dizertační práce

Studie biomechanické interakce dentálního implantátu a kosti s využitím výpočtového modelování

Text práce 14.63 MB Teze 3.18 MB

Autor práce: Ing. Barbora Thomková, Ph.D.

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: Ing. Petr Marcián, Ph.D.

Oponenti: doc. Ing. Petr Henyš, Ph.D., doc. Ing. Tomáš Suchý, Ph.D.

Abstrakt:

Dizertačná práca sa zaoberá problematikou z oblasti dentálnej biomechaniky, a to konkrétne mechanickou interakciou dentálneho implantátu s kostným tkanivom dolnej čeľuste. Tá je jedným z kľúčových faktorov z hľadiska úspešnosti implantologickej liečby. Jednou
z metód hodnotenia tejto interakcie je deformačne-napäťová analýza využívajúca Frostovu mechanostat hypotézu a posúdenie implantátu k medznému stavu pružnosti. Keďže priame meranie napätia a deformácie sústavy kosť-implantát je veľmi obtiažne, v praxi sa používa výpočtové modelovanie metódou konečných prvkov. Jeho presnosť závisí na vstupných dátach a kvalite modelu geometrie. Cieľom práce bolo analyzovať vplyv rôznych parametrov výpočtového modelu a klinických faktorov na deformačne-napäťové stavy kostného tkaniva a samotného implantátu. V klinickej praxi sa najčastejšie používajú dáta z CT zariadení, avšak tie poskytujú len základné informácie a nezahŕňajú detailnú trámčekovú štruktúru kostného tkaniva. Tú je možné získať pomocou mikro-CT zariadenia s vysokým rozlíšením.
Pre účely tejto práce boli modely geometrie vytvorené s rešpektovaním trámčekovej štruktúry kostného tkaniva na základe dát z mikro-CT zariadenia s rôznym rozlíšením. Súčasne bol sledovaný vplyv použitej prahovej hodnoty pri tvorbe modelu geometrie. Výsledky ukázali, že oba tieto faktory majú zásadný vplyv na výsledné deformačne-napäťové stavy. Z vykonaných analýz je možné konštatovať, že vplyv prahovej hodnoty je významnejší pri použití snímok s horším rozlíšením a tiež, že modely vytvorené z dát s horším rozlíšením (150 µm) vykazovali vyššie namáhanie kostného tkaniva a koronoapikálne posuvy ako modely z dát s vyšším rozlíšením (30 a 60 μm). Tým sa potvrdilo, že kvalita vstupných dát je rozhodujúca pre spoľahlivosť analýz.
Významnú úlohu zohráva tiež presnosť zavedenia implantátu, pričom implantát môže byť zavedený pomocou „freehand“ metódy, teda voľne od ruky, alebo tiež pomocou navádzaného zavádzania. Rozdiel medzi výsledným uhlom zavedenia dentálneho implantátu a plánovanou polohou môže byť pri týchto dvoch metódach významný. Na základe analýz je možné konštatovať, že z hľadiska hodnotenia kostného tkaniva je významnejší vplyv polohy implantátu ako vplyv uhlového natočenia. Natočenie sa však ukazuje ako významný faktor z hľadiska hodnôt napätia na implantáte.
Analyzovaný bol aj vplyv hlbšieho zavedenia dentálneho implantátu a čiastočnej redukcie alveolárneho kostného tkaniva, ktoré sú v niektorých klinických prípadoch potrebné na zabezpečenie primárnej stability. Analýzy však ukázali, že táto kombinácia vedie nielen
k zvýšeniu namáhania kostného tkaniva, ale aj k vyššiemu zaťaženiu samotného implantátu.
Hlavným prínosom práce je komplexné zhodnotenie vplyvu rozlíšenia CT dát, prahu segmentácie a klinických faktorov na biomechanické správanie implantátu a kostného tkaniva. Získané poznatky môžu prispieť k presnejšiemu modelovaniu, lepšiemu plánovaniu implantačných zákrokov a následne k zvýšeniu ich dlhodobej úspešnosti.

Klíčová slova:

Dentálny implantát, deformačne-napäťová analýza, dolná čeľusť

Termín obhajoby

02.12.2025

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaPznamka

Průběh obhajoby

Obhájená práce předkládá původní zpracované výsledky namáhání zubního implantátu a kostní tkáně v závislosti na úhlu a hloubce zavedení a kvalitě kosti. Podobně je též sledován vliv rozlišení u CT na kvalitu vývodového modelu a dosažených výsledků. Všechny závěry mají potenciál přímého využití v implantologické praxi.

Jazyk práce

slovenština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Inženýrská mechanika (D-IME-P)

Složení komise

prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Suchý, Ph.D. (člen)
doc. MUDr. et MUDr. Vojtěch Peřina, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Klára Částková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Henyš, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Petr Marcián, Ph.D.

Doktorandka Ing. Barbora Thomková absolvovala bakalářské studium na Fakultě strojního inženýrství VUT v Brně v roce 2018 a následně nastoupila ke studiu na Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky. Již během magisterského studia se aktivně zapojila do výzkumné činnosti ústavu a byla členkou týmu, který se podílel na modernizaci výrobní haly ve Škoda Auto pro výrobu elektromobilů. Zatímco tato aktivita byla zaměřena na průmyslové inženýrství, její diplomová práce již směřovala k hlavní specializaci – biomechanice. Její diplomová práce tematicky navázala na práci bakalářskou a zaměřila se na mechanickou interakci dentálních implantátů s kostní tkání.

V roce 2020 byla přijata do doktorského studia. Během prvních dvou let studia úspěšně absolvovala všechny zkoušky z odborných předmětů. Zároveň se zapojila do pedagogické činnosti, vedla cvičení z předmětu Kinematika, spoluvytvářela elektronické video opory během distanční výuky a podílela se na vedení studentských závěrečných prací. Konkrétně vedla dvě bakalářské práce („Určování mechanických vlastností spongiózní kostní tkáně dolní čelisti“ a „Rešeršní studie abutmentů využívaných v dentální implantologii“) a oponovala dvě bakalářské a jednu diplomovou práci.

Významnou pozornost věnovala publikační a konferenční činnosti. Aktivně se účastnila mezinárodních konferencí, mimo jiné pod záštitou European Society of Biomechanics (ESB 2023 v Nizozemsku, ESB 2025 ve Švýcarsku) a CMBBE 2024 v Kanadě. Na konferenci k projektu MeBioSys, který spadá do oblasti špičkového výzkumu, získala první místo v soutěži mladých vědců za nejlepší odbornou přednášku.

Díky svému nasazení získala a absolvovala tříměsíční stáž na prestižní univerzitě ETH Zürich ve skupině prof. Ralpha Müllera, jednoho z předních světových odborníků v oblasti kosterní biomechaniky. Ve spolupráci s prof. Janem Wolffem z Aarhus University v Dánsku publikovala článek v prestižním časopise The Journal of Prosthetic Dentistry. Další článek má ke dni 12.9.2025 v recenzním řízení v časopise Dental Materials a manuskript ve spolupráci s ETH Zürich je před dokončením.

Během doktorského studia byla rovněž spoluřešitelkou projektů specifického výzkumu a aktivně se podílí na řešení projektu AZV zaměřeného na problematiku rozštěpů patra u dětí, který tematicky spadá do oblasti dentální biomechaniky.

Doktorandka také pravidelně reprezentovala ústav i fakultu na popularizačních akcích, například během Noci vědců či při příležitosti Národního dne biomechaniky.
viz. posudek v PDF
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 501,04 kB

viz. posudek v PDF
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 784,18 kB

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová