CC BY
8
Трезубов В.Н., Мишнев М.Л., Паршин Ю.В., Модестов В.С., Яреха Д.И. Экспериментальное изучение распределения упругих напряжений в периимплантатной кости при зубном протезировании. Российский журнал биомеханики, 2023, Т. 27, № 3, С. 10-23. DOI: 10.15593/RZhBiomech/2023.3.01
РОССИИСКИИ ЖУРНАЛ БИОМЕХАНИКИ № 3, 2023
RUSSIAN JOURNAL OF BIOMECHANICS
https://ered.pstu.ru/index.php/rib
Научная статья
Б01: 10.15593/К2ЬБ1ошесЬ/2023.3.01 УДК 531/534: [57+61]
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПЕРИИМПЛАНТАТНОЙ КОСТИ ПРИ ЗУБНОМ ПРОТЕЗИРОВАНИИ
В.Н. Трезубов1, М.Л. Мишнев2, Ю.В. Паршин1, В.С. Модестов3, Д.И. Яреха3
1 Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия
2 Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород, Россия
3 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия,
О СТАТЬЕ
АННОТАЦИЯ
Получена: 19 апреля 2023 Одобрена: 30 августа 2023 Принята к публикации: 31 августа 2023
Ключевые слова:
имплантат, протез, конечный элемент, модель, упругие напряжения.
В мире продолжается изучение биомеханики имплантационных зубных протезов и их искусственных опор. При этом отмечено различное отношение к наклонному положению дистальных имплантатов в кости и их двусторонней (мезиальной и дистальной) нагрузке.
Отсутствие единого взгляда на рассматриваемую проблему определило цель исследования изучить в эксперименте распределение напряжений в периимплантатной кости у вертикальных (отвесных) и наклоненных имплантатов с отсутствием или наличием ди-стально расположенного тела протеза различной протяжённости с односторонней опорой на этих искусственных опорах.
Для эксперимента нами использовано математическое моделирование методом конечных элементов. С его помощью изучались распределения и величины упругих напряжений в периимплантатной кости. В качестве геометрической модели использована модель верхней челюсти с установленным на ней имплантационным протезом, опирающимся на 4 имплантата.
Следует отметить, что увеличение напряжения в материале протеза и компактной кости не являлось критичным и было гораздо меньше пределов прочности указанных сред при наклоне дистального имплантата с наличием дорзального тела с односторонней опорой на дистальном имплантате. Что же касается губчатой кости, то напряжения в ней в целом не показали зависимости положения имплантата и слабо возрастали при увеличении мезиодистальной протяженности дорзального тела протеза с односторонней опорой.
Таким образом, математическое моделирование методом конечных элементов показало некритичность распределения упругих напряжений в протезе, дистальном имплантате, компактной и губчатой кости при различной конфигурации дистальных отделов протеза.
©ПНИПУ
© Трезубов Владимир Николаевич - д.м.н., заведующий кафедрой, профессор, e-mail: [email protected], ¡D: 0000-0003-0532-5632
© Мишнев Максим Леонидович - ассистент, стоматолог, e-mail: [email protected]. : 0000-0003-2664-0674 © Паршин Юрий Валерьевич - к.м.н., стоматолог, e-mail: [email protected] : 0000-0002-7075-2377 © Модестов Виктор Сергеевич - к.т.н., ведущий программист, e-mail: [email protected], : 0000-0003-0845-638Х © Яреха Денис Игоревич - инженер лаборатории, e-mail: [email protected] : 0000-0002-6136-1315
Эта статья доступна в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0)
Введение
В мире продолжается изучение биомеханики им-плантационных зубных протезов и их искусственных опор в различных вариантах использования тех и других [1-27, 29]. При этом отмечено различное отношение к наклонному положению дистальных имплантатов в кости и их двусторонней (мезиальной и дистальной) нагрузке [33-36, 39-41, 43]. Так, Heitz-Mayfield L. и со-авт. указывали на изменение отвесности продольной оси имплантата как фактор риска [28]. Исследователь Hirata K. и соавт полагали, что наклонённый имплантат испытывает почти вдвое большее напряжение, чем расположенный перпендикулярно окклюзионной плоскости [30-32].
