Параскевич_Дентальная_имплантология(pdf_2006). Оглавление От автора 9 часть I. Вопросы истории и философии глава 1
 Скачать 44.63 Mb.
|
|
Механические свойства некоторых биосовместимых и биологических материалов упругими (см. табл При этом прочность и модуль упругости компактного кости значительно выше данных параметров губчатого слоя. Поэтому уровень в имплантат и губчатом слоях будет различным. являются два вопроса уровень напряжения является физиологическим для компактного п губчатого слоев костной ткани 2) каким образом свойства материала имплантата на величину напряжения в костной ЧАСТЬ ОСНОВЫ ТЕОРИИ Согласно напряжение в компактного слоя перегородки коренных нагрузке в Х составляет от до 11.8 стенки альвеол (щечной ее ны) - от 6.8 до 13.8 Однако математические расчеты методом конечных элементов показали значения. При нагрузке на равной кг на уровне компактного слоя альвеолярного напряжение может нахо вот до МПа (знак означает напряжение при растяжении, при сжатии в губчатом слое - от до Таким гипотетически ским уровнем для компакт ног стоя альвеолярного отростка можно считать напряжение окклюзионной нагрузке в 400N. В губчатом слое параметр при аналогичной нагрузке может не более При воздействии окклюзионной нагрузки около имплантат цилиндрической мы из титана напряжение в компактном слое челюстной кости может составлять от 1.7 до однако может достигать и +25.2 МПа. В губчатом слое кости приложение нагрузки Хна может вызвать напряжение от 2.7 до Таким напряжение в окружающей имплантат кости может превосходить таковое в области естественных что может стать причиной не только резорбции костной ткани вокруг имп.тантата. но и перелома структурных единиц кости при значениях напряжения выше предела их Следовательно из основных биомеханических задач является изучение закономерностей и снижения уровня механического напряжения в окружающей им плантат оценка материалов Согласно закону Гука механическое напряжение прямо пропорционально относительной деформации ах с. где а — напряжение - модуль относительная деформация. из ЭТОГО можно проследить зависимость величины в материале и его от модуля упругости материала чем выше значения модуля упругости из которого изготовлен имплантат. тем выше уровень возникающий при действии окклюзионной нагрузки в окружающей кости. Поэтому модуль упругости является из основных показателей функциональной пригодности им плантационного материала. Качественная оценка материалов, служащих для изготовления внутрикостных имплантатов. проводится с индекса биофункцио- Е. где а усталостная материала, модуль Юнга. основании расчетов при помощи этой формулы сделать вывод о том. что титан и ею имеющие достаточную усталостную прочность и значения модуля упругости в два раза меньшие по сравнению си почтив четыре раза чему различных видов керамики, обладают более приемлемыми биофункциональными свойствами (табл. Индекс биофункциональности некоторых материалов Глава 5 Биотехнические стандарты внутрикостных дентальных имплантатов Согласно и Р. Роуфа имплантат это из не материала, которое в для выполнения каких-либо функций в течение Любое изделие является продуктом человеческого как интеллектуального, таки физического. Может ли винтили изготовленный из биосовместимого считаться издели пригодный для введения в Мо но при этом останется винтом или болтом, применяемым для какой-либо временной цели, или как запчасть для ортопедической конструкции. Создание достойного называться имплантатом, иного рода, требующий особого подхода, поиска оптимальных деятельности широкого круга специалистов в различных областях а также длительного времени для анализа и тестирования конструкции, иногда повторного (рис. 5-1). Таким образом, только после всей технологической цепочки от идеи до клинического применения — являющееся в основном интеллектуальным продуктом, может быть названо имплантатом. Вместе стем. не всякая, даже блестящая равно как и технологические и клинические приводят к созданию им который найдет широкое практическое применение, Многие имплантаты становятся экспонатами, некоторые используются только их авторами не получившие широкого внедрения в стоматологической а также представляющие исторический или дизайнерский не будут рассматриваться в данной главе. Предметом обсуждения станут конструкции и технологии изготовления, которые прошли испытание временем, широко применяются все рийном производстве и клинической практике и своего рода стандартом современных конструкций дентальных имплантатов и технологий их производства. 5 . 