Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ одиночных дефектов зубных рядов и методов их устранения 9
1.1 Причины возникновения одиночных дефектов зубных рядов, их классификация и клинические проявления 9
1.2 Применение основных ортопедических методов и конструкций для замещения одиночного дефекта зубного ряда 14
1.3 Использование метода имплантации с последующим протезированием для замещения одиночного дефекта зубного ряда 25
Глава 2. Материалы и методы исследования . 31
2.1 Материалы и особенности производства эндооссальных цилиндрических импланта-тов с антиротационными свойствами для замещения одиночного дефекта зубного ряда, методы исследования влияния режимов плазменного напыления титана и гидроксиапатита на структуру биокерамического покрытия и остеоинтегративные свойства 31
2.2 Методы экспериментального исследования влияния фиксирующих элементов на антиротационные свойства имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда 42
2.3 Клиническое применение эндооссальных цилиндрических имплантатов с антиротационными свойствами для замещения одиночного дефекта зубного ряда 48
Глава 3. Собственные исследования влияния особенностей конструкции имплантата на эффективность лечения одиночного дефекта зубного ряда 56
3.1 Исследование влияния режимов плазменного напыления титана и гидроксиапатита на структуру биокерамического покрытия и остеоинтегративные свойства внутрикостных имплантатов с антиротационной защитой для замещения одиночного дефекта зубного ряда 56
3.2 Влияние фиксирующих элементов на антиротационные свойства имплантатов при замещении одиночного дефекта зубного ряда 67
3.3 Клиническая оценка эффективности применения эндооссальных имплантатов с биокерамическим покрытием и антиротационной защитой для замещения одиночного дефекта зубного ряда 71
Глава 4. Обсуждение результатов 89
Выводы 96
Практические рекомендации 98
Библиографический список литературы 99
Приложение 117
- Причины возникновения одиночных дефектов зубных рядов, их классификация и клинические проявления
- Применение основных ортопедических методов и конструкций для замещения одиночного дефекта зубного ряда
- Материалы и особенности производства эндооссальных цилиндрических импланта-тов с антиротационными свойствами для замещения одиночного дефекта зубного ряда, методы исследования влияния режимов плазменного напыления титана и гидроксиапатита на структуру биокерамического покрытия и остеоинтегративные свойства
- Исследование влияния режимов плазменного напыления титана и гидроксиапатита на структуру биокерамического покрытия и остеоинтегративные свойства внутрикостных имплантатов с антиротационной защитой для замещения одиночного дефекта зубного ряда
Введение к работе
Актуальность
Одной из проблем стоматологии является замещение одиночных дефектов зубных рядов (Е.И. Копейкин, 1980; Е.И. Гаврилов, 1984; Р.Ш. Гветадзе, 2000; А.Н. Амирханян, 2000 и др.). Врач — стоматолог в своей практической деятельности имеет возможность применять целый ряд ортопедических конструкций для замещения одиночного дефекта зубного ряда (О.А.Петрикас, Б.С.Клюев, 1997; И.Ю.Лебеденко, А.Ю. Фадеев, 2001 и др.).
Несмотря на последние достижения в стоматологии, эффективность ортопедических методов замещения включенных одиночных дефектов остается на недостаточно высоком уровне. Применяемые для этой цели традиционные методы протезирования имеют ряд серьезных недостатков и не в полной мере отвечают эстетическим и функциональным требованиям пациентов (З.С. Василенко, 1980; М.Д.Корол, 1992; В.В. Могилевский, 1997).
В последние десятилетия одним из самых перспективных методов восстановления одиночных дефектов является метод протезирования на имплантатах (T.Ozdemir, S.Yalcin, 1994).
В 1980 году на симпозиуме Международной ассоциации фундаментальных исследований в стоматологии имплантация для восстановления одиночных дефектов зубных рядов определена как приоритетное направление развития стоматологии.
