Воздействие различных порошков для воздушно-абразивного полирования на эмаль зубов и отдельные материалы для эстетической реставрации: сравнение in vitro. Часть I


Caren M. Barnes, RDH, MS, David Covey, DDS, MS, Hidehiko Watanabe, DDS, MS, Bobby Simetich, AS, AA, Joel R. Schulte, BSME, Han Chen, PhD, стоматологический факультет университета Небраски-Линкольна (Линкольн, Небраска, США)

Copyright © 2015 by The YES Group, Inc. All rights reserved. Translated and republished with permission.

 

Цель данного исследования заключалась в сравнении воздействия всех коммерчески доступных порошков для воздушно-абразивного полирования (ВП) на эмаль зубов, гибридные композиты и стеклоиономерные цементы при использовании стандартизированного протокола обработки. В рамках исследования использовались такие порошки, как тригидроксид алюминия, карбонат кальция, кальция натрия фосфосиликат, глицин и бикарбонат натрия.

Методы. Гибридный композит и стеклоиономерный цемент замешали, поместили в специально подготовленные формы с покрытием Teflon, нанесенным методом аэрозольного напыления, затем фотополимеризовали в течение 40 с в соответствии с инструкцией изготовителя. Образцы эмали были получены с удаленных непрорезавшихся третьих моляров; фрагменты эмали отделили с помощью алмазной дисковой пилы на малой скорости. Диаметр фрагментов составил около 1 см, толщина – примерно 3 мм. С помощью карбидокремниевой наждачной бумаги (зернистости 600, 800 и 1200) на вращающемся полировальном диске им придали плоскую форму. Плоские отполированные фрагменты эмали размером, как минимум, 5 мм погрузили в гибридный композит, получив образцы диаметром около 10 мм и толщиной 2 мм. Образцы реставрационных материалов подвергли влажному полированию для получения равномерной гладкой поверхности и удаления богатого смолой поверхностного слоя, применив для этого тот же метод, что и в случае образцов эмали (обработку карбидокремниевой наждачной бумагой зернистости 600, 800 и 1200). Наждачная бумага зернистости 1200 соответствует полировальным дискам, широко применяемым для финишной обработки реставраций. До исследования все образцы хранили в дистиллированной воде при температуре 37 °C. Образцы всех трех типов обрабатывали каждым из порошков в течение одной, двух и пяти секунд. Для каждого из шести типов порошка и каждой из трех продолжительностей обработки была подготовлена группа образцов, включавшая в себя по пять образцов гибридного композита, стеклоиономерного цемента и эмали; всего было использовано 270 образцов. Обработку последним порошком проводили с использованием фиксирующего приспособления и устройства с заслонкой, специально изготовленных для стандартизации процесса полирования. Наконечник устройства для ВП зафиксировали таким образом, чтобы его кончик находился под углом 80° к поверхности образцов. Воздействие воздуха, воды и порошка регулировали с помощью поворотной металлической пластины, располагавшейся между наконечником и образцом. Держатель образцов совершал непрерывное круговое движение, имитировавшее клиническое применение наконечника для ВП. Также была разработана специальная компьютерная программа для управления шаговым двигателем, который отводил металлическую пластину на заданное время – одну, две и пять секунд – а затем возвращал ее обратно, прерывая, таким образом, воздействие полировальной смеси.

Результаты. Воздействие ВП оценивали с точки зрения изменения шероховатости и топографии поверхности эмали и реставрационных материалов. Среднюю шероховатость поверхности измеряли с помощью контактного профилометра до и после обработки. Изменения характеристик поверхности в результате полирования регистрировали с помощью сканирующего электронного микроскопа. Образцы методом напыления покрывали палладиевым золотом, после чего проводили микросъемку под углом 45° с увеличением Х 25. Согласно показаниям контактного профилометра, имеется статистически значимая взаимосвязь между типом порошка и материалом, типом порошка и временем обработки, а также типом материала и временем обработки. Полученные с помощью СЭМ микрофотографии использовали для оценки клинической значимости воздействия ВП на каждый из материалов. Микрофотографии позволили провести визуальный количественный анализ влияния порошков для ВП на реставрационные материалы и эмаль. Любое изменение характеристик поверхности считалось клинически значимым и означало утрату объема и нарушение целостности реставрационного материала и / или эмали.

