CC BY
11
DOI: 10.5281/zenodo. 1493827 LCC - № RK1-715
МОДЕЛЮВАННЯ ПРУЖНО-НАПРУЖЕНОГО СТАНУ ЗУБНОГО ПРОТЕЗУ
Всеволод Новжов1, Микола Задирко1
1 Херсонський нацюнальний технiчний унiверситет, Украша Address for Correspondence: Микола Задирко, студент Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет E-mail: nikolay.zadyrko@gmail.com
Анотащя. Робота носила як експериментальний так i теоретичний характер. Експериментальш дослiдження складали у визначенi можливосп використання нового матерiалу „НЕРЖСТОМ" та титанових сплавiв для протезування та iмплантащi.
Проаналiзувавши результати, отриманi за допомогою високоточного аналiзатора МЕКСПЕРТ-001М, можна зробити висновок про доцшьшсть протезування пащенпв суцiльнолитими мiстковидними протезами та коронками зi сплаву "НЕРЖСТОМ" при значеннях рН слини = 7,0 та 8,0.
З отриманих результат по вивченню титанового iмплантату видно, що у всiх контактних парах титанового iмплантату з неблагородними сплавами значення ЕРС перебувають у межах норми, на вщмшу вiд благородних сплавiв.
Була розроблена 3-х мiрна комп'ютерна модель зуба з уаею його складною внутрiшньою структурою й навколишшми тканинами. Дослiдження проведене методом кшцевих елементiв з використанням програмного комплексу ANSYS. Отриманi чисельнi результати погодяться з бюмехашчними параметрами зубошилепно'1' системою.
Комп'ютерне об'емне моделювання може бути корисним для стоматолопв будь-якого профшю, тому що на екраш монiтора можливо детально розглянути весь дослщжуваний об'ект або будь-яку його частину в потрiбному ракурсi й масштаб^ а також дати бшьше правильний прогноз пропоновано'1' конструкци зубного протеза.
Ключов1 слова: сплав, iмплантацiя, модель.
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
Abstract. Work carried both experimental and theoretical character. Experimental researches made
in certain possibilities of use of new material "NERGSTOM" and titanic alloys for prosthetics and implantation.
Having analyzed the results received by means of high-precision analyzer "EKSPERT-001", it is possible to draw a conclusion on expediency of prosthetics of patients cast integral bridge artificial limbs and crowns from alloy "NERGSTOM" at values рН a saliva = 7,0 and 8,0.
From the received results on studying titanic implant it is visible, that in all contact steams titanic implant with ignoble alloys of value EOF are in norm limits, unlike noble alloys.
There was 3 developed х a measured computer model of a tooth with all its difficult internal structure and surrounding fabrics. Research is lead by a method of final elements with use of program complex ANSYS. The received numerical results will agree with biomechanical parameters tooth' system.
Computer volume modelling can be useful to stomatologists of any profile as on the monitor screen probably in details to examine all investigated object or its any part in the necessary foreshortening and scale, and also to give more correct forecast of an offered design of a tooth artificial limb.
The use of the system for the production of purely-ceramic sand-dentures is carried out only with a number of restrictions associated with low strength of the prosthesis and consistent reduction of the strength (fatigue) of the frame material. According to the remote results, practically all solid-ceramic prostheses made on different systems from different manufacturers, after three years of operation, lose up to 30% of the declared strength.
More and more proliferation in real time was obtained by high-strength and aesthetic bridge prosthesis, the frames of which are made of zirconium oxide. This is the only material that can be used for the construction of frameworks under bridge designs and other designs of prostheses.
But for the present, metal is used for prosthetics, in particular not only for the framework, but also for implantation, etc. In this regard, it is necessary to search for new metals and alloys and study their corrosion resistance in the oral cavity. In addition, you must determine the strength of the crown or prosthesis when using the pad on the depulpted tooth.
Keywords: alloy, implantation, model.
Introduction. Актуальшсть теми. Будь -яке лшування повинне бути науково обгрунтоване, тому стоматология 21 -го вшу використовуе у своему арсеналi бюлопчно сумсш матерiали, з яких швидко та яюсно можна виготовити високохудожш естетичш реставрацп. У зв'язку з цим третсм фактором, який визначае ефектившсть реставрацп зубiв та зубних рядiв е бюсумюшсть та мщшсть протезiв.
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
На сьогодення на стоматолопчному ринку технологи гарантують надшне виготовлення в
основному лише одиничних суцшьно -керам1чних коронок. Використання системи для виготовлення суцшьно -керам1чних мютковидних протез1в здшснюеться лише з рядом обмежень. Це пов'язано з низькою мщшстю протезу та послщовним зниження мщносп (стомленням) каркасного матер1алу. У зв'язку з цим необхщно проводити пошук нових метал1в та сплав1в та вивчення !х корозшно'1 стшкосп у порожниш роту. Кр1м того необхщно визначати мщшсть коронки або протезу при використанш накладки на депульпований зуб.
Метою дано'1 роботи е вивчення бюсумсносп сплав1в при протезуванш та моделювання напружено -деформацшного стану зубу та протезу.
При цьому вир1шували наступш завдання:
1. Провести експериментальш дослщження рН та ЕРС слини при контакт! з сплавом «НЕРЖСТОМ» та титаном.
2. Провести моделювання пружно - напруженого стану зубу шляхом задання навантаження в його окремих точках.
3. Промоделювати оптимальну конструкщю протеза зуба.
Objective. Об'ектом дослщження е ф1зико-х1м1чш властивост середовища сплав - слина.
Предмет дослщження - електрох1м1чш характеристики сплав -слина; математичш р1шення рентгенограм зубу.
