Биомеханики Пермского Политеха с научным коллективом ПГМУ им. Вагнера исследуют влияние формы защитных зубных шин, которые снижают вредные воздействия на зубочелюстную систему человека. Разработка поможет улучшить их конструкцию, чтобы сохранить зубы при физических и психоэмоциональных нагрузках.
В исследовании принимали участие биомеханики ПНИПУ и научный коллектив ПГМУ во главе с доктором медицинских наук Наталией Асташиной. Работа получила поддержку Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). Ее результаты ученые опубликовали в журналах Advances in Intelligent Systems and Computing, Series on Biomechanics, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering и International Conference on Human Interaction and Emerging Technologies.
Зубные шины также предназначены для спортсменов, чтобы защищать лицо от травм, поддерживать нижнюю челюсть в правильном положении, перераспределять повышенное давление и предотвращать развитие патологий.
— Разрушение зубов — например, истирание, выкрашивание или их потеря – негативно влияет на качество жизни человека. Повреждения часто могут быть связаны с занятием тяжелыми видами спорта, физической перегрузкой и психоэмоциональной напряженностью. Избежать негативных последствий помогают защитные зубные шины. Мы изучили «поведение» зубов с использованием таких конструкций и без них, — рассказывает доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат технических наук Анна Каменских.
Пермские ученые проанализировали, как защищают зубы два вида конструкций: однослойная из этиленвинилацетата (Eva) и трехслойная, которая включает промежуточный слой из А-силикона. Исследователи выяснили, как «ведут себя» сами зубные шины, чтобы оптимизировать их работу.
Биомеханики определили интенсивность напряжения в твердых тканях зубов при их контакте с учетом шин разных форм и без них. Эксперименты показали, что «защита» значительно влияет на уровень максимальной интенсивности напряжения и характер его распределения, на деформацию зубов и защитных конструкций. Ученые исследовали влияние толщины, длины и положения прослойки из А-силикона в каппе на ее защитные функции. В результате они получили важные закономерности того, как деформируются твердые ткани зубов.
В частности, однослойные каппы при разной геометрии зубных шин и зубов снижают уровень напряжения приблизительно в 2,5-5 раз. Исследователи смоделировали, как контактируют зубы с учетом однослойных капп разных форм и без них при различных нагрузках. Ученые проанализировали, как зависят напряжение и деформация зубов от их формы, от нагрузки и материала конструкции. У зубов с точечной зоной контакта интенсивность напряжения снизилась при использовании однослойной каппы более чем в 40 раз. Биомеханики выяснили, что форма зубов и каппы значительно влияет на деформацию зубов.
Ученые сравнили, как взаимодействуют зубы с учетом однослойных и трехслойных капп (с прослойкой из А-силикона разной толщины, длины, формы и положения) и без них. Они установили, что трехслойная каппа любой формы снижает уровень напряжения в твердых тканях зубов в 15 и более раз. При правильном подборе положения, геометрии, толщины и длины прослойки можно уменьшить максимальный уровень интенсивности напряжения приблизительно в 35 раз, считают ученые. При такой же форме зубов, используя однослойные шины, напряжение удалось снизить всего в 5 раз.