CC BY
27
Сравнительная оценка температурных изменений в пульповой камере при препарировании зубов с помощью твердосплавных и алмазных инструментов под несъемные ортопедические конструкции
Е. А. Ржанов, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры пародонтологии и гериартри-ческой стоматологии Московского государственного медико-стоматологического университета
Т. С. Беляева, врач-стоматолог Москва
М. С. Беляева, врач-стоматолог Москва
ВВЕДЕНИЕ
Одонтопрепарирование является обязательным этапом лечения при использовании несъемных ортопедических конструкций. Вместе с тем это крайне травматичная процедура, оказывающая негативное влияние как на твердые ткани зуба, так и на его пульпу. Связано это с тем, что препарирование зубов (особенно интактных) под металлокерамические и цельнокерамические искусственные коронки требует удаления больших объемов твердых тканей.
Травматическая составляющая препарирования включает в себя воздействие на ткани зуба и пульпу таких факторов, как давление, вибрация, а также высокая температура. Выделение тепла в процессе препарирования является существенным повреждающим фактором для пульпы зуба, способным вызвать в ней необратимые патологические изменения [24].
Резкое повышение температуры в пульповой камере, возникающее во время препарирования тканей зуба, снижает реактивную способность пульпы и вызывает в ней морфологические изменения - абсцессы, некрозы, тромбозы сосудов [1, 9, 16, 21, 25, 26]. Кроме того, чрезвычайно чувствительны к термическому раздражению и нервные волокна пульпы [13]. Критическим для пульпы считается повышение температуры в полости зуба на 5,5 °С [28].
Указанные выше патологические изменения обусловливают в пульпе развитие острого воспалительного процесса. Развивающийся как результат термического воздействия, пульпит может приобрести также и хроническое течение [10, 18, 19].
Количество тепла, выделяющегося в процессе одонтопрепарирования, зависит от многих факторов: наличия и эффективности водно-воздушного охлаждения; скорости вращения инструмента; давления, оказываемого на инструмент в процессе работы; продолжительности контакта инструмента с твердыми тканями зуба; свойств режущего инструмента и т. д.
Явлению повышения температуры внутри пульповой камеры в процессе препарирования твердых тканей зубов посвящено значительное количество научных публикаций [2-4, 6-8, 11, 14, 15, 17, 20, 22, 23, 27]. Подавляющее их большинство касается в основном влияния на температуру в пульповой камере таких параметров, как скорость вращения инструмента, давление, оказываемое на инструмент в процессе препарирования, качественные и количественные характеристики применяемого охлаждения. Многие из этих исследований были выполнены еще 40-50 лет назад и ограничивались существовавшими на тот момент техническими возможностями и средствами для препарирования зубов.
Кроме того, помимо эволюции оборудования и инструментария произошло и некоторое изменение самой методики одонтопрепарирования, что связано в первую очередь с широким распространением металлокерамическихи цельнокерамичес-ких искусственных коронок. Одним из основных требований при применении этих высокоэстетичных ортопедических конструкций является удаление больших объемов твердых тканей зуба. Все это диктует необходимость проведения новых исследований, касающихся данной проблемы. Следует отметить также, что в доступной литературе недостаточно освещены такие вопросы, как динамика температурных изменений, происходящих в процессе препарирования зубов, зависимость этих изменений от типа применяемого инструмента и параметров процесса препарирования.
Тип инструмента для препарирования зубов является важным фактором, влияющим на интенсивность генерации тепла в процессе препарирования. К основным характеристикам вращающегося инструмента для препарирования зубов следует отнести материал, из которого изготовлена рабочая часть инструмента, размер и конфигурацию рабочей части, а также характер взаимодействия инструмента с обрабатываемой поверхностью. Именно этот параметр в значительной степени обуславливает все многообразие изменений, происходящих в твердых тканях и пульпе зуба в процессе одонтопрепарирования.
