Actual problems in dentistry Actual problems in dentistry Проблемы стоматологии 2077-7566 2412-9461 82594 10.18481/2077-7566-2024-20-1-127-132 ХИРУРГИЧЕСКАЯ СТОМАТОЛОГИЯ И ИМПЛАНТОЛОГИЯ SURGICAL DENTISTRY AND IMPLANTOLOGY ХИРУРГИЧЕСКАЯ СТОМАТОЛОГИЯ И ИМПЛАНТОЛОГИЯ MATHEMATICAL MODELING OF STRESS DISTRIBUTION IN THE WALLS OF CONE IMPLANTS MADE OF VT6 ALLOY МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЕНКАХ КОНУСНЫХ ИМПЛАНТАТОВ ИЗ СПЛАВА ВТ6 Аванисян Вазген Михайлович Avanisyan Vazgen Mikhaylovich avanvaz@yandex.ru Долгалев Александр Александрович Dolgalev Aleksandr A. dolgalev@dolgalev.pro

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Стоматов Дмитрий Владмирович Stomatov Dmitry V. grekstom@mail.ru

кандидат медицинских наук;

candidate of medical sciences;

 Сергеев Юрий Андреевич Sergeev Yuriy Andreevich serg_yuriy@mail.ru

кандидат медицинских наук;

candidate of medical sciences;

 Чониашвили Давид Зурабович Choniashvili David Z. davidchoniashvili@mail.ru

кандидат медицинских наук;

candidate of medical sciences;

 Акрамов Максим Леонидович Akramov Maksim L. aurymdent@yandex.ru Гезуев Гималай Казбекович Gezuev Gimalai K. denta_city@mail.ru Ставропольский государственный медицинский университет Ставрополь Россия Stavropol State Medical University Stavropol Russian Federation Ставропольский государственный медицинский университет Ставрополь Россия Stavropol State Medical University Stavropol Russian Federation Пензенский институт усовершенствования врачей — филиал Российской медицинской академии непрерывного профессионального образования Пенза Россия Penza Institute of Advanced Medical Training – branch of the Russian Medical Academy of Continuing Professional Education Penza Russian Federation Ставропольский государственный медицинский университет Ставрополь Россия Stavropol State Medical University Stavropol Russian Federation Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова Владикавказ Россия Kosta Khetagurov North Ossetian State University Vladikavkaz Russian Federation ООО «СК-ХОЛДИНГ» Москва Россия LLC SK-HOLDING Moscow Russian Federation ООО «ДЕНТА-СИТИ» Грозный Россия DENTA-CITY LLC Grozny Russian Federation 02 05 2024 02 05 2024 20 1 127 132 26 04 2024 https://dental-press.ru/en/nauka/article/82594/view

Сегодня междисциплинарный подход к решению проблем имплантологии является ключом к эффективному использованию внутрикостных дентальных имплантаций. Возможности доклинического моделирования состояния костной ткани и будущего имплантационного и протезного ложа позволяют оценить возможные риски отторжения имплантатов, рассчитать необходимое усилие затяжки винтов в имплантационных системах и спрогнозировать точки приложения и распределения напряжений дентальных имплантационных материалов. Учитывая последнее, стремление к совершенствованию моделирования позволит получить предсказуемый результат лечения. В данном исследовании была изучена математическая модель распределения напряжения на стенки конусного имплантата с учетом физических свойств материала ВТ6, проведена оценка на примере компьютерных моделей с заложенными характеристиками сплава, вычислены показатели распределения по Мизесу. Стоит отметить, что сплав ВТ6 имеет очень высокое качество благодаря легирующим добавкам. В данный титановый сплав входит алюминий, который благоприятно влияет на прочность имплантатов, а также ванадий, способный повысить прочность металла и сделать его более пластичным. Титановый сплав ВТ6 имеет характеристики, которые сопоставимы со свойствами нержавеющей стали, за счет чего рассматривается как инертный металл для использования в полости рта. Новизна предлагаемой модели заключается в том, что она оперирует минимально возможным набором входных данных и обеспечивает адекватные оценки наиболее значимых выходных параметров, которые необходимы для практического применения. Полученные аналитические результаты иллюстрируются примерами расчета эквивалентных напряжений в имплантатах и периимплантной ткани для реальных конструкций будущего ортопедического протеза.