1 . БАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИМПЛАНТАТОВ Конструкция дентальных имплантатов во многом обусловлена не только медико-биоло гическими и современных Биологические, прочностные и биомеханические свойства материалов имеют большое ноне менее важным аспектом является обработка этих материалов при изготовлении 118 создания дентального имплантата ГЛАВА 5. БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ некоторые, даже очень технологические приемы обработки биоинерт ных титана, могут значительно повысить индекс и тем самым Это особенно важно, так как дентальные имплантаты. имея объем и площадь должны выдерживать значительную динамическую нагрузку. Кроме того, при помощи некоторых техно приемов можно оптимизировать биологические и материала. Особое значение при конструировании дентальных имплантатов придается их поверхно которая во многом определяет не только прочностные свойства имплантата, но и условия для биомолекул и адгезии клеток окружающих имплантат тканей. Кроме форма и структура поверхности внутрикостной части имплантата существенно влияют на способность к согласованному взаимодействию биомеханической системы протез им основными задачами производства имплантатов являются увеличение индекса материала имплантата; создание микроструктуры поверхностей им типу окружающих тканей создание име достаточную площадь поверхности для адекватного биомеханического взаимодействия с костной тканью. Основные технологические способы изготовления имплантатов Фрезерование Этот изготовления имплантатов не оказывает значительного влияния на физико- химические свойства поэтому индекс материала не изменяется. Недостатком является низкая чистота обработки поверхности (см. рис. 5-6). которая может иметь микротрещины либо следы механического воздействия, что является фактором концентрации напряжений в материале, снижает усталостную прочность и может служить переломов Обработка давлением Обработка или пластического формирования. При титана в холодном состоянии происходит повышение его прочности за счет кристаллической Однако способность гитана подвергаться давлением в холодном состоянии достаточно поэтому данный прием обработки можно только при изготовлении изделий несложных форм. В нагретом титан легче ся нов нагретом состоянии не его Поэтому для повышения имеющих сложную форму имплантатов может применяться пластического деформирования. деформирование материала под качения инструмента (роликов) по детали контакта роликов с обрабатываемой действуют сжимающие напряжения, в результате чего металл пластически деформируется и форму, ную профилю инструмента. Качество обработки поверхности этом намного выше, чем фрезеровании. Кроме метод ляет очень и обработки В отличие от штамповки пластическое деформирование приводит к уплотнению решетки лишь поверхностного слоя металла (рис. 5-2, 5-3), что не вызывает изменения параметров упругости основной части Поэтому изготовление имплантатов методом пластического деформирования позволяет повысить прочность без значительного модуля и таким образом биофунк циональные характеристики технически титана. 119 120 ЧАСТЬ II. ОСНОВЫ Рис. 5-2. Поверхность шлифа чистого гита на Видна крупнозернистая материала Методы порошковой металлургии порошков титана позволяет лучить изделие с заданными физико-механиче скими обладающее сквозной проницаемостью (рис. 5-4). Этот технологический дает возможность изготавливать дентальные из и титана с различным диаметром пор внутрикостной Сквозная пористость внутрикостной части тельно увеличивает удельную площадь контакта поверхности имп.тантата с костной что позволяет снизить механическое напряжение на раздела имплантат, костная Полученный путем спекания сферических гранул пористый титан имеет модуль Юнга в пределах Такое снижение модуля Юнга могло существенно увеличить индекс биофункционалыю- однако пористые в том числе титан, но значительно уступают ком прочности на сжатие пористого титана составляет 60 те. в 4 раза чем аналогичный компактного титана. Литье Отливка позволяет изделия различ иногда очень сложных форм с достаточно высокой точностью. Однако при атом структуру материала и, следовательно, его механические Кроме имплантаты. с помощью с трудом подвергаются обработке с целью упрочнения отливка внутрикостных дентальных имплантатов каких водства применяется редко. 5.1.2. Обработка поверхности Формирование и тканей организма на границе раздела с небиологически ми материалами зависят отряда факторов, в том числе микроструктуры материала. Рис 5-3. Изменение структуры технически чистого титана после пластическим деформированием А шлиф изготовленного методом деформирования (белым четырехугольником обозначено место Ь — маркированный участок (х 250): уплотнение структуры поверхностного слоя титана ГЛАВА 5. БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ ВНУТРИКОСТНЫХ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ 121 Рис. 5-4. Участок из методом сферических порошков титана (сканирующая ная микроскопия, х 1000) Рис. 5-5. Прорастание тканей в поры внутрикостной части имплантата. удаленного вместе с участком кости из нижней челюсти через 2 после установки х 1000) Обработка внутрикостной поверхности В многочисленных in in установлено, что определенная модификация увеличение оксидной пленки или придание шероховатости поверхности, может оказывать благоприятное влияние на про цесс Шероховатая поверхность биоинертных материалов обладает большей по сравнению с гладкой энергией и что адсорбции белков, механическому к поверхности материала волокон фибрина и Наличие опреде пор или на поверхности внутрикостной части имплантата адгезии остеогенных бро- и синтезу специфических белков и что в конечном итоге достичь увеличения площади костной Шероховатость позволяет также значительно увеличить удельную площадь щей с костью поверхности что увеличивает силу его костью снижает механического в окружающих структурных единицах что оптимальным для и костного матрикеа является размер пор от 70 до Модификация внутрикостной части имп.тантата может производиться посредством нескольких технологических приемов механической обработки, удаления материала с поверхности, добавления материала к поверхности и ее Механическая обработка Текстуру или имеющую регулярный рисунок, шероховатость на поверхности имплантата можно создать при так называемой рельефной формовки или методом наката. Микрорельеф поверхности при атом образуется за счет местных деформаций материала. Получаемые таким образом углубления и выступы придают шероховатость поверхности части имп.тантата. Второй способ поверхности вну трикостной части имп.тантата абразивными материалами под Давлением обработка. В ве абразивного материала обычно или ной Оптимальным считается создание микрорельефа обработке частицами диаметром Удаление материала поверхности имплантата Шероховатость поверхности внутрикостной части имплантатов может быть при по 122 ЧАСТЬ ОСНОВЫ ТЕОРИИ Рис 5-6. Поверхности имплантатов после различной ической обработки (х 150): А — Б — после электрохимической полировки обработанная порошком керамики с размерами частиц 75 мкм — после двойного травления Рис. 5-7. Текстура поверхностей имплантатов (сканирующая х А механическая полировка Б - обработка порошком алюмооксидной керамики плазменное напыление титана Г — травление кислотами мощи кислотами (рис. 5-6. 5-7). цели обычна и Посте травления шероховатость поверхности получается более равномерной по сравнению с механической но достичь пор при этом практически травление кислотами часто производят дополнительно обработки. Сочетание этих позволяет снизить чрезмерно высокие пики шероховатости после пескоструйной обработки, сохранив при этом необходимый размер С целью удаления части материала и получения определенной текстуры поверхности им плантата можно Выжигание и выпаривание части материала при помощи эксимерного лазера приводят к образованию кратеров на поверхности Таким образом можно создать текстуру поверхности с запрограммированной и глубиной материала или может формироваться при технологии плазменного При этом плавленные в потоке частицы мого материала соударяются с поверхностью, образуя пористое и шероховатое (рис. 5-6, 5-7). Посредством данной технологии можно не только получить определенную текстуру 5. ВНУТРИКОСТНЫХ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ 123 но и наносит активные материалы или | таким биологически активное покрытие от I 50 Гидроксиапатит и другие соединения можно наносить на поверхность части имплантата при помощи золь-гелиевой технологии. Суть ее заключается в осаждении на поверхности металлического имплантата кристаллов с использованием специальных связующих например кислоты и спирта, образующих вместе с суспен которая выпаривается при определенных режимах, В результате кристаллизации и связывания с имплан тата создается из гидроксиапатита Покрытие керамическими или кальций-фос фатными биоактивными материалами позволяет создать условия для химической связи с костным а также остео- и физические свойства имплантата (уменьшение теплопроводности и снижение стандартного Ряд авторов что нанесение гидрок сиапатита на часть имплантатов увеличивает площаль силу интеграции и обеспечивает высо клинической таких Однако целесообразность покрытия внутрикостной части имплантата немо жет считаться общепризнанной точкой зрения. Экспериментальные исследования некоторых авторов не выявили сколько-нибудь заметных имплантатов, покрытых гидрок- по сравнению сиз технически чистого Некоторые на основании экспериментальных и клинических исследований что нанесение гидроксиапатита или других на поверхность имплантата не только не но даже снижает егрированно- го контакта через 1 год после установки тата за счет резорбции биоактивного покрытия и замещения участков ной Ряд авторов что из-за