкций современных имплантатов представляют собой сложные системы, элементы каждой из которых объединены друг с другом посредством контактного взаимодействия (Ломакин М.В. с соавт., 2003; Sakaguchi R.L., Borgersen S.B., 1993).

Функциональная нагрузка, суммирующая это взаимодействие в виде момента сил, распределяется между стругаурными элементами имплантата неравномерно ввиду их разной степени жесткости. Наиболее нагруженным фрагментом, а значит во многом определяющим механические свойства всей конструкции, является соединение внутрикостной и внекостной частей имплантата, которое обеспечивается взаимно сопрягающимися поверхностями и дополняется фиксирующим винтом (Ломакин М.В. с соавт., 2005).

< '

j

Существующие типы соединения (так называемые узлы сопряжения) внутрикостной и внекостной частей имплантатов в виде внутренних или внешних многогранников, либо в виде конуса малого градуса, например конуса Морзе, имеют ряд недостатков. В случаях с многогранниками - это перегрузка фиксирующего винта; конусное соединение зачастую не обеспечивает антиротационную стабильность (Ломакин М.В., 2001; Norton M., 1995; Binon P.P., 2000; Rangert В., 2000).

Поэтому возникает необходимость в продолжении поиска новых конструкционных решений для совершенствования стоматологических имплантатов и, в частности, при разработке узла сопряжения их внутри- и внекостных частей. Создание нового варианта этого элемента конструкции, который позволил бы минимизировать развитие проблем, связанных с механической прочностью, является актуальным и имеет большое значение, как с точки зрения фундаментальных исследований, так и в практическом смысле. В связи с вышеизложенным, была определена цель и сформулированы задачи исследования.

Цель исследования

Усовершенствование конструкции имплантатов «ЛИКо» путем разработки нового типа соединения внутрикостных и внекостных элементов для повышения эффективности имплантации при лечении пациентов с частичным или полным отсутствием зубов.

Задачи исследования.

1. Изучить преимущества и недостатки различных типов соединения внутрикостных и внекостных элементов (узлов сопряжения) в современных стоматологических имплантатах.

2. Теоретически обосновать необходимость создания нового узла сопряжения на примере имплантатов «ЛИКо».

3. Разработать пирамидальный тип соединения внутрикостных и внекостных элементов в имплантатах «ЛИКо», который позволит оптимизировать их биомеханику.

4. Провести комплексное исследование усовершенствованной конструкции имплантатов с помощью математических и экспериментальных методов.

Научная новизна исследования.

Впервые обосновано создание пирамидального типа соединения внутрикостных и внекостных элементов конструкции стоматологических имплантатов на примере отечественной имплантационной системы «ЛИКо».

Впервые усовершенствование конструкции стоматологического имплантата реализовано путем выбора оптимального угла пирамидальности соединения, определившего повышения механических свойств и увеличение антиротационной устойчивости внутрикостных и внекостных частей.

Впервые разработана технология изготовления опытной партии стоматологических имплантатов с пирамидальным типом соединения основных конструкционных элементов, которые подвергнуты комплексному доклиническому изучению с помощью теоретических и экспериментальных методов.

Практическая значимость.

Разработка нового пирамидального типа соединения внутрикостных и внекостных элементов на примере стоматологических имплантатов «ЛИКо» привела к повышению на 30-40% их прочностных свойств, что позволит при дальнейшем клиническом использовании оптимизировать биомеханику функционирования данных имплантатов в качестве долговременных внутрикостных опор зубных протезов.

Усовершенствованы теоретические и экспериментальные методы комплексного исследования механических свойств стоматологических имплантатов, в том числе с новьм пирамидальным типом соединения внутри- и внекостных элементов, для наиболее полной доклинической оценки их конструкционной прочности.

Создана технология и прототип медико-технических условий для серийного производства имплантатов с новым пирамидальным типом соединения внутрикостных и внекостных элементов.

Внедрение результатов диссертационного исследования.

Результаты исследования используются в учебном процессе кафедры факультетской хирургической стоматологии и имплантологии для преподавания студентам и врачам-курсантам современных достижений экспериментальной и клинической дентальной имплантологии; в углубленных исследованиях, проводимых на кафедре по изучению вопросов конструкционной прочности и функционирования стоматологических имплантатов для повышения эффективности имплантологического лечения.