Вопреки сказанному в одной из работ Chrcanovic B. и соавт., сравнивающих отвесные и наклонные имплан-таты, подчёркнута эффективность и упрощение им-плантационного протокола при уменьшении числа искусственных опор и наклоне дистальных имплантатов [20]. Kuroda S. и соавт. считали возможным использование для тяги наклонённые ортодонтические имплан-таты [37]. В клинических рекомендациях Schwarz F. и соавт. при использовании четырёх им
плантатов для опоры полного протеза рекомендуется придавать дистальным имплантатам дорзальный наклон, увеличивающий протяжённость искусственного зубного ряда [42].
Приведённые мнения не формируют единого взгляда на рассматриваемую проблему. В связи с этим мы поставили перед собой цель изучить в эксперименте распределение напряжений в периимплантатной кости у вертикальных (отвесных) и наклоненных имплантатов с отсутствием или наличием дистально расположенного тела протеза различной протяжённости с односторонней опорой на этих искусственных опорах.
Материалы и методы
Для эксперимента нами использовано математическое моделирование методом конечных элементов. С его помощью изучались распределения и величины упругих напряжений в периимплантатной кости. В качестве геометрической модели (рис. 1) использована модель верхней челюсти с установленным на ней им-плантационным протезом, опирающимся на 4 имплан-тата.
В выполненном эксперименте изучалось различное
а б в
Рис. 1. Геометрическая модель для расчетов упругих напряжений в челюстной кости: а - вид сверху;
б - вид спереди; в - вид сбоку
а б
Рис. 2. Различное положение дистальных имплантатов: а - наклонное под углом 30°;
б - вертикальное или отвесное
а б в
Рис. 3. Варианты конфигурации дистальных отделов протеза: а - без дистального тела с односторонней опорой (вынос 0,3 мм); б - с дистальным телом мезиодистальной протяжённости 9,345 мм;
в - с телом протяженностью 20,33 мм
Рис. 4. Изучаемые материалы: а - титан каркаса; б - губчатая ткань; в - компактная кость. Расстояние от шеек им-плантационных коронок до компактной пластинки кости на: д - проксимальных; г - дистальных имплантатах
положение дистальных имплантатов: отвесное, или вертикальное (рис. 2, б) и наклоненное под углами 17°, а также 30° (рис. 2, а).
При этом исследовались три варианта конфигурации:
а) отсутствие дистального тела с односторонней опорой - дистальный вынос - 0,3 мм;
б) наличие указанного тела - мезиодистальной протяженности 9,345 мм;
в) тело мезиодистальной протяженности 20,33 мм (рис. 3).
На рис. 4 указаны изучаемые материалы: титан каркаса протеза, губчатая кость и компактная кость, а также расстояния от шейки имплантационной коронки протезов до компактной пластинки кости, равные 2,5 мм для проксимальных и 3,5 мм для дистальных имплантатов.
Физико-механические параметры изучаемых материалов представлены в табл. 1.
Результаты и их обсуждения
К условиям эксперимента относились следующие свойства клинико-экспериментальной модели: количество узлов - 1742490, количество элементов -2345775. Как показано на рис. 5, в течение 1 с к самой
дорзальной точке жевательной (окклюзионной) поверхности дистального искусственного зуба или имплантационной коронки прилагалось две силы. Причем силы, прилагаемые к протезу, были направлены вертикально (окклюзионно) и горизонтально (вестибулярно) и равнялись 500 Н. Модель жестко закреплялась на таком расстоянии от испытуемой области, которое не влияло на результаты:
U = Uy = Uz = 0; Фх =фу =Фг = 0.
Результаты прочностного анализа при вертикальных и наклонных имплантатах представлены на рис. 6-9. На первом из них (см. рис. 6) дано распределение эквивалентных напряжений в периимплантатной кости при вертикальном имплантате и различном выносе плеча тела протеза. На рис. 7 при тех же условиях представлено распределение эквивалентных напряжений в полном несъемном протезе и на границе протеза и дистальных имплантатов. Подобные распределения при указанных технических условиях, но при дорзально наклоненном дистальном имплантате представлены на рис. 8, 9. Слева от рисунков даны цветные эпюры с показателями напряжений в МПа.
