Библиографическое описание:

Чуйко А. Н., Левандовский Р. А., Максымив О. О., Беликов А. Б. Об оценке эффективности фиксации полных съемных протезов // Молодой ученый. — 2013. — №8. — С. 145-154.

В статье показана возможность оценки эффективности фиксации съемных протезов за счет функциональной присасываемости и адгезии не только качественно, но и количественно. Варьируя, в зависимости от конкретной клинической ситуации, различные способы фиксации съемных протезов при условии численной оценки их эффективности можно достичь решающего результата для удержания протеза на челюсти в течении длительного времени.

Ключевые слова: адгезия, вязкость, когезия, прилипаемость, поверхностное натяжение, функциональная присасываемость, полный съемный протез, качественные и количественные характеристики.

Актуальность исследования. Лечение пациентов, при полном отсутствии зубов, с применением съёмных протезов, одно из наиболее актуальных и сложных направлений ортопедической стоматологии, которое имеет достаточно обширную библиографию, как в популярных учебниках [1,2], так и в более поздних монографиях [3,4,5].

Среди большого количества проблем, возникающих при полном отсутствии зубов (полной адентии), одной из основных является проблема фиксации и стабилизации съемного протеза. Как правило, эти вопросы обсуждаются качественно, количественные оценки, в известных нам публикациях, отсутствуют.

Кроме того, на наш взгляд, отсутствует четкое, общепринятое понимание многих терминов, согласованных с их общенаучным, механическим, в первую очередь, пониманием. Например, многие авторы [3,5,6] широко используют термин устойчивость съемного протеза, хотя его определения не приводят. В то же время, в технике термин устойчивость имеет вполне конкретное содержание. Можно механически сформулировать и математически описать устойчивость твердого тела (на примере куба, стакана или табуретки) и устойчивость упругого тела (на примере стержня, пластинки или оболочки), но как описать и количественно оценить степень «устойчивости протеза», этот вопрос остается открытым. Если система после снятия нагрузки возвращается в исходное состояние, значит, деформации были упругими. Если же система после снятия нагрузки не возвращается в исходное состояние, то причиной этому могут быть остаточные (неупругие) деформации, что не говорит о неустойчивости системы в классическом понимании.

На наш взгляд, термины фиксация и стабилизация съемного протеза полностью удовлетворяют запросы клинической практики, если их понимать так, как предложено в [8]: «Фиксация (от лат. fixus — прочный, закрепленный) (фиксирование), закрепление чего-либо в определенном положении». Применительно к биомеханике термин «фиксация» можно считать синонимом понятия «закрепление» или «неподвижность» твердого тела в пространстве. «Стабилизация (от лат. Stabilis — устойчивый), упрочение, приведение в постоянное устойчивое состояние или поддержание этого состояния, а также само состояние устойчивости, постоянства». Таким образом, термин фиксация носит структурный характер, показывающий, как обеспечена неподвижность элемента системы (твердого тела) в пространстве, а термин стабилизация отражает «качество» фиксации, в первую очередь, по величине возможных перемещений в системе под действием внешних сил.

В литературе[1–4] выделяют механические, физические, хирургические, анатомические, биофизические, биомеханические и физико-биологические методы фиксации протезов на беззубых челюстях. По мнению некоторых авторов, основными являются механические, физические и физико-биологические методы. Все остальные или включают перечисленные, или (например, хирургические) являются вспомогательными и направлены на подготовку полости рта к ортопедическому лечению для эффективного использования указанных выше методов фиксации протезов. Наиболее проверенные из всех известных методов механические способы фиксации протезов. Они основаны на использовании для укрепления пластиночных протезов различных механических приспособлений.

При протезировании пациентов с полным отсутствием зубов особое значение имеет фиксация протезов, которая обеспечивается за счет анатомической ретенции, адгезии, функциональной присасываемости и мышечной стабилизации. Важным условием для их осуществления является точное соответствие между базисом протеза и рельефом слизистой оболочки (СО) протезного ложа.

Цель исследования: обосновать возможности количественной оценки эффективности фиксации полных съемных протезов за счет функциональной присасываемости и адгезии.

Результатыисследования и их обсуждение.

