Chương 1 – TỔNG QUAN 1. TỔNG QUAN Người cao tuổi là đối tượng cần chăm sóc đặc biệt của xã hội. Chất lượng cuộc sống nâng cao đã giúp tăng tuổi thọ của nhiều nhóm dân số trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Điển hình, hơn 20 năm gần đây, số lượng dân số Mỹ tuổi từ 55 trở lên tăng từ 33,6 triệu lên gần 37 triệu người, với số lượng mất răng toàn bộ tăng từ 53,8 triệu đến nay là gần 60 triệu hàm [1].
Ở Việt Nam, 26,82% người cao tuổi mất toàn bộ răng hàm trên và 24,27% người cao tuổi mất toàn bộ hàm dưới [2]. Tuy có sự cải thiện về tình trạng mất răng ở người cao tuổi với tỉ lệ giảm 10% mỗi 10 năm, nhưng số lượng dân số tuổi trên 55 lại tăng 79% [1]; điều đó đồng nghĩa rằng điều trị phục hồi tình trạng mất răng toàn bộ cần phải có những bước tiến đáng kể để khắc phục những vấn đề còn tồn tại và nâng cao chất lượng điều trị cho nhóm dân số đặc biệt này. Một trong những vấn đề đó là tình trạng gãy hàm giả, đặc biệt là gãy phục hình răng tháo lắp toàn hàm. Trong số các trường hợp đến sửa chữa phục hình tháo lắp sau giao hàm, có đến 58% là do gãy phục hình răng tháo lắp toàn hàm.
Trong những trường hợp gãy trên phần lớn là gãy do mỏi. Vấn đề gãy hàm giả đã gây không ít phiền hà cho bệnh nhân, và việc sửa chữa hàm giả làm tổn thất chi phí, thời gian của cả bệnh nhân và bác sĩ. Ngoài những trường hợp trên còn một trường hợp nữa dẫn đến gãy là do bệnh nhân sử dụng phục hình răng quá thời gian cho phép, có khi mang một hàm giả lỏng lẻo, gây tổn thương cho mô nâng đỡ, làm trầm trọng thêm tình trạng của bệnh nhân. Đối với trường hợp này gãy răng là điều tốt vì nó thúc đẩy bệnh nhân thực hiện một phục hình răng mới tương hợp với tình trạng hiện tại của bệnh nhân.1 Trạng thái tải trọng phức tạp Trên thực tế, phần lớn các giá trị độ bền mỏi của vật liệu chỉ được xác định qua các thí nghiệm được thực hiện trên các mẫu thử với tải trọng đơn trục, ví dụ như thí nghiệm chịu kéo, thí nghiệm chịu uốn, thí nghiệm chịu xoắn.
Các độ bền mỏi này không thể được dùng một cách đơn giản để đánh giá độ bền cấu trúc dưới 9 tác dụng của tải trọng phức tạp. Các giá trị độ bền mỏi của mẫu thử thường lớn hơn giới hạn hư hỏng thực tế của cấu trúc. Do đó người ta phải xác định một ứng suất tương đương trong cấu trúc để có thể so sánh và sử dụng các giá trị vật liệu đã có. Sự hư hỏng của cấu trúc xảy ra khi ứng suất tương đương đạt đến giới hạn bền mỏi của vật liệu.