Таблица 1
Физико-механические параметры используемых материалов
Моделируемый объект Модуль Юнга, МПа Коэффициент Пуассона
Губчатая кость 490-7500 0,3-0,45
Компактная кость 10000-20000 0,25-0,3
Титан 115000-150000 0,32-0,34
Рис. 5. Места приложения вертикального и горизонтального векторов силы
Рис. 6. Распределение эквивалентных напряжений в костных тканях при установке вертикального (отвесного) дистального имплантата с протяженностью плеча дистального тела протеза равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
Ряд из этих значений сведены в табл. 2. Из нее следует, что наибольшие напряжения испытывались протезом: при вертикальных дистальных имплантатах -от 244,05 МПа до 387,73 МПа, при наклоненных - от 203,31 МПа до 389,04 МПа, что было значительно меньше критических значений. Величины максимальных напряжений возрастали в прямой зависимости от величины выноса тела протеза. При
вертикальном имплантате нагрузка возрастала (от отсутствия тела до самого длинного тела - 20,33 мм) на 37,06%, при наклоненном имплантате - на 47,74%.
Следует отметить, что максимальные нагрузки при самом длинном плече тела были равны, вне зависимости от наклона имплантата. При среднем выносе плеча тела (9,345 мм) эти цифры уменьшались у вертикального имплантата на 30,59%, у наклоненного
Рис. 7. Распределение эквивалентных напряжений в протезе и на его границах с дистальным вертикальным (отвесным) имплантатом при протяженности плеча дистального тела протеза равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
Рис. 8. Распределение эквивалентных напряжений в периимплантатной кости наклоненного дистального имплантата с различной протяженностью плеча дистального тела протеза равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
Рис. 9. Распределение эквивалентных напряжений в протезе и на его границах с дистальным наклоненным импланта-том при различной протяженности плеча дистального тела протеза равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
Таблица 2
Максимальные эквивалентные напряжения в различных конфигурациях
Конфигурации Компактная кость, M^ Протез, M^ Губчатая кость, M^
Наклоненный имплантат (30°) с телом длиной 20,33 мм 228,02 389,04 28,19
Наклоненный имплантат (30°) с телом длиной 9,345 мм 182,0 340,0 22,7
Наклоненный имплантат (30°) с телом длиной 0,3 мм 160,83 203,31 19,6
Наклоненный имплантат (30°) с телом длиной 20,33 мм 165,28 570,79 19,592
Наклоненный имплантат (30°) с телом длиной 9,345 мм 125,26 341,3 14,909
Наклоненный имплантат (30°) с телом длиной 0,3 мм 102,2 243,63 11,758
Вертикальный имплантат с телом длиной 20,33 мм 139,71 387,73 28,745
Вертикальный имплантат с телом длиной 9,345 мм 129,06 269,13 24,038
Вертикальный имплантат с телом длиной 0,3 мм 106,93 244,05 20,355
а б в
Рис. 10. Графики соотношения максимальных напряжений в различных средах: а - протез; б - компактная пластинка; в - губчатая кость; при различной длине тела протеза и различном положении дистального имплантата
(синим - вертикальное; красным - наклонное)
Рис. 1 1. Главные максимальные напряжения в компактной кости (МПа) около вертикального дисталь-ного имплантата с длиной плеча дорзального тела равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
Рис. 1 2. Главные минимальные напряжения в компактной кости (МПа) около вертикального дистального им-плантата с длиной плеча дорзального тела равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
Рис. 13. Главные максимальные напряжения в компактной кости (Мпа) около наклонного дистального им-плантата с длиной плеча дорзального тела равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
на 12,61%. При отсутствии дистального тела максимальные эквивалентные напряжения уменьшались по сравнению с выносом тела в 9,345 мм у вертикального имплантата на 9,32%, у наклоненного -на 40,21%.