По характеру взаимодействия с твердыми тканями зуба все вращающиеся инструменты для препарирования можно разделить на две группы: с режущей рабочей поверхностью (твердосплавные боры) и с абразивной рабочей поверхностью (алмазные боры) [5].
Сегодня наиболее часто для препарирования зубов под искусственные коронки используются алмазные инструменты. В то же время в качестве альтернативы алмазным инструментам фирма SS White предлагает специальные твердосплавные боры серии Great White Ultra. В связи с этим инте-
ресным представляется сравнение эффективности и безопасности использования двух различных типов инструментов для одонтопрепарирования под несъемные ортопедические конструкции.
Цель нашего исследования - определение характера температурных изменений внутри пульповой камеры в процессе препарирования зубов под несъемные ортопедические конструкции алмазными и твердосплавными инструментами.
Задачи исследования:
- проследить динамику температурных изменений в пульповой камере во время препарирования образцов зубов;
- оценить зависимость динамики температурных изменений от степени износа инструмента, интенсивности охлаждения и интенсивности генерации тепла в заданных условиях применения каждого типа инструментов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для сравнительной оценки двух различных типов боров в качестве инструмента с режущей рабочей поверхностью был выбран твердосплавный бор серии Great WhiteTM Ultra (SS White Burs, Inc.) № 856-018 (рис. 1). Согласно информации фирмы-
Рис. 1. Бор GWU 856-018
производителя, одной из конструкционных особенностей данного бора являются широкие отводные каналы, имеющие спиральную направленность, благодаря чему обеспечивается хорошее охлаждение инструмента и обрабатываемой поверхности.
В качестве абразивного инструмента был выбран алмазный бор FG CRS 856-018 (SS White Burs, Inc.) со средним размером алмазных частиц 140 мкм (рис. 2). Данный бор полностью соответствует по геометрической форме и размерам бору GWU 856-018 и также предназначен для быстрого удаления больших объемов твердых тканей зуба в процессе одонтопрепарирования.
Рис. 2. Бор FG CRS 856-018
Материалом для исследования служили 20 морфологически интактных человеческих премо-ляров верхней челюсти, удаленных по ортодонти-ческим показаниям у пациентов обоих полов в возрасте от 22 до 35 лет. Зубы отбирались для эксперимента не позднее чем через 20 минут после их удаления из полости рта. Сразу после удаления зубы были подвергнуты тщательной механической очистке и дезинфекции и помещены в 0,09 % раствор хлорида натрия, в котором хранились при комнатной температуре вплоть до эксперимента, но не более двух недель.
Перед проведением исследования верхушку корня каждого зуба предварительно резецировали на 2 мм, один из корневых каналов ретроградно препарировали вплоть до пульповой камеры. Полость пульповой камеры очищали от остатков пульпы промыванием 3 % раствором гипохлорита натрия и 17 % раствором ЭДТА, затем чистую пуль-повую камеру ретроградно заполняли теплопрово-дящей пастой «Радиал» (Россия). Контроль равномерного заполнения полости зуба термопроводя-щей пастой осуществлялся с помощью радиови-зиографического исследования (рис. 3).
Рис. 3. Пульповая камера зуба 1.4 заполнена тепло-проводящей пастой. Через небный канал в полость зуба введен датчик температуры
Регистрация температурных измерений в процессе препарирования образцов зубов осуществлялась с помощью термопары К-типа (никель-хром / никель-алюминий) с диаметром датчика 0,5 мм (рис. 4), введенной внутрь пульповой ка-
Рис. 4. Термопара К-типа (никель-хром/ никель-алюминий)
меры через препарированный корневой канал в среде термопроводящей пасты.
