Аналіз функціональних наслідків дентальної імплантації у пацієнтів з метаболічними остеопатіями

Abstract

Вступ. Згідно огляду літератури з питань автоматизованого алгоритму біоінженерного проектування, розрахунку опороздатності та механічної міцності з’єднань штучних зубопротезних конструкцій з біологічними тканинами під впливом довготривалих циклічних силових навантажень в клініко-лабораторних умовах їх виготовлення таких наукових праць взагалі не існує, і в подальшому, потребує розробки. Мета. З урахуванням сучасних можливостей програмного та комп’ютерного забезпечення CAD/CAE технологій удосконалити алгоритм та провести імітаційне моделювання біомеханічних систем «кісткова тканина-дентальний імплантат-супраконструкція» для доклінічного аналізу можливих функціональних наслідків в системі, де кісткова тканина має вади фізико-механічних характеристик внаслідок метаболічних остеопатій. Матеріали та методи. Об'єктом дослідження в даній роботі обрано 3 імітаційні скінчено-елементні моделі біомеханічних систем «кісткова тканина-дентальний імплантат-супраконструкція» у пацієнтів з адентією на нижній щелепі внаслідок генералізованого пародонтиту – 2, з яких моделюють різний ступінь втрати фізико-механічних властивостей кісткової тканини врезультаті метаболічних остеопатій (1 і 2 моделі), а 3-тя контрольна – імітує кісткову тканину без патологічних змін (модель 3). Для досягнення мети дослідження застосовували методи комп'ютерної конусно-променевої томографії для візуальної і кількісної оцінки щільності та геометрії неоднорідних структур кісток щелепи, що візуалізуються, механіки твердого тіла, що пружно деформується, обчислювальної математики та інформаційних технологій для імітаційного моделювання методом скінченних елементів механічного стану «кісткової тканини-дентального імплантату-супраконструкції» людини в СAD/CAE системах. Результати. В скінчено-елементних моделях «кісткової тканини-дентального імплантату-супраконструкції» 1 та 2 максимальна опороздатність кісткової тканини та витривалість до навантажень визначена при розподіленому по площі оклюзійної поверхні функціональному силовому навантаженні. Показник R=668,3±25,4Н визначений для скінчено-елементної моделі 1 і 660,4±22,4Н для моделі 2, був достовірно нижче від контрольної моделі 3 з нормальною кісткою, де R дорівнював 750,6±31,5Н (p<0,05). Висновок. На етапі аналізу результатів імітаційного моделювання біомеханічних систем – «кісткова тканина – дентальний імплантат - супраконструкція» встановлено - консольне витяжіння супраконструкцій на 15мм, що спираються на 4 дентальних імплантати, викликає додаткове навантаження кісткової тканини навколо імплантатів, та у разі наявності метаболічних остеопатій зі зниженням щільності кісткової тканини, призводить до виникнення біомеханічних ризиків та суттєвої втрати опороздатності кістки в межах 42-44%, та умовно-знімних конструкцій зубних протезів в межах 71,7 – 80,3%.