1.                            Оценка эффективности функциональной присасываемости полных съемных протезов

Среди физических методов фиксации съемных протезов большую популярность получил метод функциональной присасываемости, основанный на разности атмосферного давления снаружи и внутри специальной камеры — «клапанной зоне». На рис.1 (рис.167 [2]) показаны возможные способы конструктивной реализации этого метода. Необходимо такое совмещения края протеза со слизистой оболочкой протезного ложа, которое обеспечивает образование краевого замыкающего клапана по периферии съемного протеза для создания условий его фиксации на челюсти, препятствуя попаданию воздуха под протез при функционировании, и содействуют удержанию за счет разницы давления воздуха, находящегося в пространстве между протезом и СО протезного ложа [6].

Рис. 1. Возможные методы конструктивной реализации метода функциональной присасываемости (рис.167 [2]).

Основными силами, способствующими эффективной фиксации полного съемного протеза (ПСП) на челюсти, как в покое, так и во время эксплуатации, являются силы функциональной присасываемости F, которые могут быть определены по формуле

,                                                                                            (1)

где pa, pk и Δp — атмосферное давление, давление внутри «клапанной зоны» и разность между ними;

Аk — активная площадь «клапанной зоны».

Активная площадь «клапанной зоны» достаточно точно может быть определена после изготовления протеза. Сложнее обстоит вопрос со степенью разрежения внутри «клапанной зоны». В известной нам литературе этот вопрос освещается только качественно. Разница давления в пространстве между базисом протеза и СО полости рта поддерживается до тех пор, пока не будут преодолены капиллярные силы и не произойдет выравнивания давления. Вследствие этого длительность удержания ПСП тем продолжительнее, чем больше поверхность базиса, чем точнее соприкосновение края протеза с окружающими его тканями, чем больше сопротивление трению, чем выше вязкость слюны, чем длиннее путь течения жидкости в промежуточном пространстве, чем короче период нахождения протеза без нагрузки. Это говорит о необходимости дополнительного исследования.

В качестве ориентира легко подсчитать, что при полном разрежении внутри клапанной зоны, и Аk=10 см2 сила фиксирующая протез F = 10 кг или F = 98 Н.

Отметим, что знаки «-» на рис.1 условно отражают зоны разрежения, но не «отрицательное давление», как указывается в некоторых источниках. Давление отрицательным не бывает — оно может быть выше атмосферного, атмосферным и ниже атмосферного, т. е. с определенной степенью разрежения.

На верхней челюсти (ВЧ) функциональная присасываемость протеза обеспечивается наличием в задней трети нёбного свода податливой СО, которая переходит на мягкое нёбо и даёт возможность получить клапан со слизистой, замыкающий глоточный край протеза, а также наличием переходной складки, расположенной в преддверии полости рта [7].

Технологически функциональная присасываемость обеспечивается путём создания вокруг протеза кругового клапана. Способность СО переходной складки следовать за протезом при его перемещении препятствует проникновению воздуха под протез, что удерживает его на челюсти. Степень фиксации протеза зависит от взаимосвязи его базиса с тканями протезного ложа, взаимосвязи наружной поверхности протеза с мускулатурой рта и лица и от других факторов. Один из способов улучшения функциональных свойств протезов на беззубых челюстях — оформление наружной поверхности и границ протезов, включая объёмное моделирование. Однако если на верхней беззубой челюсти в подавляющем большинстве случаев удаётся добиться хорошей фиксации, то на нижней челюсти (НЧ) из-за её анатомо-физиологических особенностей этот метод, как правило, малоэффективен. Это свидетельствует о том, что вопрос о фиксации протезов на беззубой НЧ с резко выраженной атрофией альвеолярной части до конца не решён. Из-за плохой фиксации протез во время жевания постоянно смещается, совершая микроэкскурсию относительно СО альвеолярного отростка, травмируя НЧ, что ещё больше усугубляет атрофию челюстной кости и вызывает изменения СО протезного ложа [7].

