Експериментальне обґрунтування комбінації конструкційних матеріалів та персоналізованих протетичних елементів для протезування на дентальних імплантатах

Abstract

Резюме. Протезування на дентальних імплантатах вимагає ретельної підготовки. Матеріал персоналізованого абатменту та ортопедичної конструкції відіграє значну роль у формуванні періімплантаційних тканин, і як наслідок, у збереженні прилеглої кісткової тканини. Однак, за даними наукової літератури залишається актуальною проблема вибору конструкційного матеріалу для персоналізованих абатментів та зубних протезів при безпосередньому протезуванні на дентальних імплантатах. Метод скінчених елементів дозволяє на доклінічному етапі провести дослідження та експериментальним шляхом обрати максимально ефективний матеріал, який раціонально передаватиме навантаження на дентальний імплантат та кісткову тканину, а також дає можливість зафіксувати вплив даного матеріалу на напружено-деформований стан біомеханічної системи «кісткова тканина – дентальний імплантат – протетичний елемент – персоналізований абатмент – супраконструкція». Мета: під час чисельного експерименту обґрунтувати комбінації конструкційних матеріалів та персоналізованих протетичних елементів для протезування на дентальних імплантатах шляхом проведення дослідження напружено-деформованого стану в імітаційних моделях «кісткова тканина – дентальний імплантат – протетичний елемент – персоналізований абатмент – супраконструкція». Матеріали та методи досліджень. Експериментальне дослідження проводили на багатовимірних імітаційних моделях щелеп людини «кісткова тканина – дентальний імплантат – протетичний елемент – персоналізований абатмент – супраконструкція». Протетичний елемент представлений стандартною титановою платформою, Т1 персоналізований абатмент – матеріалом поліефірефіркетон (PEEK), Т2 персоналізований абатмент – матеріалом діоксид цирконію. У якості конструкційних матеріалів для супраконструкцій обрано: склокераміку на основі дисилікату літію (К1); гібридну кераміку модифіковану композитом (К2); поліметилметакрилат PMMA (К3); багатошаровий діоксид цирконію (К4). Результати. Під час проведення чисельного аналізу напружено-деформованого стану біомеханічних систем «кісткова тканина – дентальний імплантат – протетичний елемент – персоналізований абатмент – супраконструкція» встановлено, що найбільш навантаженими елементами системи були: супраконструкція (σ 143,57 МПа – у моделі з Т1 типом персоналізованого абатменту; σ 156,25 МПа – у моделі з Т2 типом персоналізованого абатменту); губчаста (σ 3,84 МПа – з Т1 типом персоналізованого абатменту; σ 3,36 МПа – з Т2 типом персоналізованого абатменту) та кортикальна кісткова тканина (σ 18,67 МПа – з Т1 типом персоналізованого абатменту; σ 16,46 МПа – з Т2 типом персоналізованого абатменту), з відповідними показниками коефіцієнтів запасу міцності для кожного з цих елементів. Біомеханічні системи з Т1 і Т2 персоналізованими абатментами володіють найбільшою опороздатністю при застосуванні матеріалів супраконструкції: К1 (КЗМмін – 2,10 у моделі з Т1 типом персоналізованого абатменту; КЗМмін – 2,29 у моделі з Т2 типом персоналізованого абатменту) та К4 (КЗМмін – 2,08 у моделі з Т1 типом персоналізованого абатменту; КЗМмін – 2,38 у моделі з Т2 типом персоналізованого абатменту). При застосування матеріалів коронки К2 (КЗМмін – 0,86 у моделі з Т1 типом персоналізованого абатменту; КЗМмін – 0,79 у моделі з Т2 типом персоналізованого абатменту) та К3 (КЗМмін – 0,98 у моделі з Т1 типом персоналізованого абатменту; КЗМмін – 0,89 у моделі з Т2 типом персоналізованого абатменту) біомеханічні системи володіли найнижчою опороздатністю. При дослідженні моделей з Т1 персоналізованим абатментом відзначали збільшення у 1,63 – 4,57 разів максимальних величин напружень за Мізесом в протетичному елементі, у порівнянні з максимальними величинами напружень в протетичному елементі моделей з Т2 персоналізованим абатментом. Висновки. Науково обґрунтовано наявність суттєвого впливу різних комбінацій параметрів механічних властивостей конструкційних матеріалів для виготовлення персоналізованих абатментів та зубних протезів, на загальний напружено-деформований стан усіх елементів біомеханічної системи «кісткова тканина – дентальний імплантат – протетичний елемент – персоналізований абатмент – супраконструкція» в цілому. Уперше науково обґрунтовано оптимальну комбінацію конструкційних матеріалів для виготовлення персоналізованих абатментів та зубних протезів для безпосереднього протезування на дентальних імплантатах. За результатами аналізу отриманих величин еквівалентних за Мізесом напружень та коефіцієнтів запасів міцності рекомендованим до застосування у клінічній практиці матеріалом для виготовлення індивідуального абатменту на стандартній титановій платформі є діоксид цирконію (КЗМ 30,28), якій у поєднанні з коронкою виготовленою з склокераміки на основі дисилікату літію (КЗМ 2,29) або багатошарового транслюцентного діоксиду цирконію (КЗМ 5,22) достовірно краще (р<0,05) перерозподіляють концентровані точкові функціональні навантаження і забезпечують найкращу біомеханічну стабільність усієї системи в цілому. За результатами експериментальних досліджень напружено-деформованих станів усіх елементів біомеханічної системи «кісткова тканина – дентальний імплантат – протетичний елемент – персоналізований абатмент – супраконструкція» найгіршим варіантом для виготовлення персоналізованих абатментів на стандартних титанових платформах є конструкційний матеріал PEEK.