Биомеханика имплантации, пример 6: Оценка распределения нагрузки в области двух имплантатов трехмерным анализом конечных элементов
В данном примере сравниваются деформации протеза, имплантатов и костной ткани при различных вариантах применения двух имплантатов (аналогично ситуациям в примере 3 - просим пользоваться формой поиска по сайту выше). В примере 6 на консольную часть протеза действует одиночная вертикальная сила (вниз) 100 Н и используются имплантаты диаметром 4 мм, за исключением дистального имплантата на рис. 1е, диаметр которого составляет 5 мм. (Другие параметры моделей конечных элементов представлены в Приложении к этой главе.) На модели конечных элементов указана только компрессионная деформация. Основные результаты представлены ниже (рис. 1).
- На рис. 1а и 1b показано, что увеличение расстояния между двумя вертикальными имплантатами с 10 до 20 мм приводит к значительному снижению деформации во всех составляющих конструкции и поддерживающих тканях. При расстоянии между имплантатами 10 мм в области соединения между имплантатом и протезом пиковая деформация составляет -4 х 10-3 (-4000 ЕОД, компрессия, сине-зеленый цвет), а в костной ткани варьируется от -1000 до -1500 ЕОД (рис. 1а).
При расстоянии между двумя имплантатами 20 мм нагрузки и деформации в области соединения между имплантатом и протезом, а также в костной ткани заметно ниже (рис. 1b).
Рисунок 1. Несколько вариантов трехмерного анализа методом конечных элементов для демонстрации влияния изменения пространства между имплантатами и наклона имплантатов на основную компрессионную деформацию кости, имплантата и протеза. (Крупный план некоторых участков в нижнем ряду позволяет лучше представить степень деформаций.):
(а, b) Для вертикально установленных имплантатов увеличение расстояния с 10 до 20 мм снижает их деформацию в области соединения с протезом и деформацию кости.
(с) В ситуациях (а) и (b) наклон имплантата на 30° снижает деформацию в области его соединения с протезом, но немного повышает деформацию кости.
(d) Аналогично ситуации (с), но наклон имплантата составляет 20°; деформация в области соединения имплантата с протезом такая же, как в ситуации (с), но меньше деформация кости.
(е) Имплантат 0 5 мм с наклоном 20°. По сравнению с ситуацией (d), немного снижается деформация и в области соединения имплантата с протезом, и деформация кости.
- На рис. 1с показано увеличение расстояния между имплантатами до 20 мм с помощью наклона дистального имплантата на 30°. В этом случае протяженность консольной части снижается по сравнению с рис. 1а и приблизительно такая же, как на рис. 1b. Однако пиковая нагрузка и деформация костной ткани на рис. 1с несколько выше, чем на рис. 1а и 1b, т.е. наклон имплантата в представленной ситуации может иметь как преимущества, так и недостатки.
- На рис. 1d отображен дистальный наклон имплантата на 20° при расстоянии между имплантатами 20 мм. В таком случае деформация костной ткани меньше, чем при наклоне имплантата на 30°, а деформация в области соединения имплантата и протеза почти не изменяется. Этот расчет позволяет считать предпочтительным меньший наклон имплантата.
- Наконец, на рис. 1е показано применение дистального имплантата большего диаметра (5 мм) с наклоном 20°. Нагрузки и деформации в этом случае почти не отличаются от ситуации на рис. 1d, но деформация костной ткани выражена слабее, что объясняется большей площадью поверхности такого имплантата.
Таким образом, результаты применения имплантатов, установленных под наклоном, зависят от нескольких переменных. С одной стороны, нагрузка на имплантаты (а значит, на деформацию) во многом зависит от расстояния между ними и длины консольной части протеза. С другой -определенное значение имеют наклон и диаметр имплантата. Так, анализ методом конечных элементов показал, что увеличение наклона имплантата от 0 до 60°, при сохранении прочих равных условий, приводит к более чем двукратному росту максимальной деформации имплантатов длиной 9 мм и диаметром 3,7 и 5,2 мм. Однако этот эффект был слабее выражен при использовании имплантатов длиной 10 мм тех же диаметров.
Кроме того, важно отметить, что деформация кости вокруг имплантата во многом зависит от особенностей его резьбы (см. Guan et al.). Иными словами, при необходимости более точных расчетов деформаций костной ткани, прилегающей к имплантатам, нужно тщательно учитывать профиль их резьбы. Как бы то ни было, в представленных в статьях на сайте примерах данный параметр игнорировали, уделяя основное внимание наклону имплантатов.
