Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Влияние направления сил жевательной нагрузки наопорные ткани при протезировании больных сприменением имплантатов

На правах рукописи

РГБ ОД

1 5 I! ¿¡12№

Борисов Алексапдр Геннадьевич

Влияние направления сил жевательной нагрузки на опорные ткани при протезировании больных с применением имплантатов

14.00.21 - Стоматология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

/ /

Москва - 2002

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институт стоматологии МЗ РФ.

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор

А.И. МАТВЕЕВА

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

С.С. ГАВРЮШИН

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

А.Н. РЯХОВСКИЙ М.З. МИРГАЗИЗОВ

Ведущая организация:

Московский Государственный медико-стоматологический Университет.

исследовательском институте стоматологии МЗ РФ по адресу: 119992; г. Москва, ул. Тимура Фрунзе, д. 16 (конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального научно-исследовательского института стоматологии МЗ РФ.

Автореферат разослан 16 апреля 2002 г.

Защита состоится 16 мая 2002 г. в ......час. на заседании

Диссертационного совета (Д 208.111.01) в Центральном научно-

Ученый секретарь Диссертационного совета,

доктор медицинских наук

Е.К. КРЕЧИНА

Актуальность исследования

Эффективность ортопедического лечения дефектов зубных рядов и долговременное функционирование внутрикостных имплантатов во многом определяются условиями интеграции имплантата. Это зависит не только от разнообразия дефектов, их сочетаний, но и от особенностей прикуса, состояния пародонта оставшихся зубов, от возраста больного и различных сопутствующих заболеваний как местного, так и общего характера. Даже при двух одинаковых дефектах у различных больных клиническая картина не повторяется. В каждом случае имеются свои особенности, требующие разных подходов к решению ортопедических задач. Поэтому для каждого конкретного пациента необходимо проводить индивидуальное планирование лечения после тщательного изучения совокупности всех признаков (Матвеева А.И., 1993; Олесова В.Н., 1993; BranemarkP.I., 1983; Misch С.Е., 1998).

В значительной степени результаты лечения связаны с реакцией тканей полости рта на введение имплантата. Реакция тканевого комплекса в зоне имплантации, жевательная эффективность ортопедической конструкции существенно зависят от функционального состояния опорных тканей и характера распределения внешней нагрузки между структурами (Матвеева А.И., Гветадзе Р.Ш., Иванов А.Г., 1997; Суров О.Н., 1998; SkalakR., 1992; Iwata Т., Kawazu Н„ 1995; Dahl G., 1997; Brunski J.B., 1998).

В последние годы ряд публикаций посвящен различным аспектам диагностики качества и объема альвеолярной кости в области имплантации, влиянию жевательных нагрузок на репаративные процессы костной ткани (Миргазизов М.З., 1988, 2000; Воробьев В.А., 1997; Lekholm U., 1986; Mich С.Е., 1990).

Большинство исследователей, изучающих костную ткань, отмечает, что, наряду с влиянием множества системных и местных факторов, основными являются биомеханические усилия, регулирующие процессы резорбции и регенерации кости (Skalak R., 1992, Brunski J.B., 1998).

Изучение этих процессов связано с необходимостью получения дополнительной объективной информации об исследуемой протезной конструкции и ее взаимодействии с биологическими тканями зубо-челюстной системы пациента. Для решения проблем биомеханики, возникающих при стоматологическом протезировании, применяют методы математического моделирования, использующие возможности современной вычислительной техники.

В течение последних 15-ти лет в отделении клинической имплантологии ЦНИИС (проф. Матвеева А.И.) совместно с МГТУ им. Баумана (проф. Гаврюшин С.С.) разработан комплекс специализированных программ, позволяющих развивать и совершенствовать подходы к ортопедическому лечению больных с дефектами зубных рядов с использованием имплантатов.

В дентальной имплантологии одним из ключевых условий долговременного функционирования конструкций с опорой на внутрикостные имплантаты является максимальное приближение направления механической нагрузки к длинной оси тела имплантата.

Однако расположение, качество и объем подходящих для имплантации участков кости не всегда позволяют выполнить это условие во время операции. Иногда анатомо-топография диктует необходимость введения имплантата с выраженным углом наклона относительно вертикальной оси жевательной нагрузки. Особенно часто это практикуют для установки имплантатов на верхней челюсти.