Термопара, подключенная к электронному измерителю температуры Center 300, позволяла проводить прямой отсчет температуры в градусах Цельсия со скоростью 0,6 цикла измерений в секунду. Сигнал с электронного термометра поступал на компьютер для последующего отображения, обработки и хранения информации. Полученные данные сохранялись в виде массива, часть которого затем переносилась в табличный процессор (Excel MS Office) для получения графического изображения процесса. Обработку, анализ и вычисление средних значений по данным измерений проводили в программе MathCAD.
Для измерения температуры в пульповой камере в процессе препарирования образцов зубов нами был подготовлен специальный экспериментальный стенд, общий вид которого представлен на рис. 5. Для механической фиксации и имитации
Во всех случаях препарирование зубов проводилось при скорости вращения бора 300 000 об/ мин турбинным наконечником TREND ТС - 95 RM (W&H, Австрия) с одной апертурой для подачи охлаждающего водно-воздушного потока. Уровень интенсивности охлаждения при препарировании всех образцов зубов определялся расходом воды 40 ± 2 мл/мин при температуре охлаждающей жидкости 20 °С.
Все образцы зубов были отпрепарированы под металлокерамическую искусственную коронку с циркулярным полукруглым уступом шириной 0,6 мм. Средняя толщина редукции тканей при препарировании составила 1,5 мм. Препарирование каждого зуба проводилось одним оператором по следующей схеме:
- препарирование жевательной поверхности;
- препарирование апроксимальных поверхностей;
- препарирование вестибулярной поверхности;
- препарирование оральной поверхности.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Препарирование твердосплавными инструментами
В результате проведенных экспериментов в группе I (обработка зубов с помощью твердосплавного бора GWU 856-018) были получены 10 графиков, отражающих динамику температурных изменений в ходе препарирования.
На рис. 6 и 7 приведены наиболее характерные примеры зависимости температуры (Т) от времени (t).
Красным цветом на рис. 6 и 7 обозначены температурные кривые, полученные при усред-
Рис. 5. Стенд для препарирования образцов зубов
теплофизических свойств пародонта исследуемый образец зуба с введенной в корневой канал термопарой фиксировался в зажимном устройстве на уровне анатомической шейки с применением прокладки из теплоизолирующего материала, чтобы исключить поток тепла на держатель и избежать, таким образом, методической погрешности измерения. Коронка зуба изолировалась при помощи коффердама.
Все образцы были разделены на две группы по 10 зубов в каждой. Зубы группы I препарировались с помощью твердосплавного бора GWU 856— 018; препарирование зубов группы II осуществлялось алмазным бором ЕОСИ 856-018. Все 10 зубов в каждой группе были обработаны одним инструментом.
t
Рис. 6. Температурные кривые процесса препарирования твердосплавным бором GWU 856-018 образцов № 1-5 (пояснения в тексте)
г
Рис. 7. Температурные кривые процесса препарирования твердосплавным бором GWU 856-018 образцов № 6-10 (пояснения в тексте)
нении данных измерений в интервале 3 секунды для каждой точки кривой, а синим цветом - температурные кривые при усреднении в интервале 9 секунд, что соответствует постоянной времени установления температуры в пульповой камере в реальных условиях с учетом теплопроводности зубной ткани [2, 3].
Как видно из представленных графиков, температурные кривые (красные линии) имеют пилообразный вид и отражают чередование процессов нагревания и охлаждения, причем в начале препарирования имеется тенденция к нагреванию (повышение средней температуры хорошо прослеживается на синей линии). По достижении определенного температурного уровня, зависящего, по-видимому, от разницы между начальной температурой образца и температурой охлаждающей жидкости, а также от баланса интенсивности генерации тепла и интенсивности охлаждения, наступает период относительного равновесия между процессами нагревания и охлаждения (синяя линия вблизи 22 °С). Здесь следует отметить, что интенсивность генерации тепла (при прочих равных условиях) при препарировании плотных, твердых и прочных материалов выше, чем при препарировании неплотных и относительно мягких материалов,так как в единицу времени на единице поверхности разрывается большее число межатомных связей, и при разрыве каждой связи выделяется больше энергии (соИез1уе energy). Поэтому при препарировании эмали (в самом начале процесса препарирования), как правило, наблюдается рост температуры - интенсивность генерации тепла превосходит интенсивность охлаждения. В конце процесса, когда препарируется дентин, интенсивность охлаждения преобладает и наблюдается снижение температуры в пульповой камере (спад красной и синей кривых на рис. 6, 7).
