Биомеханика несъемного протеза на имплантатах при полном отсутствии зубов на верхней челюсти

Биомеханика несъемного протеза на имплантатах при полном отсутствии зубов на нижней челюсти изучена в значительно большей степени, чем на верхней челюсти (ВЧ) [1—4].

Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) костной ткани, имплантатов и несъемного протеза при полном отсутствии зубов на ВЧ почти не представлен в специальной литературе, что связано с ее сложной конфигурацией и трудностями при математическом моделировании. Между тем накапливается практический опыт несъемного протезирования на имплантатах, установленных на ВЧ [5—9]. Меньшая плотность альвеолярного отростка ВЧ, чем нижней, укороченный зубной ряд несъемных протезов делают такие протезы уязвимыми с позиций долгосрочной эффективности. Актуальность биомеханических исследований на имплантатах при полном отсутствии зубов на ВЧ также связана с дискуссией о целесообразности несъемного протезирования на имплантатах по технологии «все на четырех» и на скуловых имплантатах.

Цель исследования — изучение напряженно-деформированного состояния костной ткани и несъемного протеза на имплантатах, установленных на ВЧ.

На математической модели ВЧ, идентичной по размеру, структуре и физико-механическим свойствам натуральной, изучено НДС кортикальной и губчатой костной ткани, титановых имплантатов и протезной керамической конструкции при распределенной вертикальной нагрузке 150 Н на фронтальный и 250 Н на боковой отделы протезной конструкции (рис. 1, табл.

Максимальные напряжения в костной ткани ВЧ при нагрузке фронтального или бокового отделов протеза локализуются вокруг шейки имплантатов, распространяясь в отдаленные отделы — дно полости носа, стенки гайморовой пазухи (см. рис. 2—4). При нагрузке фронтального отдела протеза и 6 имплантатах длиной 15, 12,5 и 8 мм (диаметр 3,9 мм) напряжения в кортикальной кости составляют соответственно 6,62, 6,61 и 8,06 МПа; при уменьшении числа имплантатов до 4 указанные напряжения увеличиваются до 8,12, 9,28 и 10,10 МПа (табл. 2).

Нагрузка бокового отдела протеза значительно увеличивала напряжения в кортикальной костной ткани у имплантатов. При наличии 6 имплантатов и длине 15; 12,5 и 8 мм напряжения от боковой нагрузки возрастали соответственно до 48,47, 49,71 и 61,00 МПа, т. е. на 86,3—86,8% в сравнении с нагрузкой фронтального отдела (p<0,01). При наличии 4 имплантатов указанного размера боковая нагрузка вызывала напряжения в кортикальной костной ткани, равные 51,57, 53,62 и 67,66 МПа, что на 82,7—85,1% больше в сравнении с нагрузкой фронтального отдела (p<0,01). Изменение диаметра имплантатов от 3,9 до 4,3 и 5 мм снижает напряжения, а уменьшение диаметра до 3,5 мм — повышает. При имплантатах длиной 12,5 мм нагрузка бокового отдела протеза на имплантатах диаметром 5, 4,3 и 3 мм вызывает напряжения в кости, равные соответственно 38,44, 46,38 и 54,46 МПа, что больше напряжений фронтального отдела на 81,4—85% (p<0,01). Напряжения вокруг крайних имплантатов, установленных под углом по технологии «все на четырех» (151,32 МПа) на 91,8% выше нагрузки фронтального отдела несъемного протеза (p<0,01). В этой ситуации при нагрузке бокового отдела протеза скуловые имплантаты снижают напряжения в костной ткани (104,09 МПа) в сравнении с технологией «все на четырех» на 30,7% (p<0,01), тем не менее увеличивая напряжения в сравнении с нагрузкой фронтального отдела на 88,2% (p<0,01). Относительно среднего предела прочности кортикальной костной ткани (150 МПа) костная ткань у крайних имплантатов при нагрузке бокового отдела несъемного протеза «все на четырех» не имеет запаса прочности, а у скуловых имплантатов запас прочности кости составляет 30,6% [9].

Математическое моделирование показало невысокие напряжения в губчатой костной ткани ВЧ при нагрузке несъемного протеза на имплантатах, как и в материалах имплантатов и протезов, далеких от пределов прочности сплавов металлов и керамики, в связи с чем представлены результаты самого невыгодного варианта для биомеханики — нагрузка бокового отдела несъемных протезов на имплантатах на ВЧ (табл. 3).

Напряжения в имплантатах и протезной конструкции при ее боковой нагрузке далеки от критических у титана и керамики (табл. 4).

Таким образом, по данным трехмерного математического моделирования, функциональная нагрузка несъемных протезов на имплантатах на ВЧ не вызывает предельных напряжений в имплантатах и протезе, однако костная ткань при нагрузке бокового отдела протезов «все на четырех» и на скуловых имплантатах подвержена высоким напряжениям и не имеет значимого запаса прочности. Напряжения в костной ткани локализуются вокруг шейки имплантатов, распространяясь в дно носовой полости и медиальные стенки верхнечелюстных синусов; напряжения снижаются при увеличении числа, длины и диаметра имплантатов. Полученные сведения необходимо учитывать на этапе планирования ортопедического лечения с опорой на имплантаты.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Олесова Валентина Николаевна — д.м.н., проф., зав. кафедрой клинической стоматологии и имплантологии Института последипломного профессионального образования ФМБА России; e-mail: olesova@implantat.ru