Одной из актуальных проблем современной стоматологии является восстановление функциональных и эстетических параметров зубочелюстной системы при полной потере зубов. Комплексное лечение с применением имплантатов является современным и эффективным методом реабилитации стоматологических больных. В настоящее время, помимо анатомических трудностей при определении типа и количества имплантатов, используемых при полной адентии, руководствуются финансовыми аспектами [1]. Вместе с тем четкие критерии выбора количества имплантатов, их расположение у пациентов с полным отсутствием зубов до сегодняшнего дня не определены. Помимо результатов томографического исследования, при установке имплантатов врачу следует учитывать напряженно-деформационное состояние, которое возникает в челюсти, и рассматривать его как трехмерный биомеханический комплекс (челюсть—имплантат—протез), который представляет собой сложную в геометрическом и физическом отношении систему. Расчет системы возможен только численным методом, т. е. исследование характеристик системы эффективно проводить с помощью программных комплексов, направленных на расчет напряженно-деформированного состояния.

Цель исследования — определение оптимального варианта количества имплантатов в биомеханической модели «несъемный протез—имплантаты—челюсть» у пациентов с полным отсутствием зубов.

Материал и методы. Проведен расчет напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов по методике Е.Н. Чумаченко [2, 3]. В результате выполненных расчетов построены поля напряжений и деформаций во всех элементах изучаемой биомеханической системы. Рассчитаны инвариантные относительно произвольной системы координат значения средних напряжений, которые характеризуют возникающие в сегменте челюсти с искусственными включениями зоны всестороннего растяжения и сжатия. Для каждого вида нагрузки на протез определены максимальные значения растягивающих напряжений, являющихся, с точки зрения прочности, наиболее опасными.

Вторым, не менее важным параметром, характеризующим прочностные показатели конструкции, является интенсивность напряжений, определяющая тенденцию изменения формы изучаемого объекта. Были построены соответствующие, инвариантные относительно произвольной системы координат, поля интенсивностей напряжений, и определены максимальные значения для рассмотренных видов нагрузки.

Проведено обследование 33 пациентов, которым были выполнены дентальная имплантация с установкой от 4 до 10 имплантатов на челюсть и последующее протезирование несъемными конструкциями.

Клиническое обследование дополняли компьютерной томографией и моделированием с помощью 3D-программы, которая позволяла смоделировать хирургический этап и провести планирование ортопедического лечения (наклон, супраструктуры, количество коронок и т. д.) как постоянного, так и временного.

На этапе временного протезирования всем пациентам изготавливали переходные многослойные эстетические пластмассовые мостовидные протезы и устанавливали их в полости рта на временных абатментах с применением прямой перебазировки. Конструкции фиксировали на временный цемент, осуществляли коррекцию окклюзии с восстановлением функции жевания и фонетики, проводили контроль эстетических пожеланий пациента (форма зубов, цвет, десневая линия).

Функциональные результаты постоянного протезирования оценивали по данным осмотра и опроса пациентов, состояния гигиены полости рта и десны, а также функциональных жевательных проб через 3, 6, 12 и 24 мес. Кроме того, пациентам проводили динамическое измерение окклюзии с использованием технологии T-Skan.

Результаты. Анализируя полученные результаты, следует отметить, что в целом распределение средних напряжений имеет естественный характер и не имеет существенных (опасных) концентратов.

Рассматриваемые варианты протезирования, имеющие жесткую фиксацию на дентальных имплантатах, достаточно рационально распределяют нагрузки в биомеханической системе. Тем не менее только по средним напряжениям не удается определить достоверные отличия в эффективности использования того или иного типа биомеханической системы.

