Медицина / 7.

к.т.н. Родионов И.В., к.т.н. Бутовский К.Г.

Саратовский государственный технический университет

Перспективные конструкции внутрикостных

стоматологических имплантатов

Внутрикостные имплантаты широко применяются в современной ортопедической стоматологии при восстановлении функций зубных рядов. Они являются искусственными корнями зубов и служат опорой для несъемных зубных протезов. Длительность функционирования имплантатов в кости челюсти достигает 15-20 и более лет, поэтому они имеют постоянный характер нахождения в организме. Это обеспечивается за счет изготовления имплантатов из металлов и их сплавов с высоким уровнем совместимости с биоструктурами и механическими нагрузками. К числу таких металлических материалов относятся Ti, Ta, Zr, Ti-Ni, Co-Cr и др. Имплантаты, выполняемые из указанных материалов хорошо адаптируются к окружающей биосреде, не вызывая протекание в ней аллергических реакций и появления воспалительных осложнений.

Надежность закрепления и длительность функционирования имплантатов в кости во многом зависит от их конструктивного исполнения, определяющего прочность фиксации имплантатов в костном ложе, а также способность воспринимать функциональные жевательные нагрузки и обеспечивать остеоинтеграцию.

При всем многообразии существующих конструкций стоматологических имплантатов, включающем разновидности пластинчатых и цилиндрических внутрикостных систем, их существенным недостатком является длительный срок приживления и опасность отторжения. Поэтому с целью устранения указанных недостатков разработаны конструкции внутрикостных имплантатов с повышенной эффективностью функционирования.

1. Цилиндрический имплантат с раздвижной внутрикостной частью

Часто проведение хирургической операции по имплантации сопровождается сильным воспалением костной ткани, которое связано с неизбежным травмированием стенок костного ложа из-за действия сил трения поверхности имплантата при его установке, что необходимо для создания плотного сопряжения стенок ложа с поверхностью имплантата.

Для повышения уровня приживления и эффективности функционирования имплантата разработана цилиндрическая металлоконструкция для зубного протезирования, исключающая травмирование костной ткани при установке имплантата, сокращение срока его приживления и создание высокой прочности закрепления в костном ложе с предотвращением опасности возникновения воспалительных осложнений и отторжения.

Конструкция имплантата включает коронковую часть 1 для размещения протеза зуба и коническую внутрикостную часть 2, имеющую внутренний осевой канал 3 с резьбой, прорези и лепестки 4 (рис. 1). Внутренний канал имеет конический участок 5, расположенный на уровне верхней части лепестков, распорный элемент 6 в виде винта с полусферическим концом 7 (рис. 1 а).

Для установки имплантата в костной ткани челюсти выполняется цилиндрическое костное ложе 8, в которое с зазором 9 погружается коническая внутрикостная часть 2 имплантата с расположенным во внутреннем канале 3 распорным элементом 6. Прочное закрепление имплантата достигается за счет вворачивания по резьбе во внутренний осевой канал 3 распорного элемента 6 с перемещением его полусферического конца 7 по коническому участку 5 лепестков 4, за счет чего лепестки раздвигаются и упираются в стенки костного ложа 8 (рис. 1 б). При этом прочность закрепления имплантата возрастает с повышением величины разведения лепестков до значений превышающих на 0,1-0,2 мм значение диаметра костного ложа. Регулирование величины разведения лепестков 4, усилия их прижима к стенкам костного ложа 8 и прочности закрепления имплантата производится за счет глубины вворачивания распорного элемента 6 .

Описанная совокупность конструктивных элементов внутрикостного имплантата позволяет осуществлять его установку без натяга и существенного повреждения костных структур ложа, сделать операцию по имплантации максимально простой и эффективной, а также минимизировать опасность отторжения имплантата.

а б

Рис. 1 . Цилиндрический имплантат с раздвижной внутрикостной частью:

а – положение до установки, б – положение после установки

Разработанная конструкция с раздвижной внутрикостной частью обеспечивает высокую прочность закрепления цилиндрического имплантата в костном ложе и короткий срок его приживления за счет исключения травмирования стенок ложа с предотвращением возникновения воспалительных осложнений и отторжения имплантата, что способствует его ускоренной остеоинтеграции и получению эффективных результатов имплантации.