Если имплантат наклонен под углом к вертикальной оси жевательное нагрузки, сила, действующая на окктозионную плоскость протезно! конструкции, раскладывается на две составляющие. Одна из них действует параллельно оси имплантата, другая - перпендикулярно его оси. Именно эт; перпендикулярная составляющая вызывает напряжение сгибания в имплантате а также сильное напряжение в кости, окружающей имплантат.

Распределение напряжений происходит неравномерно, так как он<

зависит от точки приложения нагрузки. Одной из проблем биомеханики имплангатов является выяснение биологической значимости этого факта и четкое определение ситуаций, когда напряжения в кости превышают безопасный уровень.

В связи с этим, определение оптимальных углов установки и предельных нагрузок на внутрикостные имплантаты в зависимости от области введения позволит обосновать выбор рациональной протезной конструкции с опорой на имплантаты и прогнозировать отдаленные результаты ортопедического лечения больных.

Цель исследования

Повышение эффективности ортопедического лечения больных с дефектами зубных рядов путем оптимизации углов установки и предельных нагрузок на внутрикостные имплантаты.

Задачи исследования

1. Изучить зависимость угла наклона имплантатов от анатомо-топографических особенностей зоны имплантации у больных с дефектами зубных рядов.

2. Исследовать плотность костной ткани в периимплантатной области на верхней и нижней челюстях.

3. Оценить диапазон предельных нагрузок на внутрикостные имплантаты.

4. Оценить параметры, характеризующие напряженно-деформируемое состояние костной ткани в зоне введения внутрикостного имплантата методом численного анализа и разработать методику определения оптимальных углов установки и предельных нагрузок на внутрикостные имплантаты в зависимости от области введения.

5. Дать клинико-биомеханический прогноз исхода имплантации.

Научная новизна

1. Выявлены особенности функционирования внутрикостных имплантатов в зависимости от состояния костной ткани. Показатели плотности кости вокруг тел имплантатов, введенных в разные области альвеолярного отростка нижней чешости, во всех исследуемых точках не одинаковы и имеют индивидуально выраженные значения.

2. Методом числешюго анализа оценено напряженно-деформируемое состояние костной ткани в зоне введения внутрикостного имплантата и разработана методика определения оптимальных углов установки и предельных нагрузок на имплантаты.

3. Впервые было выполнено построение пространственной модели верхней челюсти для последующего математического моделирования.

4. Установлена взаимосвязь между параметрами имплантатов и уровнем напряжения в области «имплантат-кость». Показано, что применение методов математического моделирования обеспечивает выбор типоразмера и угла наклона имплантата при его установке в проблемных зонах верхней челюсти. Обоснованы оптимальные углы установки и предельные нагрузки на имплантат.

5. Рекомендованы подходы к установке имплантатов, учитывающие степень и локализацию атрофических процессов костного ложа и тип протезной конструкции, обеспечивающие оптимальное распределение нагрузки между опорными тканями с учетом анатомо-топографических условий зоны введения имплантатов для нижней и, особенно, для верхней челюстей.

Практическая значимость

Предложена методика оценки влияния направления окклюзионной нагрузки на состояние опорных тканей протезной конструкции.

Даны рекомендации по выбору рациональных протезных конструкций с опорой на внутрикостные имплантаты при ортопедическом лечении дефектов зубных рядов.

Обоснована тактика врача при ортопедическом лечении больных с дефектами зубных рядов с использованием различных систем имплантатов.

Предзащитное обсуждение результатов исследования

Предзащитное обсуждение диссертации проведено на совместном заседании отделения клинической имплантологии и отделений ЦНИИС МЗ РФ 28.12.2001 г.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 168 страницах, состоит из введения, обзора литературы, двух глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Библиографический указатель содержит 79 отечественный и 149 иностранных источников. Диссертационная работа иллюстрирована 99 рисунками и 22 таблицами.

Содержание работы

Материал и методы исследования

В соответствии с целью и задачами исследования в отделении клинической имплантологии ЦНИИС было принято на лечение 45 больных с дефектами зубных рядов верхней и нижней челюстей в возрасте от 30 до 65 лет, из них 14 мужчин и 31 женщина (табл. 1). Нарушение прикуса у всех обследованных больных отсутствовало.

Таблица 1

Характеристика обследованных больных

Обследованные пациенты Возраст (лет)

30-39 40-49 50-59 свыше 60

Мужчины 2 6 4 2

Женщины 11 9 6 5

Методика предоперациошюй диагностики, разработанная в отделении имплантологии, включала специализированный отбор больных, в том числе оцежу общего состояния здоровья пациентов, его стоматологического статуса, клинико-рентгенологический и лабораторные методы исследования.

