CC BY
72
УДК 616.314-089.23 DOI
Н.В. Попова, О.И. Арсенина, И.Ю. Лебеденко, Ф.С. Русанов, Е.А. Хворостенко, Н.В. Глухова
АНАЛИЗ СТАБИЛЬНОСТИ ОРТОДОНТИЧЕСКИХ МИНИВИНТОВ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И КЛИНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Аннотация. Цель данного исследования - экспериментальное и клиническое сравнение стабильности ортодонтических минивинтов «Турбо» (Россия) и «BюRay» (Тайвань). В экспериментальном исследовании было использовано 8 саморежущих винтов по 4 каждого производителя: «BioRay», Тайвань, (длина 10мм, диаметр 2мм) и «Турбо», Россия, (длина 9мм, диаметр 2мм). Все минивинты были вкручены в на-тивный препарат нижней челюсти свиньи. Стабильность количественно оценивали по крутящим моментам (КМ) динамометрической машиной ^аЬогапзку AG, Германия). В клиническом исследовании было использовано 62 ортодонтических минивинта (МВ): 16 «Турбо» (Россия) и 46 «BюRay» (Тайвань). Стабильность клинически оценивалась по критерию наличия или отсутствуя подвижности ортодонтического минивинта после приложения нагрузки. Установлено, что отечественные ортодонтические минивинты «Турбо» по первичной стабильности и устойчивости после 7 суток нагрузки в эксперименте, а также по устойчивости к нагрузкам в клинических условиях не уступают минивинтам «BюRay». Исследованные по первичной стабильности и устойчивости, а также по устойчивости к нагрузкам в клинических
ПОПОВА Наталья Владимировна - к.м.н., НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» МЗ РФ, старший научный сотрудник, Москва, Россия, 119991, ул. Тимура Фрунзе 16, 84992450855, E-mail: popova@doctor.com
POPOVA Natalya Vladimirovna - Candidate of Medical Sciences, National Medical Research Center "Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery" of the Ministry of Health of the Russian Federation, Senior Researcher, Moscow, Russia, 119991, st. Timur Frunze 16, 84992450855, E-mail: popova@doctor.com
АРСЕНИНА Ольга Ивановна - д.м.н., проф., НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» МЗ РФ, заведующая отделением ортодонтии, Москва, Россия, 119991, ул. Тимура Фрунзе 16, 84992450855, E-mail: arsenina@mail.ru ARSENINA Olga Ivanovna - Doctor of Medical Sciences, Professor, National Medical Research Center "Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery" of the Ministry of Health of the Russian Federation, Head of the Department of Orthodontics, Moscow, Russia, 119991, st. Timur Frunze 16, 84992450855, E-mail: arsenina@mail.ru
ЛЕБЕДЕНКО Игорь Юльевич - д.м.н., проф., НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» МЗ РФ, заведующий лабораторией материаловедения, Москва, Россия, 119991, ул. Тимура Фрунзе 16, 84952464272, E-mail: materiallab@ yandex.ru
LEBEDENKO Igor Yulievich - Doctor of Medical Sciences, Prof., National Medical Research Center "Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery" of the Ministry of Health of the Russian Federation, Head of the Laboratory of Materials Science, Moscow, Russia, 119991, st. Timur Frunze 16, 84952464272, E-mail: materiallab@yandex.ru
РУСАНОВ Федор Сергеевич - к.м.н., НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» МЗ РФ, старший научный сотрудник, Москва, Россия, 119991, ул. Тимура Фрунзе 16, 84952464272, E-mail: materiallab@yandex.ru
RUSANOV FedorSergeevich - Candidate of Medical Sciences, National Medical Research Center "Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery" of the Ministry of Health of the Russian Federation, Senior Researcher, Moscow, Russia, 119991, st. Timur Frunze 16, 84952464272, E-mail: materiallab@yandex.ru
ХВОРОСТЕНКО Екатерина Александровна - НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» МЗ РФ, аспирант, Москва, Россия, 119991, ул. Тимура Фрунзе 16, 89169461333, E-mail: katyahvo@gmail.com
KHVOROSTENKO Ekaterina Aleksandrovna - postgraduate student, National Medical Research Center "Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery" of the Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia, 119991, st. Timur Frunze 16, 89169461333, E-mail: katyahvo@gmail.com
ГЛУХОВА Надежда Вячеславовна НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» МЗ РФ, аспирант, Москва, Россия, 119991, ул. Тимура Фрунзе 16, 89162621800, E-mail: nadya_gl94@mail.ru
GLUKHOVANadezhda Vyacheslavovna - postgraduate student, National Medical Research Center "Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery" of the Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia, 119991, st. Timur Frunze 16, 89162621800, E-mail: nadya_gl94@mail.ru
условиях отечественные ортодонтические минивинты могут успешно применяться в клинической практике наравне с иностранными аналогами.
