Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Эртувханов М.З.

ФГБУ НМИЦ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России

Андреева С.Н.

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Смердов А.А.

ООО «Фидесис»

Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния тканей многокорневых зубов, восстановленных корневыми штифтовыми вкладками из диоксида циркония и кобальтохромового сплава

Авторы:

Эртувханов М.З., Андреева С.Н., Смердов А.А.

Подробнее об авторах

Журнал: Российская стоматология. 2023;16(2): 41‑45

Прочитано: 742 раза


Как цитировать:

Эртувханов М.З., Андреева С.Н., Смердов А.А. Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния тканей многокорневых зубов, восстановленных корневыми штифтовыми вкладками из диоксида циркония и кобальтохромового сплава. Российская стоматология. 2023;16(2):41‑45.
Ertuvkhanov MZ, Andreeva SN, Smerdov AA. Comparative analysis of stress-strain state of tissues of multi-root teeth restored by root pin tabs made of zirconium dioxide and cobalt-chromium alloy. Russian Journal of Stomatology. 2023;16(2):41‑45. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/rosstomat20231602141

Актуальность

Направленность демографической политики Российской Федерации на увеличение продолжительности жизни наших граждан предполагает укрепление здоровья и повышение качества жизни населения, включая стоматологическое благополучие и возможность длительного сохранения естественных зубов. В настоящее время дефекты зубных рядов являются распространенной патологией, которая приводит к вторичным деформациям, изменению активности жевательных и скелетных мышц, функциональным и эстетическим изменениям зубочелюстной системы человека. В связи с этим удаление зубов, которые можно восстановить ортопедическими конструкциями, является нецелесообразным как с точки зрения биологии тканей пародонта, так и с учетом важности предотвращения атрофии альвеолярных отростков челюстей.

В течение длительного периода применения в ортопедической стоматологии корневых штифтовых вкладок зубов были разработаны и внедрены в практическую деятельность различные усовершенствования, способствующие более щадящему препарированию опорных зубов, восстановлению корней в условиях низких клинических коронок и патологической стираемости зубов, оптимальному распределению жевательного давления, лучшей фиксации и более легкому извлечению корневых вкладок в случае необходимости [1, 2]. Однако большинство исследований проводилось на однокоренных зубах. Принимая во внимание различную анатомию строения корней передних зубов и зубов жевательной группы, имеющих от двух до пяти каналов и корней, невозможно полностью перенести результаты исследований на все клинические случаи. Вместе с тем имеются неразрешенные вопросы о характере распределения нагрузок в разрушенных многокорневых зубах. Ряд авторов высказывали предположение о том, что увеличение количества штифтов приводит к концентрации напряжений в зоне фуркации зубов, имеются работы, где говорится, что максимальные напряжения концентрируются в области шейки или окончания штифта. При этом существует мнение о необходимости усиливать ретенцию корневых вкладок за счет моделирования дополнительных укороченных штифтов в 2—3 корня зуба [2]. Недостаточно четкие рекомендации по моделированию корневых штифтовых вкладок в зубах жевательной группы приводят к несоблюдению критериев выбора конструкции, технологическим ошибкам при протезировании и высокой частоте встречаемости конфликтных ситуаций, связанных с некачественным их изготовлением [3—5]. С учетом того, что экспериментально воспроизводить на человеке влияние жевательных нагрузок на восстановленный корневой штифтовой вкладкой зуб крайне затруднительно, широкое распространение получил метод математического моделирования, который позволяет провести расчет напряженно-деформированного состояния тканей зуба в различных заранее заданных условиях [2].

Цель исследования — определение оптимальных вариантов конструкций корневых штифтовых вкладок в зависимости от формы строения корней и материала ортопедической конструкции с учетом анализа напряженно-деформированного состояния по математическим моделям зубов.

Материал и методы

Для создания 3D-моделей жевательных зубов было использовано программное обеспечение Ansys SpaceClaim. По созданным математическим моделям с использованием программного обеспечения Ansys Workbench проводились расчеты для определения характера распределения жевательной нагрузки в 100Н, прилагаемой по оси зуба и под углами в 15, 30 и 45° к оси зуба.