В целом, амплитуда температурных колебаний во всех случаях препарирования образцов зубов группы I не превышала 1 °С. Графики имеют сходный характер, заметных признаков влияния износа инструмента не прослеживается. Среднее время препарирования образцов группы I составило 266 секунд.
Препарирование алмазными инструментами
На рис. 8 приведена характерная зависимость температуры (Т) от времени (t) при препарирова-
26
Т
z
24
Рис. 8. Температурные кривые процесса препарирования алмазным бором FG CRS 856-018 образцов № 1-5 (пояснения в тексте)
нии алмазным бором ЕО СИБ 856-018 первых пяти образцов зубов.
Температурная кривая в этом случае, как и при препарировании твердосплавными борами, носит пилообразный характер с участками подъема и спада, хотя процесс имеет общую тенденцию к охлаждению. Амплитуда температурных колебаний находится в пределах 0,5 °С, что отражает меньшую интенсивность генерации тепла в процессе препарирования эмали алмазными инструментами по сравнению с твердосплавными.
На рис. 9 приведена характерная зависимость температуры (Т) от времени Щ при препарирова-
23
т
■ 22
z
О 200
г
Рис. 9. Температурные кривые процесса препарирования алмазным бором FG CRS 856-018 образцов № 6-10 (пояснения в тексте)
нии алмазными инструментами образцов зубов с 6-го по 10-й.
Видно, что данный график отличается от предыдущего, хотя температурная кривая также имеет пилообразный характер с общей тенденцией к понижению температуры при препарировании дентина. Здесь наблюдается участок повышения температуры в начале процесса, когда интенсивность генерации тепла превышает интенсивность охлаждения. Амплитуда температурных колебаний возросла и составила 1-1,5 °С, что свидетельствует о значительном дисбалансе ин-тенсивностей генерации тепла и охлаждения.
Следует отметить, что интенсивность генерации тепла зависит от скорости вращения инструмента и давления на инструмент при препарировании, и для каждого типа инструмента эта величина может быть определена как функция этих параметров и параметров обрабатываемого материала. Сюда же можно внести и такой параметр, как износ инструмента, снижающий эффективность резания твердых тканей зуба и, таким образом, уменьшающий интенсивность генерации тепла. Если при этом оператор компенсирует снижение эффективности резания увеличением давления на инструмент, то интенсивность генерации тепла возрастает.
Интенсивность охлаждения определяется температурой, скоростью потока и удельной теплоемкостью охлаждающего вещества. Таким образом, та или иная комбинация указанных параметров, определяющих интенсивность генерации тепла и интенсивность охлаждения, и определяет характер зависимости температуры в пульповой камере от длительности препарирования.
Так, если интенсивность генерации тепла превышает интенсивность охлаждения, наб-
людается подъем температуры в пульповой камере, как это имеет место в начале процессов в экспериментах, результаты которых представлены на рис. 6, 7, 9.
Если же интенсивность охлаждения оказывается выше интенсивности генерации тепла, то наблюдается спад температуры в пульповой камере, как это имеет место в процессе, результаты которого представлены на рис. 9 после 100 секунд препарирования, и в конце процессов, представленных на рис. 6 и 7. Результаты, представленные на рис. 8, свидетельствуют о том, что в этом эксперименте интенсивность охлаждения с самого начала процесса препарирования превышала интенсивность генерации тепла. По-видимому, интенсивность генерации тепла при препарировании алмазным бором невысока даже при обработке эмали. А вот процесс охлаждения здесь, видимо, был интенсивным (низкая температура охлаждающего агента).
