Численное моделирование деформационного поведения защитной зубной шины с прослойками разной конфигурации

На сегодняшний день, одним из самых эффективных способов избежать травмы зубов во время тренировок, соревнований, физического или психоэмоционального напряжения является использование индивидуальных средств защиты в виде протетических конструкций [1]. В связи с этим определенной актуальностью обладает и компьютерное моделирование биомеханического поведения, как конструкций, так и материалов из которых они изготовлены.

В работе рассмотрены задачи связанные с влиянием геометрической конфигурации прослоек из А-силикона в профетических конструкциях из Eva (рис. 1). Задача реализовывалась в два этапа: 1 – исследование влияние геометрии и толщины прослойки на модельных задачах с канонической геометрией пары зубов (рис. 1 а, б); 2 – анализ влияние геометрии и толщины прослойки на деформационное поведение биомеханического узла с геометрической конфигурацией пары зубов и каппы для одного клинического случая (рис. 1 в, г).

 

В рамках анализа решения модельных задач установлено, что: в среднем максимальная интенсивность напряжения зуба верхнего зубного ряда при контакте через каппу снизилась в 11-15 раз меньше; для зуба из нижнего зубного ряда – в 11-19 раз; наибольшее снижение уровня интенсивности напряжений наблюдается при толщине каппы 2 мм, так как при контактном деформировании объем основного материала каппы в зоне смыкания зубов максимален и подстраивается под геометрию зубной пары при пластическом течении материала; при увеличении толщины прослойки снижение уровня напряжений меньше, чем у каппы с прослойкой 2 мм, на 3 и 10 % при толщинах прослойки 3 и 4 мм соответственно.

В рамках анализа деформирования трехслойной каппы разной геометрической конфигурации парой зубов для одного клинического случая установлено, что: интенсивность напряжений в твердых тканях зубов в среднем снизилась на 80% при использовании трехслойных капп разной геометрической конфигурации; геометрия прослойки влияет на характер деформационного поведения; использование прослойки с переменной толщиной показало наибольшее снижения уровня интенсивности напряжений.

 

Исследование выполнено при финансовой поддержке Правительства Пермского края и РФФИ (проект № 17-48-590411 р_а).

 

1. Avdeeva E.S., Kamenskikh A.A. The influence of the three-layer mouthguard on the stress-strain state of a pair of opposing teeth // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 731. – Art. 012009.