Биомеханика All-on-4

Пока на крупнейшей конференции имплантологов ITI (2018г.)  заслушивались доклады о «подтвержденном» отсутствии «статистически значимой разницы» в приживаемости дентальных имплантах при лечении полной адентии между протоколами «все-на-четырех» в сравнении с зубными протезами с опорой на пять и более имплантов,  группа наших ученых* «Института проблем механики» под рук. Дашевского И.Н. провели интересное исследование.
Был проведен биомеханический анализ двух видов нагрузки (при откусывании и жевательной) для двух схем установки зубных имплантов по протоколу «All-on-4».
Компьютерное моделирование челюсти с установленными полными балочными протезами была проведена с использованием специального комплекса аналитических программ Ansys и Mimics (расчетный модуль нагрузки).
 

Сравнивали два способа установки имплантов:

1. Параллельная установка дентальных имплантов длиной 11 мм и диаметром 3,5 мм.
2. Крайние импланты  установлены под углом 45° (длина и диаметр та же), внутренние параллельно.

В условия моделирования было заложено: нормальный уровень остеоинтеграции, костная ткань альвеолярной части нижней челюсти и материал титанового сплава имеют однородный (изотропный) характер.
 

Анализировались два вида нагрузки:

1. Вектор силы F_B= нагрузка, тождественная  откусыванию.
2. Вектор силы F_С= нагрузка, тождественная жеванию. Эта нагрузка преимущественно подавалась на консоль протезной балки (выделено красным).

 Биомеханическая модель нижней челюсти с балочным зубным протезом «All-on-4» рассчитывалась, исходя из стандартной окклюзионной  нагрузки в области моляров и первого премоляра в 200 Н (F_B=F_C=200 Н).
Замеры значений напряжений компактной костной ткани (при стандартной жевательной нагрузке) не превышают ее порогового значения в 120Мпа.
Опасения вызывают максимальные значения деформации в костных тканях при нагрузке консоли протезной балки (выделено на рисунке красным) – предел ее повреждаемости может быть превышен.

При откусывании отмечается  сравнительно равномерное распределение нагрузки и в самих имплантах и в компактном слое костной ткани.
Разница в максимальном напряжении костной ткани между параллельной схемой установки импланта №1 и схемой №2 с использованием крайних наклонных имплантов составила 8,8% в пользу схемы №2.
Рисунок полей напряжения в имплантах, напротив, ярко выражен большей интенсивностью (+46%) в схеме №2, по сравнению с параллельной схемой установки импланта.

Рис. 1. Напряжения по Мизесу в НЧ и имплантатах при откусывании. На гистограммах – величины максимальных напряжений: голубые столбцы – схема 1, коричневые столбцы – схема 2; в процентах указана разница между схемами.

При моделировании жевательной нагрузки преобладающий объем приходится на крайние импланты и соответствующие области нижней челюсти.
Для «наклонной» схемы №2 напряжение костной ткани при жевании в крайнем отделе нижней челюсти превысила аналогичный параметр «параллельной» схемы №1 - 79,3%!
Степень напряженности костной ткани по остальным участкам костной ткани вживленных имплантов сопоставима по двум схемам.
Нагрузка на импланты показала максимальную величину также на крайнем импланте по «параллельной» схеме №1 (+31,5%).
 
Рис. 2. Напряжения по Мизесу в НЧ и имплантатах при жевании. На гистограммах – величины максимальных напряжений: голубые столбцы – схема 1, коричневые столбцы – схема 2; в процентах указана разница между схемами.

При откусывании «параллельная» схема №1 установки зубных имплантов по степени противодействия нагрузки сопоставима с «наклонной» схемой №2.
При жевании «параллельная» схема №1 в меньшей степени повергает деформированию костную ткань, но при этом уровень напряжения на первый от шейки импланта виток резьбы сопоставим с условным значением предела прочности титана.
Чем это грозит? Если предельная нагрузка носит циклический постоянный характер, это со временем приведет к микротрещинам в импланте, которые в дальнейшем активируют усталость металла, что может спровоцировать его перелом.
Так как компьютерная биомеханическая количественная модель расчета напряженно-деформированного состояния челюсти носит условный, приблизительный характер, на практике следует опираться на качественный комплексный подход в реабилитации пациента, учитывая синергическую взаимосвязь единой ортопедической конструкции с опорой на импланты по протоколу All-on-4.