The aim of the study was to assess the stress-strain state of «short dental implant - lower jaw bone tissue» system in the its osseointegration area under different stress options, of an experimentally developed bone tissue model. Using the finite element analysis method, we investigated a three-dimensional model of an implant with 5.0 mm diameter and 6.5 mm height integrated into the quasi-elastic model of the lower jaw segment with a total deformation modulus of 14 400 MPa and a Poisson's ratio of 0.24 for the cortical layer, for the spongy layer, the general deformation module of 0.2 MPa, Poisson's ratio 0.4. The values of equivalent stresses according to the Genki-Mises criterion for the implant body amounted to 50-76 MPa in the cervical region from the end and inner sides of the implant interface and along the upper edges of the thread edges in the upper third of the implant. Minimum values of 0.1-20 MPa are distributed over the implant body from its cervical part to the top in the lower 2/3. The equivalent von Mises stresses in the bone at the joints of the threaded implant part are minimal - 5-15 MPa. Values of shear stresses in the bone - 2 - 3 MPa, normal vertical stresses - up to 5-13MPa, main tensile stresses - up to 20 MPa, compressive stresses - up to 30-40 MPa. Thus, installing this implant in such model, should not occur irreversible deformations. In our opinion, the structural stability is ensured by the bone tissue features architectonics within 3 mm of the cortical layer, where the maximum stress is redistributed in the future throughout the cortical bone, which can expand the indications for short dental implants use, especially in patients with a limited alveolar bone volume.
Цель исследования — оценить напряженно-деформированное состояние в системе «короткий дентальный имплантат — костная ткань нижней челюсти» в зоне его остеоинтеграции при разных вариантах напряжения, в условиях экспериментально разработанной модели костной ткани. Методом конечно-элементного анализа исследовали трехмерную модель имплантата диаметром 5,0 мм и высотой 6,5 мм, интегрированную в квазиупругую модель сегмента нижней челюсти с модулем общих деформаций 14 400 МПа и коэффициентом Пуассона 0,24 для кортикального слоя, для губчатого слоя модуль общих деформаций 0,2 МПа, коэффициент Пуассона — –0,4. Значения эквивалентных напряжений по критерию Генки—Мизеса по телу имплантата составили до 50—76 МПа в пришеечной области с торцевой и внутренней стороны интерфейса имплантата и по верхним краям кромок резьбы в верхней трети имплантата. Минимальные значения 0,1—20 МПа распределены по телу имплантата от пришеечной части и до верхушки преимущественно в нижних 2/3 тела имплантата. Эквивалентные напряжения по Мизесу в кости минимальны, в участках стыка резьбовой части имплантата — 5—15 МПа. Значения сдвигающих напряжений в кости — 2—3 МПа, нормальных вертикальных напряжений — до 5—13 МПа, главных растягивающих напряжений — до 20 МПа, сжимающих — до 30—40 МПа. Таким образом, при установке имплантата в подобной модели не должно возникать необратимых деформаций. На наш взгляд, стабильность конструкции обеспечивается особенностями архитектоники костной ткани в пределах 3 мм кортикального слоя, где концентрируется максимальное напряжение, перераспределяемое в дальнейшем по всей кортикальной кости, что может расширить показания для использования коротких дентальных имплантатов, в особенности у пациентов с ограниченным объемом альвеолярной кости.
Keywords: limited alveolar bone volume; short dental implant; stress-strain state.