Ключевые слова: ортодонтический минивинт, шаг резьбы, угол резьбы, подскуловой гребень, нижняя челюсть, остеоинтеграция, первичная стабильность, стабильность ортодонтических минивинтов, крутящий момент, дестабилизация.
N.V. Popova, O.I. Arsenina, I.Yu. Lebedenko, FS. Rusanov, E.A. Khvorostenko, N.V. Glukhova
AN ANALYSIS OF ORTHODONTIC MINISCREw STABILITY in experimantal AND CLINICAL CASES
Abstract. The aim of this research was an experimental and clinical study measuring stability of the orthodontic miniscrews "Turbo" (Russia) and "BioRay" (Taiwan). Four self-drilling orthodontic miniscrews of each manufacturer, i.e. "BioRay", Taiwan, (10-mm length, 2-mm diameter) and "Turbo", Russia, (9-mm length, 2-mm diameter), a total of 8 items, were inserted into native pig mandible sample. Their stability was estimated by torques using a dynamometer (Zahoransky AG, Germany). In the clinical study, 62 orthodontic miniscrews were used: 16 "Turbo" (Russia) and 46 "BioRay" (Taiwan). Their stability was clinically evaluated by the criterion of the presence or absence of mobility of the orthodontic miniscrew after the application of the load. It was established that the orthodontic miniscrew "Turbo" (Russia) were not inferior to "BioRay" (Taiwan) miniscrews in the primary stability, stability after 7 days under loading and in resistance to the load in clinical case. In this regard, Russian orthodontic mini-screws can be successfully applied in clinical practice as well as foreign counterparts for studies of primary stability and loads resistance in clinical conditions.
Keywords: orthodontic miniscrew, pitch, thread angle, submalar ridge, mandible, osteointegration, primary stability, orthodontic miniscrew stability, insertion torque, loss of stability.
Введение
Стабильная опора является неотъемлемой частью ортодонтического лечения, позволяющая получать ожидаемые перемещения зубов и минимизировать побочные эффекты со стороны опорных зубов. В качестве такой опоры в последние годы используются ортодонтические минивинты. Установленные в костную ткань ортодонтические минивинты (МВ) не вызывают остеоинтеграцию, единственный способ их фиксации и удержания - механический. Важным фактором клинического успеха является первичная стабильность МВ, которая определяется отсутствием подвижности после установки, а также сохранением стабильности на протяжении всего периода эксплуатации МВ. Однако в настоящее время, согласно проведенным ранее исследованиям, в среднем в 16 % клинических случаев происходит дестабилизация ортодонтических имплантатов. Выявлен ряд факторов, оказывающих существенное влияние на стабильность ортодонтических минивинтов: дизайн ортодонтического МВ (длина, диаметр, резьба) [1, 2], угол введения и торк [3, 4], толщина кортикальной пластинки [5, 6].
Цель данного исследования заключалась в экспериментальном и клиническом сравнении стабильности разработанного отечественного ортодонтического минивинта «Турбо» (9 мм, Россия) с зарубежным аналогом «BюRay» (10 мм, Тайвань).
Материалы и методы
Данное исследование проводилось в ортодонтическом отделении и лаборатории материаловедения ФГБУ НМИЦ «ЦНИИС И ЧЛХ» МЗ РФ. Всего в эксперименте использовалось 8 саморежущих минивинтов по 4 каждого производителя: «BюRay» (длина 10 мм, диаметр 2 мм, Тайвань) и «Турбо» (длина 9 мм, диаметр 2 мм, Россия) (получено положительное токсикологическое заключение в ВНМИТ и патент на полезную модель (№ 197297 от 20.04.2020) (рис. 1 а, б). Характеристика каждого минивинта представлена в табл. 1.
а б
Рисунок 1 - Ортодонтические минивинты: а - «Турбо», б - «BioRay»
Таблица 1 - Характеристика ортодонтических минивинтов
Параметры ТУРБО BioRay
Материал титан нержавеющая сталь
Форма коническая коническая
Длина (мм) 9,0 10,0
Длина резьбовой части (мм) 6,0 8,0
Диаметр (мм) 2,0 2,0
Шаг резьбы (мм) 1±0,02 0,9±0,02
Угол резьбы 60° асимметричная резьба (от 50° до 70°)
Всего использовалось 4 нативных препарата нижней челюсти свиньи с средним значением толщины кортикальной кости 2±0,09 мм, измерение толщины кортикальной пластинки проводилось по данным компьютерной томографии. Каждый образец кости был отделен от мягких тканей и хранился при температуре +3° и 50 % влажности. Все имплантаты были установлены одним исследователем вручную с использованием динамометрического ключа («Sweden&Martina», Италия) и переходников к каждому МВ в нативный препарат нижней челюсти свиньи до полного погружения резьбы в костную ткань. Длина резьбовой части у мини-винтов «Турбо» составляла 6 мм, у «BioRay» - 8 мм (рис.2 а, б).
