АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТКАНЕЙ ПРОТЕЗНОГО ЛОЖА НА НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ ПРИ ПРОТЕЗИРОВАНИИ СЪЕМНЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Комлев С.С.

ORCID: 0000-0001-6491-4694, Кандидат медицинских наук, Доцент, Самарский государственный медицинский университет

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТКАНЕЙ ПРОТЕЗНОГО ЛОЖА НА НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ ПРИ ПРОТЕЗИРОВАНИИ СЪЕМНЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Аннотация

В статье приведен анализ напряженно-деформированного состояния мягких и твердых тканей протезного ложа под базисом протеза, возникающее под действием жевательной нагрузки в системах: «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти», «Flexinylon - ткани протезного ложа нижней челюсти», «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти». Проведенное исследование свидетельствует об эффективности использования термопластического материала в стоматологической реабилитации пациентов при частичном отсутствии зубов.

Ключевые слова: термопласт, частичный съемный протез, ткани протезного ложа.

 Komlev S. S.

ORCID: 0000-0001-6491-4694, MD, Associate professor, Samara State Medical University

ANALYSIS OF STRESS-STRAIN CONDITION OF LOWER JAW PROSTHETIC BED TISSUES IN PROSTHETICS WITH REMOVABLE CONSTRUCTIONS

Abstract

The article provides an analysis of the stress-strain condition of the soft and hard tissues of the prosthetic bed under the basis of denture that occurs under the influence of chewing load in the systems: «Ftorax - lower jaw prosthetic bed tissues», «Flexinylon - lower jaw prosthetic bed tissues», «T-crystal - lower jaw prosthetic bed tissues». The conducted study demonstrates the effectiveness of using thermoplastic material in dental rehabilitation of patients with partial absence of teeth.

Keywords: thermoplastic, removable partial denture, prosthetic bed tissues.

Частичное отсутствие зубов является распространенным заболеванием в сфере ортопедической стоматологии. Ортопедическое лечение данного контингента больных включает изготовление и использование частичных съемных пластиночных протезов. Используя классификацию Эдварда Кеннеди (1925), наиболее трудоемким протезированием считается протезирование I класса - зубные ряды с двусторонними концевыми дефектами и II класса - зубные ряды с односторонними концевыми дефектами. При протезировании III и IV классов также используются съемные конструкции.

По данным отечественных и зарубежных авторов, на сегодняшний день широко распространены базисные материалы. Съемные конструкции представлены частичными протезами из акрилов. Пластмасс, которые обладают рядом недостатков. Они способны вызывать токсико-аллергические реакции, в них используются гнутые металлические кламмеры удерживающего типа, базис из акриловой пластмассы не обладает достаточной эластичностью. Каркас таких конструкций жесткий.

Альтернативой жесткому акриловому базисному материалу являются  «термопластические массы» или «термопласты». Название происходит от способности пластмассы приобретать текучесть под воздействием определенной температуры. Но при их использовании, также стали отмечаться некоторые недостатки. Протез из нейлона обладает излишней гибкостью и плохо поддается коррекции. При механической обработке материал волокнится.

Промышленностью стал выпускаться современный базисный термопластический материал - T-Crystal. Он относительно жесткий, но в то же время обладает необходимой эластичностью [3]. Хорошо поддается коррекции. T- Crystal - полиамид с высоким модулем упругости и низкой литьевой усадкой.

Для термопластических масс характерно отсутствие остаточного мономера, они не содержат токсичных или аллергенных компонентов, обладают высокой биосовместимостью, что особенно актуально для пациентов с сопутствующими заболеваниями и имеющих аллергологический статус [2].

Цель работы - изучение напряженно-деформированного состояния мягких и твердых тканей протезного ложа под базисом протеза, возникающее под действием жевательной нагрузки в системах: «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти», «Flexinylon - ткани протезного ложа нижней челюсти», «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти».

На кафедре ортопедической стоматологии ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России проведено ортопедическое лечение 12 пациентов, 5 мужчин и 7 женщин, в возрасте от 50 до 65 лет, с дефектами зубного ряда нижней челюсти I и II классов. Для изготовления съемных протезов использовали современные материалы: T-crystal, Flexinylon и Ftorax. Из акрилового материала Ftorax было изготовлено 2 протеза, из термопластического материала T-crystal - 8 протезов, из Flexinylon - 2 протеза.

