Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 11
1.1. Травматизм спортсменов и ее профилактика 11
1.2. Современные защитные спортивные шины (каппы) 13
1.3. Факторы, влияющие на стоматологический статус спортсменов 20
1.4. Индивидуальная гигиена спортивных шин и полости рта спортсменов 27
CLASS ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 3 CLASS 8
2.1. Общая характеристика конструкционного материала «Боксил-экстра» 38
2.2. Лабораторные методы исследования 40
2.2.1. Исследования деформационных и прочностных свойств силиконового конструкционного материала «Боксил-экстра» 40
2.2.2. Образцы и методики проведения экспериментов 43
2.3. Экспериментальные методы исследования 47
2.3.1. Изучение влияния формы спортивной шины из материала «Боксил-экстра» на распределение функциональных нагрузок вдоль зубного ряда 47
2.3.2. Конечноэлементарная аппроксимация задачи о деформировании спортивной шины из конструкционного материала «Боксил-экстра» 50
2.3.3. Методика экспериментального изучения антиадгезивного действия антисептиков для обработки спортивных шин in vitro 56
2.3.4. Методика исследования микробной колонизации слизистой оболочки под спортивными шинами из материала "Боксил-экстра" 58
2.4. Клинические методы исследования 58
2.4.1. Общая характеристика пациентов и спортивных шин из конструкционного материала «Боксил-экстра» 60
2.4.2. Методы клинической оценки эффективности спортивных шин из конструкционного материала «Боксил-экстра» 63
2.5. Статистические методы расчета результатов исследования 65
CLASS ГЛАВА 3. Результаты лабораторных исследований 6 CLASS 7
3.1. Результаты исследования деформационных и прочностных свойств конструкционного материала «Боксил-экстра» 67
3.2. Результаты исследования адгезии грибов к конструкционному материалу «Боксил-экстра» для изготовления спортивных шин in vitro и антиадгезивного действия антисептиков 74
CLASS ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований 7 CLASS 8
4.1. Анализ поведения «балок» из конструкционного материала «Боксил-экстра» 78
4.2. Анализ корреляции напряженно-деформированного состояния балочной модели прокладки в спортивной шины и прокладки, выполненной с учетом неровностей и выступов окклюзионной поверхности зубных рядов .' 88'
4.3. Построение номограмм для определения геометрических характеристик спортивных капп из материала «Боксил-экстра» с локально защитными свойствами 94 CLASS
ГЛАВА 5. Результаты клинического исследования...: 99 CLASS
5.1. Методика изготовления спортивных шин из материала «Боксил-экстра» с локально защитными свойствами 99
5.2. Клиническая оценка результатов использования спортивных шин из конструкционного материала «Боксил-экстра» 100
5.3. Результаты микробиологической контроля эффективности клинического применения спортивных шин из конструкционного материала «Боксил-экстра» 104
CLASS ГЛАВА 6. Обсуждение полученных данных 10 CLASS 4
Выводы 119
Практические рекомендации
Список литературы 123
- Травматизм спортсменов и ее профилактика
- Общая характеристика конструкционного материала «Боксил-экстра»
- Результаты исследования деформационных и прочностных свойств конструкционного материала «Боксил-экстра»
- Анализ поведения «балок» из конструкционного материала «Боксил-экстра»
Введение к работе
Спортивные травмы зубов, десен и челюстей не только чрезвычайно болезненны, но и требуют долгого сложного лечения. К сожалению, с развитием человечества и спорта, развиваются и виды поражений челюстно-лицевой области. Вопрос профилактики зубочелюстных травм с годами становится все более актуальным и занимает очень важное место в деле сохранения здоровья спортсменов занимающихся различными видами спорта (Ратницына И.Лі, 1997; Лесных Ю.В, 1999; Свирина О.А., 2005).
В настоящее время достаточно широкое применение получили спортивные шины (каппы), осуществляющие защиту преддверия полости рта, зубных рядов, поддерживающие фиксированное положение нижней челюсти в период тренировок и состязаний. В зависимости от того, какие функции планируется выполнять шине, подбирается состав биополимера. Заметим, что на сегодняшний день известно достаточно большое число разнообразных конструкционных материалов. Однако, ряд из них быстро теряет эластичность, превращается в резервуар для патогенных микроорганизмов полости рта, а другие финансово малодоступны для широких слоев населения (в группу риска входят не только спортсмены, но и школьники, студенты и молодежь, занимающаяся экстремальными видами спорта и досуга) (Молдобаев Б.С, 1991; Радышевская Т.Н., Михальченко Ц.Ф., 2001; Brothwell D.J. et al., 1998).