Положения, выносимые на защиту.

1. Новый пирамидальный тип соединения в стоматологических имплантатах является наиболее прочным и стабильным конструкционным элементом из всех существующих вариантов.

2. Пирамидальный тип соединения внутрикостных и внекостных частей имплантата придает устойчивость конструкции к разнонаправленным нагрузкам.

3. Узел сопряжения в виде шестигранной пирамиды обладает антиротационным свойством, предотвращает ослабление и раскручивание основного фиксирующего винта.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:

Втором Восточно-европейском конгрессе по дентальной имплантологии (Львов, 31 марта - 2 апреля 2005 г.).

Совместном заседании кафедр факультетской хирургической стоматологии и имплантологии, госпитальной хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии МГМСУ 14 декабря 2006 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы и получен 1 патент на изобретение №2262325.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы. Диссертация изложена на ... страницах, содержит ... рисунков, ... таблиц. Список использованной литературы содержит ... источника, в том числе ... иностранных авторов.

Содержание работы.

В работе использованы опытные образцы имплантатов «ЛИКо» с пирамидальным узлом соединения внутрикостных и внекостных частей имплантата.

Совместно с сотрудниками МГТУ им. Н.Э. Баумана была разработана конструкция стоматологического имплантата с пирамидальным типом соединения внутри- и внекостной части. Такой узел сопряжения обеспечивает одновременное решение задач точной взаимной ориентации внутри- и внекостной части, а так же максимального использования зоны их соединения по длине. Пирамидальное сопряжение обеспечивает снижение контактных напряжений, предотвращает взаимную микроподвижность элементов конструкции и значительно уменьшает степень нагружения фиксирующего винта.

1 - внутрнкостмая часть;

2 - внскоотнзя часть;

3 - фиксирующий винт;

А - точка приложения внешней Экспериментальной нагрузки;

(} -- боковой компонент нагрузки: Н - расстояние от точки А до торца имплантата; Ь -длина контактирующих поверхностей пирамидального узла сопряжения

Рис, 1 Чертеж конструкции стоматологического имплантата с пирамидальным типом соединенна внутри- и внекостной части.

Риб 2. Внешний вид экспериментальны* образцов нмплантатов с пирамидальным соединением.

Создание новой конструкции имплантата предполагает разноплановое изучение ее функциональных возможностей, поэтому в процессе выполнения работы было запланировано проведение теоретических и экспериментальных исследований.

Использоываны следующие теоретические методы:

1. Метод конечных элементов при конструировании стоматологических имплантатов.

2. Математическое моделирование при разработке пирамидального соединения внутри- и внекостных частей стоматологических имплантатов «ЛИКо».

3. Компьютерное моделирование при разработке пирамидального соединения внутрикостных и внекостных частей имплантатов «ЛИКо».

Использованы следующие экспериментальные методики:

1. Методика исследования устойчивости опытных образцов стоматологических имплантатов «ЛИКо» с пирамидальном типом соединения к воздействию осевой силы.

2. Методика исследования устойчивости опытных образцов стоматологических имплантатов «ЛИКо» с пирамидальном типом соединения к воздействию комплексной нагрузки

3. Методика исследования опытных образцов стоматологических имплантатов «ЛИКо» с пирамидальном типом соединения при разъединении внутри- и внекостной части.

Теоретическое сравнение характеристик прочности и жесткости имплантатов с призматическим и пирамидальным шестигранником проводилось для наиболее распространенного диаметра внутрикостной части - 4.0 мм. На основе существующей конструкции имплантата «ЛИКо» с призматическим шестигранником были разработаны варианты трех новых конструкций имплантата диаметром 4.0 мм с пирамидальным шестигранником.

Исследование трех моделей конструкции имплантата 4.0 мм с призматическим шестигранником позволило выбрать наилучшее конструктивное решение на основе трехмерного Конечно-элементного расчета. С помощью комплекса ANS YS при использовании 20-ти узловых объемных конечных элементов, были созданы трехмерные модели трех конструкций имплантата 4.0 мм с пирамидальным шестигранником.

