Поступила 23/07/2022

DOI: 10.35556/idr-2022-3(100)8-13

Трехмерный математический анализ максимальных напряжений зубоальвеолярного сегмента при вертикальной и наклонной нагрузках
https://doi.org/10.35556/idr-2022-3(100)8-13

Заславский Р.С.1, к.м.н., доцент кафедры стоматологии
Кобзев И.В.1, инженер
Олесов Е.Е.2, д.м.н., доцент, зав. кафедрой клинической стоматологии и имплантологии
Заславский С.А.3, профессор кафедры стоматологии
Олесова В.Н.1, д.м.н., профессор, заведующая кафедрой стоматологии
1 Медико-биологический университет инноваций и непрерывного образования ГНЦ «Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна»
2 Академия постдипломного образования ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий» ФMБА России
3 ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования», г. Москва

Для переписки:
E-mail address: zrs2012@gmail.com

Резюме
Функциональная перегрузка зубов и имплантатов является одной из важнейших причин их расшатывания и удаления. Прогнозирование перегрузки зубов и имплантатов возможно с использованием цифровых технологий и специальных программ. Каждое исследование требует базового изучения показателей функциональных напряжений в условиях идентичной (лучше трехмерной) математической модели, максимально приближенной к клиническим условиям.
Целью исследования было изучение максимальных напряжений в твердых тканях зуба и в альвеолярной лунке при вертикальной и наклонной функциональной нагрузках с использованием трехмерного математического моделирования.
Проведен дифференцированный анализ максимальных интегральных напряжений в однокорневом зубе (клык нижней челюсти) и окружающем альвеолярном сегменте: эмали, дентине, цементе, кортикальной кости, губчатой кости. Создана трехмерная математическая модель сегмента, в котором ткани по своим свойствам соответствовали естественным. Нагрузка 150 H прикладывалась к режущему краю зуба в вертикальном направлении и под углом 45° с щечной стороны. Анализировались максимальные интегральные напряжения по Мизесу.
По результатам трехмерного математического моделирования в твердых тканях зуба максимальные напряжения при вертикальной и наклонной нагрузках наиболее значительны по величине в эмали, затем в дентине и в цементе (при наклонной нагрузке соответственно до 77,610 МПа, 56,469 МПа, 15,832 МПа). Наклонная нагрузка значительно увеличивает напряжения в твердых тканях зуба и окружающей кости по сравнению с вертикальной нагрузкой (на примере эмали — на 77,4%). При вертикальной нагрузке зоны максимальных напряжений в эмали и дентине локализуются в зоне режущего края, в цементе — в пришеечной и апикальной частях корня; наклонная нагрузка концентрирует напряжения в пришеечной части зуба и верхней трети корня.
Напряжения в кортикальной костной ткани при вертикальном направлении нагрузки зуба распределяются вдоль лунки зуба и по наружной поверхности челюсти при переходе в базальный край; при наклонном направлении нагрузки напряжения в кортикальной кости концентрируются в области шейки зуба; максимальные напряжения при вертикальной и наклонной нагрузках 5,066 МПа и 27,909 МПа. Напряжения в губчатой костной ткани регистрируются под зонами максимальных напряжений в прилежащей кортикальной кости; максимальные напряжения при вертикальной и наклонной нагрузках 1,382 МПа и 4,375 МПа.

Ключевые слова: зубоальвеолярный сегмент, биомеханика, нагрузка, напряжения, 3D-моделирование.

Для цитирования: Заславский Р.С., Кобзев И.В., Олесов Е.Е., Заславский С.А., Олесова В.Н. Трехмерный математический анализ максимальных напряжений зубоальвеолярного сегмента при вертикальной и наклонной нагрузках. Стоматология для всех. 2022, №3(100): 8-13. doi: 10.35556/idr-2022-3(100)8-13