Как наглядно видно на графике (рис. 10, а) при отсутствии дистального тела показатели у наклоненного имплантата были ниже на 16,7%, при среднем плече тела он становился выше, чем у вертикального на 20,85%, а при длинном теле - оба показателя оказывались статистически равными.
В компактной кости (рис. 10, б) все показатели в области наклоненных дистальных имплантатов превышали аналогичные параметры у вертикальных имплан-татов на 29,11-38,73% при этом все самые высокие показатели были очень далеки от критических значений.
Рис. 1 4. Главные минимальные напряжения в компактной кости около наклонного дистального имплантата с длиной плеча дорзального тела равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
Что же касается губчатой кости, то, во-первых, все абсолютные показатели для наклоненных имплантатов оказались даже ниже из аналогов у вертикальных им-плантатов, хотя статистически подтвержденного различия определить не удалось (Р>0,05). Во-вторых, возрастание напряжения при протяженном дистальном теле (20,33 мм) по сравнению с его отсутствием (0,3 мм) у вертикального имплантата составило всего 29,18%, у наклоненного - 30,48%.
При сравнении влияния физиологического (рис. 12) и максимального (рис. 11) давления на дистальный вертикальный имплантат максимальные и минимальные главные напряжения наблюдаются приблизительно в тех же местах, только их значения при этом уменьшаются. Основное же напряжение наблюдается с небной поверхности имплантата. Что касается наклоненного имплантата (рис. 13, 14), то максимальны
Рис. 15. Главные максимальные напряжения в губчатой кости (МПа) около вертикального дистального имплан-тата с длиной плеча дорзального тела равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в -20,33 мм
главные напряжения наблюдались в месте соединения имплантата и компактной кости, строго в направлении наклона имплантата. По круговому контуру кости напряжения меняют свой знак, минимальные же главные напряжения наблюдаются противоположно максимальным, ближе к точке приложения нагрузки.
Аналогично определялись главные напряжения в губчатой кости (рис. 15-18). При вертикальном дистальном имплантате они по его контуру почти полностью нивелировались за счет нулевого угла. Максимальные напряжения возникали в неточностях геометрии кости. В области наклоненного дистального имплантата максимальные главные напряжения передаются в губчатую кость в том же месте, где они концентрировались в компактной кости. По круговому контуру кости напряжения меняют свой знак, но значения напряжений по контуру значительно ниже пределов прочности. Минимальные напряжения
Рис. 1 6. Главные минимальные напряжения в губчатой кости (МПа) около вертикального дистального имплан-тата с длиной плеча дорзального тела равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
наблюдаются в соединении с головкой имплантата, которые будут компенсироваться учетом резьбы.
Таким образом, наклон дистального имплантата и наличие на нем односторонней опоры дорзального тела протеза увеличивало напряжения в материале протеза, компактной кости. Однако это увеличение не было значительным. В то же время оно было гораздо меньше критических значений для данных сред. Что касается губчатой кости, то напряжения в ней в целом не зависели от положения имплантата и слабо возрастали в зависимости от мезиодистальной протяженности дорзального тела имплантационного протеза.
По результатам математического моделирования методом конечных элементов установлена зависимость между величиной напряжений, передающихся в упругую среду кости и мезиодистальной протяжённостью дорзального тела протеза с односторонней опорой на дистальном имплантате
Рис. 1 7. Главные максимальные напряжения в губчатой кости (МПа) около наклонного дистального имплантата с длиной плеча дорзального тела равной:
а — 0,3 мм; б — 9,345 мм; в - 20,33 мм
_ 389.04 ■ 345,81 302,58 259,36 216,13 172,91 129,68 86.453 43,227 0.00066783
Рис. 18. Главные минимальные напряжения в губчатой кости (МПа) около наклонного дистального имплантата с длиной плеча дорзального тела равной: а - 0,3 мм; б - 9,345 мм; в - 20,33 мм
б
Рис. 19. Эквивалентные напряжения при различной длине дорзального тела протеза в:
а
а - имплантате; б - компактном слое кости
Рис. 20. Эквивалентные напряжения в: а - в имплантате; б - компактной кости (слева - у наклоненного имплантата, справа - у вертикального имплантата)
(вертикальном наклонном). При уменьшении этой протяжённости с 20,33 мм до 9,345 мм напряжения в компактной кости уменьшаются на 20%. При дальнейшем уменьшении плеча выноса до 0,3 мм (отсутствие дорзального тела) напряжения снижаются на 30% (с 228,02 МПа до 160,86 МПа) (рис. 1 9).