2. Цилиндрический имплантат с антиротационной стабилизацией

Недостатком многих конструкций имплантатов является низкая стабильность их фиксации в костном ложе в послеоперационный период из-за наличия свободного, не заполненного костной тканью, пространства между стенками костного ложа и поверхностью углубленных конструктивных элементов имплантата. В данном случае стабильность фиксации имплантата повышается только после прорастания кости в углубления и заполнения ею указанного свободного пространства. Это замедляет приживление имплантата, снижает прочность и стабильность его закрепления в челюсти. Другим существенным недостатком следует считать опасность ротации цилиндрических имплантатов при жевательных нагрузках из-за их ограниченной антиротационной стабильности в процессе функционирования.

Для повышения стабильности закрепления имплантата в костном ложе и увеличения его сопротивления ротации разработана цилиндрическая конструкция, включающая коническую коронковую часть 1 для размещения зубного протеза, цилиндрическую внутрикостную часть 2, имеющую наружные продольные шлицы 3 с верхней кромкой, скошенной от пришеечной зоны к апикальной зоне, а также шейку 4 соединяющую коронковую и внутрикостную части в единую конструкцию (рис. 2).

Рис. 2. Цилиндрический имплантат с антиротационной стабилизацией

Для установки имплантата в альвеолярном гребне челюстной кости выполняется цилиндрическое ложе, в которое погружается внутрикостная часть с наружными продольными шлицами. Прочное закрепление имплантата и стабильность его фиксации достигаются за счет атравматичного постепенного внедрения в стенки ложа шлицов так, что шлицы углубляются в костную ткань на всю свою высоту, обеспечивая плотный контакт всей внутрикостной поверхности имплантата с окружающей костью, исключая образование свободного пространства между имплантатом и стенками ложа. Этим достигается плотное сопряжение поверхности имплантата с костными структурами, а также высокая надежность его закрепления.

Разработанная конструкция обеспечивает прочную фиксацию имплантата при установке, сокращает продолжительность его приживления и создает высокую антиротационную стабильность при функционировании.

3. Цилиндрический имплантат с остеоинтеграционной структурой

внутрикостной поверхности

Проблема эффективного приживления и адаптации стоматологических имплантатов в альвеолярном гребне челюсти является сложной и принципиально важной в ортопедической стоматологии, т.к. имплантаты испытывают действие продолжительных жевательных нагрузок. При этом внутрикостная поверхность имплантатов должна обеспечивать их прочную физико-механическую взаимосвязь с окружающей костной тканью для эффективного выполнения заданных медицинских функций. С целью обеспечения остеоинтеграционного взаимодействия имплантатов с костью на их внутрикостной поверхности создают различные структурно-рельефные элементы, повышающие надежность фиксации имплантатов в биоткани (патент РФ № 2154439, патент РФ № 2097003). Однако многообразие конструктивного исполнения имплантатов с остеоинтеграционными системами элементов поверхности не позволяет решить задачу высокопрочного срастания имплантата с окружающими тканями за счет оптимальной конфигурации и расположения структурных элементов своей внутрикостной поверхности, а также увеличенной площади контакта со стенками костного ложа. Как правило, это приводит к повышению продолжительности остеоинтеграции и сроков приживления имплантатов.

Многие известные конструкции способствуют повышению надежности первичной фиксации имплантатов и создают условия для интеграции с костью, однако не позволяют обеспечить быструю их остеоинтеграцию и ускоренное приживление из-за продолжительного прорастания костных клеток и заполнения тканью углублений внутрикостной поверхности. Кроме того, малая площадь фактического контактного взаимодействия поверхности внутрикостной части со стенками костного ложа, значительно замедляет приживление имплантатов.

В виду указанных недостатков разработана конструкция имплантата с внутрикостной поверхностью, обладающей увеличенной площадью фактического контакта со стенками костного ложа и обеспечивающей его быструю остеоинтеграцию, а также ускоренное приживление в биотканях (рис. 3).

Рис. 3. Цилиндрический имплантат с остеоинтеграционной структурой внутрикостной поверхности

Конструкция имплантата включает шейку 1 и внутрикостную часть 2 с полусферическим апикальным основанием 3. На поверхности внутрикостной части расположены винтовые канавки 4 встречного направления с треугольным профилем и одинаковым межвитковым расстоянием, образующие путем своего пересечения выступы 5, на середине которых выполнены глухие отверстия 6.