остеокластиче- сколов и отслаивания биоактив ного покрытия функционирующего может происходить резорбция окружающей им плантат Костной что является причин неудачного клинического применения имплантатов с Пассивация - создание пленки на металлов для предохранения их от коррозии. Цель пассивации - увеличение толщины слоя поверхности По мнению некоторых авторов, спонтанное образование оксидной от 4 дона титана или металлов не может обеспечить достаточную коррозийную устойчивость в биологических спонтанно образованная оксидная пленка способна обеспечить устойчивость титана в биологических если оксидный повреждению перед или после нее в результате трения при подвижности деталей имплантата друг является следующее мнение может коррозийную устойчивость применяемых для изготовления имплантатов, и оправдана термодинамической, физико-химической и биологической точек Однако какую оксидной пленки считать оптимальной Кроме того, ее увеличение может происходить за счет образования не только наиболее стабиль соединения но и менее устойчивых окислов и вследствие чего может иметь место ускоренная диссоциация сопровождающаяся пигментацией окружа Известно что 124 ЧАСТЬ П. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ние толщины слоя может к его и отслойке под х оксидного слоя на поверхности титана возрастает при ной, ультразвуковой плазменном напылении, травлении обработке в тлеющем а также при При длительном взаимодействии с тканями организма толщина оксидного слоя титана увеличиваться до Обработка поверхностей, со оболочкой было установлено, что коллагеновые и эластичные волокна надкостницы, атак же собственной слизистой оболочки лучше адаптируются кили Другие авторы приводят данные, говорящие о том, что адаптация мягких тканей к и шероховатой не имеет существен На адаптацию соединительной ткани к верхности имплантата может оказывать влияние геометрия поверхности. Поэтому что на часть имплантата целесообразно наносить горизонтально ориентиро кольцевые надкостница и собственная слизистой оболочки формируют но прикрепление, и десневая манжетка имплантата образуется в основном за счет телия При этом в отличие от фибробла- лучше адаптируются к гладкой Кроме текстурированная поверхность титана или гное покрытие ствуют не только клеток, но и микро вызывающих воспаление в области десневой манжетки и периимплантит, который является одной из наиболее частых причин неудач Поэтому для эпителиального формирования эффективного со- а также с нической точки зрения поверхность контактирующих со слизистой оболочкой ив полость рта частей должна быть тщательно Гладкая, с чистотой не ниже 7 поверхность имилантата может быть получена двумя способами электрохимической полировкой и Очистка поверхности и стерилизация В процессе изготовления может происходить загрязнение их верхностей. инородными Элементами может адекватной био мо.теку.т, адгезии клеток и интеграции имп.тан тата с окружающими На поверхности имплантатов можно обнаружить включения углерода, кислорода пинка, и некоторых других также органи ческих Характер контаминации зависит от логии и способа обработки его поверхности. Например механической обработке и механической значительная угле При травлении некоторыми кислотами может иметь место контаминация При пескоструйной обработке часть поверхности содержит гранулы Очистка может производиться химическим Для этого его в кетонный раствор (кетоны органические соединения в промышленности в качестве на S мин. затем промывают вводе в течение мини проводят пассивацию в азотной кислоте в течение 30 также способы очистки в тлеющем электрическом разряде, при пароструйной и ультразвуковой обработки в растворах и 5. СТАНДАРТЫ ВНУТРИКОСТНЫХ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ следует что солютно лишенную некоторых поверхность практически невозможно. Нее известные в время способы очистки получить лишь относительно чистую поверхность которая в незначительной степени содержит ноны и Уровень и характер контаминации зависят также от способа стерилизации Так, при его поверхности ионы фтора и азо способы стерилизации су- хожаровая. в тлеющем электрическом разряде позволяют добиться минимального уровня контаминации поверхности Источником контаминации быть также неправильное применение имплантата в клинической практике к нему изготовленными не из титана металлическими инструментами может привести ионами Руки хирурга могут стать источником контаминации внутрикост части тальком или другим побыли обработаны резиновые Кроме неорганическими веще вовремя операции поверхность имп.тан тата может быть загрязнена напри при попадании слюны перед его установкой. Такая бактериальная может служить причиной . 2 . БАЗОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ Любой дентальный имеет внутри- и опорную части. |