Литература
1. Бронштейн Д.А. Несъемное протезирование при полном отсутствии зубов с использованием внутрикостных имплантатов в фронтальном отделе челюстей (клинические, биомеханические и экономические аспекты): автореф. дис. … д-ра. мед. наук. М., 2018, 46 с.
2. Бронштейн Д.А., Жаров А.А., Тихонов А.И. Математическое моделирование как метод оценки биомеханики керамической вкладки. Сборник статей научной конференции «Современная стоматология», посвящённой 125-летию профессора Исаака Михайловича Оксмана. Казань, 2017: 61—65.
3. Бронштейн Д.А., Кобзев И.В., Лернер А.Я., Узунян Н.А., Заславский Р.С., Шматов К.В. Биомеханика несъемных протезов на имплантатах при ортопедическом лечении полного отсутствия зубов. Материалы конференции «Актуальные вопросы жизнедеятельности человека в Арктике: экологические, медицинские и социальные аспекты», посвященной 85-летию СГМУ и 80-летию Архангельской области.– Архангельск, 2017: 73—74.
4. Жаров А.В., Олесова В.Н., Батлук Е.В., Шумаков Ф.Г., Тихонов А.И., Юффа Е.П. Сопоставление биомеханики керамической и композитной реставрации при замещении дефекта депульпированного зуба. Материалы 13-го Всероссийского стоматологического форума и выставки Дентал-Ревю 2016, 8—10.02.2016. Российская стоматология. 2016, №1: 82.
5. Иванов А.С., Олесова В.Н., Перельмутер М.Н., Рагулин А.В., Олесов Е.Е., Романов А.С., Максюков С.Ю. Влияние резорбции периимплантатной костной ткани на её напряженное состояние при функционировании имплантата. Российский вестник дентальной имплантологии. 2021, 1—2: 51—52, 20—21: 9—15.
6. Иванов А.С., Перельмутер М.Н., Олесов Е.Е., Саламов М.Я., Заславский Р.С., Олесова В.Н. Влияние плотности кортикальной и губчатой костной ткани на её напряженно деформированное состояние при нагрузке дентальных имплантатов. Российский вестник дентальной имплантологии. 2021, 1—2: 51—52, 20—21, 4—9.
7. Олесова В.Н., Бобер С.А., Узунян Н.А., Тихонов А.И., Олесов Е.Е., Шумаков Ф.Г., Повстянко Ю.А. Биомеханические условия разрушения корня зуба как повод к дентальной имплантации. Российский вестник дентальной имплантологии. 2017, №1: 4—6.
8. Олесова В.Н., Узунян Н.А., Лебеденко И.Ю., Гветадзе Р.Ш., Филонов М.Р. Биомеханическое обоснование безникелевого сверхупругого сплава титана и ниобия в имплантологии. Сборник научно-практической конференции «Современная стоматология и челюстно-лицевая хирургия». Киев, 2018: 163—165.
9. Тихонов А.И. Клинико-биомеханический анализ эффективности керамических штифтовых вкладок при восстановлении разрушенной коронки зуба: автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 2017, 24 с.
10. Узунян Н.А. Обоснование применения новых отечественных сверхупругих сплавов титана в дентальной имплантологии (экспериментально-клиническое исследование): дис. … д-ра мед. наук. М., 2018, 179 с.
11. Узунян Н.А., Заславский Р.С., Лернер А.Я., Микрюков В.В., Шматов К.В., Кобзев И.В. Трехмерное математическое моделирование биомеханики верхней и нижней беззубых челюстей при нагрузках мостовидного протеза с укороченным зубным рядом на имплантатах в фронтальном отделе. Российский вестник дентальной имплантологии. 2017, №3—4: 8—11.
12. Узунян Н.А., Шматов К.В., Лобанов С.А., Заславский Р.С., Кобзев И.В., Захаров П.А. Биомеханическая зависимость эффективности несъемного протезирования при полном отсутствии зубов от количества и топографии опорных имплантатов. Материалы X международной научно–практической конференции «Стоматология славянских государств». Белгород, 2017: 349—351.
13. Шумаков П.Г., Узунян Н.А., Гришков М.С., Микрюков В.В., Лернер А.Я. Биомеханические преимущества сверхупругих сплавов титана в имплантологии. Сборник научных трудов конференции «Вопросы современной стоматологии», посвященной памяти профессора А.И. Дойникова. М., 2018: 277—281.