CC BY
24
В1СНИК ВДНЗУ « Украгнсъка медична стожатологгчна акадежЬя»
УДК 616-314. 11-089.843:615.465 Остроголов Д.Ф.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА АРМИРОВАНИЯ БАЗИСОВ СЪЁМНЫХ ПРОТЕЗОВ
Высшее государственное учебное заведение Украины «Украинская медицинская стоматологическая академия» г.Полтава.
В статье приведен математический анализ напряжений, возникающих в базисах съемных протезов при функционировании. Расчеты выполнены с помощью метода «арок - центральной консоли» для серий из образцов не армированного базиса, а также базисов, армированных сетчатой или, предложенной нами, дугообразной арматурой. На основании расчетов получены данные, свидетельствующие о целесообразности применения дугообразного армирующего элемента. Эти данные подтверждены и в эксперименте с использованием испытательной машины РМП - 500.
Ключевые слова: базис съемного протеза, механическая прочность.
Удельный вес съемных пластиночных зубных протезов в общем количестве нуждающихся в ортопедической помощи составляет 35-40% и увеличивается в старших возрастных группах населения.
Основным конструктивным материалом для них служат пластмассы акрилового ряда недостатком которых остается их малая механическая прочность. В связи с этим в клинической практике приходится сталкиваться с частыми поломками базисов протезов, что по данным отдельных авторов достигает 35-49% случаев от общего числа изготовленных съемных конструкций [1, 3, 5].
По данным Т.Н. Родиной [6] длительность пользования съемными протезами до первой поломки составляет 0,5-1,4 года.
Переломы протезов требуют их повторного изготовления, а значит затраты материалов, рабочего времени и сокращают охват ортопедической помощью населения.
На этом основании целью работы явилось повышение сроков эффективного пользования съемными конструкциями путем увеличения их прочностных характеристик.
В ходе исследования, было предпринято математическое и экспериментальное обоснование технологии армирования базисов съемных протезов.
Метод исследования
Для расчётов использован метод "арок— центральной консоли". В нём учитывается то, что базис протеза представляет собой не чистый, а срезанный с одной стороны купол, имеющий кроме того более сложную геометрическую форму. Исследования на прочность проводились на испытательной машине РМП-500, модернизированной нами под условия нашего эксперимента.
Результаты и их обсуждение
Основные причины механических повреждений базиса связаны с конструктивными особен-
ностями самого протеза, в результате которых возникает значительное локальное напряжение. К указанным особенностям, прежде всего, следует отнести соединение в протезе разномо-дульных материалов (материал базиса и материал зуба), которое само по себе уже может вызывать концентрацию напряжения в зоне сочленения указанных материалов в 1,5-2 раза. Кроме того, дополнительным фактором является то, что именно в зоне сочленения, как общая геометрия протеза, так и геометрия самого зуба таковы, что имеются достаточно острые края и расщелины, концентрация напряжения на которых может увеличиться в 10 и более раз. Указанные обстоятельства приводят к тому, что в базисе при циклических жевательных нагрузках (как правило между центральными передними зубами) появляется магистральная трещина, которая распространяется в тонкую (нёбную) часть базиса и приводит к частичному или полному разрушению протеза. Для предотвращения распространения такой трещины предложено армирование ската базиса (нёбной части) протеза сеткой. К сожалению, такая сетка, расположенная вдали от локальных концентраторов напряжения, несмотря на то, что несомненно увеличивает жёсткость свода протеза, лишь препятствует росту трещины, но не может эффективно препятствовать её возникновению, которое всегда начинается от зубного ряда, то есть от мест концентрации напряжения. Таким образом, армирование ската базиса полного съёмного протеза не позволяет полностью решить проблему повышения прочностных характеристик протеза, что заставляет искать другие конструктивные решения этой задачи.
Так как полный съёмный протез верхней челюсти в основе своей конструкции содержит купол, а купол - это тело, полученное вращением арки вокруг своей оси. Соответственно, на купол действуют силы, подобные тем, которые действуют на арку. Арка стремится распрямиться и перейти в прямую, в результате чего происходит её разрушение.
* Работа выполнена согласно плана инициативной НИР кафедр ортопедического профиля «ОптимЬацт профтактики та ль кування стоматолопчних захворювань (номер госрегистрации 010611003237)
Актуальт проблемы сучасно!' медицины
Решить эту задачу можно увеличив толщину купола или усилив его края.