Среднее время препарирования образцов зубов группы II составило 199 секунд.
ВЫВОДЫ
1. Процесс генерации тепла при препарировании зубов под искусственные коронки имеет пилообразный характер вследствие колебания таких параметров, как эффективность охлаждения, свойства материала рабочей части инструмента, флуктуации давления на инструмент.
2. Препарирование зубов твердосплавными инструментами характеризуется несколько более выраженным ростом температуры внутри пульповой камеры, чем препарирование алмазными инструментами.
3. Амплитуда повышения температуры при препарировании зубов возрастает с увеличением степени износа инструмента как следствия компенсирующего увеличения давления на инструмент, производимого рукой оператора.
4. Анализ температурных изменений выявил признаки износа алмазного инструмента уже после 5-кратного препарирования.
5. После препарирования 10 зубов твердосплавным инструментом признаки заметного износа инструмента отсутствовали.
6. Предложенный режим водно-воздушного охлаждения является безопасным с точки зрения возможности термической травмы пульпы.
7. Препарирование зубов твердосплавным инструментом является несколько более продолжительным по времени.
Полученные результаты свидетельствуют о необходимости проведения дальнейших исследований, целью которых явилось бы определение безопасного диапазона кратности применения инструментов для препарирования зубов под искусственные коронки, а также оптимальных параметров, определяющих интенсивность охлаждения и интенсивность генерации тепла.
Результаты работы позволили правильно интерпретировать данные, полученные ранее в измерениях на зубах животных [8], когда неясными оставались причины снижения температуры при препарировании.
Список использованной литературы
1. Большаков Г. В., Трусова Н. Ф. Влияние температурного фактора на активность лизосо-мальных ферментов пульпы зуба // Стоматология. 1988. Т. 67, № 4. С. 14-16.
2. Ржанов Е. А. и др. Выделение и диссипация тепла в процессе препарирования твердых тканей зуба. Ч. 1 // Стоматолог. 2006. № 3. С. 24-26.
3. Ржанов Е. А. и др. Выделение и диссипация тепла в процессе препарирования твердых тканей зуба. Ч. 2 // Стоматолог. 2006. № 4. С. 8-16.
4. Шигабутдинов Т. С. Опыт применения сверхскоростных оборотов режущего инструмента и методика препарирования зубов для зубного протезирования // Стоматология. 1961. № 4. С. 55-57.
5. Шиллинбург Г. и др. Основы препарирования зубов для изготовления литых металлических, металлокерамических и керамических реставраций. М., 2006. С. 65-77.
6. Шорин В. Д. Опыт применения турбинной бормашины в клинике ортопедической стоматологии // Стоматология. 1961. № 4. С. 83-86.
7. Шорин В. Д. Роль охлаждения при препарировании твердых тканей зуба // Стоматология. 1981. Т. 60, № 3. С. 56-57.
8. Bhaskar S. N., Lilly G. E. Intrapulpal temperature during cavity preparation // J. Dent. Res. 1965. Vol. 44, № 4. P. 644-647.
9. Brown W. S. et al. Thermal properties of teeth // J. Dent. Res. 1970. Vol. 49, № 4. P. 752-755.
10. Carson J. et al. A thermographic study of heat distribution during ultraspeed cavity preparation // J. Dent. Res. 1979. Vol. 58, № 7. P. 1681-1684.
11. Cavalcanti B. N. et al. Highspeed cavity preparation techniques with different water flows // J. Prosthet. Dent. 2002. Vol. 87, № 2. P. 158-161.
12. Cavalcanti B. N. et al. Water flow in highspeed handpieces // Quintessence Int. 2005. Vol. 36, № 5. P. 361-364.
13. Demmel H. J., Lamprecht I. Calorimetric thermal conductivity measurements of dental liner materials // Dtsch Zahnarztl Z. 1971. Bd. 26, № 4. S. 456-463.