Математические модели, созданные для исследования, воспроизводили основные варианты строения зубов жевательной группы верхней и нижней челюстей. Было сформировано четыре группы: 1-я группа — зубы с относительно параллельными и прямыми корнями (П-образной формы); 2-я группа — зубы с параллельными корнями, искривленными на границе средней и верхней третей под углом >35° (Г-образные корни); 3-я группа — зубы с корнями, имеющими значительный угол дивергенции — >35° (Λ-образные корни) и 4-я группа — зубы с О-образным строением корней. В связи с анатомическими особенностями зубы с Г- и О-образным строением корней не позволяли смоделировать корневые штифтовые вкладки на 2/3 длины корня. Моделирование корневых штифтовых вкладок проводилось в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми к данным ортопедическим конструкциям Клиническими рекомендациями (протоколами лечения) при диагнозе болезни периапикальных тканей (прил. №4).

Для каждой группы были созданы математические модели корневых штифтовых вкладок с различным вариантом количества (от 1 до 3) штифтов и различным материалом вкладок из кобальтохромового сплава (КХС) и диоксида циркония. Таким образом, расчеты главных напряжений проводились по 84 вариантам 3D-моделей многокорневых зубов.

Результаты и обсуждение

В начале исследования предполагалось, что имеется значимая зависимость распределения нагрузок и напряженно-деформирующего состояния от формы корней зубов. Наиболее благоприятное для тканей зуба распределение жевательного давления прогнозировалось в зубах, имеющих П-образную форму корней, так как штифтовые части корневых вкладок располагаются в них вдоль основной оси зуба и нагрузка будет распределяться практически как в однокорневых зубах. У зубов, имеющих О- и Λ-образное строение, значительный угол расхождения корней мог приводить к возникновению расклинивающего эффекта корневой вкладки. В зубах с искривленными (Г-образными) корнями предполагалась наличие концентрации напряжений в зоне изгиба корней и окончания штифтовых частей вкладок. В связи с этим исследования напряженно-деформирующего состояния в тканях опорных зубов проводились для определения наличия влияний количества штифтовых частей корневых вкладок на распределение напряжений при различных углах нагрузки на опорные зубы, а также для определения влияния на возникающую нагрузку в опорных зубах формы корней зубов жевательной группы с учетом возможности изготовления корневых вкладок с 1, 2, 3 штифтами.

В ходе исследования напряженно-деформирующего состояния в различных группах многокорневых зубов (рис. 1), восстановленных корневыми штифтовыми вкладками из КХС и диоксида циркония, было определено, что в наибольшем количестве случаев максимальные напряжения локализуются на внешней стороне зуба в области шейки и зоне контакта с кортикальным слоем кости.

Рис. 1. 3D-модели зубов с различным строением корней.

а — параллельное расположение корней (П-образные корни); б — искривленные корни с изгибом в области средней и апикальной третей >35° (Г-образные корни); в — корни, имеющие дивергенцию >35° (Λ-образные корни); г — корни в виде буквы О (О-образные корни).

Изучение главных напряжений в тканях опорных зубов позволило определить наиболее характерное их распределение. Максимальные значения напряжений в случае моделирования 2 или 3 штифтов у корневой вкладки определялись в зоне контакта длинного штифта с корнями, а при использовании вкладки с одним штифтом — в зоне фуркации корней опорного зуба. Именно этот принцип определял характер распределения, прилагаемого на зуб под разными углами жевательного давления (рис. 2).

Рис. 2. Характер распределения главных напряжений у вкладок с тремя штифтами (а), двумя штифтами (б) и одним штифтом (в) при действии силы в 100Н под углом 15° на зуб с:

а — параллельным расположением корней (П-образные корни); б — искривленными корнями (Г-образные корни); в — корнями, имеющими дивергенцию (Λ-образные корни); г — О-образными корнями.

При расчете напряженно-деформирующего состояния во всех группах исследования была выявлена основная тенденция, заключающаяся в том, что уменьшение количества штифтовых частей корневой вкладки увеличивает напряжения. Величина напряжений и значения их изменений варьировались в зависимости от материала, из которого изготовлена вкладка, угла приложения нагрузки и формы строения корней опорного зуба. Наиболее значимые изменения отмечались у зубов с Λ-образной формой корня, у которых при уменьшении количества штифтов напряжения возрастали в 1,5 и 2 раза для вкладок из КХС и диоксида циркония соответственно (рис. 3).

Рис. 3. Распределение главных напряжений в зубе с Λ-образным строением корней, восстановленном вкладкой из диоксида циркония с одним (а) и двумя (б) штифтами, при воздействии жевательной нагрузки.

а — по оси зуба; б — под углом 15°; в — под углом 30°; г — под углом 45°.