а б
Рисунок 2 - Резьба ортодонтических минивинтов: а - «Турбо», б - «BioRay»
Согласно проведенным ранее исследованиям, оптимальным углом введения ортодонтиче-ского минивинта считается от 60° до 70° [3, 7, 8]. В данном исследовании был выбран угол 70°. С целью обеспечения желаемого угла введения были изготовлены шаблоны с направляющей из низкоусадочной моделировочной пластмассы «GC Pattern Resin LS» («GC Corporation», Япония) (рис. 3 а, б).
Рисунок 3 - Шаблон с направяющей под углом 70°: а - вид сбоку, б - вид спереди
Используя пластмассовый шаблон, проводили предварительное препарирование костной ткани конусовидным направляющим сверлом (диаметр 1мм) в месте введения ортодонтическо-го минивинта с последующей его установкой (рис. 4).
Рисунок 4 - Установка ортодонтического минивинта
Имитацию ортодонтической силы, равной 175г, создавали путем приложения к каждому минивинту статической нагрузки, используя динамометр «The Richmond Orthodontic Stress and Tension Gauge» («ETM Corporation» США) и ортодонтическую эластическую цепочку без шага («Ormco», США) (рис. 5).
Рисунок 5 - Нагружение ортодонтических минивинтов с помощью эластической цепочки с силой 175 г.
Максимальные значения крутящих моментов (торка) при выкручивании регистрировали динамометрической машиной («ЕаЬогашку AG», Германия) сразу после установки и через 7 суток после нагружения (рис. 6 а, б).
а б
Рисунок 6 - Измерение крутящих моментов (торка): а - динамометрическая машина («Zahoransky AG», Germany), б - динамометрический ключ («Sweden&Martina», Италия)
В клиническом исследовании приняло участие 30 пациентов и было использовано 62 орто-донтических минивинта. Все пациенты были разделены на две группы в соответствии с зоной установки МВ. Первой группе пациентов (22 человека) устанавливали МВ в наружную косую линию (buccal shelf (BSH). Второй группе пациентов (8 человек) - в подскуловой гребень (infra zygomatic crest (IZC) (рис. 7, рис. 8).
Рисунок 7 - Распределение пациентов по группам
Рисунок 8 - Распределение ортодонтических минивинтов по группам
Все МВ были установлены под местной анестезией одним врачом-хирургом без предварительного препарирования. Нагружение проводилось с использованием динамометра «The Richmond Orthodontic Stress and Tension Gauge» («ETM Corporation» США) и ортодонтической эластической цепочки без шага («Ormco», США) силой 175г (рис. 9 а, б). Результаты исследования оценивались через месяц после установки ортодонтических минивинтов.
Рисунок 9 - Нагружение ортодонтических минивинтов с помощью эластической цепочки с силой 175 г:
а - «BюRay» , б - «Турбо»
Статистическая обработка данных проводилась с применением стандартных методов вариационной статистики. Обследование осуществляли в соответствии с этическими принципами, определенными Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (1964, ред. 2000), и требованиями, изложенными в основных нормативных документах РФ по клиническим исследованиям.
Результаты и обсуждение
Полученные значения крутящих моментов (торка) на динамометрической машине («2а^гашку AG», Германия) при выкручивании непосредственно после установки и после приложения статической нагрузки представлены в таблице (табл. 2).
Таблица 2 - Средние значения крутящих моментов (торка) при выкручивании минивинтов (крутящие моменты выражены в Нсм)
Выкручивание сразу Стандартное отклонение (SD) Коэффициент Выкручивание через Стандартное Коэффициент
после их достоверно- 7 суток отклонение достоверно-
установки (Нсм) сти (p) после нагрузки (Нсм) (SD) сти (p)
ТУРБО 26,0 0,19 <0.05 24,7 0,20 <0.05
VectorTas 28,6 0,21 <0.05 26,0 0,22 <0.05
BioRay 24,7 0,22 <0.05 19,5 0,23 <0.05
Самые высокие крутящие моменты при выкручивании непосредственно после установки и после приложения статической нагрузки наблюдались у минивинтов «Турбо» (26,0 ± 0,2 Нсм и 24,7 ± 0,2 Нсм соответственно). Самые низкие крутящие моменты при выкручивании непосредственно после установки и после приложения статической нагрузки наблюдались у мини-винтов «ВюЯау» (24,7 ± 0,2 Нсм и 19,5 ± 0,2 Нсм соответственно).