14. Galindo D. F. et al. Tooth preparation: a study on the effect of different variables and a comparison between conventional and channeled diamond burs // J. Prosthodont. 2004. Vol. 13, № 1. P. 3-16.
15. Henschel C. J. Heat impact of revolving instruments on vital dentin tubules // J. Dent. Res. 1943. № 22. P. 323-333.
16. Kercher T. C., Fisher A. K. Effects of heat on oxygen consumption in bovine dental pulp // J. Dent. Res. 1968. Vol. 47, № 5. P. 798-800.
17. Laforgia P. D. et al. Temperature change in the pulp chamber during complete crown preparation // J. Prosthet. Dent. 1991. Vol. 65, № 1. P. 56-61.
18. Langeland K. Histologic evaluation of pulp reactions to operative procedures // Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. 1959. Vol. 12. P. 1235-1249, 1357-1371.
19. Langeland K., Langeland L. Pulp reactions to crown preparations, impressions, temporary crown fixation and permanent cementation // J. Prosthet. Dent. 1965. № 15. P. 129-143.
20. Lauer H. C. et al. Effects of the temperature of cooling water during highspeed and ultrahighspeed
tooth preparation // J. Prosthet. Dent. 1990. Vol. 63, № 4. P. 407-413.
21. Lisanti V. F., Zander H. A. Thermal injury to normal dog teeth: in vivo measurements of pulp temperature increases and their effect on the pulp tissue // J. Dent. Res. 1952. Vol. 31, № 4. P. 548-558.
22. Otti P., Lauer H. C. Temperature response in the pulpal chamber during ultrahighspeed tooth preparation with diamond burs of different grit // J. Prosthet. Dent. 1998. Vol. 80, № 1. P. 12-19.
23. Ozturk B. et al. In vitro assessment of temperature change in the pulp chamber during cavity preparation // J. Prosthet. Dent. 2004. Vol. 91, № 5. P. 436-440.
24. Pohto M., Scheinin A. Microscopic observations in living dental pulp II. Effect of thermal irritants on circulation of the pulp in the lower rat incisor // Acta Odont. Scand. 1958. № 16. P. 315-327.
25. Seltzer S. Early pulp changes in the teeth of a dog following full crown preparations // J. Dent. Res. 1958. Vol. 37, № 2. P. 220-228.
26. Shovelton D. S., Marsland E. A. The response of the human dental pulp to cavity preparation with an air turbine handpiece // Brit. Dent. J. 1960. № 109. P. 225-234.
27. Vaughn R. C., Peyton F. A. The influence of rotational speed on temperature rise during cavity preparation // J. Dent. Res. 1951. Vol. 30, № 5. P. 737-744.
28. Zach L., Cohen G. Pulp response to externally applied heat // Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. 1965. № 19. P. 515-530.
Испытайте уникальный карбидный бор. Созданный как быстрая и удобная альтернатива алмазам.
Мы уверены, что вы получите удовольствие от работы с продуктом и оцените пользу приносимую им вашей практике.
Закругленная Плечевой кромка уступ
Серя« 856 noiao/inei Серия 847 пойоллот
попировать »кругленную кромку
полировать плечевой уступ (прямоугольный
(округленный уступ) десневой уступ) для
для реставрации (металлокерамика)
всех видов реставрации (керамика и PFM)
> Полно« снижение нагрузки, приспособлен для разрезания амальгам и полировки одним инструментом Твердый сплав с насечками, специально разработанный для отличного резания Режет быстро, с минимальным загрязнением * Округлое окончание рабочей головки боров помогает добиться наилучшей фиксации
ЗАО <<СС Байт» 119071, Москва. 2-ой Донской проезд 4-330 Тел.: (495) 952-23-51,952-57-04,952-01-47 Факс: (495)952-04-80 E-mail: info^sswhi te.ru www.sswhite.ru
пшяшштшШ