Имплантат имеет плоскости симметрии, проходящие через ребра и середины сторон шестигранника сопряжения внутри- и внекостной части, а боковая и осевая нагрузки при наихудшем варианте нагружения конструкции лежат в плоскости, проходящей через противолежащие ребра шестигранника. Поэтому с учетом свойств симметрии имплантата и наихудшего варианта нагружения была создана конечно-элементна я модель одной из половин конструкции, отсекаемой плоскостью симметрии, проходящей через противолежащие ребра шестигранника.

В качестве материалов частей конструкции имплантата при теоретических расчетов были приняты титановые сплавы: Grade 4 (USA) для внутри кости ой части, ВТ-6 (Россия) для внекостной и ВТ-16 (Россия) для фиксирующего винта.

Рис. 3. Конечно-элементные модели сборной конструкции имплантагов диаметром 4.0 мм: призматический шестигранник (а) и пирамидальные шестигранники с различными углами наклона граней (6, в, г).

: лирямыдяльлый шест игр Я К Н1Ж <*, = 3°4Л*. il" I.S нм!

Т) ЦМрЯКЯДАПЬПЫЙ Uiornil (1ШП1ИХ

(Ид - 7Ч0', J = Ы м)

Н) "' II'M И] я и И ДОСТигрЯНКЯК

(«л 5°30\ Л - 1.3 мм)

а) ] [Jim Mill п чепе nil iJ'M I ;ti |i .Iii ;i я к

Рис. 4, Математическое моделирование при разработке пирамидального соединения внутри- " внскостиыч частей стоматологического цмпяантатов с выделением зон контактирующих поверхностей.

Расчеты трех, конструкций имплантата с пирамидальным шестигранником при осевом и боковом нагружении в сравнении с аналогичными расчетами имплантата с призматическим шестигранником позволили определять их Жесткостные характеристики и нагрузки, соответствующие первым признакам Пластической деформации в элементах конструкций и/или нарушению ее целостности. Для каждой модели имплантата были определены перемещения, напряжения и деформации при осевом и боковом нагружениях во всем заданном диапазоне внешних нагрузок.

црнтнтяческнй шестигранник

я) (Заркл

Ь) ьиугрнк-чгтнчя чясгь ШфЧШ^ЛЧЛЬКЫЙ ШГСТ1ГГ11ЯШ1КК с U;

' ■ v. -

в)сборка

Г) внутрюсдстйАЯ Н1ЧСТЬ

Рис. 5. Эквивалентные напряжения (в Па) и им план rare 4,0 мм при о сеном нагружении (Fa - 1000 Н), (а) в (fi) - призматический шестигранник, (в) и (г) -пирамидальный шестигранник с и2

При осевом нагружении максимальные напряжения и деформации во внутрикостной части возникают в точках Н в плоскостях ребер шестигранника, а при боковом нагружении в точке Н плоскости приложения нагрузки. Оценку момента разрушения конструкции можно определить как нагрузку, при которой пластические деформации достигнут внешнего диаметра внутрикостной части (точка С). Таким образом для оценки прочности внутрикостной части наиболее информативным фактором является эквивалентная пластическая деформация в точках конструкции В, С и Н.

Яри осевом нагружении уровень напряжений и деформаций в гочке Н в конструкциях с пирамидой ниже аналогичного для конструкции с призмой, при этом максимальные значения имеют место для конструкции с сц, а значения для конструкций с а2 и «з близки. В конструкции с призмой первые пластические деформации возникают при осевой нагрузке 490 Н, а в конструкциях с пирамидой при осевых силах; с «1 - 840 Н, с - 1015 Н, с щ - 1120 Н.

Ряс. 6. Эквивалентные напряжения (в Па) в имплянтяте 4.0 мм при боковой нагружении 110 Н), (а) и (6) - призматический шестигранник, (в) и (г) -пирамидальный шестигрявиик с «2

При боковом нагружении уровень деформаций в точках В и Н близок ДЛЯ всех конструкций, а наибольшие напряжения возникают в точке Н в

конструкции с призмой. Уровень деформаций в точке С для конструкций с призмой и пирамидой с а3 выше, чем для сборок с пирамидой с си и Первые пластические деформации в конструкции имплантатов при боковом нагружении возникают при следующих нагрузках: F = 41H для призматического шестигранника, F- 47 Н для пирамидального шестигранника с щ и а}, F= 57 Н для пирамидального шестигранника с а2