Основной задачей при сборе анамнеза явилось выяснение этиологии дефектов, характера изменений, степени функциональных и эстетических нарушений, а также прогнозирование результатов ортопедического лечения.

Особое внимание обращали на обследование больных с дефектами зубного ряда верхней челюсти. Известно, что изучение анатомических особенностей тканей протезного ложа у больных, потерявших зубы, имеет большое значение при планировании как традиционного ортопедического лечения, так и с использованием внутрикостных имплантатов.

Анализ данных клинического обследования этих пациентов позволил

отметать наличие атрофии альвеолярных отростков челюстей у всех больных, от незначительной до выраженной степени. У ряда пациентов она протекала неравномерно в различных участках альвеолярного отростка. В большей части неравномерность объясняется различными сроками удаления отдельных зубов (табл. 2) и качеством проведения самой операции.

Таблица 2

Сроки удаления зубов у обследованных больных

Дефекты Давность удаления зубов

зубных радов до одного года до 3-х лет до 5 лет

Верхняя челюсть 11 9 5

Нижняя челюсть 10 6 4

В обследование было включено изучение состояния слизистой оболочки полости рта, вид прикуса, деформации зубных рядов, состояние пародонта, определение гигиенического индекса.

Из общих соматических заболеваний у 45 больных с дефектами зубных рядов верхней и нижней челюстей отмечены: детские инфекции у 27 человек (60%), желудочно-кишечные заболевания у 12 (27%), сердечно-сосудистые заболевания у 8 (18%). У 15 человек (33%) отсутствовали перенесенные в прошлом заболевания.

Помимо традиционных методов обследования больных, применяемых в I клинике ортопедической стоматологии, при изучении диагностических моделей выяснялись также геометрические и физико-механические параметры зубочелюстной системы, необходимые при расчете и конструировании протезов с применением вариантного математического моделирования.

При проведении ортопедического лечения больных с дефектами зубных

рядов, особенно верхней челюсти, большое значение имеет исследование как слизистой оболочки, так и структуры костной ткани беззубых участков альвеолярного отростка.

Исследование проводили в полости рта, на диагностических моделях и рентгенограммах, обращая внимание на высоту и форму альвеолярного отростка, состояние костной ткани.

Для систематизации дефектов зубных рядов и определения показаний к выбору конструкции протеза использовалась классификация Кеннеди.

Пациенты (25 человек) с дефектами зубного ряда верхней челюсти составили первую группу, с дефектами нижней челюсти (20 человек) - вторую группу.

Клиническое обследование показало, что у 16% пациентов отмечены двусторонние концевые дефекты, у 44% - односторонние концевые дефекты и у 40% - включенные дефекты зубного ряда.

Следует отметать, что для 30% обследованных ранее были изготовлены съемные протезы, восстанавливающие зубные ряды верхней и нижней челюстей. Подавляющее большинство больных (65%) не пользовалось ими ввиду неудовлетворительной фиксации в полости рта, наличия болевых ощущений под протезом, нарушений косметики.

Всем пациентам проведено ортопедическое лечение с использованием внугрикостных цилиндрических имплантатов систем «Astra-Tech» - 8 пациентов, «Alpha-ВЮ» - 36, «Steri-oss» - 1. Сроки наблюдения - до 3-х лет.

В зависимости от вида дефекта зубного ряда 45 пациентам проведено ортопедическое лечение с изготовлением несъемных или условно-съемных протезных конструкций.

Пациентам первой ipynnbi (верхняя челюсть) были установлены 39 имплантатов «Alpha-ВЮ», 13 имплантатов «Astra-Tech», 1 имплантат «Steri-oss».

Пациентам второй группы (нижняя челюсть) были установлены 36

имплантатов «Alpha-BIO» и 4 имплантата «Astra-Tech».

18 пациентам первой группы были изготовлены 22 условно-съемных протеза (мостовидные протезы и коронки). 7 пациентам этой группы были изготовлены 10 несъемных конструкций.

11 пациентам второй группы проводилось протезирование с использованием условно-съемных протезов, изготовлено 14 мостовидных протезов и коронок. 9 пациентам этой группы изготовлено 12 несъемных конструкций.

В двух случаях при протезировании пациентов первой группы мостовидные протезы с опорой на имплантаты были соединены замковыми креплениями с коронками, опирающимися на естественные зубы.

