Биомеханика зубов и реставраций

«ДентАрт» №2, 2006 год

Сергей Радлинский,
Украинская медицинская стоматологическая академия, стоматологическая клиника-студия «Аполлония»

(г.Полтава, Украина)

Эмаль и дентин составляют твердые ткани зуба и имеют различные биомеханические свойства. При возникновении дефектов зубных тканей нарушаются биомеханические свойства зуба. Логично было бы не только восстанавливать реставрационными материалами анатомическую форму зуба, но и восполнять биомеханические свойства утраченных зубных тканей, интегрируя реставрацию в функционирующий зуб. Однако в рамках одного реставрационного материала эмалевые и дентинные оттенки композита отличаются только оптическими свойствами, а их механические свойства, как правило, одинаковы. Не в этом ли причина многих неудач в реставрации зубов композитами?

Зубные ткани и ткани, окружающие зуб, составляют единую очень сложную биомеханическую структуру, обеспечивающую восприятие, распределение и поглощение циклической жевательной нагрузки.7,9,10 Зуб — это подвижная, динамичная конструктивная система, которая деформируется в определенной степени при возникновении нагрузки и полностью возвращается в исходное состояние после снятия нагрузки. Форма деформации коронки зуба — уменьшение по высоте и увеличение в диаметре. Считается, что именно через расширение коронки жевательная нагрузка распределяется в зубном ряду на соседние зубы.11

Дефекты зубных тканей нарушают целостность биомеханической структуры зуба, прерывая пути поглощения жевательной нагрузки, и являются концентраторами напряжений. Это приводит к чрезмерным напряжениям и концентрации напряжений в нетипичных местах. В последующем в результате циклически повторяющихся нагрузок возникает локальная усталость зубных тканей и в местах избыточного напряжения формируются микротрещины, которые, сливаясь между собой, образуют переломы структур зуба. Обычно пациенты с переломом стенки зуба или сколом реставрации говорят о том, что поломка случилась в результате незначительной жевательной нагрузки. Это действительно так, потому что усталость зубных тканей и реставрационного материала формировалась в участке избыточного напряжения длительный период, а незначительная жевательная нагрузка, спровоцировавшая сам перелом или скол, была только «последней каплей»…

Для обеспечения долговечности реставрации, точнее, реставрированного зуба, необходимо оптимальное сочетание трех конструктивных элементов: реставрируемой основы, собственно реставрации и прочного соединения между ними.8 Сама по себе реставрация никому не нужна и бесполезна, она является полезным продуктом только в прочном и долговечном соединении с реставрируемой естественной основой, обеспечивая ее защиту и восполняя утраченную часть функций. Нарушение соединения между реставрацией и реставрируемой основой означает разгерметизацию реставрированного зуба, и если его герметичность восстановить не удается, реставрация подлежит замене, что влечет за собой очередную потерю естественных зубных тканей.

Шлиф верхнего моляра в поляризованном свете

Сложная и удивительная структура естественных зубных тканей ярко представлена при просвечивании шлифа поляризованным светом. Структура эмали и дентина не только создает удивительные оптические эффекты, но и обладает не менее удивительными биомеханическими свойствами, которые вряд ли когда-то будут воспроизведены искусственно в полном объеме. Последнее пессимистичное замечание относится в равной степени и к оптическим свойствам зубных тканей… Шлиф зуба любезно предоставлен В.Н.Грисимовым

Биомеханические свойства зубных тканей

Микроструктура зубных тканей в топографии зуба направлена на распределение и поэтапное поглощение жевательной нагрузки, приложенной к поверхности зуба в определенных местах (окклюзионные и межзубные контакты). Это возможно посредством эластичной деформации при адекватной нагрузке и соответствующих структуре и объему зубных тканей.9

Первой механическое воздействие принимает на себя эмаль. Эмалевые призмы поверхностного слоя, лежащие вдоль поверхности эмали, уже частично распределяют нагрузку горизонтально. Далее часть нагрузки поглощают вертикально расположенные эмалевые призмы S-образной формы, сжимаясь подобно пружинам. Наконец, вдоль внутренней поверхности эмали призмы снова «ложатся» горизонтально, перераспределяя нагрузку вдоль эмалево-дентинного соединения. Прочность эмали уменьшается от наружной поверхности к внутренней, а эластичность, наоборот, повышается. Эмаль прочная, твердая, но достаточно хрупкая, и целостность ее обеспечивается эластичной поддержкой дентина.