Стабильность протезов на беззубых челюстях обусловлена собственными свойствами протеза, в первую очередь его жесткостью, и механическими силами, которые возникают под влиянием жевательного давления, и физическими процессами, протекающими между базисом протеза и СО протезного ложа. Стабильность зависит от сокращений жевательных и мимических мышц. Протез на верхней беззубой челюсти оказывается в этом отношении в более благоприятных условиях, так как к ВЧ прикрепляется небольшое количество мимических мышц, которые при сокращении не могут оказать существенного влияния на его фиксацию. Гораздо труднее, а иногда невозможно, изготовить функционально полноценный протез на беззубой НЧ при резкой её атрофии из-за анатомо-физиологических особенностей, таких как небольшая протяжённость протезного ложа, большая подвижность челюсти в результате прикрепления к ней жевательной мускулатуры и наличия часто гипертрофированного языка [7]. Влияние гипертрофированного языка на присасываемость и адгезию протезов на беззубой, атрофированной НЧ, который работает, как сильно разбалансированный маховик очень мало изучена. Его подвижность и масса в разы превосходящие эти параметры в протезе и с биомеханической точки зрения они очень сильно влияют, а следовательно и значительно ухудшают как фиксацию, так и стабилизацию полных съемных протезов на НЧ.

Степень фиксации протезов, в первую очередь, зависит от анатомо-физиологических условий протезного ложа. Они во многом определяют стабильность протеза на челюсти и функциональную ценность ортопедического лечения. Поэтому, наилучшей стабильности протезов можно достигнуть на челюстях с хорошо выраженным альвеолярным отростком и альвеолярной частью, когда места прикрепления мышц, уздечек губ, языка, складок СО располагаются на достаточном расстоянии от альвеолярного гребня. Именно в этих случаях условия способствуют механическому удержанию протезов на челюстях, препятствуют их горизонтальным сдвигам [7].

2.                            Оценка эффективности фиксации полных съемных протезов за счет поверхностного натяжения жидкости

Как средство удержания протезов на беззубых челюстях в стоматологической литературе [1–6] широко описываются такие физические явления, как адгезия и когезия. Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание)подразумевает возникновение молекулярной связи между поверхностными слоями двух разнородных (твёрдых или жидких) тел, приведённых в соприкосновение. Когезия — сцепление молекул, атомов, ионов в физическом теле, обусловленное межмолекулярным взаимодействием и химической связью. Адгезия представляет собой крайне сложное явление, именно с этим связано существование множества теорий, трактующих явление адгезии с различных позиций. Наиболее известные эффекты адгезии — капиллярность, смачиваемость/несмачиваемость, поверхностное натяжение, мениск жидкости в узком капилляре и др.

Достаточно полно явление адгезии за счет поверхностного натяжения описано в [1]: «Жидкость, попадая на поверхность твердого тела, может смачивать его, т. е. создавать на его поверхности прочную пленку, или не смачивать. Смачивание происходит в том случае, когда силы взаимодействия между молекулами жидкости меньше сил взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела. Одной из основных характеристик этого процесса является искривление поверхностного слоя жидкости вблизи поверхности твердого тела. При смачивании последнего образуется вогнутый, при несмачивании — выпуклый мениск. Это играет определенную роль в распределении давления внутри жидкости и вне ее в связи с тем, что поверхностный слой жидкости находится в напряженном состоянии вследствие явлений поверхностного натяжения.

Нечто подобное происходит на границе протеза и жидкости (слюны). Вследствие смачиваемости слюной поверхности протеза и слизистой оболочки на краю образуется вогнутый мениск. Сила, с которой мениск пытается расправиться, направлена наружу и действует как отсасывающий насос, вследствие чего протез прилипает к слизистой оболочке твердого неба. Если последний плотно прилегает к слизистой оболочке мениска, то радиус мениска довольно мал и сила, с которой протез прижимается к небу, значительна. При увеличении расстояния между протезом и слизистой оболочкой радиус мениска увеличивается и сила, с которой протез прижимается к нему, уменьшается». Этирассуждения с небольшими вариациями приводятся во многих последующих изданиях [2,4].

Рассмотрим приведенные рассуждения более конкретно, следуя [9]. «Если сложить две отшлифованные смоченные пластинки, то между ними возникает заметная сила сцепления. Это явление имеет следующее объяснение.

Рис. 2. Схема возникновения сил сцепления.

Поверхность жидкости в зазоре между пластинками сильно искривлена (рис.2). Следовательно, давление внутри жидкости будет меньше атмосферного на величину Δp

(2)

где α — коэффициент поверхностного натяжения жидкости;

R1 и R2 — радиусы кривизны поверхности жидкости.

