Диссертация (1140509), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В основеэмали - жесткий массивный каркас в виде эмалевых единиц, хорошопротивостоящий вертикальной нагрузке. Промежутки между кристалламизаполнены менее прочным гидратным и органическими веществами. Подобныесистемы обладают высокой прочностью, но не способны трансформироваться,расти, они ориентированы прежде всего на противостояние сжатию. По такойсхеме изготавливают детали в технических устройствах. Дентин, как и костискелета, состоит из пластичного каркаса, промежутки которого заполненытвердым веществом, что позволяет дентину расти, хотя изменения абсолютныхразмеров на порядок меньше, чем у костей скелета. Рост дентина ограниченэмалевым колпачком и цементом корня, поэтому он растет в сторонупульповой камеры.
Дентин благодаря своему строению незначительноориентирован как на растяжение, так и в большей степени на сжатие, т. е.118передачу нагрузки от эмали на ткани пародонта.Таким образом, морфологические исследования показывают, что твёрдыеткани зуба представляют собой многослойную систему, организованную потипу «сэндвича» или «луковицы», каждый из слоев имеет свою минеральнуюструктуру, соответствующую действующим на него нагрузкам.Исследование прочностных свойств эмали и дентина выявило ихзначительныемеханическиехарактеристики,которыенеобходимыдляфункционирования организма.
В процессе онто- и филогенеза природойдостигнут баланс между функционированием зубочелюстной системы и еестроением. Иными словами, в ответ на нагрузку строится такая система,которая позволяет использовать минимальное количество материала иминимальное количество энергии на ее содержание из тех материалов, что естьв организме.Твёрдые ткани зуба образованы высокопрочным белково-минеральнымкомпозитом при построении ориентированным на нагрузку в вертикальномнаправлении.
При этом эмаль воспринимает напряжения, возникающие припережевывании пищи, а дентин воспринимает и частично гасит напряжения, абольшую их часть передаёт напародонт зубов и кортикальную пластинкучелюстей.При изучении зубочелюстной системы как биомеханической, работакоторой основана на передаче усилий от мышц к коронковой части зубов,определяют её прочностные и деформационные характеристики. Знание этиххарактеристик позволяет судить о способности этой системы воспринимать итрансформировать нагрузки, не разрушаясь. Возникающие напряжения идеформации свидетельствуют об особенностях изменения костной ткани изубов под действием нагрузки.Установлено, что величина модуля упругости (Е)при определенныхнагрузках постоянна для всех материалов, образующих зуб, и окружающих119тканей. Это означает, что графики, характеризующие зависимость напряженийот деформаций, располагаются под одним и тем же углом -– совпадают друг сдругом на определенных участках при пережевывании пищи.
В то же времяпрочностные характеристики этих материалов существенно различаются и ихразрушениепроисходитприразныхнапряжениях:связкипериодонтаразрушаются при напряжениях порядка 1 МПа, дентин –- 200 МПа, эмаль –1200 МПа. Однако это свойство приводит к тому, что при определенномнагружении зуба и передаче нагрузки от него к костям черепа в системематериалов, образующих и удерживающих зуб, а также в местах переходоводногоматериалавдругойневозникаетдополнительныхвредных(паразитарных и разрушающих) напряжений.
Если бы это явление имело место,то неизбежными были бы расслоения, образование трещин и иных дефектовструктуры тканей на границах тканей, например при переходе эмали в дентин,компактной костной пластинки в губчатую костную ткань и т. п.В основе прочностных свойств твёрдых тканей зуба лежат следующиезакономерности:- ткани в пределах зуба имеют различные характеристики, прочностьэмали выше прочности дентина в 7-10 раз.- ткани, образующие твёрдые ткани зуб структурно разнородны ипостроены по принципу белково-минеральных композитных материалов.Значения плотностей эмали и дентина различаются в 1,5-1,7 раза.- минеральный состав и органические составляющие твёрдых тканей зубаразличаются, что объясняется их структурой и строением, основанных напринципах построения белково-минеральных композитных материалов.- работа минералов, образующих твёрдые ткани зуба, основана навосприятии напряжений и деформаций и последующем гашении и припередаче жевательных нагрузок на подлежащие ткани.Исследование показало, что прочностные свойства твёрдых тканей зуба120различаются в 7-10 раз, в то время как плотность этих тканей находится впределах 1,5-1,7 раза.Результаты проведенных измерений наружных и внутренних размеровзубов, а также полученных сведений о физических свойствах твёрдых тканейпозволили проанализировать полученную сумму сведений и приступить кразработке «типовых» математических моделей различных групп зубов спомощью которых возможно определить внутренние силы, напряжения идеформации твёрдых тканей зуба и окружающих его тканей.В процессе исследований и расчетов напряженно-деформированныхсостояний твёрдых тканей зубов нам, при выполнении математическогомоделирования, приходилось упрощать построенные модели.
