ЯКОСТНО И ДЕФОРМАЦИОННО ПОВЕДЕНИЕ НА СУБПЕРИОСТАЛНИ ИМПЛАНТАТИ

В настоящият материал е разгледана най-масово използваната от имплантолози конструкция на субпериостален имплантат. Конструкцията е анализирана с метода на крайтните елементи. От направените изследвания се установява, че тази конструкция не е оптимална по отношение на разпределяне на дъвкателното налягана върху костта и напреженията в конструкцията. Определена е необходимостта да се търси по-оптимална конструкция.

In the following study was considered the most widely used by implantologist structure subperiosteal implant. The structure has been analyzed by finite element methods. From the inventory of research it is found that this structure is not optimal in terms of distribution of chewing pressure on bone and stress in the construction. It is determined that more optimal design is needed.

Key words: RAPID PROTOTYPING, DIRECT METAL PRODUCTION, DIRECT PLASTIC PRODUCTION

Увод
Субпериосталените имплантати се явяват като последна възможност за поставяне на неподвижна протеза на пациент, при когото вътрекостните имплантати са се компрометирали или пациента е с намалена костна плътност. Тъй като се поставя върху костта под периоста, този вид имплантати разпределят дъвкателното налягане върху относително голяма площ. От това е произлязло и името им субпериостални имплантат (СИ). Върху абатмъните (главите) на поставеният имплантат се слага неподвжна протеза.


Фиг.1 Общ вид на долна челюст с поставен СИ /1/

Концепцията за СИ се е зародила през 1943 г., когато осново-положника Dahl /2/ имплантира показаната на фиг.1 скара, с четири пънчета, върху която се изработва неподвижна протеза. Известно време след това той имплантира подобна и на долна челюст с напреднала атрофия.


Фиг.2 Конструкция на СИ на Dahl

Прави впечатление, че субпериосталната част е сравнително масивна, с много малки свободни пространства. По този начин не се осигурява добро прилепване на мукопериосталното ламбо върху костта и се нарушава храненето ѝ от периоста. Това от своя страна води до атрофия на костта /1/.


Фиг.3 Еволюцията в дизайна на СИ (от долу нагоре и от ляво на дясно) /2/

Изследванията на този вид имплантати и натрупването на опит води към тенденция за олекотяване на конструкцията, разширяване на свободните пространства и екстерниране на околовръстната рамка показано на фиг.2.
Въпреки това липсва единно мнение за конструкцията и обективни критерии за оценяването ѝ.

Изследвания и резултати
Върху опростен участък от долна челюст е построен стилизирана най-често използваната форма на частичен СИ с един абатмънт, без място за фиксиране с винт. Избраният модел е най-често срещаният СИ, който се използва в случайте от 1-3 липсващи зъба. Характерното за него е, че дъвкателното натоварването се поддържа от главата и от съседните 1-2 здрави зъба. Като по възможност цялото натоварване трябва да се поеме от СИ, а зъбите да изпълняват поддържаща функция /1/.
Якостното и деформационнот поведение на СИ са изследвани с анализ по метод на крайните елементи.
Контака между СИ и костта е триене с коефициент 0.4 /4/.

Модел по костта.
Най-честото изпълнение на този вид СИ е, след като е снет отпечатък от костта или тя е реконструирана от томография, зъботехник да моделира директно върху този образ. На фиг.4 е показана резултантната структура.



Фиг.4 Модел по костта

Модела е натоварен с 600 N (≈ 60 kg), което е еквивалентно на сумата от дъвкателните сили на горна челюст, при най-масовия случай в денталната практика, липсващи 5,6,7 зъб. Посоката на натоване е нормално към равнината на главата.
Ограничителните условия са: по едното чело на костта са отнети всички степени на свобода; по другото са ограничени степените на свобода нормално на равнината;
Материала на имплантата е CoCr, а на костта е избран от /4/ със следните характеристики показани в табл. 1:

Табл. 1 Материални характеристики



Фиг.4 Схема на натоварване и ограничителни условия

Получените резултати са следните:



Фиг.5 Поле на разпределение на деформациите на СИ, mm




Фиг.6 Поле на разпределение на напреженията на СИ, MPa



Фиг.7 Поле на разпределение на напреженията на костта, MPa

Ясно се вижда, че единствено е натоварена главата на натиск и от нея се предава директно на костта. Останалата част от СИ почти не носи.

Модел с хлабина между главата на имплантата и костта
С цел да се предизвика разпределяне на натоварването върху възможно по голяма част от рамката на СИ по-подготвените имплантолози задават хлабина между реброто, носещо главата, и костта, показан на фиг.8. Суров препоръчва тя да бъде около 0.5 мм, без да отчита, че това води до големи напречни напрежения, които се стремят да разтварят крайната рамка на СП.



Фиг.8 Модел по костта


Фиг.9 Поле на разпределение на деформациите на СИ, mm



Фиг.10 Поле на разпределение на напреженията на СИ, MPa


Фиг.11 Поле на разпределение на напреженията на костта, MPa

Получените резултати показват, че натоварването се разпределя по-благоприятно върху по-голяма площ. Все пак трябва да се има в предвид, че при натиск с увеличаване на хлабината между СИ и костта се получава разтваряне на скобата на имплантата, което е нежелано. Освен това получените напрежения са сравнително високи за материала.
Обобщение:
С направените изследвния на най-масово използваната конструкция на частичен СИ бе доказано, че тя не разпределя  добре дъвкателното натоварване върху костта. В случаите, в които е предвидена хлабина между имплантата и костта, нейният размер трябва да се съобрази с дъвкателната сила и коравината на имланта, така че главата да опре в костта преди да са се получило недопустимо високи напрежения по страничните повърхности на скобата.
В бъдещите разработки е планирано намиране на оптимална форма на имплантата, така че да се получи равномерно натоварена конструкция и оптимизирано натоварване на коста.

Благодарности
Това изследване е осъществено по проект ДУНК-01/3 на Фонд „Научни Изследвания” при Министерство на Образованието, Младежта и Науката.
Литература:
1.    Х. Христов, Субпериосталните имплантати. Ренесансът. С поглед към бъдещето, (под печат), 2013
2.    Dahl, G.S., Om mojlighenten for implantation I kakan ov metallskelett som bas eller retention for fasta eller aavalagbara protesor, Odontol. Tidskr. 51, 1943, 440 - 449.
3.    Guillaume Odin, M.D., Ph.D.; Charles Savoldelli, M.D.; Pierre-Olivier Bouchard, Ph.D.; Yannick Tillier, Ph.D., DETERMINATION OF YOUNG'S MODULUS OF MANDIBULAR BONE USING INVERSE ANALYSIS, "Medical Engineering and Physics 32, 6 Pages 630-637", 2010
4.    Surovas O., Basics of the construction of subperiosteal implants. Novosti v stomatologii, 2011.

За повече информация - на имейл pfhristov@yahoo.com