Materials and methods. Методи дослщження: вим1рювання р1знищ потенщал1в, моделювання з використанням програмного комплексу ANSYS.
Виходячи з того, що для моделювання пружно -напруженного стану зубу пщ протезом необхщш даш про матер1ал, з якого зроблено протезу, тому спочатку проведено виб1р матер1алу з огляду на б1осум1н1сть. З обзору науково'1 л1тератури визначен1 типу протезуючих конструкц1й, основн1 матер1али для протезування та вимоги до них.
Для вивчення можливосп використання матер1ал1в при протезуванш використовували рН -метр юнометр „ЕКСПЕРТ -001" та апарати „БПМ -03" i „ДГТ -1". Спочатку визначали можлив1сть використання неблагородного сплаву „"НЕРЖСТОМ" для виготовлення суцшьнолитих мютковидних протезiв i коронок. Зразок розмщували у розчинi штучно! слини i вводили електроди. Одним електродом був зразок iз аналiзуемого сплаву, як електрод порiвняння використали хлор-срiбний електрод. 1з отриманих значень потенцiалiв обчислювали рiзницю потенцiалiв (ЕРС). Результати приведенi в таблищ. З результатiв витдно, що при значеннях рН = 7,0 та 8,0 перебувають у межах норми. Однак, при значеннях рН = 4,5 значення ЕРС можуть досягати 112 мВ, що перевищуе
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
норму 80 мВ. Тому можна зробити висновок про доцшьшсть протезування пащенпв
суцшьнолитими мютковидними протезами та коронками 3i сплаву "НЕРЖСТОМ".
Крiм того, в наш час використовують протезування на дентальних iмплантатах, але дотепер, залишаються невиршеними деякi аспекти цього протезування, зокрема тдбор сплавiв для виготовлення зубних протезiв. Введення в порожнину рота металевих включень приводить до тдвищення електрохiмiчних потенцiалiв, до порушення бюлопчно! рiвноваги електричного поля.
Як об'екти для проведення дослiдження використали втизняний титановий iмплантат (TiCr4) i зразки стоматолопчних сплавiв у виглядi пластин единого розмiру. Для зубних протезiв взятi наступнi стоматологiчнi сплави: ВТ-14; ВТ-1 -0-М; Бюгодент CCN; НХД; ПД-190; ПД-250; Супер -ТЗ; Суперпал. Вимiри проводили аналогiчно попереднiм. У вах контактних парах титанового iмплантата з неблагородними сплавами значення ЕРС перебувають у межах норми, на вщмшу вiд благородних сплавiв. Найменше значення ЕРС спостерiгаються в титанового iмплантату зi сплаву на основi титану (ВТ-1, ВТ-14), а найбiльшi iз золотовмiсними сплавами (Супер-КМ, Сперпал).
Шсля експериментальних дослiджень проводили математичне моделювання пружно-напруженного стану зубу. Така необхщшсть зумовлена, що вар'ювання геометрп форми протеза змiнюе параметри жувально! поверхнi чим може збiльшити життевий цикл реставрацп. При цьому необхщно враховувати, що зуб мае карiезну порожнину, яка заполнена протезуючим матерiалом. Тому виникае потреба вирiшення задачi оптимiзащi форми пружно-напруженного неоднорiдного тша при зовнiшньому навантаженi.
В робот використана спрощена двумiрна геометрична модель, яка побудована за рентгенознимками. Двумiрна геометрична модель описуеться плоскою областю, що е результатом об'еднання декшькох зон вщповщним рiзним матерiалам. Границя кожно! iз зон описуеться замкнутою ламаною лiнiею. Ламана лiнiя (границя) задаеться послщовшстю пар координат ii вершин у прямокутнiй системi координат. Задачею було знаходження для кожно! зони вщповщно! вектору пересунення тензора деформацп та напруження, що задаш системою рiвнянь, якi вирiшенi в комп'ютернш програмi методом граничних елемешив. Результатом була побудова перетину зубу, де червоним тшром показана сульнокерамiчна накладка, зеленим - дента, жовтим - зони емаль Зона навантаження - мiж червоним та зеленим. Чим бшьша напруга, тим бшьше затемнення.
За допомогою програмного комплексу ANSYS проведене чисельне визначення напруження зубу при рiзних пересиваннях шелепи по вюях Х, Y, Z.
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
Conclusions. 1. Встановлено, що доцшьно протезувати пащенпв суцшьними мiстковими
протезами та коронками Ï3 сплаву „НЕРЖСТОМ" при значен рН слини 7,0 -8,0.
2. Показано, що використаш титанових iмплантантiв оптимальна величина ЕРС при використанш конструкцп протезiв Ï3 титану.
3. Показано, що модель розподшу напруги у зубi можне основуватися на двумiрнiй геометричнiй моделi, побудуванiй за рентгеновськими знимками. Виршення задачi пружно -напруженного стану зубу за комп'ютерною програмою шляхом заданя навантаження в певних точках.
4. Запропонована комп'ютерна програма ANSYS для визначення оптимального конструкцп протеза. Проведено моделювання навантаження на зубошлепну систему тд протезом.
Conflict of interest statement: The authors state that there are no conflicts of interest regarding the publication of this article.
ISSN 2311-1100
REFERENCES:
CC-BY-NC
1. Сапин М.Р., Билич Г.Г. Анатомия человека. М.: Высшая школа, 1989. 543 с.
2. Гаврилов Е.И. Материалы для протезирования. -М.: Медицина, 1979. 264 с.
3. Борисенко А.В. Композиционные пломбирочные материалы. М.: Книга плюс, 1999. 176 с.