При сравнении моделей удалось определить, что напряжения в компактной кости в области вертикального дистального имплантата ниже, чем у наклоненного на 30-40%. Повышенные напряжения определены в месте соединения протеза и имплантата и здесь, у наклоненного имплантата, они были почти на 30% выше (рис. 20).
Для оценки прочности используются главные напряжения. По результатам прочностного анализа в протезе видно (см. рис. 20), что модель с наклоненным имплантатом не превышает пределов прочности. В случае прямого имплантата максимальные напряжения не превышают предела прочности на сжатие, а минимальные напряжения приближаются к пределу прочности в силу погрешностей геометрии, чего не произойдет в реальной ситуации. Максимальные напряжения в компактной и губчатой кости не превышают предела прочности на сжатие, однако в силу использования изотропного материала минимальные напряжения не отражают реальную картину. Пределы прочности сред на сжатие и растяжение даются в табл. 3.
Заключение
Следует отметить, что увеличение напряжения в материале протеза и компактной кости не являлось критичным и было гораздо меньше пределов прочности указанных сред при наклоне дистального имплантата с наличием дорзального тела с односторонней опорой на дистальном имплантате. Что же касается губчатой кости, то напряжения в ней в целом не показали зависимости положения имплантата и слабо возрастали при увеличении мезиодистальной протяженности дорзального тела протеза с односторонней опорой.
Таким образом, математическое моделирование методом конечных элементов показало некритичность распределения упругих напряжений в протезе, дистальном имплантате, компактной и губчатой кости при различной конфигурации дистальных отделов протеза.
Таблица 3
Пределы прочности протезов
Материалы Предел прочности, M^
на сжатие на растяжение
Губчатая кость ~ 93 ~ 15
Компактная кость ~ 310 ~ 47
Титан ~ 840 ~ 600
Список литературы
1. Байриков И.М., Монаков Д.В., Монаков В.А., Самуткина М.Г., Рудак К.Д. Оценка стабильности и остеоинтеграции дентальных внутрикостно-накостных имплантатов со сквозной пористостью в условиях атрофии костной ткани с использованием аппарата Periotest S. // Клиническая стоматология. - 2022. - Т. 3, № 25. - С. 20-24.
2. Кулаков А.А., Андреева С.Н. Роль клинических рекомендаций в обеспечении качества стоматологической
помощи при дентальной имплантации // Стоматология. -2019. - Т. 98, № 6. - С. 107-111.
3. Лепилин А.В., Захарова Н.Б., Шалина М.Ю. Профилактика воспалительных осложнений при операции немедленной дентальной имплантации // Пародонтология. - 2019. - Т. 24, № 3. - С. 236-242.
4. Мишнёв М.Л., Трезубов В.Н., Спицына О.Б. Влияние пародонтального статуса на сохраняемость имплантатов и
имплантационных протезов (обзор литературы) // Институт стоматологии. - 2022. - Т. 97, № 4. - С.93-95.
5. Мишнёв М.Л., Паршин Ю.В., Трезубов В.Н., Шакутин И.С. Измерение времени пережевывания пищи у обследуемых лиц молодого возраста // Институт стоматологии. - 2022. - Т. 97, № 4. - С.34-35.
6. Мишнёв М.Л., Трезубов В.Н., Розов Р.А., О.Н. Ткачева,
B.Р. Вебер, Е.В. Фролова, С.Д. Арутюнов, М.Ю. Кабанов, Спицина О.Б. Скрининговое формирование подхода к характеру подготовки полости рта пожилых пациентов перед имплантационным зубным протезированием // Проблемы стоматологии. - 2022. - Т. 18. № 2. - С. 148-151.