У всех ортодонтических минивинтов после нагружения наблюдалось снижение значений КМ: у «Турбо» на 5 %, у «ВюЯау» на 21 %. Значения крутящих моментов минивинтов «Турбо» при выкручивании сразу после установки на 5 % выше «ВюЯау», а при выкручивании через 7 суток после нагружения на 21 % выше «ВюЯау». Клиническая оценка стабильности ортодонтических минивинтов представлена в таблицах (табл. 3 и 4)
ВЕСТНИК СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ М.К. АММОСОВА - Серия «МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ», № 2 (23) 2021 -
Таблица 3 - Клиническая оценка стабильности ортодонтических минивинтов, установленных в области наружной косой линии (buccal shelf (BSH)
Количество установленных минивинтов Количество дестабилизирован- % соотношение Стандартное отклонение (p)
ных минивинтов
ТУРБО 11 3 27 0,20 <0.05
BioRay 38 11 28 0,24 <0.05
Таблица 4 - Клиническая оценка стабильности ортодонтических минивинтов, установленных в подскуловой гребень (infra zygomatic crest (IZC)
Количество установленных минивинтов Количество дестабилизирован- % соотношение Стандартное отклонение (p)
ных минивинтов
ТУРБО 5 1 20 0,22 <0.05
BioRay 8 2 25 0,20 <0.05
Необходимо подчеркнуть, что количество дестабилизированных минивинтов «Турбо» (Россия) в области наружной косой линии на 1 % меньше, чем у «BioRay» (Тайвань). Количество дестабилизированных минивинтов «Турбо» (Россия), установленных в подскуловой гребень, на 5 % меньше, чем у «BioRay» (Тайвань).
Заключение
По первичной стабильности и устойчивости после 7 суток нагрузки в эксперименте, а также по устойчивости к нагрузкам в клинических условиях минивинты «Турбо» не уступают минивинтам «BioRay» и могут применяться в клинической практике наравне с иностранными аналогами.
Литература/ References
1. Effects of thread depth, taper shape, and taper length on the mechanical properties of mini-implants/ Jenny Zwei-Chieng Chang, Yi-Jane Chen, Yuan-Yi Tung, Yu-Ying Chiang, Eddie Hsiang-Hua Lai, Weng-Pin Chen, and Chun-Pin Lin.// Am J Orthod Dentofacial Orthop.-2012.-141-P.279-88. https://doi.org/10.1016/j. ajodo.2011.09.008
2. Influence of geometric design characteristics on primary stability of orthodontic miniscrews/ Eman Saad Radwan , Mona A Montasser , Ahmed Maher. // Am J Orthod Dentofacial Orthop-2018.-79(3)-P. 191-203. https:// doi.org/10.1007/s00056-018-0131-7
3. Effects of size and insertion angle of orthodontic mini-implants on skeletal anchorage/ Ufuk Tatli, Mohammed Alraawi, and Mustafa Serdar Toroglu. // Am J Orthod Dentofacial Orthop -2019.-156-Р.220-8. https://doi.org/10.1016/j.ajodo.2018.08.026
4. Insertion torque and Periotest values are important factors predicting outcome after orthodontic miniscrew placement / Takashi Watanabe , Ken Miyazawa , Takuya Fujiwara , Misuzu Kawaguchi , Masako Tabuchi , Shigemi Goto.// Am J Orthod Dentofacial Orthop -2017.-152-Р.483-8. https://doi.org/10.1016/j.ajodo.2017.01.026
5. Effect of cortical bone thickness and density on pullout strength of mini-implants: An experimental study/ Fatma Kubra Erbay Elibol , Emre Oflaz , Emine Bugra , Metin Orhan , Teyfik Demir.// Am J Orthod Dentofacial Orthop- 2020.-157(2)-Р. 178-185. https://doi.org/10.1016/j.ajodo.2019.02.020
6. Effects of cortical bone thickness and trabecular bone density on primary stability of orthodontic mini-implants/ Chin-YunPan, Pao-HsinLiu, Yu-ChuanTseng, Szu-TingChou, Chao-YiWu, Hong-PoChang. // Journal of Dental Sciences -2019.-14-Р.383-388 https://doi.org/10.1016/j.jds.2019.06.002
7. Insertion angle impact on primary stability of orthodontic mini-implants/ Benedict Wilmes , Yu-Yu Su, Dieter Drescher. // Angle Orthodontist-2008.-78(6)-P.1065-1070. https://doi.org/10.2319/100707-484.!
8. Pre-disposing factors for orthodontic mini-implant failure defined by bone strains in patient-specific finite element models/ Albogha MN, Kitahara T, Todo M, Hyakutake H, Takahashi I.// Annals of Biomedical Engineering-2016.-44-P.2948-56. https://doi.org/10.1007/s10439-016-1584-8
