Нами проведен анализ причин, данного явления. Для этого использовалось математическое моделирование методом конечно-элементного анализа (программный комплекс ANSYS 7.0)
Результаты сравнительного анализа НДС моделей нижней челюсти при пародонтите и традиционном способе шинирования (цельнолитая коронковая шина) фронтальной группы зубов показали следующее. Традиционный метод позволяет достичь жесткой стабилизации подвижных зубов при пародонтите, уменьшает трансверзальные перемещения ветвей нижней челюсти относительно друг друга на 38% по сравнению с нижней челюсти при пародонтите до шинирования. Это ведет к уменьшению максимальных напряжений растяжения с оральной стороны подбородочной части на 20% и уменьшению величины сжимающих напряжений на поверхности суставных головок на 25%, что в свою очередь способствует соответствующему снижению нагрузки на височно-нижнечелюстной сустав.
Вместе с тем, наблюдается падение величины максимальных напряжений, возникающих в компактной кости в области корней резцов по сравнению с нижней челюстью при пародонтите на 40%, а в области средней линии эта величина уменьшилась на 33%. Происходит уменьшение величины максимальных напряжений в губчатой кости в области корней фронтальной группы зубов по сравнению нижней челюстью при пародонтите: в области корня 31зуба на уровне 20%, а в области 32 и 33 зубов на 30%.
Следовательно, данный вариант шинирования фронтальной группы зубов нижней челюсти при пародонтите можно считать удовлетворительным, так как он обеспечивает весьма жесткую стабилизацию зубов на участке пораженного пародонта, снижает нагрузку на височно-нижнечелюстной сустав и опорные ткани.
Однако анализ полученных результатов НДС нижней челюсти при пародонтите до и после шинирования подвижных зубов свидетельствует - технологии жесткого шинирования не позволяют восстановить нормальную биомеханику нижней челюсти в виду того, что объединение подвижных зубов в жесткий блок провоцирует его расшатывание из-за увеличения вертикальной составляющей перемещений нижней челюсти на 28%.
Это указывает на необходимость поиска новых способов шинирования подвижных зубов при пародонтите и конструкций, которые способствовали бы восстановлению полноценной биомеханики нижней челюсти.
Особый интерес представляют в этом плане вантовые системы шин и протезов, в основе которых лежит натянутые нити, находящиеся в постоянном напряжении. При анализе вариантов вантовых шин нами было отмечено значительное сходство направления нитей в двухрядном шинировании со стяжками с направлением волокон интактного пародонта зуба. В связи с чем были предложены новые вантовые шины и новые способы шинирования (Патент РФ на изобретение № 2254097 от 20.06.2005 г.; Патент РФ на полезную модель № 57109 от 10.10.2006 г.; Патент РФ на полезную модель № 86450 от 10.09.2009 г.; Патент РФ на изобретение № 2436540 от 20.12.2011г.).
Нами проведен сравнительный анализ биомеханики нижней челюсти при традиционным способе шинирования (цельнолитая коронковая шина) и с применением, предлагаемых автором, шины и способа шинирования (рис. 1).
Модели создавались с шинированием фронтальной группы зубов (ШФГЗ) нижней челюсти при интактных зубных рядах, поскольку прототипом создания модели нижней челюсти при пародонтите являлся прямой травматический узел.
Сравнительный анализ внешней и внутренней картин распределения напряженно-деформированного состояния (НДС) нижней челюсти после шинирования фронтальной группы зубов свидетельствует о росте величины максимальных трансверсальных перемещений углов нижней челюсти с ШФГЗ при использовании шины автора относительно друг друга по сравнению с аналогичной величиной при употреблении цельнолитой коронковой шины – традиционный способ шинирования на 25%. Также при использовании предлагаемой автором шины и способа шинирования появляются трансверсальные перемещения во фронтальном отделе нижней челюсти на уровне 0,1 мм (100 мкм) в отличие от традиционного способа шинирования (цельнолитой коронковой шиной), где монолитный блок фронтальных зубов блокирует всякие перемещения ее в указанном направлении. При этом зафиксировано уменьшение максимальной величины сагиттальной составляющей (по направлению оси Х) перемещений углов нижней челюсти с ШФГЗ при использовании авторской шины и способа шинирования в сравнении с традиционным (цельнолитая коронковая шина) на 43%, а подбородка нижней челюсти - на 29%. То есть монолитный блок (цельнолитой коронковой шиной), сформированный из резцов и клыков, испытывает деформации изгиба в трансверсальной плоскости с возникновением на их поверхности напряжений растяжения и провоцирует его расшатывание из-за увеличения вертикальной составляющей перемещений нижней челюсти на 28%.
