Пермские ученые разработали прочный протез верхней челюсти для онкостоматологических пациентов

В мире остро стоит проблема профилактики и лечения онкологических заболеваний, 25% которых приходится на челюстно-лицевую область. При этом новообразования верхней челюсти встречаются в три раза чаще, чем нижней.

Их хирургическое лечение вызывает серьезные эстетические и функциональные нарушения. Для реабилитации таких пациентов используют сложные объемные конструкции, которые из-за своей тяжести ухудшают фиксацию и перегружают оставшиеся зубы. В связи с этим актуален поиск новых, более легких, но прочных материалов. Ученые Медицинского университета им. академика Е.А. Вагнера и ПНИПУ предложили использовать наноструктурный диоксид титана в качестве оригинального способа упрочнения полимерных материалов для конструирования съемных зубных протезов. Они эффективно восполняют дефекты утраченных тканей после операций, восстанавливая полноценную жизнь пациента.

Статья с результатами исследования опубликована в «Пермском медицинском журнале» 2023 года. На разработку протеза-обтуратора верхней челюсти выдан патент.

На развитие опухоли челюстно-лицевой области может повлиять ряд факторов, в том числе употребление табачных и наркотических средств. А на патологические изменения слизистой оболочки рта влияет даже злоупотребление очень холодной, горячей или острой пищи. Такое заболевание обычно требует комплексного специализированного лечения у специалистов. При этом после хирургического удаления опухоли 55% пациентов нуждаются в последующем постоянном ортопедическом лечении из-за образовавшихся дефектов в челюстно-лицевой области.

Чаще новообразование развивается на верхней челюсти, из-за чего после его удаления в некоторых случаях возникает сообщение между ротовой и носовой полостью. Это вызывает у пациентов проблемы с дыханием, речью и приемом пищи. Для их реабилитации применяют сложные конструкции зубо-челюстных протезов, которые содержат обтуратор, изолирующий полость рта от полости носа. Однако традиционные конструкции очень тяжелые, недостаточно хорошо фиксируются на сохраненных участках челюсти и перегружают оставшиеся зубы.

В последнее время в современной стоматологии особое внимание уделяется легким керамическим материалам на основе диоксида циркония. Спектр его возможностей для зубного протезирования уже достаточно хорошо изучен, в том числе доказано отличное влияние материала на регенерацию костной ткани.

– Успешное и эффективное применение в протезах диоксида циркония открывает нам также возможность использования в ортопедической стоматологии керамику на основе диоксида титана. Несмотря на то что эти материалы очень близки по своим свойствам, потенциал диоксида титана до конца не раскрыт. Его введение в состав полимерного материала для укрепления позволит увеличить прочность протеза на 30%, что доказывают проведенные нами биомеханические расчеты. Мы разработали и запатентовали модель протеза-обтуратора на верхнюю челюсть, который выполнен из полиамида, укрепленного наноразмерным диоксидом титана, – поделился кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ Владислав Никитин.

Ученые использовали именно термоинжекционный полиамид, так как он отличается рядом преимуществ: минимальной усадкой, высокой плотностью, небольшим удельным весом, что позволяет изготовить облегченную конструкцию зубо-челюстного протеза без металлических элементов.

– Экспериментально для улучшения прочностных характеристик полиамида на этапе термопрессования мы вводили в его состав наноразмерный порошок диоксида титана в качестве укрепляющего (армирующего) компонента. Чтобы рассчитать прочность разработанной конструкции, мы создали ее трехмерную модель и исследовали зубную и небную части протеза-обтуратора под различными функциональными нагрузками, – рассказывает доктор медицинских наук, профессор кафедры ортопедической стоматологии ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера Оксана Шулятникова.

На базе Центра экспериментальной механики ПНИПУ ученые изучили механические свойства образцов. Рассматривались прочность материала на трехточечный изгиб и модуль упругости. Эти параметры позволяют учитывать вертикальные и горизонтальные силы, аналогичные развиваемым зубочелюстной системой при жевании.

Биомеханическое моделирование показало, что максимальные напряжения протеза располагаются на границе небной части и искусственных зубов. Укрепление материала диоксидом титана позволяет его снизить. Уровень максимальных напряжений находится в пределах показателей прочности и составляет 45,25 МПа.

Ученые отмечают, что в конструкцию можно установить опорно-удерживающие кламмера из того же полиамида – приспособления для крепления протезов на опорных зубах. Все это позволяет облегчить вес конструкции протеза и снижает возникающее напряжение. Тогда оно достигает 35 МПа, а деформации в области нагрузки равны 0,001. Это говорит о достаточной стабильности и хорошей фиксации протеза.

Исследование ученых ПНИПУ и Медицинского университета имени академика Е.А. Вагнера доказали, что протезы-обтураторы, укрепленные наноразмерным диоксидом титана, обладают необходимой прочностью и могут использоваться для эффективной реабилитации пациентов с дефектами челюстей. Это открывает новые возможности использования материала в практической деятельности ортопедов-стоматологов.