Trong trường hợp tải trọng tĩnh, cấu trúc sẽ bị hư hỏng khi: Trong trường hợp tải trọng động cấu trúc sẽ bị hư hỏng khi: K: Giới hạn bền của vật liệu K: RP 0,2 hoặc Rm đối với trường hợp tải trọng tĩnh K: đối với trường hợp tải trọng động, trong đó là biên độ của độ bền được lấy từ đồ thị smith [4] Hình 1.1: Sơ đồ các vật liệu khác nhau sử dụng trong nha khoa Nguồn: John F.2 Tính chất vật liệu Một phương pháp thử nghiệm thường được sử dụng trong nha khoa, vật liệu thử uống 3 điểm, khi ngoại lực đặt ở giữa thanh, ứng suất được tính bằng công thức sau. Trong đó: F: Là lực tác dụng L: Là chiều dài của thanh cần thử b: Là chiều rộng d: Là chiều dày Hình 1.2: Dầm bị kéo nén Nguồn: John F.McCabe [5] Khi vật liệu thử hình tròn thì ứng suất được tính theo công thức sau: Trong đó: F: Là lực tác dụng D: Là đường kính T: là chiều dài 11 Hình 1.3: Trụ tròn bị kéo nén Nguồn: John F.4: Trụ tròn a) với vật liệu giòn và b) vật liệu dẻo Nguồn: John F.McCabe [5] 12 6 loại biểu đồ ứng suất và biến dạng với các tính chất vật liệu thường gặp trong nha khoa.5: Sáu loại biểu đồ ứng suất và biến dạng; a) cứng, bền, dễ uống; b) mềm, bền; c) cứng, dòn, bền; d) cứng, dòn, yếu; e) mềm, yếu, dòn; f) mềm đàn hồi Nguồn: John F.3 Sức bền mỏi Các chi tiết chịu tải trọng biến đổi, lặp lại lâu dài sẽ bị phá hỏng khi chịu tải tỉnh bởi các ứng suất nhỏ hơn giới hạn bền mỏi của vật liệu. Điều này có ý nghĩa to lớn trong các điều kiện chịu tải tuần hoàn (có tính chu kỳ) [6].6: chu kỳ ứng suất 1.4 Các cơ tham gia vào quá trình nhai [20] Nhai là quá trình tương tác của một số nhóm cơ, tạo nên quá trình lập đi lập lại với hơn hai mươi cơ bắp chịu trách nhiệm cho sự chuyển động này, được coi là tổng hợp của hai quá trình siết chặt và mài (nghiền). Trong mô phỏng các cơ phức tạp được đơn giản hóa bằng ba cơ chủ yếu.7: Ba cơ chính tham gia vào quá trình nhai 1.5 Các chu kỳ ứng suất Các chu kỳ ứng suất chính như sau: - Chu kỳ đối xứng biến đổi dấu - ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất, ngược dấu, trị số như nhau (hình 1.
- Chu kỳ ứng suất bất đối xứng biến đổi dấu - ứng suất lớn nhất và ứng suất nhỏ nhất, ngược dấu, trị số khác nhau (1. 14 - Chu kỳ xung động – các ứng suất biến đổi từ không (0) đến cực đại, chu kỳ này còn gọi là chu kỳ từ không (0). - Chu kỳ không đổi dấu - ứng suất lớn nhất và ứng suất nhỏ nhất có dấu như nhau. - Chu kỳ phức tạp – sự kết hợp các dạng khác nhau các chu kỳ vừa kể trên (hình1.6 Các giai đoạn phát triển vết nứt do mỏi Dự báo tuổi thọ mỏi của hệ thống hoặc một phần tử tạo nên hệ thống chịu các hiện tượng mỏi do tải trọng tác dụng có chu trình trước tiên phải xác định được một trạng thái giới hạn, việc chọn trạng thái giới hạn trong nhiều trường hợp gặp khó khăn vì nó phụ thuộc nhiều yếu tố, đối với bài toán mỏi, quá trình mỏi chia làm ba giai đoạn: Giai đoạn 1: Giai đoạn bắt đầu nứt, vết nứt đó được gọi là vết nứt vĩ mô.
Ngược lại với vết nứt vĩ mô ta có vết nứt vi mô là vết nứt quanh các khuyết tật, ban đầu rất khó quan sát được, dưới tác dụng của tải trọng có chu trình vết nứt mở rộng lan truyền và trở thành vết nứt vĩ mô – giai đoạn bắt đầu nứt. Giai đoạn 2: là quá trình tổn thất mỏi do sự lan truyền chậm của một vết nứt vĩ mô. Hiện tượng này chỉ xảy ra nếu vật liệu có tính dẻo. Giai đoạn này cũng có ảnh hưởng quan trọng đến tuổi thọ mỏi.