В настоящее время разработаны и усовершенствованы композиционные конструкции, состоящие из титановой основы и покрытия из комплекса неорганических составляющих костной ткани, обладающего способностью активно стимулировать остеообразование в системе кость - покрытие - имплантат. При этом компактная основа должна обеспечивать имплантату необходимую
механическую прочность, а покрытие - химическую, механическую и функциональную связь с костной тканью челюстей (А.В. Корчагин с соавт., 1996; С.Г. Калганова с соавт., 1999; В.Н. Лясников с соавт., 1996, 1998; RJVLPilar, 1987, и др.).
Однако, проведенные ранее исследования длительных сроков наблюдения изменений зубных рядов после утраты одного зуба не дают полной оценки состояния одиночного дефекта зубного ряда. Также недостаточно освещены психологические проблемы и эстетика реставрации видимых фронтальных отделов челюстей при потере одного зуба, а проведенный анализ литературных данных свидетельствует о том, что в настоящее время отсутствуют разработанные показания к замещению одиночного дефекта зубного ряда.
Таким образом, актуальной проблемой стоматологии является выбор метода и конструкции имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда в зависимости от состояния зубо-челюстной системы.
Цель исследования
Целью работы является разработка и обоснование выбора оптимальной конструкции имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда.
Задачи исследования
1. Разработать и обосновать оптимальные конструкции имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда.
Обосновать клинико-функциональные показания к использованию имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда в зависимости от состояния альвеолярного отростка челюстей и зубов, граничащих с дефектом.
Дать сравнительный анализ использования различных конструкций имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда.
Предложить для практической стоматологии методику выбора и установки имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда.
Научная новизна исследования
Впервые разработана конструкция цилиндрических
эндооссальных имплантатов с особыми конструктивными элементами: радиальными отверстиями, сквозными пазами и лысками, которые в процессе интеграции заполняются костной тканью, обеспечивая тем самым надежную фиксацию имплантата в костном ложе, и фиксирующими элементами в виде шестигранников, предотвращающими ротацию супраструктуры относительно тела имплантата. Проведены математические расчеты устойчивости фиксирующих элементов к различным по направлению нагрузкам, позволяющие с достаточной степенью надежности осуществлять их выбор по критериям механической прочности, технологичности и биологической совместимости. Обоснованы показания для использования данных имплантатов в клинической практике в зависимости от состояния зубов, граничащих с одиночным дефектом, и альвеолярных отростков челюстей.
Практическая ценность работы
Впервые для замещения одиночного дефекта зубного ряда в клиническую практику были внедрены отечественные эндооссальные цилиндрические имплантаты, обладающие высокими остеоинтегративными и антиротационными свойствами. Применение данных имплантатов позволяет определить тактику и метод лечения в зависимости от клинических ситуаций, что увеличит процент успеха и срок службы ортопедических конструкций.
Внедрение результатов исследования
Результаты исследования внедрены в практику работы и учебный процесс кафедр хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Саратовского государственного медицинского университета; отропедического отделения Клинической больницы №3; стоматологической клиники учебно-научно-лечебного предприятия ООО "Медстом"; кафедры материаловедения и высокоэффективных процессов обработки Саратовского государственного технического университета.
Апробация работы
Основные положения диссертации изложены в научных статьях в центральной и местной печати; доложены на 5-й и 6-й Международных конференциях "Современные проблемы
имплантологии" (Саратов, 2000, 2002 гг.); на 60-й и 61-й конференциях молодых ученых и студентов Саратовского государственного медицинского университета (2001,2002 гг.).
Диссертация обсуждена на совместном заседании кафедр хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, терапевтической, ортопедической стоматологии, стоматологии детского возраста Саратовского государственного медицинского университета и кафедры материаловедения и высокоэффективных процессов обработки Саратовского государственного технического университета (март 2003 г.).
Основные положения, выносимые на защиту
Результаты разработки отечественного имплантата с антиротационными свойствами для замещения одиночного дефекта зубного ряда.
Методика клинического применения цилиндрических имплантатов с антиротационными фиксирующими элементами в виде шестигранников для замещения одиночного дефекта зубного ряда, предотвращающая ротацию имплантата и повышающая его остеоинтеграционные свойства.
Методика точного определения состояния зубо-челюстной системы и выбора оптимального метода для замещения одиночного дефекта зубного ряда на основе современных биомеханических, функциональных и рентгенологических исследований.
Причины возникновения одиночных дефектов зубных рядов, их классификация и клинические проявления
В последнее десятилетие при проведении стоматологических исследований отмечается рост во всех возрастных группах числа случаев утраты одного зуба. Частота одиночных дефектов зубных рядов увеличивается с возрастом от 29,6 % в возрастной группе 21-30 лет до 100% в возрастной группе 41-50 лет (Н.А. Груздев, 1979; ВЛ.Параскевич, 1996; К.Д. Алтынбеков, Т.Оздемир, Т. Тосун, 1998; М.З. Миргазизов, 2001).
Одиночный дефект зубного ряда возникает как результат потери зуба вследствие местных и общих причин, таких как кариозное и некариозное поражение твердых тканей зуба, заболеваний пародонта, травм, функциональной перегрузки тканей периодонта и пародонта, операций по поводу новообразований полости рта (Х.А. Каламкаров, 1984). Было выявлено, что чаще всего одиночный дефект располагается на верхней челюсти в области резцов и премоляров.
Одиночный дефект зубного ряда может рассматриваться как диагноз с характерной клинической картиной. Последняя определяется признаками дефекта, видом прикуса, состоянием пародонта граничащих с ним зубов, характером атрофии альвеолярного отростка. Клиническая картина зависит от причины, вызвавшей удаление зуба, давности потери, возраста больного, протяженности изъяна и его локализации, роли, которую он играл в функции жевания и речи (В.Н. Копейкин, В.А. Пономарева, М.З. Миргазизов, 1988). Ведущими симптомами потери зуба являются: 1. Нарушение непрерывности зубного ряда. 2. Появление двух групп зубов, сохранившей антогонистов (функционирующая группа) и утратившей их (нефункционирующая группа). 3. Функциональная перегрузка отдельных групп зубов. 4. Деформация зубных рядов. 5. Нарушение функций жевания, речи и эстетических норм (А.С. Щербаков и соавт., 1999).
Одиночные дефекты зубных рядов могут располагаться на верхней и нижней челюстях, в одном зубном ряду (концевой, включенный, расположенный в боковом или переднем отделе зубного ряда). Разнообразие вариантов дефектов зубных рядов послужило основанием для их классификации (Е.И-Гаврилов, 1984).
Однако, если учесть все комбинации признаков, то можно создать более 4-х млр. вариантов и каждый из них будет иметь собственную характеристику. Поэтому были предложены классификации зубных рядов, основанные лишь на учете некоторых характеристик дефектов (Кеннеди, Бетельман, Гаврилов).
Но, чтобы данная классификация могла иметь практическое применение, она должна полностью отразить клиническую картину потери зуба, вид прикуса, состояние граничащих с дефектом зубов и состояние альвеолярного отростка.
Как только появляется одиночный дефект зубного ряда, возникают условия для необычной нагрузки на зубы, пограничные с дефектом.
Функциональная перегрузка пародонта зубов (травматическая окклюзия) возникает при неадекватной нагрузке, падающей на пародонт зубов, необычная по величине, направлению и продолжительности действия. Различают первичную и вторичную функциональную перегрузку пародонта зубов (А.Н. Амирханян с соавт., 2001). При первичной необычная функциональная нагрузка падает на здоровый пародонт зубов. Этот вид перегрузки наблюдается под воздействием мостовидных протезов, кламмеров съемных протезов, когда сокращается число антогонирующих пар зубов, при блокирующих движениях нижней челюсти вертикально сместившимися зубами (В.А. Хватова, 1996; Р.Ш. Гветадзе с соавт., 2000).