Одно из основных требований к спортивным шинам это индивидуальность, функциональность, комфортность, прочность, биосовместимость, отсутствие негативного воздействия на микробиоценоз полости рта. Оптимальное соотношение этих параметров обеспечивают долговечность спортивной шины (Craig R.G. et al., 1992).
Представляется целесообразным разработать конструкционный материал для технологии спортивных шин, экономически доступного для населения и исследовать его физико-механические и биологические свойства в широком диапазоне различных физиологических воздействий.
5 Цель исследования
Повышение эффективности профилактических мероприятий возникновения и развития травматического пародонтита у спортсменов и лиц, систематически выполняющих силовые упражнения, путем разработки и клинико-лабораторного обоснования применения конструкционного материала «Бок-сил-экстра» для технологии спортивных шин.
Задачи исследования
Определить с помощью стендовых испытаний прочностные характеристики конструкционного материала «Боксил-экстра».
Изучить с помощью математического моделирования влияние формы спортивной шины на распределение функциональной нагрузки.
Разработать рекомендации для проектирования оптимальной индивидуальной конструкции спортивной шины, перераспределяющей функциональные нагрузки.
Исследовать адгезию микроорганизмов полости рта спортсменов с заболеваниями пародонта к поверхности конструкционного материала «Боксил-экстра» in vitro и антиадгезивное действие антисептиков.
Исследовать микробиоценоз слизистой оболочки полости рта в зоне установки спортивных шин у обследуемых in vivo.
Оценить результаты использования спортивных шин из материала «Боксил-экстра», изготовленных по предложенной методике с учетом состояния зубов и зубных рядов, особенностей микробиоценоза полости рта, мер профилактики осложнений.
Научная новизна
Впервые разработана математическая модель «спортивная шина-зубной сегмент челюсти», позволяющая в компьютерной среде вычислительной системы SPLEN-K планировать параметры конструкции шины, исходя из особенностей конкретной клинической ситуации.
Впервые, с помощью компьютерного имитационного моделирования, изучено напряженно-деформированное состояние в модуле «спортивная шина-зубной сегмент челюсти» при различных схемах распределения нагрузки с целью профилактики разрушения межзубной перемычки шины и разрушения коронок зубов, восстановленных композиционными материалами или зубными протезами.
Впервые в эксперименте in vitro проведена оценка адгезии аэробной и анаэробной микрофлоры к образцам конструкционного материала «Боксил-экстра».
Оценены результаты использования шин спортсменами и лицами, систематически выполняющими силовые упражнения.
Впервые установлено, что у спортсменов и лиц, систематически выполняющих силовые упражнения, и использующих шины, наблюдаются негативные сдвиги в составе микробиоценоза биоплёнки слизистой оболочки полости рта, что требует регулярной антисептической обработки для подавления вирулентной и стабилизации резидентной микрофлоры.
Разработаны: способ изготовления спортивных зубных шин (патент РФ на изобретение №2291881), материал для спортивных зубных шин (патент на изобретение №2302853) и спортивные зубные шины (положительное решение на изобретение №2005119250).
Практическая значимость
Создана научно обоснованная технология спортивных шин, включающая усовершенствованную конструкцию, способ изготовления и конструкционный материал «Боксил-экстра».
Впервые, с применением аппарата механики деформируемого твердого тела и математического моделирования, изучена возможность и обоснованность повышения прочностных характеристик спортивных шин из конструкционного материала «Боксил-экстра», их дозированное воздействие на реставрированные коронки зубов.
Показаны преимущества использования спортивных шин из материала «Боксил-экстра» для лиц с заболеваниями тканей пародонта и регулярно занимающихся силовыми упражнениями, а также необходимость регулярной антисептической обработки для подавления вирулетной и стабилизации резидентной микрофлоры полости рта.
Основные положения, выносимые на защиту
Созданная технология спортивных шин, включающая усовершенствованную конструкцию, способ изготовления и конструкционный материал «Боксил-экстра», позволяет добиться высоких профилактических результатов у спортсменов и лиц, занимающихся силовыми упражнениями с заболеваниями пародонта и реставрированными коронками зубов.
