Влияние конструкции опорного элемента на прочность волоконно-композитного адгезивного мостовидного протеза с односторонней опорой

Появившиеся в конце ХХ века несъемные адгезивные мостовидные протезы (АМП), при установке которых не требуется значительное препарирование зубов, заняли определенную нишу в арсенале средств современного стоматолога, стремящегося максимально сохранить зубы пациента [10]. 30-летняя история совершенствования АМП привела к разработке и широкому применению волоконно-композитных конструкций наряду с зарекомендовавшими себя металлическими [2, 8]. Анализ длительного и достаточно успешного функционирования АМП [3] показал целесообразность во многих случаях односторонней опоры данных протезов [1, 4].

Идея сочетания в АМП волоконно-композитного каркаса и односторонней опоры (овАМП) отражена в пока еще немногочисленных работах [5, 7]. Необходимо дальнейшее изучение возможностей этих протезов, показаний к их применению и способов повышения их надежности [6].

Нами с целью поиска путей повышения прочности овАМП проведены механические испытания различных вариантов АМП с односторонней опорой на волоконно-композитной основе, а также изучение их напряженно-деформированного состояния.

Задачи исследования заключались в: 1) сравнении прочностных характеристик овАМП с опорными элементами в виде адгезивных охватывающих накладок; 2) выявлении различий прочности овАМП в зависимости от вида опорного элемента (накладки или вкладка); 3) в дополнении результатов механических испытаний данными математического моделирования овАМП под нагрузкой.

Для механических испытаний было подготовлено 4 группы по 7 образцов в каждой и проведено 28 опытов по экспериментальной методике I. Meiers и соавт. [9]. Лабораторное исследование включало в себя определение разрушающей нагрузки для волоконных АМП (вАМП) с односторонней опорой (рис. 1):

— 1-я группа — овАМП с адгезивными накладками, охватывающими вестибулярную и оральную поверхности опорного зуба;

— 2-я группа — овАМП с адгезивными накладками, охватывающими вестибулярную и оральную поверхности опорного зуба с дополнительной горизонтальной бороздкой (патенты №№60342 и 2320292 от 27.01.07);

— 3-я группа — овАМП с адгезивными накладками, охватывающими вестибулярную и оральную поверхности опорного зуба с дополнительной окклюзионной лапкой на премоляр с другой стороны включенного дефекта;

— 4-я группа — овАМП с опорным элементом — вкладкой типа МО.

Для проведения лабораторных испытаний по изучению разрушающих усилий были изготовлены фантомные модели, имитирующие потерю второго премоляра. Использовали свежеудаленные человеческие зубы (моляры), которые закреплялись корнями в самоотвердевающей пластмассе. На фантомной модели изготавливали 1 из 4 типов исследуемых протезов с применением густого и жидкотекучего светоотвердевающего композита, универсального адгезива и стекловолоконного армирующего жгута-чулка. Акриловые фантомные блоки укрепляли в специальном модуле, установленном в универсальной испытательной машине «FPZ 10/1» (Германия). К середине консольной части вАМП прикладывалась вертикальная нагрузка до поломки протеза. Результат фиксировался в ньютонах (N). Полученные лабораторные и клинические данные обрабатывали статистически.

Вторым направлением исследования конструкций протезов, разделенных на 4 указанные группы, было механико-математическое моделирование деформационных состояний методом конечных элементов с использованием специальных программ (Ansys 12.2 Inc. Ansys — CША и АРМ 3 D Studio — Россия).

Для исследования данных напряженно-деформированного состояния в конструкциях были разработаны 4 геометрические модели, соответствующие группам овАМП. Затем на основе геометрических моделей создавались конечно-элементные модели исследуемых конструкций и каждая модель подвергалась вертикальной нагрузке в 250 H, приложенной к искусственному зубу — второму премоляру (рис. 2).

Результаты механических испытаний представлены в таблице.

Анализ результатов лабораторного исследования разрушающих нагрузок для вкладочных вАМП показывает, что наименьшая разрушающая нагрузка (172,5±11,6 N) наблюдалась у овАМП 4-й группы с вкладками. Противопоставление этой группы овАМП протезам с накладочными опорными элементами (объединенные 1-я и 2-я группы) с разрушающей нагрузкой 209,3±9,0 N выявило существенные различия: T_1–2–4=2,28 (p<0,05), что согласуется с данными F. Keulemans и соавт. [6], в которых накладочные опорные элементы овАМП также превосходили вкладочные.

Дополнение адгезивной накладки горизонтальной бороздкой на опорном зубе при наложении протеза (2-я группа) существенно усиливало овАМП: 222,0±9,0 N (T_1–2=2,7; p<0,02; T_2–4=3,4; p<0,005).

Традиционный способ разгрузки опорного зуба мостовидного протеза с односторонней опорой с помощью окклюзионной лапки на зуб с противоположной стороны включенного дефекта наиболее значительно усиливал овАМП (3-я группа) по сравнению с 1-й и 4-й группами (T_1–3=4,6; p<0,001; T_3–4=5,0; p<0,001), и даже с 2-й группой (T_2–3=2,03; p<0,05).

С целью изучения напряженно-деформированного состояния в конструкциях были проведены расчеты в программе АРМ 3D Studio; контроль результатов проводился в Ansys 12.2. Анализ полученных данных позволил выделить следующие критические зоны (относительно светлые участки изображения), в которых наиболее высока вероятность разрушения данного протеза. Для 1-й и 2-й моделей это: место соединения окклюзионной лапки с телом протеза, а также место соединения охватывающих накладок с телом протеза — область коннектора (см. рис. 2, а, б). Для 3-й модели нагрузка перераспределялась в большей степени на дополнительную окклюзионную лапку на премоляр, разгружая первые 2 зоны (см. рис. 2, в). Наконец, для 4-й модели зоны напряжения концентрировались в местах соединения вкладки и искусственного зуба по наружной поверхности и в 2 областях по внутренней поверхности (см. рис. 2, г).

Таким образом, лабораторные данные научно обосновывают эмпирические наблюдения практических стоматологов о целесообразности использования окклюзионной лапки, тем не менее оставляя вопрос о возможности появления кариеса под ней при опоре непосредственно на твердые ткани зуба.