Российские исследователи выяснили, как жевательная нагрузка влияет на здоровье десен и прочность зубных протезов.

Статья опубликована в «Российском журнале биомеханики». Исследование проведено при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование».

При полной или частичной потере зубов часто устанавливаются съемные пластиночные протезы. Они являются наиболее доступным способом восстановления эстетической и жевательной функции. Однако такие конструкции подвергаются значительным нагрузкам в процессе использования, что может привести к повреждению основания протеза. Для создания более качественных протезов, которые будут удобны в носке и прослужат долго, необходимо определить, какие нагрузки способен выдержать искусственный зубной ряд, и как они влияют на физиологические процессы в целом.

«Съемный пластиночный протез представляет собой пластину (базис) в виде десны с искусственными зубами. Эта конструкция может полностью или частично заменить зубочелюстной аппарат, но не отличается долговечностью. Во время жевания она испытывает нагрузки, которые со временем могут привести к разрушению базиса. Поэтому для качественного производства таких протезов проводят моделирование нагружений, чтобы оценить их прочность и надежность», – поясняет Сергей Муслов, профессор Российского университета медицины, кандидат физико-математических наук, доктор биологических наук.

«Тем не менее, напряжения, возникающие в слизистой оболочке рта, обычно не учитываются при моделировании, хотя они играют важную роль в распределении нагрузок на окружающие мягкие и костные ткани челюсти. Как опора для протеза, слизистая оболочка может подвергаться чрезмерному воздействию, что приводит к изменению физиологических процессов и развитию заболеваний», – добавляет Евгений Чижмаков, ассистент Российского университета медицины.

Ученые исследовали напряженно-деформированное состояние иммедиат-протеза (замещающего один или несколько зубов) с напечатанным зубным рядом и базисом из полимерных материалов. Моделировалось постепенное нагружение конструкции для оценки вероятности возникновения крупных трещин и уровня развивающихся напряжений в мягких тканях.

«Модель представляла собой боковой отдел челюсти и состояла из зубного ряда, связывающего слоя, базиса протеза и кости. На конструкцию прикладывались нагрузки, характерные для людей при жевании во время еды – от 100 Н до 500 Н под разными углами. С увеличением нагрузки также возрастали максимальные напряжения. Наименьшие значения при нагрузке в 500 Н наблюдаются в десне, а наибольшее напряжение было установлено в связывающем слое», – делится Алексей Никишенко, генеральный директор ООО «Конструкторское бюро технических средств реабилитации», кандидат технических наук.

Элементы модели отличаются по «чувствительности» материалов к нагрузке. Наивысшая чувствительность была зафиксирована у связывающего слоя, а наименьшая – у слизистой оболочки. «Наличие трещины в элементе конструкции не всегда означает его немедленный выход из строя. При некоторых докритических напряжениях она может не развиваться, и тогда элемент с дефектом может использоваться еще некоторое время. У полимеров микротрещины могут образовываться уже на этапе производства. Зная порядок механических напряжений, действующих в протезе, можно отслеживать период формирования крупных трещин, которые могут привести к хрупкому разрушению базиса», – объясняет Владислав Никитин, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.

С учетом свойств полимерного материала, ученые рассчитали, что начиная с размера 1,88-2,69 мкм, микротрещина будет развиваться практически мгновенно, что может привести к утрате целостности, снижению функциональных свойств и, в конечном итоге, к разрушению конструкции.

Исследователи также оценили вероятность формирования крупных трещин в элементах протеза. Выяснилось, что наибольшая вероятность наблюдается в зонах контакта зубного ряда со связывающим слоем (0,73 процента), что является вполне приемлемым значением для успешной эксплуатации данных протезов с напечатанными зубами и полимерным базисом.

Работа ученых позволяет выявить риск возникновения чрезмерных нагрузок на элементы съемного зубного протеза. Это помогает уточнить зоны, наиболее подверженные образованию трещин и развитию патологических состояний в полости рта. Полученные результаты важны для повышения качества зубного протезирования в стране.