Вместе с тем, анализ свидетельствует об уменьшении максимальной величины вертикальной составляющей (по направлению оси Z) перемещений ветвей нижней челюсти с ШФГЗ по способу автора с применением авторской шины в сравнении с традиционным способом (цельнолитая коронковая шина) на 30%, что в свою очередь устраняет расшатывание блока шинированных зубов.
Данные изменения в характере перемещений нижней челюсти явились причиной уменьшения величины изгибных деформаций мыщелковых отростков и соответствующего падения величины напряжений, как на поверхности шейки мыщелковых отростков на 38%, так и на поверхности суставных головок на 42% с соответствующим снижением нагрузки на ВНЧС.
Анализ биомеханической реакции в опорных тканях свидетельствует о практически идентичной картине НДС (интенсивность напряжений) как в компактной кости, так и губчатом веществе в плоскости трансверсального разреза нижней челюсти с ШФГЗ для обоих вариантов. Анализ результатов в плоскости продольного бокового разреза и в поперечных разрезах нижней челюсти в области резцов и клыка говорит о неизменной картине НДС в компактной кости в рассматриваемых моделях, что подтверждает надежность стабилизации группы зубов шинированных по разработанному нами способу, не хуже чем при использовании традиционных способов (цельнолитая коронковая шина).
Таким образом, способ математического моделирования методом конечно-элементного анализа позволил разработать и обосновать новые конструкции вантовых шин и способов шинирования подвижных зубов при пародонтите, которые позволяют максимально восстановить биомеханику нижней челюсти, приблизив ее к челюсти с интактным пародонтом и обеспечить надежную стабилизацию зубов с пораженным пародонтом.
При накорневом расположении вантовая шина нашей конструкции выступит в качестве каркаса для костного имплантата и удержит мягкие ткани альвеолярного отростка при проведении остеогингивопластики. Тем самым, позволит реконструировать утраченный пародонт.
Однако, проведение остеогингивопластики при накорневом расположении шины сопряжено с определенными трудностями. Немалую роль играет тип слизистой оболочки. При тонком типе (по Суппле) с недостаточно выраженным подслизистым слоем, тонкими сосудами проведение такого рода операций противопоказано. Операция проводится атравматично, с оптимальной мобилизацией слизисто-надкостничного покрова. Несоблюдение техники ведет к некрозу тканей.
Опираясь на результаты проведенного анализа напряженно-деформированного состояния интактной нижней челюсти, нижней челюсти при пародонтите и нижней челюсти при различных вариантах шинирования подвижных зубов нами была разработана новая шина (Патент РФ на полезную модель № 86450 от 10.09.2009г.). Сохранив все положительные качества вантовых шин, она устраняет их отдельные недостатки.
Предлагаемая шина, располагается в предварительно сформированных бороздках (глубина 0,5 мм) в области экватора коронок зубов, содержит металлическую лигатурную проволоку. Лигатура натянута, вестибулярные правая и левая части проходят навстречу друг другу, пересекают язычную часть в межзубных промежутках, образуя скрутки не менее чем в два оборота и, встречаясь, скручиваются между собой. Скрутка вестибулярных правой и левой частей шины вводится в бороздку экватора коронки зуба. Бороздки экватора коронок зубов закрывают композиционным материалом, при этом скрутки в межзубных промежутках и сами межзубные промежутки остаются свободными от композиционного материала (рис. 2).
Шина позволяет сохранить зубы с III степенью подвижности при наличии промежутков между зубами и веерообразном их расхождении. Не искажает формы зубов и эстетики. Освобождение скруток лигатуры в межзубных промежутках и самих межзубных промежутков от композиционного материала позволяет восстановить полноценную биомеханику нижней челюсти, поскольку лигатура находится в напряженном состоянии и выполняет амортизирующую функцию.