Диссертация (1139527), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Приудлинении высоты соединения абатмента и имплантата (высота 0.45 мм всравнениис1.85мм)наблюдаетсяизменениеположениямаксимумарадиального смещения от наружного края кортикальной кости к внутреннему, вглубину кортикального слоя. При высоте конического соединения 0.45 мм зонарадиального смещения не меняется при изменении выраженности угла конуса(от 9º до 1.25º) При высоте конического соединения 1.85 мм положениемаксимума радиального смещения от наружного края кортикальной кости квнутреннему смещается в глубину кортикального слоя от его края приуменьшении угла конуса от 9º до 1.25º.Эквивалентные напряжения в кортикальной кости на этапе затяжкификсирующего винта максимальны при минимальном угле конуса – 1.25º,и наоборот, минимальны при угле 9º.
Это обусловлено изменением положениямаксимумарадиальногосмещения(т.н."распирания")верхнейчастиимплантата, при котором максимум перемещается в центральную часть91кортикального слоя, включая в работу больший объём материала, в отличии отего крайних положений (на внешнем, либо внутреннем крае). Сводныенагружения различных конструкций имплантатов представлены в таблице 3.1.Таблица 3.1 – Данные нагружения различных конструкций имплантатовM19°,высота0.45 ммM4M2M5M3M6M7M8цилиндр,цилиндр,9°,5°,5°,1.25°,1.25°,высотойвысотойвысотавысотавысотавысотавысота0.45мм1.85 мм1.85 мм0.45 мм1.85 мм0.45 мм1.85 мм2Площади поверхностей сопряжения в имплантате, мм2,63614,5312,51314,9892,40715,4422,51316,588Радиальные смещения поверхности имплантата, контактирующей с кортикальным слоемпри затяжке фиксирующего винта, мкм0,540,690,530,560,530,550,510,53Эквивалентные напряжения в кортикальном слое при действии окклюзионной нагрузки, МПа32 МПа29 МПа26 МПа28 МПа32 МПа29 МПа29 МПа38 МПаЭквивалентные напряжения в губчатом слое при действии окклюзионной нагрузки, МПа3,5 МПа5,7 МПа1,7 МПа2,2 МПа1,8 МПа2,2 МПа3,3 МПа7,9 МПаЭквивалентные напряжения в имплантате при действии окклюзионной нагрузки, МПа349 МПа 514 МПа 340 МПа 388 МПа 331 МПа 321 МПа 339 МПа 325 МПаЭквивалентные напряжения в абатменте при действии окклюзионной нагрузки, МПа220 МПа 429 МПа 234 МПа 332 МПа 247 МПа 272 МПа 194 МПа 207 МПаЭквивалентные напряжения в фиксирующем винте при действии окклюзионной нагрузки,МПа503 МПа 477 МПа 501 МПа 483 МПа 513 МПа 496 МПа 502 Мпа 485 МПаМинимальный коэффициент запаса прочности относительно предела текучести материалаимплантата, ед.
(Titanium Grade 4 σт=560 МПа)1.61.081.651.41.691.741.651.7Минимальный коэффициент запаса прочности относительно предела текучести материалаабатмента, ед. (Titanium Grade 5 σт=826 МПа)3.751.93.532.43.343.034.273.99Минимальный коэффициент запаса прочности относительно предела текучести материалавинта, ед.(Titanium Grade 5 σт=826 МПа)1.61.731.651.711.611.661.671.7923.2. Результаты математического моделировая статических испытанийсборной конструкции имплантата по ГОСТ Р ИСО 14801-2012«Стоматология. Имплантаты. Усталостные испытания для внутрикостныхстоматологических имплантатов»Данные расчёты были проведены перед реальнымии исследованиямии дляпоследуюущего сравнения и проверки гипотезы о возможности примененияметодовматематическогомоделированиядляопределенияпрочностиразрабатываемых конструкций дентальных имплантатов.
Была подготовленатрёхмерная компьютерная модель конструкции имплантата согласно ГОСТ РИСО 14801-2012 и проведена компьютерная симуляция методом конечныхэлементов статических испытаний имплантатов ИРИС ЛИКО-М диаметром 3.5мм и 4.0 мм, длиной 10 мм. Исследование было направлено на выявлениезначенияусилия,прикоторомвконструкцииимплантатавозникнетпластическая деформация.На рисунках 3.39–3.40 представлена диаграма нагружения конструкцийимплантатов диаметром 3.5 и 4.0 мм. Согласно полученным данным,пластическая деформация в конструкции имплантата диаметром 3.5 ммпроисходит при воздействии силы 374 Н, 4.0 мм – при 535.8 Н.Рисунок 3.39 – Кривая,демонстрирующая зависимостьсмещений в конструкции имплантатадиаметром 3.5 мм от усилий наштоке при симуляции статическихиспытанийРисунок 3.40 – Кривая,демонстрирующая зависимостьсмещений в конструкции имплантатадиаметром 4.0 мм от усилий на штокепри симуляции статических испытаний93На рисунках 3.41–3.44 представлено состояние математических моделей,нагружаемых конструкций на пределе несущей способности.Рисунок 3.41 – Эквивалентныенапряжения в конструкции имплантатадиаметром 3.5 мм при внешнемусилии 374 НРисунок 3.42 – Внешний виддеформации сборной конструкцииимплантата диаметром 3.5 ммРисунок 3.43 – Эквивалентныенапряжения в конструкцииимплантата диаметром 4.0 мм привнешнем усилии 500 НРисунок 3.44 –Деформациясборной конструкции имплантатадиаметром 4.0 мм в разрезе943.3.