7. Мишнёв М.Л. Р.А. Розов, Трезубов В.Н. Компьютерная программа оценки степени риска потери дорзально наклоненных дистальных опорных имплантатов протяженных зубных протезов «ДИСТАЛЬ» // Свидетельство РосПатента о гос. регистрации программы для ЭВМ №2022669209 от 18 октября 2022 года.
8. Мишнёв, М.Л., Трезубов В.Н., Розов Р.А., Ткачева О.Н., Вебер В.Р., Фролова Е.В., Спицина О.Б., Герасимов А.Б. Прогнозирование сохраняемости внутрикостных имплантатов в участках наибольшей функциональной нагрузки на имплантационный протез // Институт стоматологии. - 2022. - Т. 96, № 3. - С. 88-89.
9. Олесова, В.Н., Бронштейн Д.А., Узунян Н.А., Заславский Р.С., Лернер А.Я., Шматов К.В. Биомеханика несъемного протеза на имплантатах при полном отсутствии зубов на верхней челюсти // Стоматология. - 2018. - Т. 97, № 6. -
C. 53-56.
10. Розов Р.А., Трезубов В.Н., Поцци А. Имплантационное протезирование протяжёнными цельно-диоксидциркониевыми конструкциями с цифровым моделированием окклюзионных поверхностей // Сеченовский вестник. - 2018. - Т. 33, № 3. - С. 41-48.
11. Розов Р.А., Трезубов В.Н., А.Л. Индивидуальная цифровая реконструкция жевательно-речевого аппарата при имплантационном протезировании пациентов с полной потерей зубов // Российский журнал биомеханики. -2022. - № 3. - С. 105-115.
12. Розов Р.А., Кабанов М. Ю., Трезубов В. Н. Утрата звеньев жевательного аппарата - инвалидность или инвалидизация? // Успехи геронтологии. - 2021. - Т. 34, № 2. - С. 232-238.
13. Трезубов В.Н., Розов Р.А. Декомпенсированный зубной ряд (философский этюд) // Пародонтология. - 2020. -Т. 25, № 2. - С. 134-139.
14. Трезубов В.Н., Розов Р.А., Азарин Г.С. Концептуальный подход к классификации протяженных имплантационных замещающих конструкций, использующихся у пациентов с полной потерей зубов // Стоматология. - 2017. - Т. 96, № 1. - С. 51-55.
15. Трезубов В.Н., Волковой О.А., Розов Р.А., Булычева Е.А. Сравнительная клинико-рентгенологическая характеристика различных конструкций непосредственных несъёмных имплантационных протезов // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. - 2018. - Т. 17, № 3. - С. 162-168.
16. Acharya P., Patel V., Duseja S., Chauhan V. Comparative evaluation of peri-implant stress distribution in implant protected occlusion and cuspally loaded occlusion on a 3-unit implant supported fixed partial denture: A 3D finite element
analysis study // J. Advan Prosthodont. - 2021. - Vol. 13, No. 1. - P. 79-88.
17. Belibasakis G., Manoi D. Microbial Community-Driven Etiopathogenesis of Perilmplantitis // J. Dent. Res. - 2021. -Vol. 100, No. 1. - P. 21-28.
18. Camargo B., Drummond L., Ozkomur A., Villarinho E., Rockenbach M., Teixeira E., Shinkai R. Implant inclination and cantilever length are not associated with bone loss in fixed complete dentures: a pospective study // Int. J. Prosthodont. -2019. - Vol. 32, No. 1. - P. 17-19.
19. Cerny D., Eckert S., Mounajjed R. Retrospective 9-Year Clinical Outcome Report on Adhesive Postendodontic Treatment of Anterior Teeth Using Prefabricated Fiber Posts // Int. J. Prosthodont. - 2019. - Vol. 32, No. 1. - P.14-16.
20. Chrcanovic B., Albrektsson T., Wennerberg Tilted versus axially placed dental implants: a meta-analysis // J. Dent. Res.