Чтобы подтвердить это, мы провели расчёты в соответствии с математической пространственной моделью полного съёмного протеза. При этом было рассмотрено три варианта протеза: с базисом, армированным металлической сеткой, и с базисом, армированным дугообразной арматурой, а также с неармированным базисом. Расчёт всех трёх вариантов протеза проводился методом "арок—центральной консоли" [2]. Именно этот метод позволяет учесть пространственный характер деформаций и напряжённого состояния протеза в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Известно, что подавляющее большинство переломов полных съёмных протезов на верхнюю челюсть приходится на центральные переломы, идущие по сагиттальной линии протеза между фронтальными искусственными зубами до заднего края базиса [4]. Именно такой характер разрушений свидетельствует о работе протеза как пространственной конструкции и о недостаточной прочности традиционной пластмассы протеза. Весь протез рассматривается как совокупность центральной упругой консоли, совпа-
дающей по направлению с сагиттальной осью и ряда арок, служащих упругим винклеровским основанием для консоли. В ходе расчёта мы установили распределение между нагрузкой воспринимаемой упругим арочным основанием и основным консольным элементом протеза.
При использовании в качестве арматуры металлической сетки, относительная доля внешней нагрузки, воспринимаемой арками, несколько уменьшается, а прочность консольного и арочных элементов возрастает по сравнению с не армированным базисом.
При использовании дугообразной арматуры, вследствие увеличения жёсткости основания, уменьшаются напряжения как в арочных, так и в консольном элементах, при этом несколько уменьшается доля арочной компоненты нагрузки и уменьшается опасность появления центрального перелома. Преимущество этого типа арматуры подтверждается не только более низкими контактными напряжениями, а и характером разрушения, фиксируемым на практике.
На рис. 1 приведены графические зависимости, позволяющие оценить распределение внешней нагрузки между арками и консолью для трёх рассмотренных вариантов.
а) б) .в).
Рис. 1. а). Пример распределения нагрузки на арки и центральную консоль для не армированного базиса; б). Пример распределения нагрузки на арки и центральную консоль
для базиса армированного металлической сеткой; в). Пример распределения нагрузки на арки и центральную консоль для базиса армированного дугообразной арматурой.
Они свидетельствуют о том, что наибольшая доля арочного компонента приходится на протез без арматуры, а среднее положение характерно для протеза, армированного металлической сеткой. Анализ напряжений арочных и консольного элементов, выполненных на основании расчёта показал, что наиболее рациональным является вариант, армированный дугообразной арматурой
Данные выводы подтверждают результаты экспериментальных исследований в испытательной машине РМП-500 с помощью сложной формы накладок, повторяющих нагрузку в по-
лости рта и образцов координально отличающихся от тех, которые испытывали другие авторы тем, что полностью повторяют форму протеза с его сложной геометрией и позволяют точнее определить действие сил, действующих на протез с учётом разницы плотности базиса протеза и искусственных зубов (Рис 2).
Это позволило сопоставить свойства образцов с нагрузками на протез в полости рта. Благодаря этому, в ходе эксперимента удалось повторить анатомию полости рта и сил, которые действуют на протез
Том 10, Выпуск 3
45
BiCHHK ВДНЗУ « Украгнсъка медична стожатологгчна ак аде Mi я»
Эластичная прокладка
Эластичная прокладка
Рис. 2. Действие силы на протез в полости рта и во время проведения эксперимента
Наилучшие результаты среди трёх групп были у образцов, армированных дугообразной арматурой.
На основании этих исследований, а также с учётом того, что основным недостатком всех существующих методик армирования является, очень частое смещение армирующего элемента в момент паковки и прессования пластмассы,, мы предлагаем армировать протезы дугообразной металлической пластинкой шириной 5-6 мм, закрепляемой в гипсовой модели с помощью конических штифтов (патент на полезную модель №27345 от 25.10.2007) г.Благодаря их форме арматура легко надевается и снимается, а также фиксируется на заданном расстоянии от модели и исключает сдвиг армирующих элементов во время замены воска на пластмассу, обеспечивает хорошую механическую фиксацию с базисным материалом, чем достигается повышение качества съёмного зубного протеза.
