Исследование напряженно-деформированного состояния зубного иммедиат-протеза и сопряженных с ним тканей под действием внешней силы

Целью статьи является анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) съемного пластиночного иммедиат-протеза с напечатанным зубным рядом из полиметилметакрилата (ПММА) и базисом из полиэтилентерефталата (ПЭТ) при многофакторных условиях нагружения на основе принципов математического моделирования. При математическом моделировании НДС использовали программное обеспечение Comsol Multiphysics 5,6 ( Comsol Inc. , США), что предоставило числовые данные для аналитической интерпретации. Рассматривали плоскую 2 D -биомеханическую модель, состоящую из напечатанного монолитного зубного ряда и связывающего слоя из ПММА, базиса из ПЭТ, слизистой оболочки протезного поля и костной ткани челюсти. Определены поля напряжений по Мизесу ( VM ) и деформаций под действием нормальной, наклонной и касательной нагрузок (до 500 Н), локализация их максимальных значений и средняя величина внутри протезной конструкции и вне её (слизистой оболочке и костной ткани). Максимальные значения VM в слизистой оболочке сопоставлены с величиной болевого порога на основе известных литературных данных по алгезиометрии слизистой оболочки рта. Выполнена оценка критической длины микротрещины (КДМ) по Гриффитсу, которая ведет к образованию магистральной трещины с последующим хрупким разрушением конструкции. Методом фазового поля вычислена вероятность трещинообразования в рассмотренной модели ортопедической конструкции под действием статической нагрузки. Показано, что поломки при использовании иммедиат-протезов с напечатанными зубами из ПММА и базисом из ПЭТ могут быть обусловлены эффектом перегрузки областей базиса и вызваны процессом деформации внутри протезной конструкции. Максимальные напряжения в элементах протеза при нормальной нагрузке составили 5,8 МПа, при тангенциальной - 79 МПа, деформации - 0,01 и 0,47 мм соответственно. Величина болевого порога слизистой оболочки рта (0,35 МПа) не достигается при нормальных усилиях (0°), однако возникает при наклонных нагрузках (45°) выше 230 Н и касательных (90°) 170 Н. Коэффициент неоднородности НДС модели съемного пластиночного иммедиат-протеза 8,6. Критическая длина микротрещины по Гриффитсу l крит = 1,9…2,7 мкм. Методом фазового поля Comsol Multiphysics установлено, что вероятность образования крупной трещины в базисе протеза составила 6·10-3; 0,35; 0,73 % для нормальной, наклонной и сдвиговой нагрузки 500 Н, что является достаточным значением для эксплуатации съемных пластиночных протезов с напечатанными зубами из ПММА и базисом из ПЭТ в течение гарантийного срока эксплуатации.