- 2015. - Vol. 43. - P. 149-170.
21. Cortellini P., Stalpers G., Mollo A., Tonetti M. Periodontal regeneration versus extraction and dental implant or prosthetic replacement of teeth severely compromised by attachment loss to the apex: a randomized controlled clinical trial reporting 10-year outcomes, survival analysis and mean cumulative cost of recurrence // J. Clin. Periodontal. - 2020. - Vol. 47 -P. 768-776.
22. Curtis D., Lin V, Fishman A., Sadowsky S., et al Patient-Centered Risk Assessment in Implant Treatment Planning // Int. J. Oral. Maxillofac. Implant. - 2019. - Vol. 34. -P. 506-520.
23. Daudt Polido W., Aghaloo T., Emmett T., Taylor T., Morton D. Number of implants placed for complete-arch fixed prostheses a systematic review and meta-analysis // Clin. Oral. Implants Res. - 2018. - Vol. 29. - P.154-183.
24. Elias D., Valerio C., Oliveira D. de, Manzi F. et al. Evaluation of different heights of prosthetic crowns supported by an ultrashort implant using three-dimensional finite element analysis // Int. J. Prosthodont. - 2020. - Vol. 33, No. 1. - P. 81-90. DOI: 10.11607/ijp.6247.
25. French D., Grandin H., Ofec R. Retrospective cohort study of 4,591 dental implants: Analysis of risk indicators for bone loss and prevalence of peri-implant mucositis and peri-implantitis // J. Periodontal. - 2019. - Vol. 90, No. 7. - P. 691-700.
26. Gulje F., Meije H., Abrahamsson I. et al. Comparison of 6-mm and 11-mm dental implants in the posterior region supporting fixed dental prostheses: 5-year results of an open multicenter randomized controlled trial // Clin. Oral Implants Res. - 2021.
- Vol. 32, No. 1. - P. 15-22.
27. Hentenaar D., Waal Y., Winkelhoff A. et al. Influence of cervical crown contour on marginal bone loss around platform-switched bone-level implants: a 5-year cross-sectional study // Int. J. Prosthodont. - 2020. - Vol. 33, No. 4. - P. 373-379.
28. Heitz-Mayfield L. Peri-implant diseases: diagnosis and risk indicators // J. Clin. Oral Implants Res. - 2008. - Vol. 35, No. 8.- P. 292-304.
29. Hirani, Devine M., Obisesan O., Bryant C. The use of three implants to support a fixed prosthesis in the management of the edentulous mandible: a systematic review // Int. J. Implant Dent. - 2022. - Vol. 8, - P. 28-38.
30. Hirata K., Takahashi T., Tomita et. al. The influence of loading variables on implant strain when supporting distal-extension removable prostheses: an In vitro study // Int. J. Prosthodont. -2015. - Vol. 28. - P. 484-486.
31. Hirata K., Takahashi T., Tomita et. al. Loading variables on implant-supported distal-extension removable partial dentures: an in vitro pilot study // Int. J. Prosthodont. - 2016. - Vol. 29, No. 1.- P. 17-19.
32. Hirata K., Takahashi T., Tomita et. al. Influence of abutment angle on implant strain when supporting a distal extension removable partial dental prosthesis: an in vitro study // Int. J. Prosthodont. - 2017. - Vol. 30, No. 1. - P. 51-53.
33. Iezzi G., Perrotti V., Felice P., Barausse C. et al. Are < 7-mm long implants in native bone as effective as longer implants in augmented bone for the rehabilitation of posterior atrophic jaws? A systematic review and meta-analysis // Clin Implant Dent. Relat. Res. - 2020. - Vol. 22. - P. 552-566.
34. Junge T., Topoli H., Eickholz P., Petsos H. Retrospective long-term analyses of tooth loss over 20 years in specialists practice setting: periodontally health / gingivitis and compromised patients // J. Clin. Periodontal. - 2021. -Vol. 48, No. 10. - P. 1356-1366.
35. Kamer A., Craig R., Neiderman R., Fortea J., et al. Periodontal disease as a possible cause for Alzheimer's disease // Periodontal. - 2020. - Vol. 83. - P. 242-271.
