Титановый имплантат ячейстой структуры для замещения костных дефектов челюстей

Abstract

В статье предлагается методика конструирования трансплантата, возмещающего утрату костной ткани нижней челюсти. Нами была выбрана ячеистая структура трансплантата, которая позволяет за минимально возможное время вернуть пациенту жизненно-важные функции. Конструирование имплантата состоит из следующих этапов: 1. На основании рентгенограмм поражённой челюсти, мы строили её геометрическую 3D модели с утратой фрагмента костной ткани. 2. На основе рентгенограмм поражённой челюсти, статистических данных, клинического опыта и доступной информации о челюсти пациента до её разрушения нами строилась геометрическая 3D модель челюсти без утраты фрагмента костной ткани. 3. Геометрическую 3D модель утраченного фрагмента костной ткани нижней челюсти мы получали вычитанием из 3D модели челюсти без утраты фрагмента костной ткани 3D модели челюсти с утратой фрагмента костной ткани. 3D модели утраченного фрагмента костной ткани мы придали ячеистую структуру. Эту 3D модель мы рассматривали, как конструкцию имплантата. 4. В программной среде ANSYS нами определялись деформации поражённой челюсти, на которую воздействует имплантат с предварительно выбранными формой, размерами и периодичностью ячеек. На имплантат мы воздействовали силой 180 Н, которая соответствует номинальной силе со стороны зубов. Также рассматривался вариант, когда сила воздействия со стороны зубов на челюсть составляла 4000 Н. Для выбранных средств фиксации относительно поражённой челюсти имплантата и для выбранных параметров ячеистой структуры имплантата нами было установлено: для номинальных сил воздействия зубов на челюсть деформации поражённой челюсти минимальные. Это обстоятельство способствует уменьшению времени реабилитации пациента. Прорастание костной ткани внутрь ячеек имплантата способно вызвать увеличение его объёма (массы) в два раза. Разработанная методика может применяться для создания имплантатов, которые возмещают утрату костной ткани других костей скелета человека. The article proposes a method for constructing a graft that compensates for the loss of bone tissue in the lower jaw. We selected the cellular structure of the graft, which allows the patient to return vital functions in the shortest possible time. Implant design consists of the following stages: 1. Based on radiographs of the affected jaw, we built a 3D geometric model of it with the loss of a fragment of bone tissue. 2. On the basis of radiographs of the affected jaw, statistical data, clinical experience and available information about the patient's jaw before its destruction, we built a geometric 3D model of the jaw without loss of a fragment of bone tissue. 3. We obtained a Geometric 3D model of the lost bone fragment of the lower jaw by subtracting from the 3D model of the jaw without the loss of the bone fragment of the 3D model of the jaw with the loss of the bone fragment. We gave the 3D model of the lost bone fragment a cellular structure. We considered this 3D model as an implant design. 4. In the ANSYS software environment, we determined deformities of the affected jaw, which is affected by an implant with a pre-selected shape, size and frequency of cells. We applied a force of 180 N to the implant, which corresponds to the nominal force from the teeth. We also considered the option when the force of impact from the teeth on the jaw was 4000 N. For the selected means of fixation relative to the affected jaw of the implant and for the selected parameters of the cellular structure of the implant, we found: for the nominal forces of the impact of teeth on the jaw, the deformations of the affected jaw are minimal. This circumstance helps to reduce the patient's rehabilitation time. The growth of bone tissue inside the implant cells can cause its volume (mass) to increase twice. The developed technique can be used to create implants that compensate for the loss of bone tissue of other bones of the human skeleton.