Дентин также имеет различное строение в поверхностных и глубоких слоях: дентинные канальцы от эмалево-дентинного соединения до предентина увеличиваются в диаметре трехкратно, имея такую же пружиноподобную S-образную форму, что и форма эмалевых призм. Структура, состоящая из трубочек, да и еще увеличивающихся в диаметре, считается в механике одной из самых прочных. Такое строение дентина обусловливает различие биомеханических свойств вдоль и поперек дентинных канальцев, называемое анизотропией.8,9,10,11

При деформациях зуба концентрация напряжений в разных местах будет разной. Напряжения в зубных тканях концентрируются в точке/точках приложения жевательной нагрузки (по небной поверхности, режущему краю, рвущему бугорку, бугоркам и валикам жевательной поверхности), по шейке зуба и в апикальной части корня. В качестве ответной реакции и компенсации напряжений в местах их концентрации дентин склерозируется, что можно наблюдать в виде прозрачных зон на шлифах зубов.

Важным различием биомеханических свойств эмали и дентина является ударная вязкость, способность поглощать ударную нагрузку, распределять ее во времени. Свойство ударной вязкости дентина почти в два раза превосходит такое же свойство эмали.8 Механизм выраженной ударной вязкости дентина связан с циркулированием дентинной жидкости. При возникновении кратковременного, ударного напряжения происходит деформация дентина, и дентинная жидкость перемещается через анастомозы из одних дентинных канальцев в другие, находящиеся вне зоны напряжения. Тем самым смягчается ударная волна, и напряжение распределяется на другие участки дентина, находящиеся вне зоны деформации. Подобным образом устроены и работают автомобильные амортизаторы.

Конечно, нетрудно убедиться, что ни один реставрационный материал и ни одна техника, технология реставрации зубов не способна повторить в реставрации биомеханические свойства естественных зубов, созданных природой…

Механические свойства реставрационных материалов

Для обеспечения долговечной краевой интеграции реставрации в реставрированном зубе и сведения к минимуму нарушений краевого прилегания композитный материал должен обладать соответствующей комбинацией прочности на изгиб и модуля упругости.2

Прочность на изгиб4 демонстрирует способность материала противостоять перелому при применении силы на изгиб. Это особенно важно для реставраций с тонкими краями, в местах значительных деформаций зуба, таких, как пришеечная область, где циклически возникающие напряжения могут иметь значительный уровень.

Модуль упругости4 связан с прочностью на изгиб, характеризует эластичность материала и соответствует нагрузке, вызывающей деформацию. Модуль упругости характеризует хрупкость материала: у хрупкого материала очень высокий модуль упругости, у гибкого, эластичного материала — очень низкий модуль упругости.

Высокая прочность на изгиб в сочетании со средним, умеренным модулем упругости у композитов является наилучшим сочетанием прочности и эластичности, обеспечивающим долговременную целостность соединения реставрации и зубных тканей.2

Рассуждая о цели интеграции реставрации в реставрированном зубе, конечно, мы можем только условно и осторожно пытаться ставить знак равенства между механическими свойствами реставрационных материалов и биомеханическими свойствами зубных тканей, так как анизотропность последних, обусловленная микроструктурой зубных тканей, при помощи современных реставрационных материалов и технологий недостижима.

Что делать? Эмали — эмалево, дентину — дентиново!

Как лучше интегрировать реставрацию из композита в биомеханическую структуру зуба? Конечно, идеальным было бы послойно восстановить и оптические, и биомеханические свойства зубных тканей в той мере, насколько они утрачены. Тогда чрезмерные напряжения не будут концентрироваться по линии соединения реставрации и зубных тканей. Но и практически, и теоретически сделать это невозможно — у реставрирующего стоматолога до настоящего времени нет ни материалов, ни технологий, полностью имитирующих сложнейшие оптические и биомеханические свойства зубных тканей.

Что можно сделать? Можно хотя бы выделить, акцентуировать механические свойства эмалевых и дентинных оттенков композита в той же степени, в которой выделены, акцентуированы их оптические свойства.