Клиника функциональной перегрузки при потере зуба характеризуется определенными симптомами. К ним относятся усиленная стираемость эмали и дентина зубов, находящихся в травматической окклюзии, перемещение их в различных направлениях (медиально, дистально, язычно, щечно, поворот вокруг оси, погружение в лунку), патологическая подвижность, иногда с образованием десневых и костных патологических карманов, гингивиты (Е.Н.Жулев и соавт., 1984).
Появление одиночного дефекта зубного ряда нарушает не только морфологическое единство зубного ряда, но и приводит к сложной перестройке его, возникающей в начале вблизи дефекта, а затем распространяющейся на весь зубной ряд (Л.И. Сычугова с соавт., 1988; А.А. Матулин, 1992; Ф.Ф. Лосев, 1994,2000; Р.Ш. Гветадзе, 1996; А.Н. Шарин, 2000). Внешне эта перестройка проявляется наклоном зубов в сторону дефекта, вертикальным перемещением зубов, лишенных антагонистов, наклоном их в язычную сторону, поворотом вокруг оси и т.д. Перемещение зубов приводит к более или менее выраженному нарушению окклюзионной поверхности зубных рядов, т.е. к их деформации (Л.С. Величко, 1985; А.С. Щербаков, 1987; В.Н. Копейкин, 1988; Ф.Ф. Лосев, 1994; СО. Чикунов, 1995; А.Н. Амирханян, 2001).
Клиническая картина деформаций зависит от возраста, времени, которое прошло с момента удаления зуба, характера перемещения, состояния пародонта оставшихся зубов и других факторов. Чем больше прошло времени после удаления зуба, тем выраженнее деформация. При одном и том же времени деформации у молодых субъектов она будет более выраженной, чем у пожилых пациентов.
Деформацию челюстей при потере зубов описали О.В.Попов и Годон, которые пытались объяснить механизм вторичного перемещения, создав теорию, получившую название теории артикуляционного равновесия.
Зубы - это орган, который принимает участие в образовании звуков. Поэтому потеря хотя бы одного зуба приводит к нарушению речи. Особенно выражено нарушение речи при утрате переднего зуба. При произношении звуков появляется свист, который неожиданно врывается в речь и нарушает ее ритм и музыкальность (В.Н. Копейкин с соавт., 1988).
Применение основных ортопедических методов и конструкций для замещения одиночного дефекта зубного ряда
С давних пор проводились опыты по протезированию при потере одного зуба (В.Н.Копейкин с соавт, 1988; Штейнгард М.В., Трезубов В.Н., Макарова К.А.,1996). Однако только за последние полвека были достигнуты значительные успехи в области ортопедического протезирования с целью замещения одиночного дефекта зубного ряда. Все ортопедические конструкции для замещения одиночного дефекта зубного ряда делятся на две основные группы: 1. Несъемные протезы (мостовидные, адгезивные, балочные ). 2. Съемные протезы (частично съемные протезы, седловидные протезы, балочные съемные протезы) (Н.Г. Аболмасов, Н.Н. Аболмасов, 1995; Е.И.Гаврилов с соавт., 1999). В основном в ортопедической стоматологии применяются несъемные мостовидные протезы, так как фиксация на искусственных коронках обеспечивает высокую прочность конструкции (Е.Н. Жулев, 1995; И.Е. Внуков, А.А. Долгаев, 2002). В основу конструкции несъемного протеза положен принцип сооружения опоры, пролетов моста. Опорными зубами для мостовидного протеза являются зубы, пограничные с одиночным дефектом (А.С. Щербаков с соавт., 1984).
Различают протезы цельнометаллические, сделанные только из металла, и комбинированные, изготовленные путем комбинации пластмассы или фарфора с металлическими сплавами. Наиболее перспективными в эстетическом плане являются цельнолитые протезы с облицовкой из керамики или светоотверждаемых композитных пластмасс нового поколения. Их наиболее часто применяют при протезировании одиночных дефектов, расположенных в переднем отделе зубного ряда, тем самым уделяя наибольшее внимание эстетическим задачам (Б.С.Клюев с соавт., 1997).