Принимаемыедопущения касались общей конфигурации зуба, прикрепления его к десне икостной ткани. При этом соблюдались требования, чтобы применяемыедопущения были минимальными и не искажали полученных результатов.Обычно мы принимали максимальные допущения до 5%.Анализпроводилсяупругонапряженныхвнесколькосостоянийэтапов.Навпервоммногокорневыхпроводилизубовизучениеупругонапряженных состояний интактных зубов, затем моделировали полостьзуба I класса по Блеку и исследовали напряжения в твёрдых тканях приприменении пломбировочного материала с характеристиками, идентичнымисвойствам эмали.
На втором этапе изучали поведение твёрдых тканей зуба приприменении пломбировочного материала, превышающего прочность эмали на30%. На четвертом прочность пломбировочного материала была на 30%меньше прочностных свойств твёрдых тканей зуба. Учитывая, что в результатепроведенной работы получен значительный цифровой материал, анализисследованиябудетпредставленввидецветовойшкалыразличныхнапряжений.Анализ результатов исследования напряжений в интактных зубах показал,121что максимально эквивалентное распределение напряжений локализуется втолще эмали и носит в месте приложения нагрузки достаточно локализованныйхарактер.Нагрузкавзависимостиотвременидействияравномернораспределяется как по соседним рядом лежащим слоям эмали, так и в сторонудентинно-эмалевой границы. Распределение напряжений в дентине носитравномерно убывающий характер по направлению от точки контакта с эмальюдо коронковой и корневой частей дентина к тканям пародонта, которымиполностью все напряжения компенсируются.
Направление распределениянапряжений определяется точкой приложения нагрузки и временем еёдействия. Чем дальше от вертикальной оси зуба приложена нагрузка и чемдольше она действует, тем больше смещаются напряжения в твёрдых тканяхзуба от вертикальной оси, обусловленные эксцентриситетом её приложения.Анализ картин напряжений в пределах эмали зуба при поражениях наокклюзионной поверхности зубов и применением идентичного по свойствамэмали пломбировочного материала в различных местах приложения нагрузкипоказал, что распределение напряжений определяется, в первую очередь,местом приложения нагрузки; так нагрузка, приложенная параллельновертикальной оси зуба вызывает максимальные напряжения в местахпоражения эмали, которые компенсируются всеми тканями коронковой икорневой части зуба.
Нагрузка, приложенная в области ската бугоркадемонстрирует появление паразитарных напряжений в зоне поражения эмалидо 12,1 МПа, которые отсутствовали в первом случае (интактной эмали).Перенос нагрузки на бугорок зуба в месте поражения эмали, напряженияувеличиваются до 12 МПа превышающие значения, полученные при анализекартин напряжений при нагрузке на межбугорковое соединение и серединуската бугорка.Анализ картин напряжений при поражении эмали с использованиемматериала с жесткостью на 30% меньше эмали на различных контактныхучастках жевательной поверхности моляров показал, что распределение122напряжений определяется местом приложения нагрузки. Так, если нагрузкаприложена по центру зуба, то максимальные значения напряжений составляютдо 25 МПа и носят равномерно убывающий характер от центра к периферии.Нагрузка, приложенная на бугорок зуба показывает, что в наиболеенагруженной части напряжения составляют до 48,3 МПа и определяетсяэксцентриситетом нагрузки.
В то же время применение пломбировочногоматериала с жесткостью меньше прочностных свойств эмали демонстрируетпоявление и формирование «сдвигающих» (или сдвиговых) напряжений примоделировании нагрузки по центру зуба и снижении напряжений при нагрузкена середину окклюзионной поверхности зуба. В зоне разрыва (поражения)эмалимогутскапливатьсяпаразитарныенапряженияспоследующимразрушением как пломбировочного материала, так и твёрдых тканей зуба.Анализ картин напряжений при поражении эмали на контактнойповерхности двухкорневого зуба показал, что распределение напряженийопределяется местом её приложения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