Объектом экспериметальных исследований были опытные образцы имплантатов диаметром 4 мм с внутрикостной частью длиной 13 мм из титанового сплава Grade 4 ASTM F67, внекостной частью из сплава ВТ6 ГОСТ19807-91 длиной 9мм (трансгингивальная поверхность 3 мм, опорная поверхность 6 мм) и основным фиксирующим винтом из сплава ВТ16 ГОСТ1 90013-81 диаметром 1.8 мм. Двойной угол между противолежащими гранями пирамидальных поверхностей сопряжения составлял 2а2=11°. Моментное усилие на фиксирующем винте («затяжка») равнялось Мзат=200 Н.мм, что соответствовало общепринятому среднему значению.

Комплексное исследование прочности конструкции стоматологического имплантата с пирамидальным типом соединения внутри- и внекостной части проводилось с помощью различных вариантов статического нагружения для определения следующих параметров:

1. устойчивость к воздействию осевой силы;

2. устойчивость к воздействию комплексной нагрузки;

3. усилие при разъединении внутри- и внекостной части имплантата.

Испытания по всем перечисленным параметрам проводились на

испытательном прессе мод 1958 У10 (гагаринский пресс) с применением специальной испытательной аппаратуры.

Специальное поворотное приспособление предназначено для удержания испытуемого образца в определенном положении и для передачи от пресса к имплантату вертикального усилия нагружения Р (рис. 7 с обозначением: 1-поворотный узел; 2 - опорная втулка; 3 - ползун; 4 - травеса; 5 - крюки).

К® И I

Рис. 7. Чертеж поворотного приспособления - основного элемента испытательной аппаратуры для исследования прочности опытных образцов имплантатов.

Целью испытаний конструкции имплантата на его нагрузочную способность при воздействии осевой силой была оценка максимального вертикального усилия, которое способен выдержать имплантат при таком способе нагружения, а также оценка осевой жёсткости всей конструкции.

Критерием наступления предельного состояния при оценке нагрузочной способности имплантата является сила, соответствующая конечной точке линейного участка диаграммы "сила-перемещение".

Поскольку испытательная оснастка обладает некоторой податливостью, экспериментальная диаграмма испытаний имплантата должна быть подвергнута модификации с целью выявления собственной (истинной) осевой жесткости испытуемого изделия. Процедура модификации заключается в корректировке полученных перемещений на величину деформации оснастки.

Сравнение показателей прочности имплантатов с пирамидальным типом соединения и "ЛИКо" по жёсткости в осевом направлении, вычисляемых по выведенной в процессе исследования формуле, также в пользу первых. По

сравнению со значением осевой жёсткости имплантата "ЛИКо" (6250 Н/мм) среднее значение по трём образцам опытной конструкции составило 8328,1 Н/мм, что на 33% больше. Значение жёсткости одного образца 30509,5 Н/мм как явно выпадающее из общего ряда при определении среднего значения не учитывалось, но сам факт получения такого результата требует дополнительного анализа. Возможно, что имеет место благоприятный случай идеального совпадения углов граней в пирамидальном соединении, что создало условия для возникновения молекулярного взаимодействия поверхностей.

Целью испытаний конструкции имплантата на его нагрузочную способность при воздействии комплексной нагрузкой была оценка максимального изгибающего момента, который способен выдержать имплантат при таком способе нагружения. Критерием наступления предельного состояния являлся изгибающий момент, соответствующий конечной точке линейного участка диаграммы "сила-перемещение". За пределами этого участка наблюдаются остаточные пластические деформации элементов конструкции, не допустимые при нормальной эксплуатации имплантата.

В соответствии с указанной схемой внешняя нагрузка приложена под углом а к оси имплантата, что обеспечивает одновременное (комплексное) нагружение имплантата как осевой Р, так и боковой силой. Причем боковая нагрузка одновременно создает поперечный изгибающий момент Мизг.

По результатам проведённых испытаний имплантатов среднее значение предельного изгибающего момента для конструкции с пирамидальным соединением составило Мизг=2284,9 Н.мм. По сравнению с имплантатами "ЛИКо", для которых среднее значение предельного изгибающего момента составляло Мизг=1596,6 Н.мм, выявлено превышение на 43%. Следует отметить относительно малый разброс полученных значений Мизг (менее 6% от среднего значения), что подтверждает достоверность результатов, равно как и достаточную устойчивость (стабильность) технологического процесса изготовления ограниченной опытной партии имплантатов с пирамидальным типом соединения внутри- и внекостных частей.

Целью испытаний на разъединение конструкции имплантата было установление зависимости усилия отделения от осевого усилия соединения внутри- и внекостной части.

Малый угол пирамидальности поверхности сопряжения внутри- и внекостной части имплантата (а2 = 5°30') при значительном коэффициенте трения титановых поверхностей делает этот тип соединения внутри- и внекостной части самотормозящимся. Для разъединения элементов конструкции при таком соединении, необходимость в котором возникает при стоматологических ортопедических манипуляциях, требуется приложение определенного усилия и специального приспособления.

Испытанию были подвергнуты два образца конструкции имплантатов, внутри- и внекостные части которые были подвергнуты соединению с усилием 600 H (Р), что примерно соответствует вертикальному компоненту окклюзионной нагрузки в боковых участках. Усилие разъединения (Pc) внекостной части от внутрикостной оказалось равным от 250Н до 300Н. Таким образом, коэффициенты возврата Кв=Рс/Р (отношение значения усилия разъединения к усилию при соединении) находились в пределах от 0.42 до 0.5.

Рассчитанные коэффициенты трения составили / =0.23-0.29. Несмотря на некоторый разброс данных, эксперимент показал, что коэффициент трения в реальности имеет существенно меньшее значение, чем его идеализированное (справочное) значение для пары "титан-титан" (/ =0,45).

Проведенное теоретическое исследование прочности и жесткости конструкций имплантата с пирамидальным шестигранником при осевом и боковом видах нагружения показало, что наибольшей совокупной прочностью деталей сборки обладает имплантат с углом а2, равным 5°30'. Поэтому из трех предложенных конструкций имплантата с пирамидальным шестигранником выбрана конструкция с углом al, как обладающая наилучшими функциональными характеристиками. Сравнение прочностных характеристик имплантата с пирамидальным шестигранником с углом а.2 с аналогичными

характеристиками имплантата с призматическим шестигранником продемонстрировало преимущества конструкции с пирамидой, как при осевом, так и при боковом нагружении.

Экспериментальное исследование прочности опытных образцов новой конструкции стоматологических имплантатов с пирамидальным типом соединения внутри- и внекостных частей позволило определить устойчивость разработанных имплантатов в отношении различных вариантов внешнего нагружения - вертикального осевого и комплексного. Полученные данные свидетельствуют об увеличении показателей прочности имплантатов с пирамидальным типом соединения по сравнению с таковыми для имплантатов с комбинированным соединением на 33%-43%.

В процессе исследования были уточнены значения коэффициента трения титановых поверхностей, которые в реальности значительно (в 1.5-2 раза ниже) отличаются от приведенных в справочнике.

Остается надеяться на воплощение конструкционных преимуществ имплантатов с пирамидальным типом соединения внутри- и внекостных частей на следующем доклиническом этапе - в процессе серийного производства, а затем и при их клиническом применении.

Выводы.

1. Проведенный в рамках настоящего исследования анализ неблагоприятных исходов стоматологической имплантации, которые связаны с недостатком конструкционной прочности имплантатов, показал, что в общем количестве осложнений их встречаемость может достигать 40-50%. Это указывает на несовершенство конструкций имплантатов с призматическим многогранником в качестве узла сопряжения и связано с принципиальной невозможностью достижения «беззазорного» контакта. Лишенный указанного недостатка конусный узел сопряжения, однако, не обеспечивает должной антиротационной устойчивости.

2. С помощью теоретических методов показано, что пирамидальный тип соединения внутри- и внекостной частей имплантата позволит увеличить суммарную прочность конструкции за счет плотного контакта и более равномерного распределения нагрузки с одновременным уменьшением величины поперечного изгибающего момента.

3. Разработанная конструкция стоматологического имплантата с новым типом соединения внутри- и внекостных частей в виде пирамиды, обладает наилучшими функциональными характеристиками при угле пирамидальности, равным 5°30\

4. Комплексное теоретическое и экспериментальное исследование усовершенствованной конструкции стоматологического имплантата с пирамидальным типом соединения внутри- и внекостных частей продемонстрировало повышение прочностных показателей на 33-43%. Прогноз в отношении возможного клинического использования стоматологических имплантатов подобной конструкции следует считать более благоприятным при сравнении с применяемыми имплантатами.

Практические рекомендации.

Разработка нового пирамидального типа соединения внутрикостных и внекостных элементов на примере стоматологических имплантатов «ЛИКо» привела к повышению на 30-40% их прочностных свойств, что позволит при дальнейшем клиническом использовании оптимизировать биомеханику функционирования данных имплантатов в качестве долговременных внутрикостных опор зубных протезов.

Усовершенствование теоретических и экспериментальных методов комплексного исследования механических свойств стоматологических имплантатов, в том числе с новым пирамидальным типом соединения внутри- и внекостных элементов, позволит провести наиболее полную доклиническую оценку их конструкционной прочности.

Создание технологии и прототипа медико-технических возможностей изготовления новых усовершенствованных стоматологических имплантатов с новым пирамидальным типом соединения внутрикостных и внекостных элементов позволит обеспечить условия для их серийного производство.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Конструкционные особенности стоматологических имплантатов в зависимости от разновидности соединений их внутрикостных и внекостных частей. // Материалы второй восточноевропейской конференции по проблемам стоматологической имплантации. - Львов, 2005 (31.03-2.04); С. 35-37 (Ломакин М.В., Широков Ю.Е., Шакир Ж.Э.Х.).

2. Винтовой стоматологический имплантат. Патент Российской Федерации на изобретение №2262325. // Бюллетень изобретений №29, 20.10.2005 (Иванов С.Ю., Ломакин М.В., Черничкин A.C., Широков Ю.Е., Шакир Ж.Э.Х.).

3. Разработка дентального имплантата диаметром 4.0 мм с пирамидальным узлом сопряжения на основе конечно-элементного моделирования. // Журнал «Стоматолог», №11, 2006, С.35-42 (Ломакин М.В., Шакир Ж.Э.Х, Темис М.Ю., Черничкин A.C.).

4. Комплексное исследование прочности стоматологического имплантата с пирамидальным типом соединения внутри- и внекостной части. // Российский стоматологический журнал, №2,2007, С 6-15 (Ломакин М.В., Панин A.M. Шакир Ж.Э.Х., Черничкин A.C.).

Заказ № 638. Объем 1п.л. Тираж ЮОзкч. Отпечатано в ООО «Петроруш» г Москва,ул.Палиха 2а.тел.250-92-06 www.postator.ru

Актуальность исследовании,

Становление и развитие стоматологической имплантологии в течение последних 30 лет кардинально изменило подход к решению проблемы устранения дефектов зубных рядов благодаря успешному использованию внутри костных титановых нмпяантатов. Концепция остеоинте1раинн. основой которой стала биологическая совместимость титана и двухэтапиая методика имплантации, позволяет проводить лечение с прогнозируемыми положительными 5-летними результатами на уровне не ниже 95% (Ломакин М.В., 2001; Гуркииа И.Ю., 2002; Ушанов А.И., 2002; Робуетова ТХ, 2003; Иванов CJO. с соавт, 2004; Branemark РА, 1986; Smith D„ Zaib G.A., 1989; Misch С.E., 2003),

До недавнею времени совершенство ванис стоматологических нмплантагов осуществлялось преимущественно в направлении улучшения качества поверхности, контактирующей с костью. При этом вопросы повышения конструкционной прочности нмплантатов, несмотря на их актуальность» практически не изучались. Известно, что большинство конструкций современных имплап газов представляют собой сложные системы, элементы каждой из которых объединены друг с другом посредством контактною взаимодействия (Ломакин М,В. с соавт., 2003; Sakaguchi R.L., Borgersen S.B. 1993).

Функциональная нагрузка, суммирующая ото взаимодействие в виде момента сил, распределяется между структурными элементами нмплантата неравномерно ввиду их разной степени жесткости. Наиболее нагруженным фрагментом, а значит во многом определяющим механические свойства всей конструкции, является соединение внутри костной и вне кос гной частей нмплантата. которое обеспечивается взаимно сопрягающимися поверхностями и дополняется фиксирующим винтом {Ломакин МП. с соаат. 2005).

Существующие типы соединения (так начинаемые узлы сопряжения) ннугрикостнон и виекостной частей имплантатов н виде внутренних или внешних многогранников, либо в виде конуса малого градуса, например конуса Морзе, имеют ряд недостатков. В случаях с многогранниками - это перегрузка фиксирующего винта; конусное соединение зачастую не обеспечивает антнротацнонную стабильность (Ломакин М.В. 2001; Norton М, 1995; Binon P.P., 2000; Rangert В , 2000).

Поэтому возникает необходимость а продолженин поиска новых конструкционных решений для совершенствования стоматологических нмплантатов и, в частности, при разработке утла сопряжения нх внутри- и ннекостных частей. Создание новою варианта этого элемента конструкции» который позволил бы минимизировать развитие проблем, связанных с механической прочностью, является актуальным и имеет большое значение, как с точки зрения фундаментальных исследований, так и в практическом смысле. В связи е вышеизложенным, была определена цель и сформулированы задачи исследования.

Цель исследования

Усовершенствование конструкции нмплантатов «ЛИКо» путем разработки нового типа соединения внучрикостных н ннекостных элементов для повышения эффективности им плантации при лечении пациентов с частичным или полным отсутствием зубов.

Задачи исследования.

1 Изучить преимущества и недостатки различных типов соединения внутри костных и внекостных элементов (узлов сопряжения) в современных стоматологических имплантатах.

2. Теоретически обосновать необходимость создания нового узла сопряжении на примере имплантатов «ЛИКо»

3- Разработать пирамидальный тип соединения внутрикостных и ннекостных элементов в имплантатах «ЛИКо», который позволит оптимизировать их биомеханику.

4, Провести комплексное исследование усовершенствованной конструкции имплантатов с помощью математических и экспериментальных методов.

Научнан новнша исследовании.

Впервые обосновано создание пирамидального типа соединения внутри костных н внекосткых элементов конструкции стоматологических н милаша юн на примере отечественной им плантационной системы «ЛИКо».

Впервые усовершенствование конструкции стоматологического имплактата реализовано путем выбора оптимальною угла лнрамндальностн соединения, определившего повышения механических свойств н увеличение антиротационной устойчивое! и ьнутрнкостных и внекоетных частей.

Впервые разработана технология изготовления опытной партии стоматологических имплантатов с пирамидальным типом соединения основных конструкционных элементов, которые подвергнуты комплексному доклиническому изучению с помощью теоретических и экспериментальных методов.

Практическая значимость.

Разработка нового пирамидального типа соединения внутри костных и ннекостных элементов на примере стоматологических имплантатов «ЛИКо» привела к повышению на 30-40% их прочностных свойств, что позволит при дальнейшем клиническом использовании оптимизировать биомеханику функционирования данных импламтодн в качестве долговременных ьнутрнкостных опор зубных протезов.

Усовершенствованы теоретические и экспериментальные методы комплексного исследования механических свойств стоматологических нмплантатов> в том числе с новым пирамидальным типом соединения внутри- и виекостных элементов, для наиболее полной доклинической оценки их конструкционной прочности.

Создана технология и прототип медико-технических условий для серийного производства им i тамтама с новым пирамидальным типом соединения внутрнкостных и внекостных элементов.

Внедрение результатов днесер тайной но то исследовании.

Результаты исследования используются в учебном процессе кафедры факультетской хирургической стоматологии и имплантологии для преподавания студентам и врачам-курсантам современных достижений экспериментальной и клинической дентальной имплантологии; в углубленных исследованиях, проводимых на кафедре но изучению вопросов конструкционной прочности и функционирования стоматологических имплантатов для повышения эффективности имплантологического лечения,

Положении, выносимые на защиту.

1. Новый пирамидальный тип соединения в стоматологических нмплангатах является наиболее прочным и стабильным конструкционным элементом из всех существующих вариантов,

2. Пирамидальный тип соединения внутрнкостпых и внекостных частей нмплантата придает устойчивость конструкции к разнонанраяленн ы м нагрузкам.

3. Узел сопряжения о виде шестигранной пирамиды обладает антнротацноиным свойством, предотвращает ослабление и раскручивание основного фиксирующего винта.

ЛIIробинии работы.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:

Втором Восточноевропейском конгрессе по дентальной имплантологии {Львов, 31 марта - 2 апреля 2005 г.).