Несмотря на то, что мостовидные протезы обеспечивают высокую прочность конструкции, дают достаточно высокий эстетический результат, надо отметить и нежелательные стороны их применения. Отрицательной стороной применения мостовидных протезов является то, что в случае отсутствия одного зуба в зубном ряду необходимо препарирование двух соседних с дефектом зубов. Это означает полное сошлифование эмали и дентина. При этом зубу наносится серьезная травма и возникает угроза травматического пульпита, что в дальнейшем приводит к депульпированию зубов (В .Г. Васильев, 1992).
Уже после фиксации коронок возможен целый ряд других осложнений, таких как: кариозный процесс под коронкой, расцементировка, сколы облицовочного материала и т.д., ведущих к необходимости снятия протезов и их переделыванию. К побочному действию мостовидного протеза относится функциональная перегрузка опорных зубов (Х.А. Каламкаров, В.А.Варданян, 1987).
Кроме того, следует учитывать негативное влияние края коронок на маргинальный пародонт, возможность токсического и сенсибилизирующего влияния материала коронок на организм в целом. Важное значение имеют продукты коррозии металлов, которые могут вызвать у носителя металлических протезов реакции аллергического характера.
Отсюда следует вывод: применение мостовидных протезов целесообразно в тех случаях, когда опорные зубы имеют значительные разрушения коронковой части. Их нельзя применять при пародонтите, низких клинических коронках зубов, пограничных с дефектом, патологической подвижности их (B.C. Иванов, 1989).
Чтобы избежать значительного препарирования зубов были предложены более щадящие методы замещения одиночного дефекта зубного ряда. К ним относятся адгезивные мостовидные протезы и адгезивные облицовки (виниры).
Адгезивными называются мостовидные протезы, фиксирующие части которых (окклюзионные накладки, кламмера и другие приспособления) укрепляются на опорных зубах адгезивными материалами (эвикрол, консайз, Artglass, Charisma F). Это позволяет избежать такой травматической операции как препарирование твердых тканей зубов. Поскольку фиксирующие приспособления располагаются на невидимых поверхностях зуба, эти протезы выгодны в эстетическом плане (Ф. Фоне, 1976).
Показанием к применению адгезивных протезов и адгезивных облицовок-виниров являются одиночные включенные дефекты при условии неглубокого резцового перекрытия, высоких клинических коронок, зубов, не пораженных кариесом, и со здоровым пародонтом.
Клинические приемы протезирования складываются из снятия оттисков, изучения диагностических моделей челюстей в параллелометре, определения границ протеза. Последний может быть цельнометаллическим (литым) или комбинированным (металлопластмассовый, металлокерамический). Основой его является металлический каркас, который соединен с приспособлениями для крепления облицовочного материала. (О.А. Петрикас, Б.С. Клюев, 1997).
Адгезивные протезы удобны в эстетическом отношении и могут применяться при замещении дефектов зубного ряда, как при непосредственном, так и отдаленном протезировании.
Несмотря на те положительные качества, которыми обладают адгезивные мостовидные протезы, они не нашли широкого применения в отечественной стоматологии, так как в большинстве случаев требуют проведения препарирования опорных зубов в пределах эмали. Конструкции не обладают достаточной прочностью, что приводит к отклеиванию и поломке протезов.
Для щадящего протезирования при отсутствии одного зуба во фронтальном отделе зубных рядов был разработан способ с минимальной потерей здоровых тканей зуба, с использованием современных композитных светоотверждаемых материалов (СИ. Абакаров, 1998).
Суть его заключается в следующем. Производится препарирование контактных поверхностей, обращенных к дефекту, в виде углублений размером 2-3 мм. Изготавливаются балки толщиной 1-2 мм и длиной от стенки полости одного зуба до стенки другого. Для этого использовались анкерные штифты из титана и нержавеющей стали. После изготовления балок и их примерки, полости обрабатываются по общепринятой методике: протравливаются, промываются, покрываются тонким слоем адгезива, который полимеризуется лампой. Положительной стороной данных протезов является быстрое привыкание пациентов к ним, высокие эстетические и хорошие функциональные свойства. Бестравматичное, быстрое и более экономичное устранение дефекта. Недостатком данной конструкции является то, что она требует проводить препарирование контактных поверхностей, обращенных к дефекту. Эти протезы сложны в техническом выполнении, не обладают достаточной прочностью, что приводит к их частым сколам и поломкам. Поэтому данный способ не нашел широкого применения в практической стоматологии и применим в основном только для косметического протезирования одиночного дефекта во фронтальном отделе зубного ряда.