При полном смачивании R1=d/2, где d — величина зазора между пластинками. Радиус R2 сечения плоскостью, параллельной пластинкам, значительно больше, чем R1. Поэтому можно положить

.                                                                                                          (3)

Если величина смоченной жидкостью поверхности каждой пластинки равна A, то пластинки будут прижиматься друг к другу силой, равной

                                                                                                           (4)

Величина зазора между пластинками определяется размерами шероховатостей на их поверхностях». В технике, пришлифовывая металлические пластинки, легко достигнуть зазора порядка микрон (мк) и тогда сжимающая сила может достигнуть значительных величин [9].

В нашем случае, учитывая, что коэффициент поверхностного натяжения воды

α = 0, 073 Н/м [9], принимая A = 85 см2 =85•10–4 м2 (для протеза ВЧ) и толщину слоя слюны d = 0,2 мм =2•10–4 м получим

(5)

 Н = 0,63 кг.                                                        (6)

В соответствии с формулой (4), сила адгезии находится в прямой зависимости от коэффициента поверхностного натяжения, площади соприкасающихся поверхностей и толщины слоя слюны, находящейся между ними. Варьируя этими параметрами, в первую очередь, площадью соприкасающихся поверхностей и толщиной слоя слюны, можно получать значение силы прилипания в некоторых пределах. Предварительный расчет по формуле (6), а также данные Городецкого Ш. И. и Оксмана И. М., показывают, что сила адгезии изменяется в пределах 320–910 г (3–9 Н), что совершенно недостаточно для удержания протеза, как в покое, так и при сокращении мимических и жевательных мышц.

Таким образом, силы адгезии возникающие за счет присасывающей способности капиллярного тока слюны, расположенного между базисом протеза и СО протезного ложа, не имеют решающего значения для удержания протеза на челюсти. Должны быть рассмотрены и другие эффекты адгезии.

3.                            Оценка эффективности фиксации полных съемных протезов за счет прочности жидкости.

В предыдущем разделе показано, что силы поверхностного натяжения, которые, как правило, обстоятельно описываются в стоматологической литературе [1,2,4], не обеспечивают необходимой степени фиксации протеза. Поэтому рассмотрим цикл работ С. И. Иголкина [10,11] по сравнительному анализу поверхностного натяжения и проблемы прочности жидких капель, в которых показано, что поверхностные напряжения в пленке и возможные напряжения внутри объема той же пленки не разделены. Более того, объемные напряжения внутри жидкости в классической постановке [1,2,4] не принимались во внимание. С этой целью в работе [10] проведено уточнение роли объемных и поверхностных сил при взаимодействии жидкой и твердой фазы. В эксперименте тело с плоским, смачиваемым днищем, опускалось в сосуд с водой, уравновешенный на весах. После погружения всей поверхности, в процессе вертикального подъема измерялась сила отрыва F твердой плоскости от поверхности жидкости, рис.3.

Рис. 3. Схема проведения эксперимента.

Определено, что силы отрыва твердой поверхности от поверхности жидкости не пропорциональны смачиваемому периметру. Эта сила прямо пропорциональна площади плоской поверхности тела вынимаемого из жидкости. Измерения проводились с набором пластин, цилиндров разной формы и площади, тел с необычной формой, например — металлических дисков с несколькими отверстиями разного диаметра и изготовленных из разных материалов. Варьирование в широких пределах абсолютных размеров и химического состава используемых образцов является принципиальным отличием этих экспериментов от аналогичных «классических» опытов.

Основные выводы, имеющие прямое отношение к рассматриваемому вопросу.

«Напряжения, действующие вдоль свободной поверхности, в опытах не обнаружены, и поэтому поверхностное натяжение, как реально действующая сила, в равновесных жидких структурах или отсутствует, или настолько мало, что им можно пренебречь по сравнению с силами объемного взаимодействия между молекулами жидкости и твердого теле.

Коэффициент поверхностного натяжения в силовых расчетах логично заменить практически постоянным коэффициентом объемного натяжения, пределом прочности (текучести) межфазной контактной границы, или — предельным напряжением адгезии.