Поэлементный анализ напряженно-деформированного состояния позволяет сделать заключение, что в целом устойчивость протеза к нагрузке с увеличением числа имплантатов улучшается. Если воспользоваться принципами коммутативности и наложения, часто применяемыми в механике сплошной среды при анализе упругих конструкций, то можно получить интегральные характеристики, дающие качественные оценки прочности рассматриваемых конструкций. Средние арифметические значения интенсивности напряжений для системы с фиксацией на четырех имплантатах — 4,41 кг/мм², на шести — 3,23 кг/мм², на восьми — 2,22 кг/мм² и на десяти — 2,16 кг/мм². Таким образом, если принять за базовую конструкцию протез с четырьмя имплантатами и положить, что характеристика его «качества» по показателю интенсивности напряжений равна единице, то протез, опирающийся на шесть имплантатов, в 1,37 раза эффективнее, на восемь имплантатов — в 1,99 раза, а на десять — в 2,0 раза.

В рамках полученных математических оценок очевидно, что установка протеза на десяти имплантатах, при нормальной плотности губчатой кости, не обязательна. По показателю максимальных интенсивных напряжений, отличие от протеза, опирающегося на восемь имплантатов, — минимально. В этом случае не имеет смысла при прочих равных условиях дополнительно устанавливать еще два имплантата.

Тем не менее для более объективной оценки напряженно-деформированного состояния рассматриваемой биомеханической конструкции и ее прочностных характеристик целесообразно воспользоваться критерием разрушения Шлейхера—Надаи, который позволяет оценить совокупность действия растягивающих (сжимающих) и сдвиговых напряжений. Выполненные расчеты полей интегрального параметра разрушения позволили найти максимальные значения для каждого из рассматриваемых протезов.

Принимая, как и при построении предыдущих оценок, протез с опорой на четыре имплантата за «начальный стандарт», получим, что установка шести протезов увеличивает запас прочности конструкции всего в 1,11 раза. Для протеза, опирающегося на восемь имплантатов, запас прочности увеличивается в 1,78 раза, а на десять — в 2,0 раза. В целом данные, полученные ранее, качественно соответствуют уточненным количественным показателям. Вывод о том, что не всегда для протезирования при полной потере зубов целесообразна установка десяти имплантатов (без особой необходимости, вызванной медицинскими показаниями, размером челюсти и пр.) — подтверждается. Однако появился вывод, что не всегда целесообразно протезирование на шести имплантатах по сравнению с четырьмя. Запас прочности всего на 10% больше по отношению к протезу на четырех опорных имплантатах, что весьма успешно реализуется в конструкциях «все на четырех». Проанализируем ситуацию, когда плотность костной ткани соответствует 3—4 типам. Рассмотрим случай, когда относительная плотность понижается с 1,0 до 0,6. После выполнения всего изложенного выше цикла расчетов с измененными свойствами губчатой кости установлено, что применение десяти имплантатов при пониженной плотности губчатой кости не улучшает механические показатели по сравнению с вариантом протезирования на восьми имплантатах. Зато в отличие от ситуации, рассмотренной для нормального состояния костных тканей, в этом случае вполне оправданно применение протезов, опирающихся на 6 имплантатов.

Проведенное динамическое наблюдение после проведения дентальной имплантации и постоянного, несъемного протезирование пациентов с полным отсутствием зубов в течение 2 лет, подтвердило результаты математических выкладок. За период наблюдения не происходило изменение как клинических характеристик (состояние периимплантационных тканей, уровень десневого прилегания, окклюзия и пр.), так и рентгенологических данных.

Вывод. Учитывая полученные при соответствующих нагрузках значения и в зависимости от медицинских показаний и клинических ситуаций, например применения съемного протеза антагониста, целесообразно для нормальной плотности костной ткани применять метод протезирования на 4 имплантатах. При пониженной плотности кости оправдано применение протезов, опирающихся на 6 имплантатов. Значительное улучшение прочностных показателей наблюдается при установке протеза на 8 имплантатов, и не столь заметное улучшение (по сравнению с восемью) — при протезировании на 10 имплантатах. Использование дентальной имплантации, проводимой с учетом данных математического моделирования нагрузок на биомеханическую конструкцию «несъемный протез—внутрикостные имплантаты—челюсть», позволяет получить оптимальные клинические, рентгенологические результаты комплексной реабилитации пациентов с полным отсутствием зубов.