Giai đoạn 3: là thời gian lan truyền mạnh đột ngột các vết nứt dẫn đến phá hủy mỏi. Kết luận: Nhìn chung trong thực tế một phần tử của hệ thống thường không có các vết nứt vĩ mô trong quá trình sử dụng, nhưng nếu chi tiết hay phần tử chịu tác động có chu kỳ phát sinh ra các vết nứt vĩ mô ban đầu (giai đoạn 1). Để xác định tổn thất mỏi của hệ thống cần xác định thời gian ban đầu xảy ra vết nứt vĩ mô đầu tiên.7 Vấn đề gãy của phục hình răng tháo lắp toàn hàm Phục hình răng tháo lắp toàn hàm là một điều trị phục hồi bằng khí cụ tháo lắp cho bệnh nhân mất răng toàn bộ. Phục hình răng tháo lắp toàn hàm có thể được thực hiện theo phương pháp cổ điển là nâng đỡ hàm trên mô xương và niêm mạc, hoặc nâng đỡ trên implant.
Thuật ngữ Phục hình răng tháo lắp toàn hàm được sử dụng trong nghiên cứu này để chỉ phục hình nâng đỡ trên xương và niêm mạc. Phục hình răng tháo lắp toàn hàm thường gãy do yếu tố cơ học trong miệng hoặc do tai nạn làm rơi phục hình ra ngoài. Hàm giả gãy trong miệng có thể do yếu tố sinh cơ học của mô nâng đỡ, do việc thiết kế phục hình sai, quá trình thực hiện phục hình không đúng hoặc do lựa chọn vật liệu phù hợp. Bất cứ những yếu tố nào gây nên hiện tượng biến dạng của nền phục hình hay làm thay đổi sự phân bố lực sẽ dẫn đến việc gãy hàm giả [7] 1.8 Sự phân bố ứng suất không đồng đều (Sự ảnh hưởng của vết khắc, Notch) Những tiết diện ngang bị thay đổi một cách đột ngột.
Nơi đây được gọi chung là những vết khắc. Độ lớn và sự phân bố ứng suất trong các cấu trúc không những phụ thuộc vào ngoại lực tác dụng và những tiết diện ngang của cấu trúc mà còn phụ thuộc chính vào hình dáng của các vết khắc. Những vết khắc là nguyên nhân chính gây ra sự phân bố ứng suất không đồng đều trong cấu trúc. Người ta gọi đó là sự ảnh hưởng của vết khắc.
Thông thường muốn xác định đúng ứng suất thực tế lớn nhất tại nơi có các vết khắc để đánh giá độ bền của cấu trúc, người ta phải mất rất nhiều công sức, ví dụ như dùng mô phỏng theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để tính hoặc dùng đồ đo biến dạng (strain gauge) để đo. Ứng suất lớn nhất chỉ đúng khi nó có giá trị nhỏ hơn giới hạn đàn hồi của vật liệu. Nếu ứng suất vượt giới hạn đàn hồi của vật liệu, trong vùng lân cận vết khắc sẽ có sự chảy dẻo xảy ra. Ứng suất lớn nhất thực tế tại vết khắc sẽ nhỏ hơn ứng suất đã tính [4].9 Cơ chế gãy của phục hình răng tháo lắp toàn hàm trên và đặc điểm ứng suất biến dạng tác động trên nền phục hình Phân tích ứng suất cho thấy mặt ngoài của nền hàm ở vị trí răng cửa giữa (vùng thắng môi) và vùng khấu cái phía trước của phục hình răng tháo lắp toàn hàm trên chịu ứng suất căng trong khi vùng khẩu cái sau chịu ứng suất nén [10].8: Ứng suất căng tác động trên vùng khẩu cái trước của hàm giả Nguồn: Lambrecht [11] Hình 1.9: Ứng suất nén tác động trên vùng khẩu cái sau của hàm giả Nguồn: Lambrecht [11] Có thể giải thích điều này là do lực tác động lên vùng khẩu cái trước có hướng ly tâm, trong khi lực tác động trên vùng khẩu cái sau thì hướng tâm [12].
Ứng suất căng thấp nhất ở vị trí ngay dưới răng giả, tăng dần ở sườn nghiêng của vòm khẩu cái, và lớn nhất ở đường giữa bất kể vùng khẩu cái trước hay sau, độ sâu vòm khẩu càng lớn thì ứng suất căng càng cao [13].