Выводы. Согласно результатам настоящего исследования, порошками, пригодными для обработки гибридного композита и стеклоиономерных цементов, являются глицин (EMS) и бикарбонат натрия (EMS). Порошками, пригодными для полировки эмали, можно считать глицин (EMS), бикарбонат натрия (Dentsply) и бикарбонат натрия (EMS).

 

ВВЕДЕНИЕ

Более 35 лет назад изобретательный стоматолог Robert Black1–7 предложил использовать метод воздушно-абразивного полирования (ВП) в стоматологии и гигиене полости рта. Этот альтернативный способ полирования зубов с помощью сжатого воздуха, воды и абразивного вещества (рис. 1), подаваемых под давлением, прочно вошел в арсенал гигиенистов.8 С момента своего появления данный метод неоднократно исследовали как in vivo, так и in vitro.9–39
 

Рис. 1. ВП выполняется с помощью сжатого воздуха, воды и порошка особого состава
 

После того, как была подтверждена безопасность ВП для эмали,15 возникли вполне обоснованные опасения относительно воздействия частиц, содержащихся в порошке для ВП, на реставрационные материалы. С тех пор было проведено множество исследований с использованием композитов и стеклоиономерных цементов различных типов, марок и составов, а также золота, амальгамы, керамики, титана, применяемого при изготовлении имплантатов, ортодонтических колец и брекетов.11,16–39 В результате всей этой исследовательской работы ВП была признана предпочтительным методом удаления зубных отложений и биопленки с ортодонтических аппаратов,11 поверхности имплантатов12,13,22–27 и эмали с сильным бактериальным налетом,10 а также предпочтительным способом подготовки поверхности зубов перед нанесением силера.28,29

Помимо использования ВП для обработки наддесневых поверхностей, интерес представляет и применение данного метода для полирования поддесневых областей, которое также стало объектом изучения.30–39 Применять ВП для обработки поддесневых участков зубов начали в Европе, а недавно этот метод появился и в США. Цель обработки заключается в удалении биопленки из пародонтальных карманов при пародонтите и из поддесневой области в рамках лечения периимплантита.30–38 На сегодня для ВП поддесневых участков применяется глицин и порошок, в состав которого входит эритритол.39 Глициновые порошки широко распространены в США, тогда как порошок с эритритолом продается только в Европе.

С момента появления метода в 1976 г. было создано множество устройств для ВП самых разных конструкций, включая настольные модели, которые могут быть дополнены пьезоэлектрическими или магнитострикционными ультразвуковыми скейлерами, и портативное оборудование, наконечник которого подключается к шлангу для подачи воздуха и воды. Некоторые устройства работают с централизованной подачей воды и воздуха: вне зависимости от конструкции устройств принцип их действия в целом одинаков.

Сжатый воздух и вода смешиваются с порошком; кинетическая энергия подаваемой под давлением смеси позволяет удалять зубной налет и биопленку.

Наиболее критичным элементом этой смеси является порошок.14 Изначально для ВП применялся только специально обработанный бикарбонат натрия, поскольку он являлся единственным доступным абразивным порошком. Изучая абразивы, потенциально пригодные для ВП, доктор Black выявил несколько обязательных условий: абразивное вещество должно безопасно удалять налет, оставляя поверхность эмали неповрежденной, не травмировать мягкие ткани или структуры зуба, а также не оставаться в мягких тканях полости рта в качестве инородных частиц.

Специально обработанный бикарбонат натрия отлично подходит для ВП; тем не менее, ввиду содержания в нем соли имеются некоторые противопоказания к его использованию. Так, он противопоказан пациентам, придерживающимся бессолевой диеты, и пациентам с почечной недостаточностью (существуют и иные противопоказания к применению ВП, и они также связаны с присутствием соли в бикарбонате натрия). Кроме того, некоторые пациенты просто не переносят вкус бикарбоната натрия. Стоматологическая индустрия отреагировала на эту проблему выпуском в 2003 г. первого альтернативного порошка для ВП, которым стал тригидроксид алюминия.14 После этого появились еще три альтернативных состава, и в настоящее время в США продаются такие порошки, как бикарбонат натрия, тригидроксид алюминия, глицин, карбонат кальция и кальция натрия фосфосиликат (novamin).8

Как и в случае профилактических полировальных паст, универсальный стандарт для порошков ВП отсутствует. Множество производителей и дистрибьюторов выпускают и продают собственные марки порошков различных составов. Следует отметить, что любая марка порошка может существенно отличаться от других, даже если речь идет об одном и том же химическом веществе. Компании, производящие порошки для ВП, как правило, указывают на упаковке размер основных абразивных частиц, а также перечисляют дополнительные компоненты, используемые для поддержания необходимой консистенции порошка.