Оптические свойства разных оттенков одного композита, прежде всего, отличаются опаковостью и цветовым тоном, а механические свойства разных оттенков одного композита, как мы думаем, отличий не имеют. В то же время известно, что механические свойства отличаются у разных композитов… Так появилась идея применить из биомеханических соображений разные по механическим свойствам композитные материалы в одной реставрации. Для исключения химической несовместимости разных композитов в одной реставрации лучше применять материалы одной реставрационной системы. Конечно, для усиления эластичности отдельных частей реставрации уже давно применяют текучие композиты, однако в этом случае текучий композит играет роль только вспомогательного материала и не восстанавливает какие-либо зубные ткани в топографических границах.

Микроматричный, или нанонаполненный, как принято сейчас называть эту группу материалов, композит Эстет-Икс по своим свойствам ближе к эмали (прочность, достаточная жесткость, устойчивость к стиранию, гладкость поверхности), а микрогибридный композит.

СпектрумТиПиЭйч — ближе к дентину. Для проверки совмещения композитов разных поколений в одной реставрации понадобилось некоторое время, в течение которого мы научились управлять конечным эстетическим результатом реставраций, ведь цветовые системы этих композитов разрабатывались как самостоятельные (Спектрум — композит европейского стиля, Эстет-Икс — американского стиля) и никаких указаний от производителя об их сочетанном применении не было.

Судьба реставрации класса V

Реставрации класса V, находящиеся в области концентрации деформаций зуба по шейке, являются наиболее экстремальными, так как из-за деформаций зубных тканей циклически возникает значительная нагрузка на соединение между зубными тканями и реставрацией. Это приводит к отрыву, отслоению реставрации от зуба.

Контроль над состоянием реставрации

Реставрация в пришеечной области зуба 13, выполненная 4 года назад композитом Эстет-Икс в технике тотального протравливания, имеет хорошую анатомическую форму и блеск поверхности. Жалоб на чувствительность нет. Однако в зените, по пришеечному краю, просматривается оптическая граница с цементом. Граница лучше видна, если на реставрацию направить точечный источник света, например, подсветку турбинного наконечника.




Диагностическое препарирование

При подсветке вся пришеечная реставрация становится ярче, чем окружающая поверхность зуба, что объясняется отражением света от линии отрыва реставрации от зубных тканей. Диагностическое препарирование подтверждает худшие предположения: вскрытая линия соединения композита и дентина выглядит четкой белой полосой, реставрация отсоединилась от поверхности дентина, удерживаясь на месте только за счет соединения с эмалью и краевого прилегания.

Удаление соединения с эмалью

При таком объеме диагностического препарирования уже нет сомнения, что реставрацию предстоит заменить полностью, однако последнее подтверждение правомочности этой замены может дать последовательность препарирования. Вначале реставрацию следует отделить от эмали, и, если соединение с дентином действительно утрачено, оставшаяся часть реставрации должна отделиться при незначительном механическом воздействии — «улететь».




Ультразвуковое препарирование

Легкое прикосновение наконечника ультразвукового скейлера — и оставшаяся часть реставрации отделилась от поверхности дентина. «Улетевшую» часть реставрации для выполнения этого фотоснимка буквально пришлось искать и возвращать на место. Таким образом, диагностическое препарирование полностью подтвердило появившееся в ходе диагностики состояния реставрированного зуба точечным источником света предположение о разгерметизации реставрации.




Пример реставрационной конструкции класса V из композитов разной прочности и эластичности

Реставрации класса V, находящиеся в области концентрации деформаций по шейке зуба, являются наиболее экстремальными, так как из-за различий в деформациях зубных тканей и реставрации на линии соединения между ними циклически возникает значительная нагрузка.

Препарирование поверхности

Шаровидным алмазным бором обычной зернистости проведено препарирование поверхности дентина до получения ощущения легкого сопротивления поверхности, что понимается нами как отсутствие размягченного дентина. Для контролируемого удаления всего размягченного дентина десенный край полости нужно препарировать до наложения изоляции зуба, а вот скос эмалевого края финишным бором с желтой полосой можно провести уже после наложения раббердама.




Адгезивная подготовка

Вестибулярной частью зажима-бабочки изолирующей системы оттянут десенный край и открыта поверхность шейки зуба. Теперь можно легче контролировать краевое прилегание реставрации в самом проблемном месте — по зениту дефекта зубных тканей. Адгезивная подготовка проведена в технике тотального протравливания дентинным адгезивом Прайм энд Бонд ЭнТи. Удалять растворитель надо легкой струей воздуха, чтобы обеспечить необходимую толщину эластичного адгезивного слоя.