Материалы и особенности производства эндооссальных цилиндрических импланта-тов с антиротационными свойствами для замещения одиночного дефекта зубного ряда, методы исследования влияния режимов плазменного напыления титана и гидроксиапатита на структуру биокерамического покрытия и остеоинтегративные свойства
Технологический процесс получения эндооссальных цилиндрических имплантатов с пористым биокерамическим покрытием для замещения одиночного дефекта зубного ряда включал следующие операции: 1. Формирование из металла основы эндооссального цилиндрического имплантата. 2. Очистка полученной заготовки имплантата этиловым спиртом и термическая обработка. 3. Пескоструйная обработка корундовым порошком. 4. Напыление пористого слоя из титана и смеси титана и гидроксиапатита. 5. Напыление пористого слоя из гидроксиапатита. 6. Контроль качества покрытия. В качестве металлической основы (подложки) использовали титан марки ВТ 1-00 (ГОСТ 19807-74). Формирование цилиндрической конфигурации и создание в теле имплантата антиротационных плоскостей и отверстий производили путем механической обработки (точения, сверления, фрезерования, нарезания резьбы, полировки). После проверки размеров имплантата приступали к его предварительной очистке от загрязнения в растворителе (этиловый спирт).
Подготовку поверхности (имплантата) перед процессом плазменного напыления проводили методом пескоструйной обработки корундовым порошком на аппарате "Чайка 20". Размер частиц корунда составлял 200 — 500 мкм, давление сжатого воздуха 4-6 атмосфер. Эта операция не только очищала поверхность металла, но и давала возможность создать на металлической поверхности шероховатый микрорельеф со множеством выступов и впадин, что в дальнейшем будет обеспечивать клиновидный и якорный механизм зацепления последующего слоя.
Для создания пористого титанового слоя на имплантате служил порошок титана ПТС (ТУ 14 — 1 - 3086 - 80). Основой создания поверхностного пористого биокерамического слоя служил синтетический гидроксиапатит марки ВФС - 42 - 2378 — 94 фирмы "Полистом", применяемый в медицине и отвечающий международному стандарту по содержанию примесей ASTM - 1185 - 88. Подготовка порошка заключалась в проверке его дисперсности, промывке и сушке при температуре 375 -473 К в течение одного часа. Адгезия, пористость и морфология поверхности имплантата. Исследования влияния технологических режимов напыления (тока дуги плазмотрона I, дистанции напыления L, дисперсности напыляемых порошков ) на адгезию покрытий показывают, что важнейшим фактором является дисперсность порошка. Прочность сцепления титанового подслоя наибольшая при дисперсности 70 - 80 мм, ГАП - при дисперсности 40- 70 мм.
Хорошая адгезия покрытий, по-видимому, объясняется тем, что плазменная технология дает возможность получить развитую поверхность. Так, если исходный ГАП имеет удельную поверхность около 10 см /г, то степень ее развития у покрытия ГАП более чем в 10 раз выше.
Пористость при этом изменяется от 5 - 10 % до 50 - 60 %. В целом ГАП имеет сложную пористую структуру. По данным, полученным методом ртутной порометрии, суммарный объем пор составляет 0,56 см /г, наибольший вклад в который вносят микропоры с радиусом 0,1- 0,01 (78%) и размером 0,014 мкм.
Плазменное напыление приводит к изменению соотношения крупных и мелких пор. В структуре ГАП содержится как макропоры (200-350 мкм), так и микропоры ( 3 мкм). (В.Н. Лясников с соавт., 1997; V.Lyasnikov, Obydennaya, 1995; V.Lyasnikov et al, 1995)
Структурные характеристики ГАП были определены методом гидростатического взвешивания, т.к. исследование пористой структуры методом ртутной порометрии оказалось невозможным вследствие того, что размеры пор покрытия лежат за пределами данного метода.