Результаты нелинейного динамического конечно-элементного анализаимплантатов с коническим и цилиндрическим узлами сопряженияПорезультатамстатическогомоделированиядлядальнейшихисследований были выбраны 2 конструкции: M4 (конус - 5°, высота 1.85 мм) иМ8 (цилиндр, высота 1.85 мм), схемы которых представлены на рисунках 3.45–3.46. На рисунке 3.47 показан график смещения одной точки на нагружаемойповерхности абатмента для расчётов по моделям М4 и М8.Рисунок 3.45 – Схемарасчетной модели с узломсопряжения высотой 1.8 мми конусом 5° (М4)Рисунок 3.46 – Схемарасчетной модели с узломсопряжения в виде цилиндравысотой 1.8 мм (М8)0,04Цилиндр0,03Конус0,02СмещениевдольосиY,мм0,0100-0,016 -0,014 -0,012 -0,01 -0,008 -0,006 -0,004 -0,002-0,010,002-0,02-0,03СмещениевдольосиX,мм-0,04Рисунок 3.47 – График смещений точки на торцевой поверхностиабатмента для двух систем95Анализ перемещений показал, что система сопряжения по конусу ведётсебя немного жёстче (≈ 3%) относительно системы сопряжения по цилиндру.
Нарисунке 3.48 показано распределение величины раскрытия зазора междуимплантатом и абатментом в системе сопряжения по цилиндру и по конусу(Рисунок 3.48).АБРисунок 3.48 – Раскрытие зазора между имплантатом и абатментом всистеме с сопряжением по цилиндру (А) и конусу (Б), мкмНа рисунке 3.49 показан график изменения максимальной величиныраскрытия зазора между имплантатом и абатментом для двух систем во времени.3Цилиндр2,5Зазор,мкм21,510,50-0,500,511,522,533,54Время,сРисунок 3.49 – Изменения максимального зазора во времени96Анализ результатов показал, что в системе сопряжения по конусу,раскрытиязазорамеждуимплантатомиабатментомнепроисходит,следовательно, их соединение сохраняет герметичность на протяжении всегопроцесса нагружения.На рисунках 3.50–3.52 представлены картины распределениякоэффициентов запаса прочности относительно предела текучести материала вдеталях имплантируемой системы для разных способов сопряжения абатмента иимплантата.АБРисунок 3.50 – Распределение коэффициента запаса прочности относительнопредела текучести: А - абатмент с цилиндрическим типом соединения;Б- абатмент с коническим типом соединенияАБРисунок 3.51 – Распределение коэффициента запаса прочности относительнопредела текучести: A - имплантат с цилиндрическим типом соединения;Б - имплантат с коническим типом соединенияАБРисунок 3.52 – Распределение коэффициента запаса прочности относительнопредела текучести: A - фиксирующеий винт при цилиндрическом типе узласпряжения, Б - фиксирующий винт при коническом типе узла спряжения97Материал деталей имплантируемой системы работает в упругой областидеформирования,деформации,превышающиепределтекучести,т.е.необратимые, отсутствуют.
Имеется локальная зона смятия материала наконтактной поверхности между винтом и абатментом, не оказывающая влиянияна несущую способность конструкции.Такимобразом,проведенныеисследованиянапряжённо-деформированного состояния разрабатываемых имплантатов свидетельствуютоб их достаточном запасе прочности для функционирования in vivo.
Вдальнейшем эти результаты были проверены методами статического идинамического разрушения опытных образцов.3.4. Результаты моделирования нагрузки на костную ткань вокругразличных имплантатов системы ИРИСДанная серия расчётов была направлена на сравнение взаимодействийимплантатов ИРИС Эволюшн с агрессиивной резьбой и имплантатов ИРИСЛИКО-М с костной тканью. Кроме того, различные условия связыванияимплантатов с костью, заложенные в математической моделе, позволилииимитировать немедленную имплантацию и нагрузку и изучить её.В расчётных моделях была заложена вертикальная сила 200 Н.
Под еёвоздейстивем происходит осевое перемещение имплантатов (вдавливанию вкостные слои), независимо от строения резьбы. Вокруг имплантата ИРИСЭволюшн максимальное значение осевого смещения составило 1.5 мкм, вокругИРИСЛИКО-М1.9мкм(рис.2.53,2.54),отличиесоставило21%.Эквивалентные напряжения по Мизесу вокруг ИРИС Эволюшн составило 3.9МПа, вокруг ИРИС ЛИКО-М 5.6 МПа (рис. 2.55, 2.56) или на 31% выше.Различия в полученных данных равных диаметрах имплантатов можнообъяснить большей площадью поверхности и резьбовой части имплантата ИРИСЭволюшн 240.44 мм² против 158.27 мм² у ИРИС ЛИКО-М.98Рисунок 2.53 – Микродеформациядеформация костной ткани вокругостеонтегрированного имплантатаИРИС Эволюшн при вертикальнойнагрузке 200 Н. Максимальноезначение 1.5 мкмРисунок 2.54 – Микродеформациядеформация костной ткани вокругостеонтегрированного имплантатаИРИС ЛКО-М при вертикальнойнагрузке 200 Н. Максимальноезначение 1.9 мкмРисунок 2.55 – Эквивалентныенапряжения по Мизесу в костивокруг имплантата ИРИС Эволюшнпри вертикальной нагрузке 200 Н.Максимальное значение 3.9 МПаРисунок 2.56 – Эквивалентныенапряжения по Мизесу в костивокруг имплантата ИРИС ЛИКО привертикальной нагрузке 200 Н.Максимальное значение 5.6 МПаВокруг имплантата ИРИС Эволюшн максимальное значение деформациисоставило 1.8 мкм, вокруг ИРИС ЛИКО-М 2 мкм (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