Было определено, что увеличение количества штифтов и, соответственно, площади контакта штифта и корня зуба способствует более равномерному распределению давления и позволяет избегать концентрации высоких значений напряжений. Помимо этого, пространственное расположение штифтов способствует повышению изгибной жесткости всей конструкции вкладки со штифтами, что является дополнительным фактором, снижающим напряжения, особенно в случае приложения нагрузки, действующей под углом и приводящей к изгибу зуба. Таким образом, можно сделать вывод о том, что в целом уменьшение количества штифтов увеличивает напряжения. Разница значений напряженно-деформирующих состояний может измеряться десятками или сотнями процентов в зависимости от многих факторов, таких как форма корней, угол воздействия нагрузки и материал, из которого изготовлена вкладка.

Однако следует учитывать, что зона максимальных напряжений располагается в зоне контакта штифтов и корней зуба при моделировании длинных штифтовых частей до 2/3 длины корня опорного зуба при изгибе всего зуба. Если моделируются короткие штифтовые части (что может быть обусловлено как искривлением корней, так и невозможностью раскрыть каналы вследствие облитерации, поломки инструмента и т.п.), то теряется преимущество, которое получено за счет значительной площади штифтовых частей. В случае моделировки корневой вкладки с одним штифтом вся нагрузка концентрируется в области площадки контакта вкладки с дном полости зуба.

Резюмируя вышесказанное, следует отметить несколько основных выводов, сделанных в ходе проведения исследования:

1. Имеется зависимость величины напряженно-деформирующего состояния от количества штифтовых частей у корневых вкладок. Характер влияния зависит от многих факторов, наиболее определяющими из которых являются: угол воздействия нагрузки на зуб; физические свойства материала, из которого изготовлена вкладка; форма корней опорного зуба; количество штифтов у корневой вкладки.

2. Увеличение угла действия нагрузки практически во всех случаях приводит к увеличению напряжений в опорном зубе.

3. Уменьшение количества штифтов корневой вкладки в большинстве вариантов строения корней опорных зубов приводит к увеличению напряжений.

4. Рост значений напряженно-деформирующих состояний при уменьшении количества штифтов происходит в зоне шейки зубов и зоне фуркации корней.

5. При одних и тех же величинах и углах приложения нагрузки на опорные зубы использование в качестве материала для вкладки диоксида циркония (с меньшим модулем упругости) позволяет снизить напряжения в опорных зубах по сравнению с использованием в тех же случаях КХС.

Таким образом, в ходе исследования определено, что форма строения корней имеет значение, но не столь определяющее, как количество штифтов и их форма. Моделирование корневых вкладок с 2, 3 штифтовыми частями в жевательных зубах верхней и нижней челюстей позволяет распределять нагрузку, не концентрируя ее в области шейки опорного зуба и зоне фуркации корней в случаях, когда штифты имеют значительную протяженность (площадь контакта с корнем), т.е. занимают 2/3 длины корня зуба. Моделирование коротких штифтовых частей увеличивает нагрузку в зоне фуркации корней, не позволяя при этом смоделировать разгружающую площадку. Анализ расчетов напряженно-деформирующего состояния в зубах жевательной группы показал, что, восстанавливая разрушенные зубы корневыми вкладками, следует моделировать либо несколько длинных штифтов, либо один длинный штифт и разгрузочную площадку, перпендикулярную оси зуба, избегая при этом изготовления нескольких коротких штифтов, так как это приводит к существенному увеличению напряжений в зоне фуркации корней.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература / References:

  1. Пропедевтическая стоматология. Учебник для медицинских вузов. Под ред. Базикяна Э.А. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2008.
  2. Лебеденко И.Ю., Арутюнов С.Д., Ряховский А.Н. Ортопедическая стоматология. Национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2016.
  3. Марков Б.П., Цаликова Н.А., Крихели Н.И., Маркова Г.Б. Профилактика ошибок и осложнений при планировании и проведении ортопедического лечения. Dental Forum. 2017;4:55-56. 
  4. Андреева С.Н., Гусаров А.А., Фетисов В.А. Анализ судебной практики по гражданским делам, связанным с дефектами оказания стоматологической помощи населению Российской Федерации за период с 1993 по 2017 г. Судебно-медицинская экспертиза. 2018;3(61):44-48.  https://doi.org/10.17116/sudmed201861344-48
  5. Андреева С.Н., Эртувханов М.З., Андреев М.М. Ошибки и осложнения при протезировании литыми корневыми вкладками по данным судебно-медицинских экспертиз 2013—2022 гг. Медико-фармацевтический журнал Пульс. 2022;24(10):12-20. 

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.