Today, an interdisciplinary approach to solving the problems of implantology is the key to the effective use of intraosseous dental implants. The possibilities of preclinical modeling of the state of bone tissue and the future implantation and prosthetic beds allow us to assess the possible risks of implant rejection, calculate the necessary tightening force of screws in implantation systems and predict the points of application and stress distribution of dental implantation materials, taking into account the latter, the desire to improve modeling will allow us to obtain a predictable treatment result. In this study, a mathematical model of the stress distribution on the walls of a conical implant was investigated, taking into account the physical properties of the VT 6 material, an assessment was carried out using the example of computer models with embedded alloy characteristics, and the Mises distribution indicators were calculated. It is worth noting that the VT6 alloy has a very high quality, thanks to alloying additives. This titanium alloy includes aluminum, which has a beneficial effect on the strength of implants, as well as vanadium, which can increase the strength of the metal and make it more ductile. Titanium alloy VT6 has characteristics that are comparable to those of stainless steel, due to which it is considered as an inert metal for use in the oral cavity. The novelty of the proposed model lies in the fact that it operates with the minimum possible set of input data and provides adequate estimates of the most significant output parameters that are necessary for practical application. The obtained analytical results are illustrated by examples of calculating equivalent stresses in implants and peri-implant tissue for real structures of the future orthopedic prosthesis.

 математическая модель моделирования костной ткани запас прочности напряжение по Мизесу имплантационные системы кортикальная кость mathematical model bone tissue modeling safety margin Mises stress implantation systems cortical bone Данная работа выполнена в рамках программы «Старт-2» Фонда содействия инновациям по Договору № 4981ГС2/70566, Проект № 70566, Заявка № С2-300791 в рамках реализации проекта «Разработка, изготовление и испытания опытного образца внутрикостных имплантатов из сплавов высокой прочности с биосовместимыми покрытиями для челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии».