36. Kraljevic I., Glenz F., Jordi C., Zimmermann S., Joda T., Zimmermann N. Long-term observation of post copings retaining overdenture prostheses // Int. J. Prosthodont. - 2020. - Vol. 33, No 2. - P. 169-175.
37. Kuroda S., Kyun H. Stress Distribution in Obliquely Inserted Orthodontic Miniscrews Evaluated by Three-Dimensional
Finite-Element Analysis // Int. J. Oral Maxillofac. Implants. -2017. - Vol. 32, No. 2 - P. 344-349.
38. Lang L. Hansen S., Olvera N., Teith S. A comparison of implant complications and failures between the maxilla and the mandible // J. Prosthet. Dent. - 2019. - Vol. 121. -P. 611-617.
39. Li, Q., Cao R., Zhao K., Wang X. Survival rates of splinted and non-splinted prostheses supported by short dented implants (<8,5 mm): a systematic review and meta-analysis // J. Prosthodont. - 2021. - Vol. 23. - P. 63-84.
40. Messias, A., Nicolan P., Guerra F. Different interventions for rehabilitation of the edentulous maxilla with implant-supported prostheses: an overview of systematic reviews // Int. J. Prosthodont. - 2021. - Vol. 34. - P. 63-84.
41. Rozov, R. A., Trezubov V. N., Liddelow G. Clinical and radiographic classification of implant supported prosthesis for edentulous patients // Parodontologiya. - 2019. - Vol. 24, No. 2. - P. 157-160.
42. Schwarz F., Schär A., Nelson K., Fretwurst T. et al. Recommendations for implant-supported full-arch rehabilitations in edentulous patients: the oral reconstruction foundation consensus report // Int. J. Prosthodont. - 2021. -Vol. 34, P. 8-20.
43. Thoma, D., Wolleb K., Schellenberg R., Strauss F., Hämmerle C., Jung R. Two short implants versus one short implant with a cantilever: 5-year results of a randomized clinical trial // J. Clin. Periodontal. - 2021. - Vol. 48. - P. 1480-1490.
Финансирование. Работа не имела источников финансирования. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
EXPERIMENTAL STUDY OF THE DISTRIBUTION OF ELASTICITY IN THE PERI-IMPLANT BONE DURING PROSTHETICS
V.N. Trezubov1, M.L. Mishnev2, Yu.V. Parshin1, V.S. Modestov3, D.I. Yarekha3
1 Pavlov First Saint Petersburg State Medical University, St. Petersburg, Russia
2 Yaroslav-the-Wise Novgorod State University, Veliky Novgorod, Russia
3 Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia
ARTICLE INFO ABSTRACT
The world continues to study the biomechanics of implant dentures and their artificial supports. At the same time, different attitudes to the inclined position of distal implants in the bone and their bilateral (mesial and distal) loading were noted. The lack of a unified view of the problem under consideration set us the goal to study in the experiment the distribution of stresses in the peri-implant bone in vertical (sheer) and inclined implants with the absence or presence of a distally located prosthesis body of various lengths with one-sided support on these artificial supports. For the experiment, we used mathematical modeling by the finite element method. It was used to study the distribution and magnitude of elastic stresses in the peri-implant bone.
As a geometric model, a model of the upper jaw with an implant prosthesis installed on it, based on 4 implants, was used. It should be noted that the increase in stress in the material of the prosthesis and compact bone was not critical and was much less than the ultimate strength of these media when the distal implant was tilted with the presence of a dorsal body with onesided support on the distal implant. As for the spongy bone, the stresses in it showed no dependence on the position of the implant as a whole and slightly increased with an increase in the mesiodistal length of the dorsal body of the prosthesis with one-sided support. Thus, mathematical modeling by the finite element method showed the uncritical distribution of elastic stresses in the prosthesis, distal implant, compact and cancellous bone
©PNRPU
Received: 19 April 2023
Approved: 30 August 2023
Accepted for publication: 31 August 2023
Key words:
implant, prosthesis, finite element, model, elastic stress.