Спортивные шины из конструкционного материала «Боксил-экстра» обладают достаточной прочностью, а математическое моделирование позволяет планировать индивидуальные параметры конструкции шины, что обеспечивает равномерное перераспределение функциональной нагрузки на опорные зубы и костную ткань.
Личное участие автора
Личный вклад автора состоит в самостоятельном наборе материала исследования, проведении стоматологического осмотра 154 спортсменов и лиц, систематически занимающихся силовыми упражнениями, их отбора в группы обследования, в соответствии с критериями включения и исключения, изготовлении 37 шин, изучении эффективности предложенной конструкции спортивной шины, методики изготовления с последующей статистической обработкой материала.
Апробация диссертации
Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены
на:
Всероссийском конкурсе на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам (М, 2004),
II Всероссийской научно-практической конференции «Образование, наука и практика в стоматологии» (М., 2005),
III Международной научно-практической конференции «Исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (СПб., 2007),
XVII Петербургских чтениях по проблемам прочности (СПб., 2007),
совместном заседании кафедры стоматологии общей практики и подготовки зубных техников, кафедры ортопедической стоматологии ФПКС, кафедры госпитальной ортопедической стоматологии и лаборатории материаловедения НИИ стоматологии МГМСУ (9 ноября 2007 года).
Внедрение результатов исследования
Изготовление спортивных шин из конструкционного материала'«Бок-сил-экстра» для лиц, систематически занимающихся силовыми упражнениями, особенно с заболеваниями пародонта и реставрированными коронками зубов внедрено в практику Лечебно-профилактического стоматологического центра ГОУ ВПО «МГМСУ Росздрава», ГУ «Стоматологическая поликлиника №5» УЗ САО и ГУ «Стоматологическая поликлиника №7» УЗ ЮЗЛО г. Москвы, учебный процесс для студентов стоматологических факультетов, интернов и ординаторов, слушателей ФПКС, научно-практические подразделения.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 1 в журнале, из перечня ВАК РФ, получены 3 патента РФ на изобретения:
9 №2291881 «Способ изготовления спортивных зубных шин», №2302853 «Материал для спортивных зубных шин», №2005119250 «Спортивные зубные шины».
Объем и структура диссертация
Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения и указателя литературы. Библиографический указатель содержит 111 отечественных и 102 иностранных источников. Диссертационная работа иллюстрирована 15 таблицами и 30 рисунками.
Список публикаций по теме диссертации
Ильиных А.Н., Арутюнов Д.С., ПоляковаЛ\В., Кузнецов В.В. Разработка элементов экспертной системы АРМ стоматолога// Материалы итоговой конференции «Всероссийский конкурс на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий).// -М., МИЭМ. - 2004. - С. 114-117.
Муравлев А.В., Чистяков П.В., Кузнецов В.В.. Механические свойства материала «Боксил-экстра» // Международная научная конференция «Современные проблемы математики, механики, информатики», тезисы докладов. - Тула, 2005. - С.239-240.
Муравлев А.В., Чистяков П.В., Кузнецов В.В.. Использование модели Муни-Ривлина для описания свойств материала «Боксил-Экстра»// Ломоносовские чтения. Тезисы докладов научной конференции МГУ им. М.В.Ломоносова. - М.: Изд-во Московского государственного университета. - 2006. - С.37-38.
Игнатьева Д.Н., Чумаченко Е.Н., Кузнецов В.В. Изучение влияния формы Боксиловой каппы на распределение функциональных нагрузок вдоль зубного ряда. // 3-я международная научно-практическая конференция «Исследования, результаты и применение высших технологий в промышленности». - СПб., - 2007. - С.43-45.
Игнатьева Д.Н., Чумаченко Е.Н., Кузнецов В.В. Изучение влияния формы боксиловой каппы на распределение функциональных нагрузок вдоль зубного ряда // Сборник трудов III МНГЖ «Высокие технологии, фунда-
ментальные и прикладные исследования, образование» - СПб., - 2007. — Том8.-С.172-173.
Игнатьева Д.Н., Чумаченко Е.Н., Кузнецов В.В. Оценка прочностных характеристик боксиловых капп // Сборник материалов XVII Петербургских чтений по проблемам прочности. - СПб., - 2007. - 4.2. - С. 103.
