Малов А.Н., Воробьев В.А, Саютин О.Ю., Соболева Н.Н. Гусев М.Е., Алексеенко И.В., Кузьмина Е.В., Выговский Ю.Н.

Кафедра квантовой радиофизики Калининградского государственного университета

Кафедра радиоэлектроники ИГУ,

Кафедра челюстно-лицевой ортопедии Иркутского ГИУВа.

Научно-техническая фирма “МеДиа”, Москва.

В стоматологических исследованиях для анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) наиболее широко используются методы поляриметрии или индуцированного механическим напряжением двойного лучепреломления в специальной прозрачной модели объекта. Общая схема такого исследования состоит из нескольких этапов:

1. на основании известных экспериментальных данных или, что чаще, обоснованных предположений (гипотез) создается модель объекта;
2. на основе теории подобия разрабатывается и изготавливается прозрачная модель объекта, из материала обладающего эффектом двулучепреломления под действием –механических нагрузок;
3. регистрируется изменение состояний поляризации оптического излучения, проходящего через модель при приложении определенных нагрузок;
4. производится пересчет изменений поляризационных изображений в картину механических нагрузок в модели;
5. на основе теории подобия и гипотез, принятых при разработке модели, осуществляется пересчет нагрузок на случай реального объекта.

Если принять во внимание, что на этапах 2, 4 и 5 в силу вычислительных сложностей, как правило, используются линейные приближения (неприменимые, кстати, в наиболее важных случаях типа порога разрушения), то понятно, что достоверность и надежность получаемых таким способом данных оставляет желать лучшего.

От подобных методологических недостатков в значительной степени свободны методы голографической интерферометрии. Они не требуют разработки и изготовления специальных моделей, могут базироваться при интерпретации данных и на нелинейных вариантах теории прочности, являются бесконтактными и неразрушающими, безболезнены для пациента и обладают разрешающей способностью, ограниченной только длиной волны используемого излучения.

До сих пор при проведении подобных исследований не принималась во внимание достаточно высокая пропускающая способность зубных и мягких тканей для лазерного излучения инфракрасного и красного спектрального диапазона. Учет этого обстоятельства позволит исследовать НДС как подповерхностных объемов тканей, так и разработать новые методы диагностики различных заболеваний. Также перспективна разработка волоконно-оптических систем для проведения подобных исследований.

Настоящие исследования проводились в лаборатории голографии Калининградского университета. В экспериментах использовались изготовленные в Ангарской челюстно-лицевой клинике образцы 3-х зубных протезов, смонтированных на 2-х челюстях. На рис. 1 представлена схема экспериментальной установки, представляющей собой 2-х экспозиционный голографический интерферометр. Голограммы регистрировались на специализированную голографическую фотопленку ФГ-690 и на голографические фотопластинки ПФГ-01. После химической обработки и сушки записанная голографическая интерферограмма восстанавливалась, и изображение переснималось с помощью цифрового фотоаппарата. Затем полученный файл вводился в компьютер, где изображение обрабатывалось с целью улучшения качества, выделения необходимой области и улучшения наглядности. Какой-либо цифровой обработки полученных результатов с целью получения численной информации о напряжениях, деформациях и форме деформированной поверхности на данном этапе не проводилось.

На Рис.2 приведена схема нагружения, позволяющая дозировать нагрузку на выбранные элементы исследуемого объекта. Из практики известно, что качество системы возбуждения на 80% определяет успех голографического эксперимента. Данная система нагружения не является специализированной, она была сконструирована из оптических и механических элементов, входящих в состав голографической лаборатории. Тем не менее, полученные результаты и сравнение конструктивных особенностей данной системы с аналогами, используемыми другими исследователями, показало, что на данном этапе система нагружения свою роль выполняла вполне эффективно. Челюсть была закреплена с помощью голографических зажимов на массивном основании. Нагрузка осуществлялась с помощью направленного штыря, на верхнем конце которого находилась платформа, на которую можно было класть грузики для дозирования нагрузки. Соосная направляющая позволяла располагать нагрузку неад выбранным элементом (зуб, элемент протеза).

Рис.1. Схема экспериментальной установки.

Рис.2. Система нагружения.

На Рис.3 представлены результаты нагружения переднего зуба. Этот эксперимент проводился с целью отработки методики исследования и проверки эффективности системы нагружения. Для удобства зуб сначала нагружался (нагрузка 800 грамм), осуществлялась первая экспозиция, затем нагрузка убиралась, и осущесвлялась вторая экспозиция. Для исключения текучей деформации после манипуляций с нагрузкой, до экспозиции выдерживалось некоторое время, определенное экспериментально. Это время составляло около 5-10 минут.

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5

Рис. 6.