Для хорошо смачиваемых поверхностей можно считать, что максимальная сила отрыва определяется не адгезией, а пределом прочности самой воды, точнее — пределом ее текучести σТ, который может быть определен по аналогии с пределом прочности твердых тел. В соответствии с результатами представленных опытов, для воды его значение близко к σТ=40 Н/м2» [10]. Это значение σТ=40 Н/м2 в 18 раз меньше, чем полученное выше (5) значение давления за счет поверхностного натяжения. Кроме того, для смачиваемой пластины площадью 1 м2сила отрыва от воды равна около4-х кг, что вызывает сомнение и требует дополнительной проверки.

Принимая, как и в разделе 2, площадь протеза ВЧ A = 85 см2 =85•10–4 м2 получим

,

т. е. значение силы адгезии за счет прочности воды (предела текучести) более чем на порядок меньше, полученного выше за счет поверхностного натяжения. Эти выводы требуют глубокого критического анализа, как методики и результатов эксперимента, так и выводов по нему.

4.                            Анализ экспериментальных данных по оценке адгезионной прочности

Экспериментальные исследования при условии их корректной постановки и обработке результатов имеют особую ценность для обоснования любых теоретических исследований. В работе [12] для сравнительной оценки клеящей способности адгезивных средств лабораторными методами были использованы две методики. По первой методике исследования проводились путем склеивания пластин, изготовленных из базисной пластмассы «Стомакрил», со слизистой оболочкой кишки барана, схема которой представлена на рис.4.

Рис. 4. Схема определения клеящей способности адгезивных средств: 1 — подложка из базисной пластмассы; 2 — слизистая оболочка животных; Р — сила сцепления материала с подложкой; l — отрезок линии, на котором прекращается отслаивание.

Была изучена адгезивная прочность нескольких композиций. Для оценки клеящей способности использовались данные по равномерному отрыву полоски кишки барана от поверхности базисного пластика. Полученные данные представлены на рис.5. Как видно из представленных данных, хитозан и КЭХ в качестве составляющих композиции обусловливают разную адгезивную прочность, 1152,94 и 1647,06 Н/м2, соответственно.

Рис.5. Адгезионная прочность различных клеевых композиций при равномерном отрыве.

По второму методу степень адгезии оценивали непосредственно на съемных зубных протезах, укрепленных с помощью адгезивных средств на гипсовых моделях воспроизводящих анатомическую форму протезного ложа (рис. 6).

Рис. 6. Исследование степени адгезии на моделях челюстей.

Исследования проводились на трех различных гипсовых моделях челюстей, поверхность протеза прилежащая к протезному ложу обрабатывалась адгезивом по специальной технологии. Площадь этой поверхности составляла в среднем 29,3 см2. Гипсовую модель закрепляли в штативе и затем при добавлении груза определяли вес, при котором происходил отрыв протеза от протезного ложа модели (рис. 6). Эксперимент повторяли до удовлетворительной схожести результатов — относительная погрешность составила 7 %.

Адгезионную прочность (σА) рассчитывали как частное от деления нагрузки М (в граммах) на площадь А (см2):

σА = М / А.                                                                                                                     (7)

Формула (7) предполагает, что нагрузка по площади распределяется равномерно, что при описанной методике проведения эксперимента практически возможно.

В работе [12] отмечается, что проведенные лабораторные методы позволили оценить адгезионную способность средств, для улучшения фиксации протезов по отношению к акриловому материалу базиса протеза, а также выявить влияние водной среды на адгезивные свойства во времени. К сожалению, в работе не приводятся цифровые данные при описанной методике проведения эксперимента (рис.6).

Вторая методика в большей степени соответствовала клинической ситуацией и позволила оценить адгезивность по отношению к протезному ложу, учитывая фактор анатомической ретенции. Оценку фиксации полных съёмных протезов верхней челюсти провели непосредственно в полости рта у 32-х пациентов.

Рис. 7. Протез верхней челюсти с металлической пластиной, закреплённой на самотвердеющую пластмассу, для определения силы фиксации.

Рис. 8. Пациент с зафиксированным в полости рта протезом и подготовленными резервуарами для металлической дроби.

Сравнивалась сила фиксации протеза, для чего к протезу на самотвердеющую пластмассу фиксировали металлическую пластину (рис.7). К наружному кончику металлической пластины привязывали капроновую нить, пропустив её через ролик для беспрепятственного скольжения. Протез с нанесённым на его внутреннюю поверхность адгезивным средством вводили в полость рта и плотно прижимали к протезному ложу на пять минут. Затем равномерно добавляли мелкую металлическую дробь в специально закрепленный за нить резервуар (рис.8). Определяли массу груза, при которой происходил отрыв протеза от протезного ложа на электронных весах.

В работе [13] повторяется рис.8 и приводится таблица адгезионной прочности, определяемой на моделях челюстей при разных адгезионных составах (табл.1).

Таблица 1

Адгезионная прочность, определяемая на моделях челюстей

№ п/п

Адгезионные составы

Мср, г

Адгезионная прочность (средняя) M±SD

1.

Lacalut Dent (гель)

122,2

4,2 ± 0,05

2.

Тизоль + 25 % прополиса гель

134,5

4,6± 0,05

3.

Corega FIX & FEST

Ultra halcremo

290,6

10,3± 0,05

4.

«Супер корега» (порошок)

263,7

9,0± 0,1

5.

Пектафикс (порошок)

177,0

6,0± 0,08

6.

Пектафикс (гель)

97,9

3,3± 0,06

Легко установить, что обработка результатов проводилась по формуле (7), а площадь поверхности склеивания составляла в среднем 29,3 см2. Для удобства сравнения данные алгезионной прочности в г/см2 (третий столбец таблицы) следует умножать на 98,1 (приближенно 100) для перевода в систему СИ, получая размерность Н/м2. Эти цифровые данные в полтора-два раза ниже, чем данные на диаграмме (рис.5). В качестве примера, для клея Corega FIX, принимая площадь протеза верхней челюсти A = 85 см2 =85•10–4 м2, получим

,                                                       (8)

т. е. сила адгезии, действующая на челюсть близка к 1 кг.

Подход, близкий по конструктивному решению и методике проведения эксперимента, описан в [14]. Устройство содержит металлическую пластинку, состоящую из внутриротовой и внеротовой частей с отверстием на конце для связи посредством нити со средством для измерения силы, при котором произошел отрыв протеза от протезного ложа (рис.9). Внутриротовая часть выполнена в виде перфорированной подковы, обращенной основанием к внеротовой части. Внеротовая часть выполнена продолговатой формы, сужающейся к краю. На внутриротовую часть устройства фиксируют искусственные зубы ПСП с помощью самотвердеющей пластмассы. Устройство с протезом вводят в полость рта пациента и плотно прижимают к протезному ложу. К отверстию фиксируют нить с измерительным прибором. Пациента просят приоткрыть рот на 1–1,5 см и, прилагая равномерную нагрузку, оттягивают измерительный прибор, фиксируя силу F, при которой произошел отрыв протеза от протезного ложа. Степень адгезии рассчитывают по формуле, аналогичной (7).

Рис. 9. Схема устройства для определения силы адгезии: 1 — внутриротовая часть; 2 — внеротовая часть; 3 — перфорационные отверстия; 4 — отверстие для присоединения измерительного прибора.

Результаты экспериментального определения степени адгезии пластиночного протеза к протезному ложу приведены в табл.2.

Таблица 2

Результаты экспериментального определения степени адгезии пластиночного протеза к протезному ложу

Степень адгезии пластиночного протеза к протезному ложу в г/см2

Качество фиксации съемного протеза

Степь адгезии

Верхняя челюсть

Нижняя челюсть

сильная

5,6–6,5

3,2–4,5

умеренная

4,8–5,6

2,4–3,2

достаточная

3,6–4,8

1–2,4

недостаточная

ниже 3,6

ниже 1

С одной стороны, отметим хорошую корреляцию данных работ [12,13] табл.1 и работы [14] табл.2.

С другой стороны, на наш взгляд, при обработке результатов эксперимента в работах [12,13,14] допускается методическая ошибка, заключающаяся в том, что учитывается только действие осевой силы, но не учитывается создаваемый ею момент. Как отмечалось выше, эта ошибка отсутствует при проведении эксперимента по схеме, представленной на рис.6.

Остановимся на этом замечании более детально, как имеющем существенное значение для оценки степени адгезии протеза. Методика проведения эксперимента, показанная на рис.7 и рис.8, схематически может быть представлена так, как показано на рис.10. В механике такая схема нагружения носит название «внецентренное растяжение (сжатие), т. е., если сила не проходит через центр тяжести сечения, будет возникать момент М, который равен величине силы F на образовавшееся плечо L, что схематически показано на рис.10 для верхней (а) и нижней (б) челюстей. Для упрощения анализа принято, что сила имеет только вертикальную компоненту, хотя из рис.8 следует, что при эксперименте присутствовала и небольшая горизонтальная составляющая.

