Исторический экскурс. Закон Вольфа
С IXX века ученые делали первые попытки объединить наблюдения за изменениями, происходящими в органах и тканях живых организмов под воздействием внешних сил, которые наиболее наглядно отражались на элементах опорно-двигательной системы. Юлиус Вольф стал одним из первых ученых, сформулировавших и описавших закономерности, существующие между механикой и морфологией костной ткани, законы ее моделирования и ремоделирования.
Юлиус Вольф (Julius Wolff) родился 21 марта 1836 г. в восточной Пруссии. В 1860 году окончил Университет Фредерика-Вильгельма (Берлин,Германия) по специальности общая медицина и в тот же год получил докторскую степень по специализации хирургия. С 1861 г. работал врачом общей практики в Берлине.В 1868 году стал профессором и выступал с лекциями, которые пользовались большой популярностью среди хирургов и ортопедов в Университете Чарите (Charité University) в Берлине.
Десятилетиями Вольф продолжал исследования, связанные с изучением особенностей роста и изменения внутренней структуры костной ткани и в 1892 году опубликовал монографию «Законы трансформации кости» (Daz Gesetz der Transformation der Knochen). В ней и был сформулирован тезис, известный сегодня как Закон Вольфа: «Вследствие изменения первоначальной формы и под действием продолжительных нагрузок, либо только под действием продолжительных нагрузок, согласно математическим законам изменяется внутренняя архитектура кости что, как вторичный эффект, приводит и к изменению внешней формы».
Иными словами, Закон Вольфа гласит, что структура и форма костной ткани постоянно подстраивается под существующие функциональные нагрузки. По сути, Вольф первым сформулировал положение о связи внешней воздействующей на кость силы с ее внутренней архитектурой, задумался о закономерности между нагрузкой и строением костной ткани, чем оказал определенное влияние на дальнейшее учение о строении кости.
В марте 2010 года в Вашингтоне (США) на AADR (American Association for Dental Research) 2010 Meeting были представлены результаты исследования, проведенного на базе кафедры Технического Конструирования Северо-Восточного Университета, г. Бостон, США (Northern University, Department of Mechanical Engineering, Bocton, MA). Целями исследовательской работы «Влияние дентальных имплантатов на ремоделирование кортикальной кости, исследование методом конечных элементов (ИМКЭ)» (Cortical Bone Remodeling Due to Dental Implants by Finite Element Analysis, prof. Sinan Muftu, Ph.D. and Hsuan-Yu Chou, Ph.D.) стали:
1.Создание вычислительного инструмента, прогнозирующего перестройку костной ткани вокруг дентальных имплантатов под действием прямых окклюзионных нагрузок.
2. Моделирование оптимального по форме, размеру и типу покрытия имплантата.
Исследование проводилось на основе клинических, гистологических и гистоморфологических данных, полученных in vivo. ИМКЭ использовалось при изучении качества костной ткани вокруг имплантантов, установленных по разным протоколам. Для потенциального уменьшения экспериментов in vivo, использовались математические модели расчета алгоритмов ремоделировки костной ткани вокруг имплантата.
На основе исследования сделаны следующие выводы:
1. Установка дентальных имплантатов приводит к значительному ремоделированию костной ткани.
2. Степень влияния имплантата на окружающую кости снижается пропорционально удаленности кости от поверхности имплантата.
У имплантатов с «плато» максимальная нагрузка приходится на апикальную часть
3. Размер имплантата влияет на процессы ремоделирования:
Длинные имплантаты:
• значительно изменяют распределение плотности костной ткани по сравнению с естественным зубом, особенно в зоне апекса;
• потеря кортикальной кости с вестибулярной стороны предсказуема.
Короткие и широкие имплантаты:
• плотность костной ткани вокруг имплантата аналогична плотности вокруг естественного зуба;
• потеря кости между резьбой предсказуема.
• предсказуемая потеря кости зависима от контакта имплантат-кость (зафиксировано гистологическими исследованиями)
4. Степень межповерхностной потери костной ткани зависит от:
• размера и формы имплантата: межповерхностная потеря кости у коротких имплантатов чувствительнее к окклюзионным нагрузкам, чем у длинных имплантатов;
• внешней нагрузки: потеря костной ткани снижается при возрастании функциональной нагрузки.
5. Неотъемлемое распределение плотности кости, когда внутренняя губчатая структура костной ткани окружена кортикальным слоем, поддерживается независимо от эффекта общей нагрузки на челюсть.
6. О тсутствие общей нагрузки на челюсть ведет к меньшей стимуляции костной ткани. Что, в свою очередь, может спровоцировать дополнительную ошибку ремоделирования и привести к значительному уплотнению костной ткани вокруг апикальной части длинных имплантатов.
Таким образом, дизайн имплантата напрямую влияет на распределение функциональных нагрузок с имплантата на окружающую его кость и имеет определяющее влияние на процессы ремоделирования (рост или убыль) костной ткани.
Полностью исследование опубликовано:
http://www.bicon.com/news/pdf/Remodeling_FEA_AADR_2010.pdf