Для оценки качества протезирования пациентов нами использовались: клинические методы исследования больных и изучение напряженно-деформированного состояния в системах: «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти», «Flexinylon - ткани протезного ложа нижней челюсти», «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти».

T-Crystal и Flexinylon относятся к группе полиамидов. Их температурные условия переработки варьируют в пределах 200-280 °C. Инжекционное литье материала Flexinylon, в инструкции по применению, происходит в температурных пределах до 260 °C. В то время как T-Сrystal прессуется от 260-280 °C. Разница в 20 °C позволяет добиться в готовом протезе жесткости при сохранении необходимой эластичности и отсутствия процесса волокнения при механической обработке.

Анализ напряженно-деформированного состояния [1], возникающего в системах: «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти», «Flexinylon - ткани протезного ложа нижней челюсти», «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти», проводили при приложении распределенной нагрузки 300 H на окклюзионную и боковую поверхности [5].

В нашей работе было изучено напряженно-деформированное состояние  в системах «частичный съемный протез (Ftorax, Flexinylon, T-crystal) - ткани протезного ложа нижней челюсти». Использовали программное обеспечение ANSYS, системы моделей создавались с использованием пакета SolidWorks. Анализ напряженно-деформированного состояния в исследуемых зонах позволяет выявить напряжения, возникающие в системах «частичный  съемный протез (Ftorax, Flexinylon, T-crystal) - ткани протезного ложа нижней челюсти» методом конечных элементов.

Для статистической обработки полученных данных использовали стандартные приемы параметрической вариационной статистики по общепринятым методам с помощью пакета прикладных программ Statistica.

Для изучения действий механических усилий в тканях протезного ложа нижней челюсти, где возникало механическое смещение с образованием деформаций и очагов напряжения, использовали модели из акрилонитрилбутадиенстирола.

Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) - ударопрочная техническая термопластическая смола. Физико-механические свойства АБС-пластика. Плотность: 1,02-1,08 г/см³. Прочность при растяжении: 35-50 МПа. Прочность при изгибе: 50-87 МПа. Прочность при сжатии: 46-80 МПа. Относительное удлинение: 10-25 %. Усадка (при изготовлении изделий): 0,4-0,7 %. Влагопоглощение: 0,2-0,4 %. Модуль упругости при растяжении при 23 ^°C: 1700 - 2930 МПа. Для остальных параметров использовали изученные показатели [4]: кортикальная костная ткань с модулем Юнга 18,3 ГПа; губчатая костная ткань с модулем Юнга равным 0,5 ГПа; слизистая оболочка с модулем Юнга 1,52 МПа; акриловая пластмасса Ftorax с модулем Юнга на излом - 23 МПа; нейлоновый протез Flexinylon с модулем Юнга - 2,7 ГПа; термопластическая масса T-crystal с модулем Юнга - 1,8 ГПа.

Математическую модель между различными частями конструкций, не имеющими взаимных смещений моделировали контактом - Bounded. Контакт между «частичный съемный протез (Ftorax, Flexinylon, T-crystal) - ткани протезного ложа нижней челюсти» моделировали контактом –Frictionless, что позволяло создать математическую модель в динамике.

На Рис. 1 изображены поля напряжений возникающих с системе «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти».

Рис. 1 - Поля напряжений, возникающих в системе «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти»

Система «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти», вызывала перегрузку на уровне губчатой кости за счет жесткости акрилового материала. Средние показатели нагрузки «Ftorax» - 0,69 МПа. В области опорного зуба показатели нагрузки составили 0,48 МПа. Максимальные показатели достигли значений 0,55 МПа, что свидетельствует о перегрузке опорных зубов. Концентрация избыточного давления на ткани протезного ложа отмечалась в участках ретромолярной области с плотной кортикальной костной тканью - 0,63 МПа. В области гребня альвеолярной части значения достигали - 0,71 МПа.

На Рис. 2 изображены поля напряжений возникающих с системе «Flexinylon - дефект зубного ряда нижней челюсти».

Рис. 2 - Поля напряжений, возникающих в системе «Flexinylon - ткани протезного ложа нижней челюсти»

Система «Flexinylon - ткани протезного ложа нижней челюсти», вызывала перегрузку тканей протезного ложа за счет высокой эластичности материала. Средние показатели нагрузки: «Flexinylon» - 0,62 МПа. Показатели на уровне губчатой кости достигали значений - 0,65 МПа. В участках ретромолярной области с плотной кортикальной костной тканью - 0,61 МПа. В области гребня альвеолярной части значения составили - 0,62 МПа. Использование денто-альвеолярных кламмеров, пелотов позволило избежать перегрузки опорных зубов.

