Сравнительный анализ биомеханики при различных узлах сопряжения имплантата и абатмента на основании данных трехмерного конечно-элементного моделирования

Цель данного исследования — проведение сравнительного статического и динамического математического анализа методом конечных элементов различных конусных и цилиндрических узлов сопряжения сборной конструкции дентального имплантата в костной ткани второго типа. В исследовании для проведения расчетов была построена трехмерная модель: абатмент—фиксирующий винт—имплантат—кортикальная кость—губчатая кость, где в качестве исследуемой модели выбран имплантат системы ИРИС ЛИКО-М (Россия) диаметром 4 мм и длиной 10 мм. Все расчетные модели M1—M6 были построены однотипно — при сохранении внешнего дизайна, отличались лишь конусностью узла сопряжения (1,25°, 5°, 9°) и его высотой 0,45 и 1,85 мм; модели M7 и M8 имели цилиндрическое соединение с высотой соединения 0,45 и 1,85 мм. Модель кости шириной 6 мм включала кортикальный слой 3 мм, внутренний объем выполнен губчатым слоем. Результаты статического моделирования окклюзионной нагрузки на систему остеоинтегрированного имплантата с разными видами узлов сопряжения показали, что для костной ткани оптимальными являются конструкции с высотой соединения имплантата и абатмента в 1,85 мм, так как они переносят концентрацию напряжения от края кортикальной кости внутрь, что может являться профилактикой краевой резорбции. Наилучшие результаты демонстрирует конструкция имплантата с конусным узлом сопряжения 5°, высотой 1,85 мм: меньшие значения эквивалентного напряжения в кортикальном слое при затяжке фиксирующего винта и при жевательной нагрузке, больший запас прочности имплантата, абатмента и фиксирующего винта. В системе имплантата с цилиндрическим сопряжением зазор между абатментом и имплантатом под действием динамической нагрузки может раскрываться, резьба винта и имплантата может быть подвержена коррозии, возможны уменьшение сил трения в соединении и ослабление усилия затяжки винта. В отличие от этого конструкция имплантата с узлом сопряжения конусного типа 5° остается герметичной при динамической нагрузке.

Comparative analysis of different types of implant-abutment interface on the basis of three-dimensional finite element analysis data [Sravnitel'nyĭ analiz biomekhaniki pri razlichnykh uzlakh sopriazheniia implantata i abatmenta na osnovanii dannykh trekhmernogo konechno-élementnogo modelirovaniia]

The purpose of the study was to perform a comparative static and dynamic finite element analysis of various taper and cylindrical implant-abutment connections in three-dimensional (3D) models including: abutment, fixing screw, implant, cortical bone, cancellous bone. 3D implant model was IRIS LIKO-M system (Russia) 4 mm diameter and 10 mm length. All the models (M1-M6) were built in the same way. While maintaining the external design of IRIS LIKO-M implant, they differed only by taper angle 1.25°, 5°, 9° and its height - 0.45 and 1.85 mm; the models (M7, M8) had a cylindrical connection with a joint height of 0.45 and 1.85 mm. The bone model was 6 mm width, included cortical layer was 3 mm and the inner cancellous bone. The results of static FEA of an occlusal load showed that implant with 1.85 mm abutment connection transfer strain from edge of a cortical bone to its inner layer thus preventing marginal bone resorption. The best results showed implant model with conical taper 5° and 1.85 mm height: the smallest von Mises stress in cortical layer at tightening of the fixing screw and at masticatory load, and the larger margin of safety of an implant, the abutment and the fixing screw. The results of dynamic FEA of implant with cylindrical connection demonstrate that the gap between an abutment and an implant may occur and lead to fixing screw loosening or fracture. At the same time, the implant design with knot of interface of conical type 5° remains tight at dynamic load.Цель данного исследования - проведение сравнительного статического и динамического математического анализа методом конечных элементов различных конусных и цилиндрических узлов сопряжения сборной конструкции дентального имплантата в костной ткани второго типа. В исследовании для проведения расчетов была построена трехмерная модель: абатмент-фиксирующий винт-имплантат-кортикальная кость-губчатая кость, где в качестве исследуемой модели выбран имплантат системы ИРИС ЛИКО-М (Россия) диаметром 4 мм и длиной 10 мм. Все расчетные модели M1-M6 были построены однотипно - при сохранении внешнего дизайна, отличались лишь конусностью узла сопряжения (1,25°, 5°, 9°) и его высотой 0,45 и 1,85 мм; модели M7 и M8 имели цилиндрическое соединение с высотой соединения 0,45 и 1,85 мм. Модель кости шириной 6 мм включала кортикальный слой 3 мм, внутренний объем выполнен губчатым слоем. Результаты статического моделирования окклюзионной нагрузки на систему остеоинтегрированного имплантата с разными видами узлов сопряжения показали, что для костной ткани оптимальными являются конструкции с высотой соединения имплантата и абатмента в 1,85 мм, так как они переносят концентрацию напряжения от края кортикальной кости внутрь, что может являться профилактикой краевой резорбции. Наилучшие результаты демонстрирует конструкция имплантата с конусным узлом сопряжения 5°, высотой 1,85 мм: меньшие значения эквивалентного напряжения в кортикальном слое при затяжке фиксирующего винта и при жевательной нагрузке, больший запас прочности имплантата, абатмента и фиксирующего винта. В системе имплантата с цилиндрическим сопряжением зазор между абатментом и имплантатом под действием динамической нагрузки может раскрываться, резьба винта и имплантата может быть подвержена коррозии, возможны уменьшение сил трения в соединении и ослабление усилия затяжки винта. В отличие от этого конструкция имплантата с узлом сопряжения конусного типа 5° остается герметичной при динамической нагрузке.