Рис. 10. Схема нагружения верхней и нижней челюсти при проверке степени адгезии протеза.

Напряжения от действия указанных силовых факторов F и M могут быть рассчитаны по формуле [15]

,                                                                                                             (9)

где F и M — силовые факторы, соответственно сила и момент;

A и W — геометрические параметры, соответственно площадь и момент сопротивления.

Знаки «+» и «-» в формуле (9) обозначают напряжения растяжения и сжатия соответственно.

Дифференцированно для ВЧ и НЧ формула (9) может быть переписана в виде

 и .                                                                     (10)

Геометрические параметры A и W, входящие в формулы (10), должны рассчитываться раздельно для верхней и нижней челюсти, так как они на практике существенно различаются. Методика их определения может быть разработана.

Эпюры напряжений в общем виде для верхней и нижней челюсти представлены в нижней части рис.10. Анализ формул (10) и эпюр на рис.10 показывает, что для ВЧ при наличии только силы F, действующей в центре и направленной вверх, отрыв протеза вообще невозможен. При наличии момента M в задней части небного свода возникают растягивающие напряжения и при условии, что напряжения от сжатия меньше, чем напряжения от изгиба, могут привести к отрыву протеза. Для НЧ растягивающие напряжения возникают во фронтальной части, которые и приводят к отрыву протеза. Подчеркнем, что для НЧ напряжения от растяжения и изгиба суммируются (в отличие от ВЧ) и, кроме того, геометрические параметры A и W у НЧ существенно меньше.

Для предварительного анализа примем условно, что протез имеет форму круга, т. е. для него A=πR2 и W= πR3/4. Тогда формула (9) может быть переписана в виде

.                                                                                 (11)

В формуле (11) в скобках первое слагаемое «1» отражает действие осевой силы F, а второе — момента M. Визуально, исходя из рис.7 и рис.9, L/R = 3–4, т. е. возвращаясь к формуле (11), получаем, что 4L/R = 12–16.

Таким образом, можно сделать вывод: При обработке результатов экспериментов в работах [12,13,14], за счет методической ошибки, «недооценка» несущей способности адгезивов составляет примерно 10–15 раз.

Сила адгезии для клея Corega FIX, рассчитанная в примере выше (8), будет составлять более 8,6 кг.

5. Адгезия и вязкость

В заключение рассмотрим кратко такое свойство при оценке адгезии, как вязкость. В некоторых источниках [6] отмечается, что «Высокая вязкость слюны, минимальная величина ее слоя, специальные адгезивные пасты и эластичные подкладки базиса протеза играют важную роль в проявлении адгезии».

Вязкость — свойство газов и жидкостей оказывать сопротивление необратимому перемещению одной их части относительно другой при сдвиге, растяжении и других видах деформации. Различают динамическую (или абсолютную) вязкость и кинематическую вязкость.

Динамическая (абсолютная) вязкость µ — сила, действующая на единичную площадь плоской поверхности, которая перемещается с единичной скоростью относительно другой плоской поверхности, находящейся от первой на единичном расстоянии. Оценивается динамическим коэффициентом вязкости (Н•сек/м2).

Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества. Оценивается кинематическим коэффициентом вязкости (м2/сек). Своим происхождением это понятие обязано классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Для успешного использования адгезива необходимо, чтобы он мог не только образовывать прочный контакт с субстратом, но и легко растекаться по его поверхности, но не до такой степени, чтобы его текучестью нельзя было бы управлять. Движущая сила растекания жидкости зависит от ее способности смачивать твердую поверхность. Движущей силе противодействует вязкость жидкости. Нежелательно, чтобы жидкость имела слишком высокую вязкость. Высокая вязкость будет препятствовать легкому растеканию жидкости по поверхности твердого субстрата и ее проникновению в узкие трещины и щели.

Оптимизация свойств адгезива, в первую очередь его вязкости, характеризующей способность смачивать поверхность и создавать определенную степень адгезии, а также разработка методик по количественному определению этих свойств адгезива, является перспективным направлением в оценке эффективности фиксации съемных протезов.