Пациентам обеих групп изготавливались металло-керамические коронки и мостовидные протезы. Исключение составили два случая протезирования пациентов второй группы, которым были изготовлены: цельнолитой мостовидный протез без облицовки и цельнолитой мостовидный протез с пластмассовой облицовкой.

В обеих группах пациентов рассматривали различные углы установки имплантатов относительно вертикальной оси жевательной нагрузки (от 0 до 30 градусов). При планировании протезной конструкции угол наклона имплантата измерялся на гипсовой модели с помощью параллелометра.

Кроме оценки клинического состояния полости рта больных, проводили рентгенологическое обследование, применяя методики панорамной рентгенографии, ортопантомографии, денситометрической визиографии, компьютерной томографии.

При ортопедическом лечении 25 пациентов первой группы проводили программный математический расчет выбора предельно допустимых нагрузок и оптимального угла установки имплантата. При этом впервые было выполнено построение пространственной модели верхней челюсти для последующего математического моделирования.

Результаты исследований и их обсуждение

Клинические результаты ортопедического лечения больных с дефектами зубных рядов с применением внутрикостных имплантатов, его эффективность существенно зависят от функционального состояния опорных тканей и характера распределения жевательной нагрузки между структурами.

В связи с этим, одной из важных задач имплантологии является индивидуальный подход к определению оптимального плана лечения для каждого пациента и прогнозированию отдаленных результатов.

Многолетний практический опыт использования имплантатов в ортопедической стоматологии свидетельствует, что сроки эффективного пользования протезами во многом зависят от взаимодействия супраконструкций с биологическими тканями зубочелюстной системы.

Анализ литературы подтвердил, что проведение комплексных научных исследований в имплантологии требует использования современной вычислительной техники и методов численного моделирования на ЭВМ.

Важную роль в вышеуказанных исследованиях играют выбор математической модели и численного метода, на базе которого создается эта модель. В качестве такого метода в работе использован хорошо зарекомендовавший себя в имплантологии метод конечных элементов.

При проведении математического моделирования в диссертационной работе применялся комплекс специализированных конечно-элементных программ "БШт-З", ранее разработанный в отделении имплантологии ЦНИИС (проф. А.И.Матвеева) совместно с МГТУ им.Баумана (проф. С.С.Гаврюшин), а также конечно-элементный програмный комплекс «АИЯУБ 5.6».

В настоящее время моделями, адекватно описывающими характеристики зубочелюстной системы человека, следует признать трехмерные твердотельные модели, позволяющие дать строго индивидуальное описание зубочелюстной системы пациента (Матвеева А.И., 1993; Иванов А.Г., 1998; Гветадзе Р.Ш., 2001). Необходимо, однако, учитывать, что любые неточности и погрешности в

описании могут повлиять на тактику лечения в каждом конкретном клиническом случае.

Впервые основным объектом моделирования в работе явилась верхняя челюсть, которая представляет собой трехмерный геометрический объект, имеющий сложную форму и внутреннее строение, характеризующийся наличием полостей и т.д.

Протезирование на верхней челюсти с использованием имплантатов является более сложным процессом, чем протезирование на нижней челюсти. Возникает ряд проблем, связанных с выбором места введения имплантата, угла его наклона, размеров и т.д. Именно поэтому, построение адекватной геометрической трехмерной модели верхней челюсти является наиболее сложным этапом численного моделирования.

Использование моделирования позволяет оценить область введения имплантата, а также не только всесторонне рассмотреть твердотельную модель со всех сторон, но и проанализировать ее внутреннее строение.

В рамках выполнения диссертационной работа было проведено комплексное изучение особенностей геометрического строения верхней челюсти. При проведении клинических исследований in vitro анализировали образец верхней челюсти человека.

Для создания трехмерной геометрической модели использовалась методика описания г еометрии параллельных плоских сечений верхней челюсти (слоев), отстоящих друг от друга на заданном расстоянии.

Полученные препараты были отсканированы на аппарате EPSON GT-9500 с разрешением 600x600 точек на дюйм. С использованием программы Corel Tracer было проведено преобразование контура каждого среза из растрового графического формата в векторный формат. Затем векторные модели каждого слоя были импортированы в конечно-элементный пакет программного комплекса «ANSYS 5.6».

Следует подчеркнуть, что полученная трехмерная модель включает

внутреннюю структуру образца - полости и границы раздела костной ткани на зоны кортикальной и губчатой кости, отражая реальную геометрию рассматриваемого участка верхней челюсти. На ее основе осуществлялось построение ряда трехмерных твердотельных моделей, отличавшихся размерами имплантата и углами его установки, для отработки методов ортопедического лечения дефектов зубного ряда верхней челюсти с применением внутрикостных имплантатов.