Арутюнов С.Д., Ибрагимов Т.И., Кузнецов В.В. Способ изготовления спортивных зубных шин. Патент на изобретение №2291881. Опубл. в БИ №2. - 2007. - С.480.
Арутюнов С.Д., Трезубов В.Н., Кузнецов В.В. Материал для спортивных зубных шин. // Патент на изобретение РФ №2302853. Опубл. в БИ №20(11). - 2007. - С.334-335.
Арутюнов С.Д., Кузнецов В.В., Абовян Р.А. Спортивные зубные шины. // Патент на изобретение РФ №2306163. Опубл. в БИ №26(111). - 2007. -С.578.
Чумаченко Е.Н., Игнатьева Д.Н., Арутюнов С.Д., Кузнецов В.В., Абовян Р.А. Математическое моделирование биомеханической системы «спортивная шина - зубной сегмент челюсти»// Кафедра. — М., - 2007. Том 6, №4. - С. 64-67.
Травматизм спортсменов и ее профилактика
В последнее время возрастает популярность «контактных» силовых видов спорта. Возросший уровень атлетической подготовки, мастерство спортсменов, огромные силовые ударные нагрузки на челюстно-лицевую область приводят к увеличению ее травматизма. К тяжелым спортивным травмам относятся травмы, после которых наступает стойкая спортивная неработоспособность, исключающая возвращение в большой спорт, или общая инвалидность, а иногда и летальный исход (Левен М.Я., Рошковская Т.С. 1995; Левин М.Я. и соавт., 1997; Лесных Ю.В., 2002; Ланг Б., Филиппи А., 2003).
Большой интерес в этой связи представляют исследования Плужникова М.М. (2002); Перший Б.Б. и соавт. (2003); Томилин В.Г. (2005) в которых отражается анализ локализации травмы. По данным исследователей до 50% это черепно-мозговые и челюстно-лицевые травмы.
Одним из эффективных средств профилактики челюстно-лицевого травматизма является специальный индивидуальный зубодесневой предохранитель, амортизирующий удары, сила которых могла бы привести к травмированию альвеолярного отростка челюстей, зубов, губ, десен, языка, слизистой оболочки рта, височно-нижнечелюстного сустава (Томилин В.Г., 2005).
В цивилизованных странах мира в настоящее время ношение спортивной шины является обязательным во время тренировок и соревнований для пяти видов спорта: бокс, хоккей на льду, мужской лакросс, женский хоккей на траве (www.biosun.ru/kappi.htm, www.stomatolog.com.ua,).
Травма зубов не редкость в наше время. Многие виды спорта: бокс, хоккей, роликовые коньки, регби, горный велосипед, скейтборд требуют дополнительной защиты зубов. Повреждения зубов и десен чрезвычайно болезненны, однако, многие носят шлемы и наколенники, но игнорируют защитные каппы. Каппы могут предотвратить такие серьезные травмы, как сотрясение мозга, внутримозговые кровоизлияния, травмы с потерей сознания, переломы костей лицевого отдела черепа и повреждения шеи, благодаря тому, что исключают ситуации, в которых нижняя челюсть с силой вгоняется в верхнюю. Каппы отодвигают мягкие ткани полости рта от зубов, предотвращают рваные раны и ушибы губ и щёк (www.veronica.ru,).
Неблагоприятное влияние больших физических нагрузок на состояние тканей пародонта может быть предупреждено рационализацией нагрузок и системой специальных профилактических мероприятий (Молдобаев Б.С, 1991; Свирина О.А., 2005).
Умеренные физические нагрузки можно рекомендовать для профилактики воспалительных заболеваний пародонта. Спортсменов высокой квалификации, особенно тренирующих качество выносливости, и в видах спорта с неблагоприятными внешними условиями среды следует относить к группе риска по воспалению тканей пародонта. При врачебных наблюдениях за этой группой атлетов рекомендовано увеличивать кратность стоматологического контроля. Следует включать психодиагностику в стандартный протокол обследований-спортсменов с воспалительными заболеваниями пародонта. А в случае выявления нарушения психической адаптации — рекомендовать пси-холого-корректирующие мероприятия. Использование препаратов нестероидного анаболического ряда можно рассматривать как средство лечения и профилактики ВЗП у спортсменов особенно в соревновательный период тренировочного цикла (Сергеева Е.А., 2005).