Важно отметить, что подобная пористая структура ГАП, полученная плазменным напылением, способствует эффективному прорастанию костной ткани в поры покрытия имплантата.
На основании изучения адгезии и пористой структуры ГАП были выбраны следующие технологические параметры напыления: ток дуги - 540 А; дистанция напыления 100 мм для титанового покрытия и 70 мм для ГАП; толщина первого и второго титанового слоя в сумме составляла 15-25 мкм, а толщина второго 4-10 мкм и третьего соответственно 15-35 мкм. Микроструктура поверхности титановой подложки обладает довольно однородной шероховатостью без явно выраженных дефектов. Пескоструйная обработка приводит к значительному углублению неровностей поверхности и созданию более глубокой поверхностной текстуры в сравнении с необработанным образцом. На морфологию поверхности основы оказывает влияние нанесение на обработанную поверхность плазмонапылённого титанового порошка. Дефектность поверхности возрастает, что прослеживается в виде наличия большого количества тёмных вкраплений, представляющих собой, по-видимому, различной формы неровности, создаваемые напылением порошка титана. Создание дополнительной дефектности приводит к наиболее полному и прочному закреплению на ней частичек плазмонапылённого ГА. Прослеживается довольно однородный слой ГА, заполнивший практически все неровности поверхности подложки с предварительно напылённым титановым порошком. Заметны участки с более тонким слоем ГА. По-видимому, это связано с неровностями напылённого титанового подслоя.
В связи с тем, что для электронно-микроскопического исследования образцы готовились методом двухступенчатой реплики (Глоэр, 1980), то в реальности это те самые вершины и выпуклости на поверхности покрытия, созданные напылённым подслоем из титанового порошка. Дальнейшее увеличение свидетельствует о том, что поверхность покрытия из ГА довольно однородна за исключением незначительных участков, которые в силу высокой рельефности подслоя остаются не покрытыми.
Исследование влияния режимов плазменного напыления титана и гидроксиапатита на структуру биокерамического покрытия и остеоинтегративные свойства внутрикостных имплантатов с антиротационной защитой для замещения одиночного дефекта зубного ряда
При использовании имплантатов для замещения одиночного дефекта зубного ряда очень важно обеспечить надежную остеоинтеграцию импланта-та в костной ткани. Наиболее приемлемым способом решения этой проблемы является формирование на его поверхности с помощью плазменной технологии специального слоя с определенной пористой структурой, морфологией поверхности, адгезионно-когезионными и другими свойствами.
В результате проведенных исследований было установлено, что в процессе формирования покрытий структурные характеристики пористых плаз-монапыленных слоев (шероховатость, морфология поверхности и размеры пор) во многом зависят от режимов плазменного напыления.
Важной характеристикой является шероховатость. Она образуется в результате того, что покрытие формируется из отдельных частиц различного диаметра, создавая открытую пористость.
В работе измеряли шероховатость поверхности по параметрам Rz (средняя высота неровностей по 10 точкам) , Rmax (максимальная высота неровностей) и Sm(cpedHuu шаг неровностей профиля) Значения измеренных экспериментальных параметров шероховатости и их связь с технологическими параметрами напыления приведены в таблице 4. Фактически, эта таблица представляет собой реализованный план эксперимента для трех параметров оптимизации. Экспериментально полученная зависимость шероховатости поверхности по параметру Rz плазмонапыленного титанового покрытия, представленная на рис. 5, очень хорошо показывает влияние дистанции напыления и дисперсности напыляемого порошка. Сразу же можно заметить, что и дистанция напыления и дисперсность порошка влияют на шероховатость покрытия практически одинаково. При увеличении дистанции напыления и дисперсности порошка шероховатость покрытия увеличивается.