Установка имплантатов на верхней челюсти прежде всего зависит от ее анатомо-топографии. Определение расположения имплантата теснейшим образом связано с решением задачи рациональной передачи супраструктурой жевательных усилий на биологические ткани.

Для создания достоверной математической модели необходимо оценить параметры, связанные с направлением и величиной нагрузки.

При числешюм моделировании с использованием метода конечных элементов удобно проводить описание всей зубочелюстной системы в единой неподвижной декартовой системе координат (X, У, Ъ), называемой глобальной системой. В качестве такой системы координат удобно выбрать систему, связанную с сагиттальной и трансверсальной плоскостями лицевого скелета. Начало локальной системы координат целесообразно совместить с материальной точкой, лежащей на пересечении оси имплантата с поверхностью альвеолярного гребня.

При описании единичного зуба (имплантата) использовали локальную / > /

систему координат (X, У, 2), представляющую собой сопровождающий трехгранник, перемещающийся и поворачивающийся при движении вдоль альвеолярного гребня. При этом локальная ось "У" совпадает с окюнозионным направлением клинической системы координат.

В работе использовали как клиническую, так и математическую системы координат. Следует отметить, что окклюзионные усилия для верхней и нижней челюстей направлены в разные стороны, а направления лингвальной и

фациальной силы совпадают.

При решении проблемы проектирования протезной конструкции, оптимально распределяющей нагрузку между опорными тканями на верхней челюсти, важное значение имеет обоснование нагрузок.

С помощью конечно-элементной модели определяли напряжения, возникающие в костных тканях, и сопоставляли найденные значения с допустимыми. Для численного анализа выделялся локальный участок челюсти, содержащий интегрированный в нее внутрикостпый имплантат. При расчетах принималась во внимание неоднородность костной ткани по глубине погружения имплантата. Выделялась зона спонгиозного вещества и кортикальный слой кости, имеющие разные физико-механические характеристики.

На основе расчетных значений напряжений и известных значений пределов прочности для материалов вычислялись предельно допустимые нагрузки на имплантат для каждого вида нагружения.

В работе исследован процесс изменения распределения напряжений в костной ткани в зависимости от фазы жевательного процесса.

С этой целью численно моделировался процесс квазидинамического нагружения имплантата диаметром d = 3,5 мм и длиной L = 10 мм. Имплантат нагружался комбинациями боковой — Fx и вертикальной нагрузки - Fr, которые

Fx = F, eos а,

изменялись в зависимости от значения угла а по закону: „ ,, .

Fy = /', sin а.

Угол а изменялся от 0 до 180 градусов. Характерные значения боковой и вертикальной сил определялись как предельно допустимые значения, деленные на удвоенный коэффициент запаса п=2, и составляли F¡. - 20 Н, F¡. =100 Н, соответственно. Результаты расчетов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Максимальные значения эквивалентного напряжения, возникающие в кортикальном и губчатом слое кости при квазидинамическом процессе нагружения имплантата

№ Угол а, Максимальные эквивалентные напряжения, МПа

шага градусы Компактная кость Губчатая кость

1 0 11,102 1,146

2 15 11,802 1,249

3 30 13,763 1,556

4 45 16,509 2,129

5 60 19,103 2,767

6 75 20,200 3,436

7 90 18,543 3,892

8 105 18,012 3,710

9 120 15,968 2,709

10 135 13,774 2,193

И 150 11,401 1,458

12 165 9,790 1,053

13 180 11,102 1,146

Анализируя полученные результаты, отметим, что, для заданного соотношения вертикального и бокового усилия (5:1), вертикальное нагружение имплантата является более опасным. Максимальное напряжение, в пересчете на значение максимальной вертикальной нагрузки, составляет:

= 20,2 х 2 = <\0,АМПа Поэтому при дальнейших исследованиях в основном анализировался случай нагружения имплантатов вертикальной силой.

График изменения эквивалентного напряжения в зависимости от угла а приведен на рис. 1.

Рис. 1. Максимальные значения эквивалентного напряжения, возникающие в кортикальном и губчатом слое кости при квазидинамическом процессе нагружения имплантата.

Результаты расчетов показали, что средний уровень напряжений в губчатой кости оказывается на порядок меньше среднего уровня напряжений в кортикальном слое.