Описанная совокупность элементов внутрикостной части характеризует ее поверхностную систему с эффективной остеоинтеграционной структурой, благоприятствующей прочному срастанию имплантата с костью. Это достигается за счет оптимального расположения на цилиндрической внутрикостной части имплантата высокоэффективных поверхностно-структурных остеоинтеграционных элементов, представляющих углубления и выступы, образованные пересечением двух винтовых канавок встречного направления, имеющих треугольный профиль и ширину 0,45-0,75 мм, расположенных с одинаковым межвитковым расстоянием, составляющим 0,7-1,0 мм. При этом на середине выступов дополнительно выполнены глухие отверстия диаметром и глубиной, равными ширине винтовых канавок. Данное взаимное расположение структурных остеоинтеграционных элементов создает увеличенную площадь фактического контакта поверхности внутрикостной части со стенками костного ложа, повышает активность роста коллагеновых волокон и клеток костной ткани в контактной зоне, а также обеспечивает быстрое прорастание кости и заполнение ею поверхностных углублений, что способствует надежному закреплению и ускоренному приживлению имплантата в биоткани.

При установке разработанного имплантата в костное ложе челюсти достигается прочная фиксация внутрикостной части за счет увеличенной площади ее поверхности, вступающей в контакт со стенками ложа, в результате чего создается надежное закрепление имплантата. В дальнейшем происходит быстрая эффективная остеоинтеграция имплантата за счет врастания костных структур в имеющиеся структурные микроуглубления его поверхности и обеспечивается ускоренное приживление конструкции.

4. Пластинчатый имплантат с остеоинтеграционным закреплением

Надежность закрепления имплантатов в кости может быть достигнута за счет прорастания костных клеточных структур через сквозные отверстия внутрикостной части, чем обеспечивается эффективная сквозная остеоинтеграция имплантатов, создающая повышение прочности их положения и высокое сопротивление смещениям [1, 2].

На данном основании разработана конструкция пластинчатого имплантата, включающего коронковую зубопротезную часть 1, шейку 2 и внутрикостную часть 3 в виде пластины с клиновидной формой в ее поперечном сечении, имеющей сквозные остеоинтеграционные отверстия 4, равномерно расположенные перпендикулярно продольной плоскости пластины с определенным шагом (рис. 4). Сквозные отверстия выполнены с диаметром, размер которого определяется исходя из условий сквозного репаративного остеогенеза и находится в пределах 0,25-1,2 мм. Отверстия расположены равномерно по всей продольной плоскости внутрикостной пластины с шагом 0,8-1,5 мм.

Представленная конструкция имплантата обеспечивает остеоинтеграционное прорастание костных структур в сквозные отверстия внутрикостной части, диаметр которых соответствует условиям эффективного сквозного остеогенеза. Уменьшение предложенных значений диаметра отверстий и шага их расположения не позволит обеспечить нормальное остеоинтеграционное прорастание костной ткани, а значения диаметра и шага, превышающие указанные пределы, будут уменьшать механическую прочность имплантата и снижать функциональную опороспособность конструкции.

Рис. 4. Пластинчатый имплантат с остеоинтеграционным закреплением

Для установки имплантата в альвеолярном гребне челюсти выполняется костное ложе, конфигурация которого соответствует конфигурации пластинчатой внутрикостной части, погружаемой в ложе с небольшим натягом. Дальнейшее повышение прочности положения имплантата в челюсти, его высокое сопротивление смещениям под воздействием жевательных нагрузок и эффективное срастание с окружающей костной тканью достигается за счет прорастания кости через сквозные отверстия внутрикостной пластины, диаметр которых соответствует условиям сквозной остеоинтеграции, а количество – обеспечивает сквозное проникновение соответствующего числа костных волокон, создавая надежную фиксацию положения имплантата в ложе и высокое его сопротивление смещениям в процессе функционального нагружения.

Описанная конструкция пластинчатого имплантата позволяет значительно повысить прочность его фиксации, обладает высоким сопротивлением смещениям и способностью эффективной остеоинтеграции за счет наличия на поверхности внутрикостной части сквозных отверстий.

Литература

1. Конструирование, производство и применение внутрикостных стоматологических имплантатов: Учеб. пособие. Ч. I / Бекренев Н.В., Протасова Н.В., Родионов И.В., Лясникова А.В.; Под ред. проф. В.Н. Лясникова. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. 76 с.

2. Протасова Н.В., Лясникова А.В. Внутрикостные стоматологические имплантаты. 3-е изд. перераб. / Под ред. проф. Лясникова В.Н., проф. Лепилина А.В. Саратов: Изд-во Сарат. техн. ун-та, 2001. – 115 с.