Выводы
1. Из анализа распределения нагрузок внутри протеза следует, что наибольшая доля арочной нагрузки характерна для не армированного базиса. Максимальные значения внутренних напряжений существенно снижаются при использовании обоих вариантов армирования протеза. Особенно существенно - у варианта с дугообразной арматурой. Этот вариант следует счи-
Реферат
МАТЕМАТИЧНЕ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОБГРУНТУВАННЯ МЕТОДУ АРМУВАННЯ БАЗИС1В ЗН1МНИХ ПРОТЕ31В Остроголов Д.Ф.
Ключов1 слова: базис зшмного протеза, мехаычна мщнють.
В статп наведений математичний анал1з напружень, як1 виникають в базисах зшмних протез1в пщ час fx функцюнування. Розрахунки проведен! за допомогою методу «арок - центрально'!' консолЬ для серш з трьох зразш неармованого базису, а також базиав, армованих аткою та запропонованою ду-гопод1бною арматурою. На пщстав1 розрахунш отримаш даы свщчать про доцтьнють застосування дугопод1бного елемента для армування. L|i дат пщтверджеы також в експериметт з використанням дослщноТ машини РМП - 500.
Summary
MATHEMATICAL AND EXPERIMENTAL GROUNDS FOR METHOD OF RE-ENFORCEMENT OF REMOVABLE DENTURE BASES Ostrogolov D.F.
Keywords: base, removable denture, mechanical strength.
This paper presents the mathematical analysis of tensions arising in the bases of removable dentures during their wearing. Calculations are executed by the method of «arch - central cantilever» for series of three samples of non-reinforced base, and for bases, which are reinforced with reticle or by arched armature we worked out. On the basis of calculations our findings prove the advisability for application of the arched reinforcing element. These data are also confirmed in an experiment with the use of proof-of-concept machine RMP-500.
тать наиболее рациональным сточки зрения его напряжённого состояния.
2. Экспериментальные исследования в испытательной машине РМП-500 приводят наилучшие показатели у образцов с дугообразной арматурой.
Литература
1. Белков О. Б. Кпшшо - лабораторна оцшка якос"п повних зшмних протез1в та методи и пщвищення у масовому виробництв1 : автореф. дис. на здобуття наук, ступеня канд. мед. наук : спец. 14.00.21 "Стоматолопя" / О. Б. Белков -Полтава, 1993. - 23 с.
2. Крайнш А. В. Покращання ф1зико-мехашчних властивостей пластмасових базисних зшмних протез1в (клшко-лабораторне дослщження) : автореф. дис. на здобуття наук, ступеня канд. мед. наук : спец. 14.00.21 "Стоматолопя" / А. Б. Крайнш - К., 2002. - 20 с.
3. Локота Е. Ю. Рацюнальш конструкци часткових пластинчастих протез1в для замщення дефекпв зубних ряд1в. Кшшка, технологи виготовлення : автореф. дис. на здобуття наук, ступеня канд. мед. наук : спец. 14.00.21 "Стоматолопя" / Е. Ю. Локота -Полтава, 2002. - 17 с.
4. Мишнев Л. М. Полимеризация базисных пластмасс в условиях сухой среды и частота переломов пластиночных протезов. / Л. М. Мишнев, А. Ю. Медведев, Ю. В. Демченко // Проблемы совершенствования медицинской помощи населению г. Ленинграда. Городская научно - практическая конференция молодых специалистов учреждений здравоохранения г. Ленинграда. -Тезисы (23-24 мая 1988г.) - Ленинград, 1988. - С. 241-242.
5. Писаренко О. А. Клшко-технолопчш аспекти пщвищення якост1 повних зшмних протез1в на верхню щелепу : автореф. дис. на здобуття наук, ступеня канд. мед. наук : спец. 14.01.22 "Стоматолопя" / О. А. Писаренко -Полтава, 2001 .-15с.
6. Родина Т. Н. Клинико-лабораторное обоснование применения акриловых протезов повышенной прочности на беззубую верхнюю челюсть : автореф. дис. на соискание научной степени канд. мед. наук : спец. 14.00.21 "Стоматология" / Т. Н. Родина -Самара, 1999-22 с.
