Дентальная имплантация является широко распространенным методом восстановления функции жевания у пациентов с частичной или полной потерей зубов. При планировании имплантологического лечения необходимо учитывать вид протеза, плотность костной ткани, прикус пациента, функциональную составляющую, объем костной ткани и любые неблагоприятные с точки зрения врача факторы. Низкая плотность костной ткани, сильные окклюзионные нагрузки и парафункция жевательных мышц требуют большей поддержки имплантата для достижения желаемого результата лечения. При наличии неблагоприятных факторов план имплантологического лечения должен быть скорректирован таким образом, чтобы максимально снизить их воздействие. В него включают методы костной пластики, конденсацию костной ткани с использованием остеотомов для повышения ее плотности во время операции, коррекцию положения имплантата и протеза для минимизации окклюзионных нагрузок и использование имплантатов с учитывающими неблагоприятные факторы параметрами.

Со временем конструкции имплантатов эволюционировали от ранних c пластинчатой внешней резьбой и, наконец, до корневидных имплантатов, которые сегодня составляют большинство. Имплантат в виде цилиндра c пористой поверхностью относительно прост в установке, так как он не имеет внешней резьбы. Однако, это связано с некоторым нюансом в отношении первичной стабильности и меньшего контакта имплантата с костной тканью по сравнению с конструкцией такой же длины и диаметра с резьбой. В условиях тонкого альвеолярного гребня достаточно простой является установка пористых пластинчатых имплантатов, чем имплантатов с внешней резьбой. Так как в данном случае возможно избежать костной пластики, а техника хирургического вмешательства относительно проста и может быть выполнена с использованием стандартных инструментов.

Имплантаты с данными вариантами дизайна имеют высокие показатели остеоинтеграции до нагрузки. Однако, по имеющимся данным, показатели их долгосрочного функционирования значительно ниже (Таблица 1). Поэтому конструкция имплантата должна учитывать осложнения, которые могут возникнуть при функциональной нагрузке. Незначительная потеря объема костной ткани после раскрытия или нагрузки имплантата является наиболее часто встречающимся осложнением в литературе. В одном из исследований, проведенном в Brånemark Clinic в Гетеборге, (Швеция), у 28% из 662 пациентов с установленными 5 лет назад протезами с опорой на имплантаты наблюдалась прогрессирующая потеря костной ткани до уровня трех или более витков резьбы в области одного имплантата. Качество костной ткани, диаметр и длина имплантата также влияют на частоту отторжения имплантатов после их нагрузки при условии высокой порозности костной ткани. Высокий риск отторжения коротких и имплантатов меньшего диаметра обоснован их недостаточной поддержкой при функциональной нагрузке. Так как в некоторых случаях при протезировании с опорой на имплантаты наблюдается высокая порозность костной ткани и/или уменьшается объем костной ткани, конструкция имплантата должна учитывать эти условия.

Таблица 1. Процент долгосрочных результатов успешного имплантологического лечения с учетом функциональной составляющей

Выживаемость имплантата и сохранение размеров маргинальной костной ткани различаются в зависимости от строения имплантата. В ряде клинических случаев установки 43 имплантатов Core-Vent на основании обследования пациентов в период от 3 месяцев до 4 лет Malmqvist и соавторами сообщили об успехе в 37,2% случаев. В общей сложности было удалено 11 имплантатов, из которых 9 – ввиду прогрессирующей вертикальной атрофии костной ткани, а 2 – из-за перелома имплантата. Для оставшихся 32 имплантатов была рассчитана вертикальная атрофия костной ткани. У 28 имплантатов потеря костной ткани составила более 2 мм, а у 16 – более трети высоты имплантата.

В исследовании Albrektsson с соавторами 550 однокомпонентных имплантатов Nobel Direct в 10,7% случаев через год после установки наблюдалось отторжение, а в области большей части оставшихся – выраженная атрофия костной ткани. Скорее всего, причиной был дизайн имплантатов, по сравнению с аналогами (Таблица 2). В другом исследовании Ormianer с соавторами проведена оценка атрофии костной ткани при установке изготовленных из одного материала имплантатов с одинаковыми поверхностями, но с тремя вариантами резьбы, отличающимися шагом, ходом и углом витков. Среднее значение атрофии костной ткани составило 1,90 и 2,02 мм для имплантатов с однозаходной треугольной и двухзаходной активной резьбой, соответственно (Таблица 3). Общая выживаемость имплантатов составила 96,3%. Оставшаяся часть этой статьи посвящена применению биомеханических принципов в конструкции зубных имплантатов для улучшения краткосрочных и долгосрочных результатов и минимизации осложнений лечения. Подробно рассмотрены учитываемые при проектировании функция, форма и материал изготовления современных винтовых имплантатов.

Таблица 2. Сообщение о частоте неудачных результатов реабилитации на имплантатах Nobel Direct

Таблица 3. Среднее значение потери кости и выживаемость винтовых имплантатов с V-образной и двойной активной резьбой

Функция и дизайн иплантата

Дентальные имплантаты обеспечивают опору протезу и передают окклюзионную нагрузку на костную ткань, сила которой передается от протеза на имплантат и определяется доступной для передачи усилия на кость площадью поверхности имплантата. Имплантаты имеют особенности своего дизайна, предназначенные для передачи окклюзионной нагрузки на кость и обеспечения надежного и стабильного соединения с протезом (Рис. 1).

Рис. 1 Макроособенности строения современных дентальных имплантатов

Помимо передачи окклюзионной нагрузки на костную ткань, дентальные имплантаты обладают функциями, обеспечивающими правильное положение готовых и индивидуальных протезов, их механизм крепления. Они способствуют стабильности и прочности соединения с протезом, а также помогают верно определить супраструктуры для специального соединения имплантата с протезом. Сочетание надежных для использования по назначению функций помогает свести к минимуму осложнения во время установки имплантатов и в течение длительного времени после их нагрузки.