Молдобаев Б.С. (1991) предлагает, для прогнозирования развития патологий пародонта у юных спортсменов использовать определение лизоцима слюны и крови, иммуноглобулинов слюны. При допуске к тренировкам юных спортсменов даже со здоровым, пародонтом необходимо учитывать, что у них наблюдается выраженное подавление защитных реакций организма, требующее особой осторожности при определении сроков допуска к тренировкам. Диспансерное наблюдение спортсменов у стоматолога должно осуществляться каждые 3-6 месяцев. Использование метода предиагностики позволит своевременно выявить группу лиц, имеющих иммунологические предпосылки к развитию ХГКГ. Санация очагов хронической инфекции и проведение направленной иммунокоррекции должны использоваться как неотъемлемая часть лечебных и профилактических мероприятий при воспалении тканей пародонта у атлетов. При диспансеризации спортсменов необходимо учитывать специфику их занятости. Санацию нужно проводить одномоментно. Контролировать качество гигиены полости рта. Своевременно оказывать ортодонтическую и ортопедическую помощь. В случае диагностики у спортсменов воспалительных заболеваний пародонта рекомендуется:- по возможности снизить объем и интенсивность тренировок; — исключить действие на организм таких факторов как акклиматизация, переохлаждение — провести ряд общеукрепляющих мероприятий - витаминотерапию, фитотерапию.
Общая характеристика конструкционного материала «Боксил-экстра»
В последнее время увеличивается количество посетителей спортивных клубов, любителей экстремальных видов спорта; возрастают мастерство и профессиональная подготовка спортсменов; у рабочих появляются мощные вибро- и пневмоинструменты. Это сказывается на возросшем количестве травм зубочелюстной системы, которые могут привести к увечьям, потере работоспособности, иногда требующих длительного и сложного лечения.
Для профилактики травм/зубочелюстной системы используют зубодес-невые шины. Их основная, задача — амортизировать удар, передавать и распределять нагрузку равномерно на весь зубной ряд.
Существующие в настоящее время спортивные шины не отвечают ряду требований и имеют определенные недостатки:
недостаточно проработаны гигиенические мероприятия. Некоторые дезинфицирующие растворы при взаимодействии со спортивными шинами делают их более жесткими. Если хранить спортивные шины без дезинфицирующего раствора, то они инфицируются микроорганизмами, превращаясь в источник реинфицирования человека.
пластиковые и термопластичные шины легко ломаются, недостаточно хорошо фиксируются, не обеспечивают необходимой защиты.
индивидуальные зубодесневые спортивные шины, изготовленные в лабораторных условиях, из зарубежных конструкционных материалов имеют высокую себестоимость, доступны немногим спортсменам, требуют сложного и длительного изготовления.
В связи, с этим актуальной является проблема разработки- и аттестации новых материалов для изготовления спортивных шин.
Одним из таких материалов является силикон «Боксил-экстра», который прост в применении, изготавливается в лабораторных условиях, представляет собой наполненную силиконовую композицию холодного отверждения, со стоящую из двух паст, при смешивании которых образуется эластичный вул-канизат.
Конструкционный материал для спортивных шин «Боксил-экстра», представляет собой наполненную силиконовую композицию, включающую каучук силиконовый СКТНСС-б-Мед-марка АС, ТУ 2294-066-00151963-2000, аэросил модифицированный АМ-1-300, ТУ 6-18-185-79, окись цинка ГОСТ 10267-73 марка ХЧ - паста №1, каучук силиконовый СКТНСС-б-Мед-марка БС, ТУ 2294-066-00151963-2000, аэросил модифицированный АМ-1-300, ТУ 6-18-185-79, окись цинка ГОСТ 10267-73 марка ХЧ - паста №2, при следующем соотношении компонентов (масс.ч.): каучук силиконовый СКТНСС-б-Мед-марка АС, 40±2,0 ТУ 2294-066-00151963-2000 каучук силиконовый СКТНСС-б-Мед-марка БС, ТУ 2294-066-00151963-2000 40±2,0 аэросил модифицированный АМ-1-300, ТУ 6-18-185-79 4±0,7 окись цинка ГОСТ 10267-73 марка ХЧ 16±3,0
Известно, что «Боксил-экстра» обладает хорошими физико-механическими свойствами (низкий показатель линейной усадки, способность длительное время сохранять свою форму) и с успехом может применяться в клинике ортопедической стоматологии для изготовления индивидуальных зубодесневых предохранителей [1?].