Аналогично можно описать и влияние дистанции напыления и дисперсности порошка на максимальную высоту неровностей (параметр Rmax), рис.6.
Из графиков также видно еще одно весьма интересное обстоятельство. Так, при минимальном значении какого-либо из режимов напыления, влияние другого на параметр шероховатости значительно минимизируется. Например, для параметра Rz такая минимизация составляет 47 мкм при максимальных значениях параметров и 11 мкм при минимальных.
Анализ морфологии поверхности гидроксиапатитового покрытия показал, что при плазменном напылении происходит его диспергирование в плаз менно струе. В этой связи при малой толщине покрытия, плазмонапылен-ный гидроксиапатит как бы заполняет неровности поверхности повторяя морфологию предыдущего слоя. Результатом этого сглаживания, конечно, является уменьшение параметров шероховатости (рис. 11). В частности максимальные параметры шероховатости по Rz снизились на 28 мкм, по Umax -на 36 мкм, минимальные параметры шероховатости снизились на 3 и 10 мкм, соответственно. Следует отметить, что максимальная высота неровностей (Rmax) больше чем средняя высота неровностей по 10 точкам (Rz).
Таким образом, если гидроксиапатитовое покрытие будет наноситься на гладкую или пескоструйную поверхность, то изменение дисперсности порошка и дистанции напыления не окажут существенного влияния на параметры шероховатости получаемого покрытия. Расчетная зависимость среднего шага неровностей профиля (Sm) от дистанции напыления и дисперсности порошка приведены на рис. 9 и 10.
Исследование морфологии поверхности имплантатов проводили на сканирующем электронном микроскопе Filips SEM-515 и с помощью металлографического микроскопа типа МИМ-9.
Из рис. 12 видно, что рельеф поверхности сравнительно гладкий, с многочисленными неглубокими бороздами и царапинами шириной от 0,1 до З мкм. Хотя общая шероховатость токарно-обработанной поверхности может быть значительно больше. Представленная на фото поверхность обладает довольно однородной шероховатостью без явно выраженных дефектов. Очевидно, что имплантат с такой поверхностью потребует при установке тщательной подгонки костного ложа. Гладкая поверхность, кроме того, будет плохо удерживать покрытие.
Внешний вид поверхности имплантата, подвергнутого пескоструйной обработке, приведен на рис.13. В этом случае рельеф поверхности выглядит мелкозернистым. При большем увеличении видно, что она образована различно ориентированными, сравнительно короткими (10-50 мкм), но достаточно широкими бороздами (5-10 мкм). Поверхность имплантата представляет собой лакуны, которые, накладываясь, друг на друга в различных направлениях образуют развитую поверхностную структуру. Множество дефектов представляет собой нагромождение выступов и впадин неправильной формы, которые могут образовывать небольшие поры размером не более 10 мкм. Эти дефекты (борозды) являются следами ударов налетающих на поверхность имплантата частичек корундового порошка различного размера с различной скоростью и под различными углами к поверхности.
Из рис. 13 хорошо видно, что такая пескоструйная поверхность будет обеспечивать и клиновидный и якорный механизмы зацепления покрытия.
Ясно, что такая развитая поверхность будет намного лучше удерживать любое покрытие, чем ровная поверхность за счет многочисленных разнонаправленных выступов и впадин.
Поверхность имплантата с пористым плазмонапыленным покрытием из титана приведена на рис. 14. В этом случае покрытие образовано из многочисленных небольших возвышений и углублений. Неровности образованы из сильно деформированных растекшихся крупных частиц титана (рис. 14а ). Пространство между возвышениями в углублениях заполнено многочисленными частицами того же размера. В покрытии обнаруживаются множество пор разнообразной формы, размером 2-10 мкм.
Покрывая крупные частицы титана, мелкие частички гидро-ксиапатита придают им вид гранул. В некоторых участках покрытия выявляются немного углубленные гладкие зоны размером 5 — 25 мкм. Эти зоны, по видимому, являются результатом оплавления покрытия, т.к. дистанция напыления была всего 70 мм.