Елдашев Д.С.А., Долгалев А.А., Дымников А.Б. и др. Характеристика тканевых ответов на титановые сетки с различной сквозной пористостью в эксперименте. Медицинский алфавит. 2020;23:21-24. [D.S.A. Eldashev, A.A. Dolgalev, A.B. Dymnikov et al. Characteristics of tissue responses to titanium meshes with different through porosities in the experiment. Medical alphabet. 2020;23:21-24. (In Russ.)]. DOI 10.33667/2078-5631-2020-23-21-24. Eldashev D.S.A., Dolgalev A.A., Dymnikov A.B. i dr. Harakteristika tkanevyh otvetov na titanovye setki s razlichnoy skvoznoy poristost'yu v eksperimente. Medicinskiy alfavit. 2020;23:21-24. [D.S.A. Eldashev, A.A. Dolgalev, A.B. Dymnikov et al. Characteristics of tissue responses to titanium meshes with different through porosities in the experiment. Medical alphabet. 2020;23:21-24. (In Russ.)]. DOI 10.33667/2078-5631-2020-23-21-24. Саркисов А.А., Зеленский В.А., Аванисян В.М. и др. Расчет деформаций и оценка статической прочности структурных элементов имплантационных систем на примере дентальных имплантатов Лико-м 4×10 различной конструкции. Прикаспийский вестник медицины и фармации. 2023;4(2):46-61. [A.A. Sarkisov, V.A. Zelensky, V.M. Avanisyan et al. Calculation of deformations and assessment of the static strength of structural elements of implantation systems using the example of Liko-m 4×10 dental implants of various designs. Caspian Bulletin of Medicine and Pharmacy. 2023;4(2):46-61.(In Russ.)]. DOI 10.29039/2712-8164-2023-46-61. Sarkisov A.A., Zelenskiy V.A., Avanisyan V.M. i dr. Raschet deformaciy i ocenka staticheskoy prochnosti strukturnyh elementov implantacionnyh sistem na primere dental'nyh implantatov Liko-m 4×10 razlichnoy konstrukcii. Prikaspiyskiy vestnik mediciny i farmacii. 2023;4(2):46-61. [A.A. Sarkisov, V.A. Zelensky, V.M. Avanisyan et al. Calculation of deformations and assessment of the static strength of structural elements of implantation systems using the example of Liko-m 4×10 dental implants of various designs. Caspian Bulletin of Medicine and Pharmacy. 2023;4(2):46-61.(In Russ.)]. DOI 10.29039/2712-8164-2023-46-61. Сергеев Ю.А., Долгалев А.А., Чониашвили Д.З., Аванисян В.М. Применение метода конечно-элементного анализа при разработке новых систем дентальных имплантатов. Обзор литературы. Медицинский алфавит. 2023;1:18-23. [Yu.A. Sergeev, A.A. Dolgalev, D.Z. Choniashvili, V.M. Avanisyan. Application of the finite element analysis method in the development of new dental implant systems. Literature review. Medical alphabet. 2023;1:18-23. DOI 10.33667/2078-5631-2023-1-18-23. Sergeev Yu.A., Dolgalev A.A., Choniashvili D.Z., Avanisyan V.M. Primenenie metoda konechno-elementnogo analiza pri razrabotke novyh sistem dental'nyh implantatov. Obzor literatury. Medicinskiy alfavit. 2023;1:18-23. [Yu.A. Sergeev, A.A. Dolgalev, D.Z. Choniashvili, V.M. Avanisyan. Application of the finite element analysis method in the development of new dental implant systems. Literature review. Medical alphabet. 2023;1:18-23. DOI 10.33667/2078-5631-2023-1-18-23. Сергеев Ю.А., Аванисян В.М., Долгалев А.А., Чониашвили Д.З. Возможности применения аддитивных технологий при создании и разработке дентального имплантата (обзор литературы). Вестник новых медицинских технологий. 2023;30(4):22-26. [Yu.A. Sergeev, V.M. Avanisyan, A.A. Dolgalev, D.Z. Choniashvili. Possibilities of using additive technologies in the creation and development of a dental implant (literature review). Bulletin of new medical technologies. 2023;30(4):22-26. (In Russ.)]. DOI 10.24412/1609-2163-2023-4-22-26. Sergeev Yu.A., Avanisyan V.M., Dolgalev A.A., Choniashvili D.Z. Vozmozhnosti primeneniya additivnyh tehnologiy pri sozdanii i razrabotke dental'nogo implantata (obzor literatury). Vestnik novyh medicinskih tehnologiy. 2023;30(4):22-26. [Yu.A. Sergeev, V.M. Avanisyan, A.A. Dolgalev, D.Z. Choniashvili. Possibilities of using additive technologies in the creation and development of a dental implant (literature review). Bulletin of new medical technologies. 2023;30(4):22-26. (In Russ.)]. DOI 10.24412/1609-2163-2023-4-22-26. Caricasulo R., Malchiodi L., Ghensi P., Fantozzi G., Cucchi A. The influence of implant-abutment connection to peri-implant bone loss: A systematic review and meta-analysis. Clin Implant Dent Relat Res. – 2018;20(4):653-664. doi:10.1111/cid.12620. Caricasulo R., Malchiodi L., Ghensi P., Fantozzi G., Cucchi A. The influence of implant-abutment connection to peri-implant bone loss: A systematic review and meta-analysis. Clin Implant Dent Relat Res. – 2018;20(4):653-664. doi:10.1111/cid.12620. Goiato M.C., Pellizzer E.P., da Silva E.V., Bonatto Lda R., dos Santos D.M. Is the internal connection more efficient than external connection in mechanical, biological, and esthetical point of views? A systematic review // Oral Maxillofac Surg. – 2015;19(3):229-242. doi:10.1007/s10006-015-0494-5. Goiato M.C., Pellizzer E.P., da Silva E.V., Bonatto Lda R., dos Santos D.M. Is the internal connection more efficient than external connection in mechanical, biological, and esthetical point of views? A systematic review // Oral Maxillofac Surg. – 2015;19(3):229-242. doi:10.1007/s10006-015-0494-5. Knaislová A., Novák P., Linhart J., Szurman I., Skotnicová K., Juřica J., Čegan T. Structure and Properties of Cast Ti-Al-Si Alloys // Materials (Basel). – 2021;14(4):813. doi: 10.3390/ma14040813. Knaislová A., Novák P., Linhart J., Szurman I., Skotnicová K., Juřica J., Čegan T. Structure and Properties of Cast Ti-Al-Si Alloys // Materials (Basel). – 2021;14(4):813. doi: 10.3390/ma14040813. Theory Reference for ANSYS and Workbench. Canonsburg : ANSYS Inc. 2019. https://tuxdoc.com/download/theory-reference-for-ansys-and-ansys-workbench_pdf Theory Reference for ANSYS and Workbench. Canonsburg : ANSYS Inc. 2019. https://tuxdoc.com/download/theory-reference-for-ansys-and-ansys-workbench_pdf Thoma D.S., Mühlemann S., Jung R.E. Critical soft-tissue dimensions with dental implants and treatment concepts // Periodontol 2000. – 2014;66(1):106-118. doi:10.1111/prd.12045. Thoma D.S., Mühlemann S., Jung R.E. Critical soft-tissue dimensions with dental implants and treatment concepts // Periodontol 2000. – 2014;66(1):106-118. doi:10.1111/prd.12045. Vinhas A.S., Aroso C., Salazar F., López-Jarana P., Ríos-Santos J.V., Herrero-Climent M. Review of the mechanical behavior of different implant-abutment connections // Int J Environ Res Public Health. – 2020;17(22):8685. doi:10.3390/ijerph17228685. Vinhas A.S., Aroso C., Salazar F., López-Jarana P., Ríos-Santos J.V., Herrero-Climent M. Review of the mechanical behavior of different implant-abutment connections // Int J Environ Res Public Health. – 2020;17(22):8685. doi:10.3390/ijerph17228685. Lee Y., Kang, Sang-Won. Growth of aluminum nitride thin films prepared by plasma-enhanced atomic layer deposition // Thin Solid Films. – 2004;446:227-231. doi:10.1016/j.tsf.2003.10.004. Lee Y., Kang, Sang-Won. Growth of aluminum nitride thin films prepared by plasma-enhanced atomic layer deposition // Thin Solid Films. – 2004;446:227-231. doi:10.1016/j.tsf.2003.10.004.