Как известно, единой теории склеивания нет, так как полностью ни одна из теорий не может объяснить все многообразие и специфичность явлений, возникающих на различных стадиях склеивания. Но даже неполные теоретические представления, применимые для частных случаев, оказываются полезными при анализе новых адгезивов и конструировании соединений.

Выводы.

1.         Показана возможность оценки эффективности фиксации съемных протезов за счет функциональной присасываемости и адгезии не только качественно, но и количественно.

2.         Варьируя, в зависимости от конкретной клинической ситуации, различные способы фиксации съемных протезов при условии численной оценки их эффективности можно достичь решающего результата для удержания протеза на челюсти в течении длительного времени.

3.         Для обоснования эффективности фиксации съемных протезов особое значение имеют экспериментальные исследования при условии их корректной постановки и обработки результатов. В некоторых опубликованных монографиях и патентах при обработке результатов эксперимента допускаются методические ошибки, которые существенно искажают результаты.

4.         Необходимо углубление методик по количественной оценке и оптимизации свойств адгезива, в первую очередь его вязкости, в соответствии с конкретной клинической ситуацией.

5.         Проведение и углубление фундаментальных исследований влияния языка при полном съемном протезировании может значительно расширить наши представления о фиксации полных съемных протезов и дать практический результат.

Литература:

1.         Гаврилов Е. И., Оксман И. М. Ортопедическая стоматология. Изд. ”Медицина”, М., 1968.-499 с., ил.

2.         Гаврилов Е. И., Щербаков А. С. Ортопедическая стоматология: Учебник 3-е изд., перераб. и доп.-М.:Медицина, 1984.-576 с., ил.

3.         Рожко М. М., Неспрядько В. П. Ортопедична стоматологія. — К: Книга плюс, 2003. — 552 с., з іл.

4.         Жулев Е. Н. Частичные съемные протезы (теория, клиника и лабораторная техника). 2-е издание. Н. Новгород. 2005. — 428 с.

5.         Деякі аспекти клінічних і лабораторних етапів виготовлення повних знімних протезів при несприятливих умовах до протезування / Під ред. проф. О. Б. Белікова: Навчальний посібник. — Чернівці — Полтава — Івано-Франківськ, 2012. — 240 с. з іл.

6.         Флайшер И. М., Мокренко Е. В., Кравцов А. А. Ортопедическое лечение пациентов с полным отсутствием зубов. //Руководство для подготовки студентов к практическим занятиям. ГБОУ ВПО ИМГУ. Иркутск, 2012, 62 с.

7.         Марков Б. П., Маркова Г. Б. Ортопедическое лечение пациентов при полном отсутствии зубов/ Под ред. проф. Т. И. Ибрагимова //Лекции по ортопедической стоматологии: учебное пособие. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — 208с.

8.         Чуйко А. Н., Левандовский Р. А., Беликов А. Б., Шинчуковский И. А., Алымбаев А. С. Глоссарий основных понятий, терминов, определений и зависимостей применительно к челюстно-лицевой хирургии и стоматологии. //Буковинський медичний вісник. 2012, Том 16, № 2(62). С.201–212.

9.         Савельев И. В. Курс общей физики, том 1. М.: «Наука», 517 с.

10.     Иголкин С. И. Поверхностное натяжение и проблема прочности жидких капель. Физика аэродисперсных систем. Вып.41. Одесса «Астропринт». 2004, С.21–30.

11.     Иголкин С. И. Критический анализ опытов по измерению углов смачивания и сил поверхностного натяжения// Прикладная физика. 2007. № 4. С. 43–51.

12.     Жолудев С. Е. Адгезивные средства в ортопедической стоматологии. — М.: Медицинская книга. Изд-во «Стоматология», 2007. 112 с.

13.     Улучшение адаптации к полным съемным протезам при применении адгезивных средств — www.dentoday.ru/35/art4.shtml

14.     Патент РФ 2323700, С2 МПК A61C13/00 Устройство для определения степени адгезии полного съемного протеза /Писаревский Ю. Л., Соловьев С. Н., 10.10.2007.

15.     Чуйко А. Н. Биомеханика в стоматологии: Монография / А. Н. Чуйко, И. А. Шинчуковский. — Х.: Изд-во «Форт». 2010. — 516 с., ил.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle