CC BY
140
ЛЕКЦИИ
ВОЛОКОННОЕ АРМИРОВАНИЕ КОМПОЗИТНЫХ РЕСТАВРАЦИЙ В КЛИНИЧЕСКОЙ СТОМАТОЛОГИИ
Пархамович Сергей Николаевич, декан стоматологического факультета Белорусского государственного медицинского университета, кандидат медицинских наук, доцент кафедры ортопедической стоматологии Белорусского государственного медицинского университета, Минск Тюкова Екатерина Анатольевна, ассистент кафедры ортопедической стоматологии Белорусского государственного медицинского университета, Минск
Parkhamovich S.N., Tyukova E.A. Belarusian State Medical University, Minsk Fiber-reinforced composite restorations in clinical dentistry
Резюме. Проблема восстановления зубов со значительным разрушением ихкоронковой части и сегодня остается актуальной. Применение металлических штифтов или металлических конструкций культевых штифтовых вкладок является невозможным в связи с увеличением количества случаев аллергических реакций на сплавы металлов, явлениями гальванизма в полости рта. Фиксация штифтовой конструкции перераспределяет механическую нагрузку в коронковой и корневой части зуба, нередко в сторону ослабления последней. Современные волоконные материалы позволяют щадяще и прогнозируемо выполнить альтернативную реконструктивную реабилитацию зубов.
Ключевые слова: адгезивное армирование, армирующие композит материалы, волоконно-усиленный композит, стекловолокно, полиэтилен, биомеханика зуба, прямая реставрация композитом.
Современная стоматология. — 2017. — №2. — С. 9—12. Summary. The problem of restoring teeth with considerable destruction of their crown part and today remains relevant. The use of metal pins or tabs pin stump structures, due to the increase in the incidence of allergic reactions to the metal alloys, galvanic phenomena in the oral cavity is not possible. Fixation pin design distributes the mechanical load in the coronal and root of the tooth, not rarely in the direction of weakening the latter. Modern fiber materials allow sparing alternative and predictably perform reconstructive dental rehabilitation. Keywords: adhesive reinforcement, reinforcing composite materials, fibre-reinforced composite, fiberglass, polyethylene, biomechanics of the tooth, direct composite restoration. Sovremennaya stomatologiya. — 2017. — N2. — P. 9-12.
Реконструктивная стоматология должна ориентироваться, прежде всего, на биологическую структуру замещаемых тканей зуба с учетом их естественной формы, цвета, оптических свойств и самое главное - особенностей их функциональной выносливости.
Морфология биологических структур всегда является результатом определенных адаптивных процессов. Главное и удивительное свойство живого зуба -адекватное распределение жевательной нагрузки в эффективной функции. Это уникальная способность тканей адаптироваться, изменяться, подстраиваться и при этом выполнять свою функцию без нарушения целостности. Под нагрузкой зуб изгибается в области шейки, сжимается, расширяется в области экватора, происходят микросдвиги между буграми. Каждая структура зуба играет определенную
роль, тщательно продуманную природой. В живых зубах основную амортизирующую работу берет на себя дентинный слой зуба, где под огромным давлением ден-тинная жидкость изнутри поддерживает эмалевую оболочку, что и дает возможность зубным тканям оставаться в стабильном состоянии даже при предельных нагрузках. Именно по этим дентинным участкам с параллельно ориентированными канальцами распределяется основной объем нагрузки. Поэтому очень важно сохранить зуб живым под любой вид конструкции. При потере хотя бы одного из важных структурных участков зуб как орган становится уязвимым к нагрузкам. В неблагоприятных условиях его ткани перерабатывают свои функциональные ресурсы, что приводит к необратимым последствиям. Жевательные нагрузки, циклические напряжения и стресс влияют на механику реставрированных зубов,
которые терпят перегрузку и ломаются в «слабых» местах [5].
Увеличить прочность и устойчивость к деформациям в целом всей реставрационной конструкции - основная задача армирования. При этом необходимо использовать материал, имеющий повышенные прочностные свойства относительно основного материала - композита, которым мы привычно выполняем прямые реставрации [5].
В настоящее время наполненный композит дает возможность клиницистам охватить гораздо больший спектр показаний, чем несколько лет назад. Способность композита приклеиваться к зубной эмали и дентину делает его желанным материалом для использования. Это также обусловлено существенной перестройкой физических параметров наполненных композитов, в частности, совершенствованием их износостой-
кости, прочности и стабильности цвета. Развитие армирования и использование армированного композита дало практикующему врачу первую реальную возможность создать прочные композитные структуры [11].
Армирование композита для применения в стоматологии обсуждалось в литературе с начала 1960-х годов. С тех пор прошло почти 30 лет, как армирование нашло применение в клинической практике. Армированный композит - это конструкционный материал, который имеет, по меньшей мере, две отдельные составляющие. Армирующие нити обеспечивают прочность и жесткость, в то время как окружающая матрица поддерживает армирование и обусловливает технологичность (рис. 1) [7, 11]. Полимерная матрица также защищает волокна от воздействия механических повреждений и влаги.
Стекловолокна наиболее часто используются для армирования стоматологических материалов (реже применяют углерод, графит и металлические волокна). Армированные композиты могут быть разделены в группы в соответствии с используемыми армирующими волокнами и полимерной матрицей, а также по длине волокна и его ориентации (рис. 2) [7, 11].
Длинные волокна называются непрерывными. Сейчас доступны два главных структурных вида волокон - непрерывные однонаправленные и двунаправленные волокна (сплетения). Однонаправленные волокна придают анизотропные свойства композиту и пригодны в зонах с высоким напряжением. Эффективность армирования из однонаправленных волокон теоретически 100%, если их направление совпадает с направлением действующих сил. Это означает, что армирующие свойства могут быть достигнуты в одном направлении (рис. 3).
Плетеные (тканые) волокна имеют одинаковый армирующий эффект в двух направлениях (ортотропные). Теоретический усиливающий эффект таких волокон 50% или 25% в зависимости от фактора КгепсЬю!. Они особенно применимы в случаях, где направление нагрузки неизвестно или нет места для одно-
Рис. 1. Односторонние продольные стекловолокна с внешней оболочкой из полиметилмет-акрилата ^егёйск, StickTech)
Рис. 2. Микрофотографии сканирующего электронного микроскопа: а - волоконно-усиленный композит плетеной архитектуры (Construct, Kerr Corporation), в - адгезивный полиэтилен оплетенной архитектуры (Ribbond, Inc.), с - адгезивное стекловолокно продольной односторонней архитектуры (FibreKor, Pentron Clinical Technologies, LLC) [7]
I ôiB ô О
t tit
-
I I I I
Рис. 3. Эффективность армирования (Krenchel's factor) слева направо: однонаправленные волокна в направлении нагрузки (0 градусов), двунаправленные волокна (45 градусов к нагрузке), однонаправленные волокна (90 градусов к направлению нагрузки), двунаправленные волокна (0 и 90 градусов в направлении нагрузки)
направленных волокон. Если волокна ориентированы случайно, как в коротких волокнах, механические свойства одинаковы во всех направлениях и они трехмерно изотропны [11].
Стекловолокна имеют доказанную армирующую эффективность и хорошие эстетические качества по сравнению с карбоновыми или арамидными волокнами. Эффективность волоконного армиро-
вания зависит от многих параметров, таких как тип смолы, количество волокон в композитном матриксе, длина волокна, форма, ориентация, адгезия к полимерной матрице и пропитка (импрегнация) смолой. Адекватная адгезия волокон к полимерной матрице - одно из важных требований для достижения прочности композита. Химическая связь между полимером и волокнами в идеале должна быть эквивалентна природной. Адекватная адгезия позволяет переносить стресс от матрицы к волокнам [11]. Дополнительное укладывание стекловолокна в реставрационную конструкцию увеличивает ее устойчивость к деформациям, причем само наличие волокна не защищает композит от растрескивания при сверхнагрузках, но предотвращает распространение трещины за счет поглощения напряжения (рис. 4). Силановые связующие агенты были успешно использованы для улучшения адгезии между полимерной матрицей и стекловолокном [8, 10].
Лабораторные исследования механических свойств волоконно-усиленно-го композита ^С) подтверждают, что улучшенные волокнами композиционные материалы, используемые в комбинации с традиционными облицовочными материалами, устанавливаются на одинаковом уровне с металлокерамическими и цельнокерамическими системами [10, 11].
Механические преимущества FRC -это прочность на изгиб, усталостная прочность, модуль упругости и прочность сцепления (комбинированное со смолой). Кроме того, FRC свободны от металла, эстетичны и их можно использовать в минимально инвазивных техниках лечения. Однако до недавнего времени FRC не имели широкого клинического признания, хотя они успешно укрепляют долговременные реставрации подобно коронкам и мостовидным протезам. Первой проблемой была чувствительность метода, вторая заключалась в том, что механические свойства значительно ниже теоретически ожидаемых. Это было связано с низким содержанием волокон в окончательной реставрации, а также с низкой импрегнацией волокон смолой [7, 11]. Современные производители
опорные колонны; экватор коронки зуба; крыша полости зуба; цервикальный участок - переходная зона ферула; апикальная зона корня [5].
Правильное и эффективное восстановление зуба после эндодонтического лечения позволяет решать многие морфологические и функциональные задачи. Необходимо восстановить механические характеристики утраченных тканей зуба, используя материалы, Рис. 4. Схематическое изображение предотвращения растрескива- имеющие физические пара-ния композита в°круг стекювомша Щэвод рудо) [8, 10] метры, наиболее близкие
к таковым у натуральных
стали выпускать машинно-пропитанные волоконно-усиленные композитные материалы (табл. 1).
