Применение перфорированного ПЭЭК-каркаса для повышения прочности базисов съемных полных зубных протезов верхней челюсти

Сотрудниками лаборатории механики полимерных композиционных материалов (ЛМПКМ) ИФПМ СО РАН в сотрудничестве с Российским университетом медицины (г. Москва) проведены компьютерное моделирование гибридного съемного протеза верхней челюсти и анализ его напряженно–деформированного состояния (НДС) при типичных эксплуатационных нагрузках. Для повышения прочности и жесткости было предложено армировать базис из полиметилметакрилата (ПММА) перфорированным каркасом (с технологическими отверстиями для повышения адгезии) из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК). В общей сложности были проанализированы НДС для 10 различных моделей, имитирующих наличие или отсутствие армирующего каркаса, а также его перфорацию, расположение в основании, адгезию между компонентами и деформацию альвеолярного отростка. Ключевым отличием проведенного компьютерного моделирования стало применение виртуальной опоры. Ее деформация имитировала изменение высоты альвеолярного отростка, а также наличие более жестких участков, соответствующих, как альвеолярному отростку, так и торусу. НДС для КЭ-моделей были рассчитаны методом конечных элементов с использованием программного пакета ABAQUS. Проведена оценка влияния положения ПЭЭК каркаса на механические свойства зубного протеза. Было показано, что основной причиной разрушения базиса был его изгиб под действием приложенных нагрузок. Однако несущую способность зубного протеза можно увеличить на 20-40% за счет встраивания каркаса ПЭЭК в качестве дополнительного слоя в купол базиса. Был проанализирован эффект изменения условий крепления базиса, имитирующий деградации альвеолярного отростка, вызванное резорбцией костной ткани (рис. 1). Было установлено, что несущая способность базиса протеза в таких случаях может варьироваться в пределах 10 %. Перфорация в ПЭЭК-каркасе существенно не ухудшила его механические свойства, но его адгезия к базису из ПММА оказала решающее влияние на эксплуатационные характеристики.
На рисунке показаны распределения смещений (мм) в базисе и ПЭЭК-каркасе для полного съемного зубного протеза с исходной (а) и деформированной (б) виртуальной опорами.

Работа выполнена к.ф.-м.н. Бочкаревой С.А., к.ф.-м.н. Пановым И.Л., д.т.н. Паниным С.В. в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0010.
Результаты исследования опубликованы в журнале Fracture and Structural Integrity (H-index: 30; Q2 в категории SJR: Mechanical Engineering).
S Akhmedov K, Arutyunov D., Lomakin M., Bochkareva S., Panov I., Panin S., Mustafaev M., Mustafaeva S. Improving mechanical properties of complete removable dentures for the maxilla by reinforcing their bases with perforated peek frameworks, Fracture and Structural Integrity, 72 (2025) 280-294.