Конструкционный материал «Боксил-экстра» рекомендуется хранить защищенным от воздействия атмосферных осадков и прямых солнечных лучей при температуре от +5 до +25С, вдали от открытых источников огня и на расстоянии более 1,0 м от отопительных приборов. Гарантийный срок хранения — 1 год.
Акционерное общество «Стома» (Украина), разработавшее новый силиконовый конструкционный материал «Боксил-экстра» совместно с сотрудниками кафедры стоматологии общей практики и подготовки зубных техников МГМСУ, получило разрешение на его применение в медицинской практике.
Материал «Боксил-экстра» прост и доступен в применении, значительно дешевле зарубежных аналогов, не уступает им по физико-механическим и санитарно-химическим показателям, что, несомненно, способствует его использованию для нужд спортивной медицины.
Результаты исследования деформационных и прочностных свойств конструкционного материала «Боксил-экстра»
Для решения одной из проблем спортивной медицины — защиты зубов, зубных рядов и тканей пародонта от пагубного воздействия силовых упражнений и экстремальных видов спорта, достижения комфортности при использовании спортивных шин была разработана оптимальная конструкция, успешно реализуемая с помощью силиконового конструкционного материала «Боксил-экстра».
В лаборатории упругости и пластичности Института механики МГУ им. Ломоносова М.В. исследовали некоторые стандартные механические характеристики материала «Боксил-экстра» и оценивали такие его деформационно-прочностные свойства, такие как нелинейность диаграммы деформирования, скоростная чувствительность, величина деформации разрушения.
На испытательной машине «ZWICK Z100» были проведены эксперименты по следующим программам: 1) сжатие при различных скоростях деформации до максимальных значений деформации 20%, 30%, 40%). 2) растяжение при различных скоростях деформации до максимальных значений деформации 20%, 30%, 40%. 3) релаксация в течение 10 минут при предварительном нагружении с различной скоростью до значений деформации 20%, 30%, 40%. 4) ползучесть в течение 10 минут при предварительном нагружении с различной скоростью до значений деформации 20%, 30%, 40% . 5) малоцикловые испытания.
На рис. 8-Ю приведены типичные результаты экспериментов на растяжение и сжатие. На рис. 8 для образца № 1 на сжатие приведены зависимости усилия от времени и усилия от деформации для максимальной деформации 20% при "скоростях нагружения 20,0 мм/мин и 200,0 мм/мин.
При изменении скорости деформации на порядок (в 10 раз) диаграмма связи напряжений с деформациями практически не меняется (рис. 8Б, 9Б). Это означает слабую скоростную чувствительность материала «Боксил-экстра» в исследованном диапазоне скоростей деформаций.
Опыты на ползучесть и релаксацию показали, что эти эффекты имеют величину порядка 2,5% (рис. 9, 10).
При проведении экспериментов на малоцикловую усталость (10 циклов) диаграмма связи напряжений с деформациями не менялась.
Анализ экспериментальных данных на разных образцах показал, что разброс механических характеристик материала «Боксил-экстра» имеет величину порядка 10%. Такой разброс может быть следствием технологии изготовления образцов, приводящей к разной степени пористости.
Предельная деформация разрушения образца составляет величину порядка 40% (рис. 11).
Результаты экспериментов показали, что значение модуля Юнга для одно и того же образца в разных сериях практически совпадают (образцы №2, 3, 4 в таблицах 2 и 3). Сравнение значения модуля Юнга для разных образцов на сжатие показало, что образцы можно разделить на две группы: группа I, состоящая из образцов №№2, 4, 6, со средним значением модуля Юнга 1,97 Н/мм2, и группа IV, состоящая из образцов №3, 5, со средним значением мо-дуля Юнга 1,81 Н/мм . Это может быть обусловлено разной степенью пористости образцов. Значение модуля Юнга в экспериментах на растяжение оказалось меньше, чем на сжатие. Это может объясняться наличием схлопнутых пор, которые работают при сжатии,и не работают при растяжении; это предположение требует проверки при варьировании технологий изготовления образцов.