Перспективы дальнейших научных изысканий среди известных подходов в выполнении эстетических реставраций позволяют рассмотреть различные возможности применения современных стоматологических материалов с учетом особенностей морфологического строения зуба.
Существует понятие о контрфорсах зуба - силовых поясах. Это самые мощные структуры в архитектонике зуба. Они воспринимают нагрузку на зуб, равномерно распределяют и компенсируют ее при жевательном давлении. Контрфорсы зуба - окклюзионный стол - горизонтальные грани бугров и краевые валики; восходящие
тканей зуба. Основным параметром, на который следует ориентироваться, является модуль упругости - величина, показывающая способность материала сопротивляться растяжению до перехода его в необратимую пластическую деформацию. Так, например, у дентина корня модуль упругости - 18 ГПа, у дентина коронки зуба - 18-22 ГПа, у стекловолоконного штифта - 21-45 ГПа (табл. 2). Необходимо также учитывать и ряд клинических факторов, влияющих на успех лечения: объем оставшихся твердых тканей, расположение зуба в зубной дуге, тип окклюзии и планируемую нагрузку на зуб [2].
При использовании жестких неэластичных материалов (титан, оксид циркония, различные сплавы металлов) возможны фрактуры, которые имеют тяжелое те-
Таблица 1
Упругие свойства некоторых волоконно-усиленных материалов [11]
Продукт Модуль упругости, ГПа Предел прочности на изгиб, МПа Производитель
EverStick® (p) 24,3 764 StickTech, Turku, Finland
FibreKor® (p) 28,3 539 Pentron, Wallingford, Connecticut, USA
Vectris® (p) 28,9 614 Ivoclar Vivadent, Germany
GlasSpan© (n) 13,9 321 Glas Span, Exton, Pennsylvania, USA
Construct (n) 8,3 222 SDS/Kerr, Orange, California, USA
Ribbond® (n) 3,9 206 Ribbond, Seattle, Washington, USA
Примечание: р - машинно-пропитанный производителем; п - требуется пропитка вручную зубным техником или врачом-стоматологом
чение, то есть линия перелома в таких клинических ситуациях может находиться ниже уровня альвеолярной кости. По данным, приведенным П. Манье в ряде статей, применение жестких штифтовых или блокируемых конструкций при восстановлении боковых зубов совершенно не показано, особенно если запланировано дальнейшее восстановление ко-ронковой части зуба эластичными (из композита, полевошпатной керамики или пресс-керамики) прямыми или непрямыми конструкциями. Отсутствие ферула, разрушение ниже уровня десны, возможность раскола корня из-за неправильной фиксации жесткого штифта, неудовлетворительное эндодонтическое лечение корневых каналов - все эти факторы крайне негативно сказываются на долговечности реставрации [9].
Следует отметить, что механическая прочность эндодонтически леченого зуба значительно меньше, чем витального. Причина кроется не только в потере большого объема твердых тканей зуба при формировании доступа, прохождении и расширении корневого канала, но и в увеличении их хрупкости из-за снижения содержания влаги и ухудшения проприо-цептивной чувствительности зуба после удаления пульпы [1].
В настоящий момент благодаря своим уникальным возможностям пропитанные фабричным образом FRC, доступные на нашем рынке (Dentapreg, ADM, Ever-Stik, GC) приобретают все большую популярность [4, 6].
Такие авторы, как Дэвид Рудо, Иво Крейчи, Саймон Делипери утверждают, что волокна позволяют армировать сильно разрушенные зубы в ситуациях, когда площадь склейки вызывает сомнения (сильно разрушенные премоляры и передние зубы), зубы испытывают повышенную нагрузку из-за несбалансированной или неполноценной окклюзии, а также когда толщина дентина или отсутствие объема тканей требует усиления дна и/или стенок зуба. Такое стекловолокно, уложенное в толще композита, не только улучшает ретенцию, но и за счет высокой прочности на разрыв (1200-1300 МПа) играет роль контрфорса
Таблица 2 Сравнение модулей упругости различных материалов, ГПа
Эпоксидная смола 4 Золото 90
Дентин 15 Титан 110
Композит 16 Оксид циркония 185
Стекловолокно 17-40 e-max Press 95
Эмаль 50 Co-Cr 210
в конструкции и предотвращает распространение трещины как в тканях зуба, так и в композите. Современные типы волокон легко адаптируются к поверхности препарированного зуба [8].