В процессе выполнения диссертационной работы был проведен многофакторный численный эксперимент, имевший целью выяснить влияние на величину допустимой нагрузки основных геометрических параметров -диаметра имплантата, длины и угла установки. Варианты, численно проанализированные в работе, приведены в табл. 4.

Таблица 4

Значения варьируемых параметров имплантата

Параметр Числовое значение

Диаметр имплантата & (мм) 3 3,5 4 -

Длина имплантата Ь (мм) 10 14 18 -

Угол наклона а (градус) 0 15 30 45

Во всех случаях имплантат нагружался максимальной силой Бу, равной 200 Н, которая прикладывались в вершине имплантата, отстоящей от слоя надкостницы на величину 2 мм. Имплантат устанавливался под заданным углом а в плоскости (ху) локальной системы координат.

Расчеты показали, что с увеличением угла наклона имплантата уровень максимальных напряжений существенно повышается, что приводит к снижению величины допустимой нагрузки. Так, при увеличении угла установки в анализируемых пределах (от 0 до 45 градусов) уровень максимальных напряжений повышается до 200-300%, что приводит к снижению допускаемой нагрузки в 2-3 раза.

Анализируя влияние длины имплантата, следует отметить, что даже минимальная длина имплантата (10 мм) значительно превосходит толщину кортикального слоя кости (примерно 1 мм), через который передается основная доля усилий от имплантата на костную ткань. Поэтому увеличение длины имплантата от 10 до 18 мм не приводит к существенному снижению уровня напряжений. Так, для имплантата диаметром 3 мм снижение уровня напряжений при увеличении длины имплантата от 10 до 18 мм составляет:

48°-43^100% = 8.75% 48.0

Показано, что значительно более существенное влияние на величину допускаемой нагрузки, оказывают не длина имплантата, а толщина кортикального слоя, геометрия слоя и интегральная плотность костной ткани. Таким образом, при выборе длины имплантата в первую очередь следует учитывать данные о строении и распределении плотности костной ткани.

Определенное влияние на величину допускаемой нагрузки оказывает диаметр имплантата. Так, при увеличении диаметра от 3 до 4 мм (при всех длинах и углах установки имплантата) наблюдалось снижение уровня эквивалентных напряжений от 25 до 50%. Причем эффект снижения напряжений уменьшался при увеличении утла наклона имплантата. Это связано с тем, что при больших углах наклона практически вся основная нагрузка передается через кортикальный слой кости, при этом увеличение длины участка имплантата, контактирующего с губчатой костью, не приводит к заметной нагрузке губчатого слоя и разгрузке кортикального слоя. Количественная оценка влияния параметров имплантата на величину эквивалентных напряжений показана на графиках (см. рис.2 и 3).

Рис. 2. График зависимости максимального эквивалентного напряжения, возникающего в кортикальном слое костной ткани, от длины имплантата и угла его установки (диаметр имплантата 3 мм).

Рис. 3. График зависимости максимального эквивалентного напряжения, возникающего в кортикальной костной ткани, от диаметра и угла установки имплантата (длина имплантата 10 мм).

Полученные качественные и количественные оценки влияния параметров установки имплантата на допустимую нагрузку использованы при проведении ортопедического лечения пациентов.

Непосредственные и отдаленные результаты протезирования с использованием имплантатов у 45 больных, прежде всего, оценивали клинико-рентгенологическими методами в различные сроки лечения.

При протезировании дефектов зубных рядов верхней и нижней челюстей с использованием имплантатов большое значение имеют анатомо-физиологические особенности тканей протезного поля. Причем эта особенности для верхней и нижней челюстей различны.

Кроме того, кортикальная и трабекулярная ткани в различных областях верхней и нижней челюстей отличаются макро- и микроскопическими признаками - толщиной кортикальной и плотностью трабекулярной кости. Причем механические свойства этих костных структур существенно зависят от

направления, величины и длительности нагрузок. Влияние этих факторов необходимо учитывать при выборе типа протезной конструкции, которая должна обеспечивать оптимальное распределение нагрузки между опорными тканями, не допуская травматического нагружения пародонта, альвеолярной кости и слизистой оболочки.

Выбор системы внутрикостных имплантатов, их параметры и вид протеза основал на результатах обследования зоны имплантации (особенностях анатомо-топографии, окклюзионных взаимоотношений, состояния плотности костной ткани, состояния пародонта зубов, расположенных около дефекта, данных изучения диагностических моделей, состояния гигиены полости рта и т.д.).

В нашем исследовании протезирование двусторонних и односторонних концевых, а также включенных дефектов верхней и нижней челюстей проводили несъемными и условно-съемными конструкциями.

