Концентрация напряжений в костных тканях и винтовых дентальных имплантатах

Винтовая форма стоматологических имплантатов является наиболее распространенной. В сочетании со специальной обработкой поверхности имплантата винтовые имплантаты повышают эффективность остеоинтеграции на границе соединения имплантат – костная ткань. Наличие винтового соединения имплантата и костной ткани приводит, как и в машиностроительных конструкциях, к возникновению концентрации напряжений в областях с резким изменением формы поверхности соединения.

Выполнено исследование влияния формы имплантата и механических свойств костных тканей на распределение напряжений с учетом зон концентрации напряжений в винтовом соединении дентального имплантата и костной ткани. Для рассмотренных вариантов формы имплантата установлено, что максимальная концентрация напряжений в имплантате и кортикальной костной ткани наблюдается вблизи шейки имплантата на участке контакта кортикальной кости с имплантатом. Уровень максимальных напряжений в кортикальной кости возрастает при увеличении модуля упругости этой костной ткани. В губчатой кости наибольшие напряжения возникают в нижней части полости, образующейся при внедрении имплантата. Для анализа напряженно-деформированного состояния имплантата и костной ткани использовался метод граничных интегральных уравнений, реализованный в форме авторского комплекса программ МЕГРЭ (МЕтод Граничных Элементов).

• 
  Расчетная модель МГЭ –
  соединение имплантата и костной ткани,
  наклонная нагрузка, три подобласти, 1856 узлов
  (1 – корень имплантата,
  2 – губчатая кость,
  3 – кортикальная кость)
• 
  Распределение эквивалентных напряжений
  вдоль контура модели корня имплантата (титан),
  наклонная нагрузка,
  максимальные напряжения 25 МПа
  вблизи шейки имплантата

См. также:

• Перельмутер М.Н. Концентрация напряжений в костных тканях и винтовых дентальных имплантатах // Российский журнал биомеханики. 2023. № 2. С. 18-29.
  DOI: 10.15593/RZhBiomech/2023.2.02
• M. Perelmuter. Analysis of interaction of bridged cracks and weak interface. International Journal of Mechanical Sciences. 2018. Vol. 149. No. 4. P. 349–360.
  DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2018.10.011
• Перельмутер М.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния стоматологических имплантатов методом граничных интегральных уравнений // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2018. № 2. С. 83-95.
  DOI: 10.15593/perm.mech/2018.2.08
• M. Perelmuter. Boundary element analysis of structures with bridged interfacial cracks. Computational Mechanics. 2013. Vol. 51. No. 4. P. 523-534.
  DOI: 10.1007/s00466-012-0817-4

Информация на октябрь 2023 г.