При выборе метода лечения в пользу прямой реставрации девитальных зубов необходимо их дополнительное армирование, имитация искусственных контрфорсов. Для этого рекомендуется использование волокон плетеного типа, так как нагрузки на ткани в боковом участке зубной дуги разнонаправлены, а цель армирования - противостоять разрывающим и ломающим усилиям между буграми в конструкции реставрации. Два фрагмента стекловолокна укладываются Х-образно на дно полости зуба таким образом, чтобы фрагменты армировали дно и стенки полости от бугра к бугру в объеме дентинного этажа (рис. 5) [3, 5].
Задача такого армирования - имитация именно контрфорса, который ранее обеспечивал прочность крыши полости зуба. Также, укладывая вертикально стекловолокно в циркулярном направлении по стенкам полости окклюзионного дефекта, можно сымитировать ферул-эффект либо поддержать экватор. Возможно армирование при реставрации витальных зубов во фронтальном участке при значительных потерях тканей, например, после травмы. Используются выкройки по форме коронки из фрагментов стекловолокон самых тонких форм ^егёйск) и адаптируют их последовательно с
Рис. 5. Варианты армирования композитной конструкции стекло волокном
оральной, а затем вестибулярной сторон, формируя стекловолоконную основу под прямую реставрацию [5].
Еще один способ протекции зубов, которые уже имеют предпосылки к образованию трещин, - армирование проксимальной стенки бокового зуба при восстановлении ее композитом. Зуб с потерей одного или двух краевых валиков уже входит в группу риска. Сохранность окклюзионного стола зуба благотворно влияет на его прочностные характеристики. Чтобы образовалась трещина, не обязательно зуб должен быть девиталь-ным. Тактика укрепления «слабого» места следующая: после адгезивной подготовки через композитный разгружающий посредник, например, Filtek Bulk Fill (3М), на место локации трещины укладывается фрагмент стекловолокна, после чего выполняется реставрация [1, 5].
При фиксации внутриканальных армирующих конструкций глубиной погружения в канал от 5 мм рекомендуется использовать композит двойного отверждения, например, RelyX U200 (3M). В случаях, когда используется лента для армирования и глубина погружения в канал ее не превышает 5 мм, возможно использование текучего композита для адаптации и фиксации FRC, например, Filtek Bulk Fill (3М). Стекловолоконные трубочки (их может быть в балке до 4000) работают как световоды в пучке, проводя по себе свет и улучшая эффект полимеризации композитного посредника [3, 5].
_ Выводы:
1. Для оптимального решения задачи восстановления зубов с разрушенной коронкой необходимо использовать материалы, имеющие физические параметры, наиболее близкие к параметрам утраченных твердых тканей.
2. Выживаемость конструкции будет выше, если модуль упругости материала вкладки или штифта будет совпадать с модулем упругости дентина, а коронки -с модулем упругости эмали.
3. При выборе метода восстановления разрушенных коронок в пользу прямой реставрации зубов с леченными корневыми каналами необходимо применение дополнительного их армирования с имитацией искусственных контрфорсов.
4. Эффективность волоконного армирования зависит от типа материала, количества волокон в композитном ма-триксе, их длины, формы, ориентации, а также адгезии к полимерной матрице и пропитки (импрегнации) смолой.
5. Однонаправленные волокна придают анизотропные свойства композиту и пригодны в зонах с высоким напряжением, если их направление совпадает с направлением действующих сил.
6. В зонах, где на предполагаемую реставрацию будут воздействовать разнонаправленные нагрузки, особенно эффективно применение плетеных волокон, которые имеют одинаковый армирующий эффект в нескольких направлениях (усиливающий эффект таких волокон до 50%).
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Ладыгина Л. // ДентАрт. - 2016. - №1. -С.49-53.
2. Лазарева К. // ДентАрт. - 2015. - №4. -С.43-54.
3. Лазарева К. // ДентАрт. - 2016. - №2. -С.34-44.
4. Луцкая И.К., Лопатин O.A. // Институт стоматологии. - 2011. - №2. - С.92-93.
5. Пономаренко О. // ДентАрт. - 2015. -№3. - С.20-29.
6. Радлинский C.B. // ДентАрт. - 2006. -№2. - С.42-48.
7. Розенштиль С.Ф., Лэнд М.Ф., Фуджимото Ю. Ортопедическое лечение несъемными протезами. - М., 2010. - С.701-712.
8. Kau K, Rudo D.N. // Trends Tech. Contemp. Dent. Lab. - 1992. - Vol.9, N9. - P.31-33.
9. Magne Р., Goldberg J, Edelhoff D, Guth J.-F // Operative Dentistry. - 2015. - Vol.11. - P.3-13.
10. Rudo D.N, Karbhari VM. // Dent. Clin. North Am. - 1999. - P.7-35.
11. Sufyan K. Garoushi, Lippo V.J. Lassila, Pekka K.Vallittu. - Fibre-reinforced Composite in Clinical Dentistry. - Chicago, 2015.
Поступила 06.02.2017