При выборе порошка для ВП стоматологам и гигиенистам важно учитывать твердость частиц. Ошибочно считать, что способность удалять налет определяется формой частиц; на деле именно их твердость обусловливает эффективность порошка при удалении налета и биопленки.10 В любом случае, применению любого порошка должно предшествовать обследование полости рта и определение типа имеющихся у пациента реставраций. Существует несколько видов порошков, использования которых при наличии эстетических реставраций следует избегать.

 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В научной литературе не публиковались исследования, посвященные сравнению воздействия различных имеющихся в продаже порошков для ВП, а именно, бикарбоната натрия (двух производителей), тригидроксида алюминия, глицина, карбоната кальция и кальция натрия фосфосиликата (novamin), на гибридные композиты, эмаль и стеклоиономеры. Цель настоящего исследования заключалась в сравнении влияния каждого из этих средств на характеристики поверхности эмали человеческих зубов, гибридного композита и стеклоиономера с использованием стандартизированного протокола обработки. Воздействие порошков оценивали с помощью профилометра и сканирующего электронного микроскопа.


ПОРОШКИ ДЛЯ ВП

Бикарбонат натрия. С учетом требований, предъявляемых к средствам ВП, бикарбонат натрия является отличным, но далеко не идеальным средством для ВП. Изобретатель ВП доктор Robert Black сотрудничал с химиками, фармакологами, инженерами и другими учеными, чтобы создать состав, который на сегодня считается «золотым стандартом» порошка для ВП. Это трехосновный рассыпчатый порошок пищевого бикарбоната натрия с незначительным содержанием кремния.16 Его твердость по шкале Мооса составляет 2,5, а средний размер частиц – 74 мкм.16

Тригидроксид алюминия. Ввиду невозможности применения бикарбоната натрия при лечении некоторых пациентов (см. выше) возникла необходимость в разработке альтернативного состава. Тригидроксид алюминия появился в 2003 г.; он обладает значительно большей абразивностью и имеет твердость 4,0 по шкале Мооса, а размер его частиц составляет 80–325 мкм.

Карбонат кальция. Карбонат кальция – это натуральное вещество, присутствующее в каменных породах, раковинах морских моллюсков, жемчуге и яичной скорлупе. В медицине карбонат кальция применяется для восполнения дефицита кальция, в качестве антацида и как компонент многих лекарственных препаратов. Кроме того, карбонат кальция используется в качестве абразива и входит в состав многих зубных паст. Его твердость по шкале Мооса составляет 3, размер частиц – 55 мкм.

Глицин. Глицин является наименьшей из заменимых аминокислот, встречающихся в белках. При производстве порошка кристаллы глицина выращивают в водном растворе поваренной соли. Глицин, применяемый для воздушной полировки, имеет твердость 2 по шкале Мооса и размер частиц 20–25 мкм. Следует отметить, что среди всех порошков для ВП глицин обладает наименьшим размером частиц и твердостью.

Кальция натрия фосфосиликат (novamin). Последним из порошков для ВП на рынке появился кальция натрия фосфосиликат (novamin). Novamin – это и торговое, и групповое название. Кальция натрия фосфосиликат представляет собой биологически активное стекло с показателем твердости 6 по шкале Мооса, т. е. является наиболее твердым из порошков для AP. Размер его частиц варьируется от 25 до 120 мкм.

 

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭСТЕТИЧЕСКОЙ РЕСТАВРАЦИИ

Совершенствование материалов в наше время привело к тому, что реставрации стали практически незаметными даже при осмотре с увеличением. Ввиду этого стоматологи и гигиенисты должны располагать научной базой для выбора подходящего порошка, которым предполагается обрабатывать такие искусно выполненные реставрации или области структуры зуба в непосредственной близости от них. Ввиду неизбежного избыточного распыления, которым «грешат» все наконечники для ВП, порошки с высокой абразивностью не следует использовать для полирования поверхностей зуба вблизи эстетических реставраций.5,10,15

Для настоящего исследования были выбраны такие эстетические реставрационные материалы, как гибридный композит и модифицированный композитом стеклоиономерный цемент.

Гибридные композиты. Гибридные композиты содержат частицы большего диапазона размеров, нежели другие виды композитных материалов. Дисперсная фаза состоит из смеси микрочастиц ( ≈ 0 , 0 4 м к м ) и малых частиц (≈ 0,06–1,0 мкм).41 Доля наполнителя в общем объеме материала варьируется от 57 до 70 %. Сочетание частиц разного размера улучшает полируемость и гладкость поверхности реставрации, а также ее механические свойства. Гибридные композиты применяются при реставрации как передних, так и жевательных зубов (то есть, для реставраций классов I–V). Совершенствование эстетических характеристик и прочности гибридных композитов сделали их наиболее популярными материалами для прямых реставраций.

Модифицированные композитом стеклоиономерные цементы. Модифицированные композитом стеклоиономерные цементы (RMGIC) содержат фотополимеризуемый композит (2-гидроксиэтилметакрилат, HEMA). Фотополимеризуемый композит облегчает работу со стеклоиономерным цементом и улучшает его механические свойства.42 RMGIC могут применяться в качестве изоляционного материала под реставрацию, для формирования культевых вкладок, фиксации коронок и восстановления зубов в областях с небольшими окклюзионными нагрузками. Фотополимеризация обеспечивает быстрое отверждение цемента и минимизирует разрушение реставрации под воздействием кислотно-основной реакции.


ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛОВ

Образцы композита и стеклоиономерного цемента подготовили одинаковым способом, поместив материалы в специально изготовленную форму с покрытием Teflon, нанесенным методом напыления. В результате получили образцы композита и стеклоиономерного цемента диаметром 10 и толщиной 2 мм. Поверхность композита разровняли, прижимая к материалу предметное стекло микроскопа.
Образцы композита и цемента полимеризовали в течение 40 с с помощью лампы COE Lunarta (GC). Чтобы получить гладкие поверхности и удалить богатый смолой поверхностный слой, реставрационные материалы подвергли ВП с помощью карбидокремниевой наждачной бумаги зернистости 600, 800 и 1200 на вращающемся шлифовальном станке (Leco, рис. 2). Один из образцов стеклоиономерного цемента представлен на рис. 3. Наждачная бумага зернистости 1200 по своей абразивности соответствует полировальным дискам Super Fine (3M ESPE), широко применяемым для финишной обработки реставраций.
 

Рис. 2. Влажная полировка образцов для создания одинаковых гладких поверхностей
 

Рис. 3. Образец стеклоиономерного цемента (фотография любезно предоставлена Peggy Cain, фотографом стоматологического колледжа UNMC)
 

Образцы эмали получили путем отделения фрагментов эмали от удаленных непрорезавшихся третьих моляров с помощью алмазной дисковой пилы на малой скорости с водяным охлаждением. Фрагменты эмали имели диаметр около 1 см и толщину примерно 3 мм (рис. 4 и 5). Поверхности образцов придали плоскую форму с помощью карбидокремниевой наждачной бумаги (зернистости 600, 800 и 1200) на вращающемся полировальном диске. Плоские полированные образцы размером не менее 5 мм погрузили в гибридный композит, который подготовили тем же способом, что и образцы композитного материала для тестирования порошков. В результате получили образцы диаметром около 10 и толщиной 2 мм. До использования образцы хранили в дистиллированной воде при температуре 37 °C.
 

Рис. 4. Образцами эмали послужили фрагменты удаленных непрорезавшихся третьих моляров
 

Рис. 5. Образец эмали, погруженный в композитный материал перед обработкой порошком для ВП
 

Образцы зубной эмали и реставрационных материалов подвергли ВП с применением шести порошков. Все процедуры проводили с помощью устройства EMS S-1 (Electro Medical Systems) без каких-либо модификаций, в среднем режиме работы.

Пять образцов каждого материала (эмали, гибридного композита и стеклоиономерного цемента) обрабатывали каждым порошком в течение одной, двух и пяти секунд. Такая продолжительность обработки основана на теории Atkisson-Cobb43 и подтверждается данными Barnes: в ходе одной гигиенической процедуры каждый зуб подвергают ВП в течение 0,5 с.8,10–13,15,16,19–21 Таким образом, примененная в контексте исследования продолжительность обработки соответствует одному, двум и почти пяти годам профессионального ухода за зубами.

Чтобы полностью стандартизировать процедуру ВП, специально изготовили крепежную конструкцию и устройство с заслонкой (рис. 6). Наконечник для ВП зафиксировали таким образом, чтобы его кончик находился на расстоянии 4 мм от образца и под углом 80° к его поверхности.
 