На основании клинических данных установлено, что основным видом протезов как для верхней, так и для нижней челюстей является условно-съемная конструкция, обеспечивающая перераспределение жевательной нагрузки в костной ткани. Контрольные осмотры показали, что благодаря конструктивным особенностям этого вида протезов, возможно периодически проводить профессиональные гигиенические процедуры у пациентов, поддерживая нормальное функционирование мягких тканей, окружающих внутрикостный имплантат.

Анализ клинико-рентгенологических данных подтвердил необходимость получения более точной информации о костной ткани в зоне имплантации для прогнозирования дальнейшего функционального состояния опорных зон ортопедических конструкций. Для диагностики влияния окклюзионных нагрузок на структуру кости в области соединения с имплантатом была применена денситометрическая визиография. Исследования проводили по методике, разработанной в ЦНИИС.

Визиографические показатели плотности (относительные единицы) регистрировали как непосредственно в периимплантатной области («имплантат-кость»), так и отступя от нее на 3 мм. Все исследования проводили при одинаковых условиях получения снимка. Показатели плотности эталона на всех полученных снимках одинаковы (72 относительных единицы).

Нормируя плотность костной ткани по эталону, получаем результаты, исключающие ошибки, возникающие при получении снимка, и позволяющие сравнивать снимки между собой.

Измерения плотности костной структуры выполняли в области шейки, середины и верхушки имплантатов с дистальной и медиальной поверхности. Это связано с тем, что регистрируемые характеристики плотности кости строго индивидуальны, и при мониторинговом наблюдении необходимо оценивать данные предшествующих измерений.

Исследования плотности костной ткани проводили вокруг имплантатов у пациентов первой и второй групп.

Анализ полученных данных у пациентов первой группы показал, что в области шейки плотность кости меньше, чем в области середины и верхушки имплантата.

Учитывая, что в клинической практике индивидуальная выраженность плотности кости зоны имплантации имеет большое значение, этот показатель изучали в разных областях установки имплантата в альвеолярный отросток нижней челюсти.

Результаты клинико-рентгенологического исследования показали, что имплантаты на нижней челюсти были установлены в 75% случаях вертикально или имели минимальный угол наклона (15°).

Депсигометрическую визиографию для второй группы проводили по той же схеме, что и у пациентов первой группы.

Установлено, что показатели плотности кости вокруг тел имплантатов, введенных в разные области альвеолярного отростка нижней челюсти, во всех

исследуемых точках не одинаковы (ошибки измерения - не более 5-8%).

Полученные данные свидетельствуют о том, что плотность костной ткани характеризуется индивидуально выраженными показателями в разных областях измерения.

Известно, что неосевое направление нагрузки часто является пришитой перегрузки опорных тканей и ускорения процессов разрушения костных структур вокруг имплантата.

Одним из условий успешного лечения с использованием метода имплантации является стабильное состояние костной ткани вокруг имплантата. Зона соединения имплантата и кости может сохраниться на долгий срок только в результате динамического конструктивного и реконструктивного процессов, т.е. способности тканей к адаптации. Динамика реакции кости на механическое давление существенно зависит как от качества костной ткани, так и от направления окклюзиошюй нагрузки, значительно изменяющей величину силы, действующей на имплантат.

Исследование периимплантагной области показало различия в характере деформации кости вокруг имплантатов, расположенных вертикально и под углом. Эти деформации формируют напряжете в костных структурах пограничной зоны «имплантат-кость» и могут привести к резорбции костной ткани. Поскольку нагрузки, приложенные к вертикально расположенному имплантату, распространяются вдоль его оси, возникающие напряжения по всей поверхности имплантата распределяются равномерно. При наклонном расположении имплантата в области шейки отмечается избыточное напряжение и снижение параметров плотности костной ткани.

В связи с этим, исследование тканей протезного ложа, особенно костной структуры, контроль за изменениями плотности кости вокруг имплантата, объективная оценка Есех условий функционирования конструкции позволяют прогнозировать результаты ортопедического лечения в каждом конкретном случае.

Анализ причин большинства осложнений показал, что они связаны с нарушением сложных биомеханических законов взаимодействия ортопедических конструкций и внутрикостных имплантатов.

Совершенно одинаковые протезы при одной и той же окклюзионной нагрузке передают различное напряжение на имплантаты и кость в зависимости от количества и направления введения имплантатов. Эти факторы необходимо оценивать до момента установки имплантатов.