На Рис. 3 изображены поля напряжений возникающих с системе «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти».

Рис. 3 - Поля напряжений, возникающих в системе «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти»

Оптимальный результат по показателям напряженно-деформированного состояния, получили у протеза из термопластического материала «T-crystal», так как напряжение в системе «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти», вызывали наименьшие показатели нагрузки на ткани протезного ложа. Показатели нагрузки «T-crystal» - 0,56 МПa. Максимальные значения выявлены в губчатой кости нижней челюсти - 0,57 МПа. Перегрузки в других областях не обнаружены.

Таким образом, изучение и анализ напряженно-деформированного состояния в системах «Ftorax - ткани протезного ложа нижней челюсти», «Flexinylon - ткани протезного ложа нижней челюсти», «T-crystal - ткани протезного ложа нижней челюсти» показали, что протезы из современного термопластического материала T-crystal оптимально распределяют нагрузку на ткани протезного ложа, по сравнению с протезами из «Ftorax» и «Flexinylon».

T-crystal сочетает свойства акрилов и полиамидов, допускает перебазировку, при этом не содержит мономера и прекурсоров. Жесткость материала и стойкость к поломкам, модуль упругости при изгибе около 1,8 ГПа, сочетается с гибкостью. Простота полировки, стойкость к воздействию слюны, агрессивной среды организма, в процессе эксплуатации упрощают работу врача-стоматолога-ортопеда и зубного техника, а пациенту обеспечивает комфорт при использовании протеза.

Клинический опыт применения современного базисного материала «T-crystal» при протезировании пациентов и математический анализ напряженно-деформированного состояния свидетельствует об эффективности использования термопластического материала в стоматологической реабилитации пациентов при частичном отсутствии зубов.

Литература

1. Босяков С. М., Мселати А. Ф., Юркевич К. С., Моделирование напряженно-деформированного состояния периодонтальной связки при начальных перемещениях корня зуба // Вестник БГУ. Серия 1. - Минск. - 2015. - № 1. - С. 84-89.
2. Емгахов З. В. Оценка биосовместимости базисных полимеров / Емгахов З.В., Антонова И.Н., Иорданашвили А.К. / Институт стоматологии. - 2012. - №3. - С. 118 - 121
3. Коллис Дж. Гибкие нейлоновые протезы, созданные для комфорта // Зубной техник. - 2011. - №4 - С. 97-101.
4. Олесова В. Н., Шашмурина В. Р., Чумаченко Е. Н., Воложин А. И. Принципы математического моделирования взаимодействия структур костной ткани нижней челюсти с полными съемными протезами, опирающимися на внутрикостные имплантаты // Стоматология. - 2008. - № 1. - С. 49.
5. Тлустенко В. П., Садыков М. И., Комлев С. С. Штифтовые культевые вкладки монография. Самара, СамГМУ. - 2008. - 138 с.

 References

1. Bosjakov S. M., Mselati A. F., Jurkevich K. S., Modelirovanie naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija periodontal'noj svjazki pri nachal'nyh peremeshhenijah kornja zuba // Vestnik BGU. Serija 1. - Minsk. - 2015. - № 1. - S. 84-89.
2. Emgahov Z. V. Ocenka biosovmestimosti bazisnyh polimerov / Emgahov Z.V., Antonova I.N., Iordanashvili A.K. / Institut stomatologii. - 2012. - №3. - S. 118-121.
3. Kollis Dzh. Gibkie nejlonovye protezy, sozdannye dlja komforta // Zubnoj tehnik. - 2011. - №4 - S. 97-101.
4. Olesova V. N., Shashmurina V. R., Chumachenko E. N., Volozhin A. I. Principy matematicheskogo modelirovanija vzaimodejstvija struktur kostnoj tkani nizhnej cheljusti s polnymi s#emnymi protezami, opirajushhimisja na vnutrikostnye implantaty // Stomatologija. - 2008. - № 1. - S. 49.
5. Tlustenko V. P., Sadykov M. I., Komlev S. S. Shtiftovye kul'tevye vkladki monografija. Samara, SamGMU. - 2008. - 138 s.