Рис. 6. Влажная полировка образцов для создания одинаковых гладких поверхностей
 

Воздействие воздуха, воды и порошка регулировали с помощью поворотной металлической пластины, располагавшейся между наконечником и образцом. Пластина закрывала образец до тех пор, пока давление смеси, подаваемой из наконечника, не становилось постоянным. Для управления шаговым двигателем, который отводил металлическую пластину, использовали специально разработанную программу (LabVIEW; National Instruments Co.). Образец закрепляли в держателе, который совершал непрерывное круговое движение, имитировавшее клиническое применение наконечника для ВП. Компьютерная программа обеспечивала контроль времени полировки, составлявшего одну, две или пять секунд; по истечении этого времени пластина возвращалась в исходное положение, прерывая, таким образом, воздействие полировальной смеси.

Для каждого из шести типов порошка и каждой из трех продолжительностей обработки была подготовлена группа образцов, включавшая в себя по пять образцов гибридного композита, стеклоиономерного цемента и эмали, – всего было использовано 270 образцов.

 

ОЦЕНКА

Воздействие порошка для ВП на эмаль и реставрационные материалы оценивали с точки зрения изменения шероховатости и топографии их поверхностей (СЭМ). Шероховатость поверхности (Ra – среднее значение) каждого образца измеряли до и после полирования. Измерение Ra проводили с помощью контактного профилометра (Mitutoyo SJ-400; Mitutoyo Corp.), по стандарту ANSI/ASME B46.1. С помощью алмазной иглы диаметром 2 мкм с нагрузкой 0,75 мН делали три измерения в центральной части образцов. Пять базовых длин, по 0,25 мм каждая, использовали для получения общей длины 1,25 мм. Шероховатость поверхности образца определяли как среднее арифметическое величины отклонения профиля от средней линии, измеренной в пределах базовой длины (Ra). Для каждого образца регистрировали три замера, на основании которых выводили средний показатель шероховатости его поверхности – Ra.

 

СКАНИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ (СЭМ)

Изменения характеристик поверхности под воздействием ВП регистрировали с помощью сканирующего электронного микроскопа с переменным давлением Hitachi 3000N (Hitachi). Микрофотографии, полученные с помощью СЭМ, использовали для оценки клинической значимости воздействия каждого из изучаемых порошков для ВП. Любое изменение характеристик поверхности считалось клинически значимым. Для изучения под сканирующим электронным микроскопом были изготовлены копии образцов из эпоксидной смолы. С помощью поливинилсилоксана низкой вязкости Reprosil Light Body (Caulk) получили оттиски образцов, которые заполнили эпоксидной смолой WEST System Epoxy Resin (Jamestown Distributors). Образцы методом напыления покрывали палладиевым золотом, после чего проводили микросъемку с увеличением Х 25 под углом 45º.


АНАЛИЗ

Описательные статистические данные, собранные для анализа результатов, включали в себя усредненный показатель, стандартное отклонение, медианное, минимальное и максимальное значения. Для выявления различий, связанных с типом порошка, видом материала и продолжительностью обработки, использовали трехстороннюю модель дисперсионного анализа (ANOVA). Модель учитывала эффекты взаимодействия между типом порошка и материала и между типом порошка и продолжительностью обработки, что позволило выявить различия между порошками для AP применительно к материалам и длительности полировки.

Статистический анализ шероховатости поверхности. Шесть порошков для AP (бикарбонат натрия EMS Classic (EMS), карбонат кальция KaVo Prophy Pearls (KaVo Dental), глицин EMS Soft (EMS), бикарбонат натрия Dentsply Prophy Jet (Dentsply) тригидроксид алюминия Dentsply Jet Fresh (Dentsply), кальция натрия фосфосиликат Osspray SYLC (novamin, GSK) использовали для обработки трех различных материалов (гибридного композита, стеклоиономера и зубной эмали) в течение трех периодов (одной, двух и пяти секунд). Для каждого сочетания порошка, материала и длительности обработки использовали по пять образцов. Измеряли такой результат, как изменение шероховатости поверхности (сравнивая показатели шероховатости до и после обработки). Цель анализа заключалась в выявлении различий между порошками с точки зрения их влияния на усредненное изменение шероховатости поверхности при разной продолжительности полирования материалов.

Продолжение следует...


 



 


Dental Times № 25 (декабрь 2015)