Совместном тесла ими кафедр факультетской хирургической стоматологии и имплантологии, госпитальной хирургической стоматологии и челюстно-лниевой хирургии МГМСУ 14 декабря 2006 г:

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы и получен I патент на изобретение №2262325.

выводы.

1. Проведенный в рамках настоящего исследования анализ неблагоприятных исходов стоматологической имплантации, которые связаны с недостатком конструкционной прочности имплантатов, показал, «по в общем количестве осложнений нх встречаемость может достигать 40-50%. Это указывает на несовершенство конструкций имплантатов с призматическим многогранником в качестве узла сопряжения н связано с принципиальной невозможностью достижения «беззазорного» контакта. Лишенный указанного недостатка конусный узел сопряжения, однако, не обеспечивает должной антиротацнонной устойчивости.

2. С помошыо теоретических методов показано, что пирамидальный тип соединения внутри- и внекостной частей имнлантата позволит увеличить суммарную прочность конструкции за счет плотного контакта и более равномерного распределения нагрузки с одновременным уменьшением величины поперечного изгибающего момента.

3. Разработанная конструкция стоматологического нмплактата с новым типом соединения внутри- и в не костных частей в виде пирамиды, обладает наилучшими функциональными характеристиками при угле пирамидальностн. равным

4. Комплексное теоретическое и экспериментальное исследование усовершенствованной конструкции стоматологического нмплантата с пирамидальным типом соединения ннутрн- и виекостных частей продемонстрировало повышение прочностных показателей на 3343%. Прогноз в отношении возможного клинического использования стоматологических имплантатов подобной конструкции следует считать более благоприятным при сравнении с приме) 1яем ы ми имилаитатамн. n PA КТИЧ ЕСКИ E PEKOM EH ДА ЦИ И,

Разработка нового пирамидального типа соединения внутри костных и вне костных элементов на примере стоматологических нмплантатов «ЛИКо» привела к повышению на 30-40% их прочностных свойств, что позволит при дальнейшем клиническом использовании оптимизировать биомеханику функционирования данных нмплантатов в качестве долговременных внутрнкостиых опор зубных протезов,

Усовершенствование теоретических н экспериментальных методов комплексного исследования механических свойств стоматологических нмплантатов, в том числе с новым пирамидальиым типом соединения внутри- и внекостных элементов, позволит провести наиболее полную доклиническую оценку их конструкционной прочности.

Создание технологии и прототипа медико-технических требований изготовления усовершенствованных стоматологических нмплантатов с новым пирамидальным типом соединения внутрикостных и внекостных элементов позволит обеспечить условия для нх серийного производства и последующего клинического внедрения,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проведенное теоретическое исследован не прочности и жесткости конструкций имплантата с пирамидальным шестигранником при осевом и боковом видах нагруженна показало, что наибольшей совокупной прочностью деталей сборки обладает нмплаитвт с углом «2, равным 5°30'. Поэтому нз трех предложенных конструкций имплантата с пирамидальным шестигранником выбрана конструкция с углом «г2, как обладающая наилучшими функциональными характеристиками. Сравнение прочностных характеристик имплантата с пирамидальным шестигранником с углом а2 с аналогичными характеристиками имплантата с призматическим шести фа ннн ком продемонстрировало преимущества конструкции с пирамидой, как при осевом, так и при боковом нафуженни.

Экспериментальное исследование прочности опытных образцов новой конструкции стоматологических имплантатов с пирамидальным типом соединенна внутри- и внекоетных частей позволило определить устойчивость разработанных имплантатов в отношении различных вариантов внешнего нафужения - вертикального осевого н комплексного. Полученные данные свидетельствуют об увеличении показателен прочности имплантатов с пирамидальным типом соединения по сравнению с I а коны мн для нмплиитатов с комбинированным соединением на 33%-43%.

В процессе исследовання были уточнены значения коэффициента трепня титановых поверхностей, которые в реальности значительно (в 1.5-2 раза ниже) отличаются от приведенных в справочнике

Остается надеяться на воплощен не конструкционных преимуществ нмплаигатов с пирамидальным типом соединения внутри- н внекоетных частей на следующем доклиническом этапе - в процессе серийного производства, а затем и при их клиническом применении.