В связи с этим, использование математического моделирования на стадии планирования ортопедического лечения и проектирования угла установки внутрикостного имплантата на верхней челюсти, позволяет повысить качество и эффективность зубного протезирования.

Впервые при построении математической модели использована реальная геометрия верхней челюсти, учитывающая анатомо-топографию и особенности распределения кортикальной и губчатой кости по всему объему зоны имплантации.

Таким образом, разработанная методика математического моделирования оптимальных углов установки и определения предельных нагрузок на имплантаты повышает надежность отдаленных результатов ортопедического лечения больных с различными дефектами зубных рядов. Все этапы этой методики направлены на предупреждение осложнений, обусловленных особенностями планирования и конструирования несъемных и условно-съемных мостовидных протезов с опорой на внутрикостные имплантаты.

Применение трехмерных твердотельных геометрических моделей и использование специальной методики вариантного моделирования для выявления оптимальных параметров установки имплантатов обеспечивают индивидуальный выбор протезных конструкций для каждого пациента и повышают эффективность ортопедического лечения.

Выводы

1. Изучена зависимость угла наклона имнлантатов от анатомо-топографических особенностей зоны имплантации у больных с дефектами зубных рядов.

2. Использована реальная геометрия верхней челюсти при построении математической модели, учитывающая анатомо-топографшо и особенности распределения кортикальной и губчатой кости по всему объему зоны имплантации.

3. Разработана методика численного анализа напряженно-деформированного состояния костной ткани верхней челюсти, позволяющая определить оптимальные углы установки и предельные нагрузки в зоне введения имплантата.

4. Установлена взаимосвязь геометрических размеров (диаметр и длина имплантата), углов установки и величины напряжений, возникающих в костных структурах вокруг имплантатов.

5. Показано, что с увеличением угла наклона установки имплантата уровень максимальных напряжений повышается до 200-300%, что вызывает необходимость снижения допустимой нагрузки в два-три раза.

6. Выявлено, что при увеличении диаметра имплантата от 3 до 4 мм, наблюдается снижение уровня эквивалентных напряжений от 25 до 50% в зависимости от длины и угла наклона. Увеличение длины имплантата приводит к относительно небольшому снижению уровня напряжения. Так, для имплантата диаметром 3 мм с увеличением длины от 10 до 18 мм снижение уровня напряжений составило 9%.

7. Установлено, что показатель плотности костной ткани в различных областях введения имплантатов в альвеолярный отросток нижней челюсти имеет индивидуально выраженные значения.

8. Рекомендованы эффективные подходы к установке имплантатов, учитывающие анатомо-топографические условия зоны их введения, степень

и локализацию атрофических процессов костного ложа, тип протезной конструкции, обеспечивающий оптимальное распределение нагрузки между опорными тканями.

Практические рекомендации

1. При проведении ортопедического лечения больных с дефектами зубного ряда верхней челюсти с применением имплантатов необходимо учитывать особенности анатомо-топографии, выявленные в результате комплексного обследования состояния костной ткани в опорных зонах протезных конструкций.

2. На этапах планирования ортопедического лечения рекомендовано использование разработанной методики выбора оптимальных углов установки имплантатов и анализа предельных нагрузок, возникающих в опорных тканях.

3. Рациональной врачебной тактикой при ортопедическом лечении больных после операции имплантации на верхней челюсти является обеспечение с помощью условно-съемного протеза оптимальной функциональной нагрузки на систему «имплантат-кость» и проведение мониторинговых наблюдений в отдаленные сроки после протезирования.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Применение имплантатов системы «Astra-Tech» для протезирования больных с дефектами зубных рядов // Труды VI-го съезда Стоматологической Ассоциации России. - М., 2000. - С. 362-363 (в соавт. с А.И. Матвеевой, Р.Ш. Гветадзе).

2. Разработка клинических методов диагностики и профилактики в дентальной имплантологии // Российский стоматологический журнал. - М., Медицина, 2000, № 2. - С. 9-11 (в соавт. с А.И. Матвеевой, Р.Ш. Гветадзе^ Д.А. Дроновым, Д.Д. Шириной, А.Н. Амирханяном, И.В. Балудой).

3. Взаимосвязь окклюзии и эстетических результатов лечения с использованием имплантатов // Актуальные проблемы стоматологии. Тезисы докл. 1У-й Всероссийской научно-практической конференции. - М., 2000. - С. 102-103 (в соавт. с А.И. Матвеевой, Р.Ш. Гветадзе).