Окклюзионная нагрузка и дизайн имплантата

Варианты нагрузки

Реакция костной ткани на окклюзионную нагрузку зависит от величины и направления приложенной силы. В первую очередь, идущие вдоль оси имплантата силовые воздействия приводят к сжатию окружающей костной ткани. Направленная поперек оси имплантата неаксиальная окклюзионная нагрузка приводит к возникновению значительных напряжений на растяжение и сдвиг (Рис. 2). Конструкция протеза играет важную роль в передаче окклюзионной нагрузки на имплантат, и затем на костную ткань. Мостовидные протезы способствуют большему растяжению костной ткани, прилегающей к имплантату. Костная ткань лучше всего противостоит нагрузкам на сжатие, нежели на растяжение и сдвиг. Поэтому конструкция имплантата должна способствовать передаче на костную ткань окклюзионной нагрузки в виде силы сжатия. Наиболее эффективно осуществляется передача прикладываемой к поверхности имплантата перпендикулярно его оси силы, способствующей сжатию и растягиванию костной ткани. Сила, прилагаемая не параллельно и не перпендикулярно к оси имплантата, будет способствовать возникновению сжимающей, сдвигающей и растягивающей нагрузкам на костную ткань (Рис. 3).

Рис. 2 Передача сил, идущих по и вне оси имплантата на поддерживающую кость

Рис. 3 Диаграммы распределения силы через поверхности имплантатов с различными типами резьбы. (A) V-образная: направление силы, приложенной к резьбе трапециевидного сечения. (B) Трапециевидная: направление силы, приложенной к резьбе треугольного сечения. (C) Прямоугольная: направление силы, приложенной к резьбе прямоугольного сечения

Величина силы

Жевательная сила зависит от типа прикуса, области челюсти и мускулатуры. Ее среднее значение в области коренных зубов наибольшее и приближается к 200 psi (фунтам на квадратный дюйм) у мужчин и 135 psi у женщин со значительными вариациями. У некоторых людей среднее значение жевательной силы может приближаться к 1000 psi в жевательных отделах. Перераспределение силы жевания происходит также и при установке большего количества имплантатов. Развивающаяся сила при жевании требует прочности конструкции и материала имплантатов для стойкости к кратковременным и длительным нагрузкам. В настоящее время титан и его сплавы имеют наилучшие прочностные характеристики и хорошую биосовместимость с тканями.

Направление действия силы

При отклонении воздействия силы от оси имплантата увеличивается нагрузка на окружающую костную ткань. Причем, чем больше угол отклонения направления силы от оси имплантата, тем больше напряжение в месте контакта имплантата и кости. Вертикальная нагрузка на установленные под углом имплантаты увеличивает значение силы сдавления в области их шейки по сравнению с установленными вертикально имплантатами. Анизотропия механических свойств кости при различных вариантах нагрузки еще больше усугубляет неблагоприятное воздействие направленного под углом вектора силы. Прочность кости на растяжение, сжатие, сдвиг и предельная прочность изменяются в зависимости от направления приложенной жевательной силы. В идеале имплантат должен быть установлен так, чтобы его ось приближалась к вертикальному положению для минимизации воздействия силы сдвига и растяжения в области контакта имплантата с костью. Планирование мостовидного протеза с промежуточной частью, меньшей по протяженности, сводит к минимуму неосевую нагрузку на имплантат, окружающую кость. Это также снижает риск осложнений, связанных с воздействием сил.

Период воздействия силы

Продолжительность действия жевательных сил широко варьирует. В идеальных условиях зубы верхней и нижней челюсти кратковременно контактируют только во время акта глотания и приема пищи. В исследовании Sheppard с соавторами установлено, что в течение большей части акта жевания контакт между зубами антагонистами отсутствует. В 19,5% времени происходит соприкасание жевательной поверхности зубов с остатками пищи. Общая продолжительность времени, затраченного на пережевывание пищи, варьируется в зависимости от количества актов жевания и, по оценкам, составляет менее 30 минут в день. Бруксизм увеличивает продолжительность действия жевательной силы и считается фактором, способствующим развитию осложнений дентальной имплантации и протезирования, а также отказу от данного варианта реабилитации.

Геометрия имплантата

Форма имплантата

Как упоминалось ранее, прилагаемые к имплантату силы можно оценить по величине, продолжительности, типу и направлению действия. Область, к которой прикладываются силы, служит для их передачи на поддерживающую кость. Чем больше поверхность имплантата, тем меньше нагрузка, и наоборот.

Площадь поверхности имплантата, участвующая в передаче окклюзионной нагрузки на костную ткань, характеризуется как область, располагающаяся под уровнем альвеолярного гребня. Наиболее благоприятным местом в этой области является площадь, при воздействии на которую силы сжатия уменьшаются. Снижение нагрузки на сжатие наблюдается при воздействии окклюзионных сил, поскольку кость лучше всего способна противостоять силе сжатия. Таким образом, доступное для распределения окклюзионной нагрузки на сжатие место контакта кость-имплантат является наиболее эффективной зоной передачи силы на поддерживающую имплантат кость.

Распределение силы по альвеолярному гребню и губчатой части кости происходит неравномерно. Напряжение в области альвеолярного гребня наиболее высоко, когда его толщина составляет менее 2 мм. Такое распределение окклюзионной нагрузки на кортикальную часть кости говорит о том, что конструкция имплантата в этой области передает силовую нагрузку на окружающую кость без ее перегрузки.