Анализ поведения «балок» из конструкционного материала «Боксил-экстра»
При моделировании сложных систем всегда возникает проблема оценки влияния на изучаемую проблему второстепенных аспектов и параметров, так называемого «шума». Таким «шумом», в данном случае, может являться неопределенность конфигурации окклюзионной поверхности зуба и зубного ряда в целом. Для каждого индивидуума эта поверхность индивидуальна и, следовательно, уникальна. В этих условиях затруднено обобщение и последующая классификация получаемых результатов численных экспериментов и практических наблюдений. Поэтому, для оценки функциональных характеристик исследуемого материала, на первом этапе моделировали формоизменение прямоугольной «балки» из материала «Боксил-экстра». Анализировали зависимости между нагрузками, действующими на верхнюю поверхность балки, и задаваемыми перемещениями при различных габаритах и форме изучаемых моделей «балок». Была взята длина «балки» 15,0 мм, а высота варьировала от 20,0 до 6,0 мм. Изучалось поведение материала «Боксил-экстра» при вертикальном сжатии балки в условиях отсутствия проскальзывания между балкой и деформирующим инструментом (рис. 15 А и Б).
Для различных значений высоты Н «балки», с шагом в 0,1 мм, рассчитывалось критическое значение перемещения (сжатия) при котором в «балке» возникают напряжения, соответствующие возникновению разрушения по критерию Шлейхера-Надаи (Чумаченко Е.Н. и соавт., 2002).
При этом вычислялось среднее значение нагрузки на верхнюю часть «балки», обеспечивающей критическое перемещение верхней кромки «балки». Причем вертикальная нагрузка вычислялась с учетом и без учета краевого эффекта. Это имитирует нагрузку на внутреннюю часть спортивной шины и у края (дистальной части) зубного ряда.
На рис. 16А и Б приведены поля параметров вероятностей разрушения, из которых следует, что наиболее опасными местами являются угловые концентраторы напряжений. В связи с этим, для каждого значения высоты Н было рассчитано перемещение, под действием которого в «балке» начинались разрушения в любом месте (в углах) с учетом всей ее длины (15,0 мм), и в случае, когда разрушения наступали в средней части балки длиной 12,0 мм (т.е. исключались угловые концентраторы).
Расчетные данные представлены в табл. 6, а соответствующие графики -нарис. 17.
Очевидно, что с учетом краевых эффектов, разрушения в углах балки наступают раньше, нежели во внутренней ее части, длиной 12,0 мм. Этот эффект хорошо виден на графиках (рис. 17) и затухает при увеличении высоты балки Н.
Используя полученные графики можно, по развиваемому обследуемым усилию в зубочелюстно-лицевой системе (ау) определить, какой высоты должна быть сама прокладка (перемычка), чтобы установка её была наиболее эффективна по прочностным и защитным характеристикам.
Далее, моделировалась ситуация, когда некоторая область зубного ряда (из одного или нескольких зубов) должна быть максимально защищена от силового воздействия. Это может быть связано с посттравматическим или послеоперационным состоянием зубочелюстной системы. На рис. 18А и Б показана расчетная схема и модель имитирующие подобную ситуацию.\
Для различных видов проблемных областей были рассчитаны экстремальные нагрузки, которые может выдерживать спортивная шина (рис. 19А и Б). Т.е. найдены максимальные значения перемещений Uy (мм), при которых не происходят разрушения и выполняются проектируемые защитные функции спортивной шины.
Анализ результатов проведенных численных экспериментов убедительно показывает, что глубину выреза для локальной защиты не целесообразно делать меньше 0,5 мм. Кроме того, во всех рассмотренных при моделировании случаях было получено, что при глубине выреза больше 1,0 мм, локально-защитные свойства спортивной шины существенно не улучшаются.
Таким образом, при практическом изготовлении спортивных шин из материала «Боксил-экстра» с локально защитными функциями, можно рекомендовать изготовление полостей над планируемыми для защиты зонами, глубиной больше или равной 1,0 мм. Это обеспечит гарантированную локальную защиту по геометрическим характеристикам спортивной шины, позволит полностью использовать ее прочностной ресурс для локальных защит, преддверия полости рта, слизистой оболочки и краевого пародонта зубных рядов обеих челюстей.
Анализ корреляции напряженно-деформированного состояния балочной модели прокладки в спортивной шины и прокладки, выполненной с учетом неровностей и выступов окклюзионной поверхности зубных рядов Рассматривали элемент прокладки между зубными рядами гипотетического обследуемого Е. Индивидуальность формы неровностей поверхности (окклюзионных поверхностей) зубных рядов обеих челюстей определили на телерентгенограмме в боковой проекции (ТРГ) (рис. 21А).