Укрепление адгезивного слоя

По дну и по зениту полости на полимеризованную адгезивную поверхность внесен и распределен текучий композит Икс-флоу, роль которого в реставрационной конструкции будет состоять в поглощении циклических напряжений в функционирующей реставрации. Такое поглощение должно предохранять от перегрузки достаточно слабый, хотя и нанонаполненный, адгезивный слой, обеспечивая тем самым долгосрочную герметичность соединения между реставрацией и зубными тканями.





Восстановление основного дентина

Оттенком А3,5 опак эластичного композита СпектрумТиПиЭйч восстановлен слой дентина в пределах топографической границы эмалево-дентинного соединения. Сориентироваться поможет простое правило — диаметр слоя дентина не должен превышать диаметра шейки зуба, т.е. укладывать его нужно вертикально вниз. По этому же правилу выпуклую часть коронки зуба, ее экватор, нужно будет восстанавливать только эмалевыми оттенками.

Восстановление основной эмали

Теперь желтым оттенком В2+ более жесткого композита Эстет-Икс восстановлен слой основной эмали как в полости класса V, так и в полости класса VI. По шейке и экватору реставрируемого зуба оттенок основной эмали образует наружную поверхность реставрации, и только в области скошенного края эмали оставлено пространство для прозрачного оттенка. Сочетание толщины слоев оттенка основной эмали и прозрачного оттенка создает требуемый цвет конкретного участка реставрации.




Восстановление поверхностной эмали

По оральной поверхности клыка прозрачным оттенком композита, тщательно притирая реставрационный материал к поверхности, вос­становлены медиальная и дистальная небные ямки, небный валик, а также медиальный и дистальный скаты рвущего бугорка. Переход скатов в вестибулярную поверхность выполнен плавным для предупреждения попадания пузырьков воздуха внутрь реставрации при внесении и пластической обработке вестибулярной порции прозрачного оттенка.

Восстановление поверхностной эмали

Призрачным оттенком композита завершена реставрация зуба 13. Выполнена реставрация именно зуба в целом, а не двух полостей классов V и VI… Это принципиальное положение в планировании выполнения реставрации и сопровождения реставрированного зуба в течение прогнозируемого срока службы реставрации. Наружная поверхность эмали, покрытая прозрачным оттенком, будет «открыта» при моделировании финишными борами.




Вид после полировки поверхности

Очертания реставрации являются продолжением контуров коронки зуба, восстановленная высота коронки проверена штангенциркулем и по окклюзионному зеркалу, «сухой» блеск поверхности эмали и реставрации идентичен, просматриваются экватор вестибулярной поверхности коронки и ее микрорельеф. Даже «эффект гало» получился сам по себе, автоматически, и нам не пришлось для его имитации вкладывать внутрь реставрации полоску белого оттенка.

Вид через три дня после реставрации

Реставрационные материалы, уложенные послойно соответственно утраченным слоям зубных тканей, образуют одно герметичное целое (насколько корректно идентифицировать реставрационные материалы с зубными тканями). Непоправимая (подчеркну — непоправимая) потеря герметичности реставрированного зуба (расслоение, отрыв, скол) будет означать завершение срока службы этой реставрации. И это должно произойти не ранее, чем через десять лет…

Заодно микрогибридный композит прекрасно компенсирует такую довольно неприятную особенность нанонаполненного композита, как меньшую приклеиваемость к адгезивной поверхности.

Таким образом, реставрационная конструкция, которая может быть близкой по эластичности и прочности к отдельным зубным тканям, должна состоять из материалов разной эластичности, имитирующих дентин и эмаль. Это техническое решение хорошо вписывается в рамки нашей биомиметической концепции, предусматривающей достижение конечного цвета реставрации послойной имитацией оптических свойств отдельных зубных тканей. Просто теперь оптические параметры слоев реставрации должны быть дополнены параметрами механическими.

Назад, в будущее!

В ответ на появляющиеся пророчества будем надеяться, что слухи о предстоящей «кончине» композита СпектрумТиПиЭйч явно преувеличены… Так как новое поколение композитов (микроматричное, нанонаполненное, наногибридное) имеет не только декларируемые плюсы, но и реальные минусы.

Двигаясь в совершенствовании прямых реставраций в будущее, мы предлагаем вернуться назад, к микрогибридному поколению композитов. Благодаря удачным механическим свойствам, а именно сочетанию эластичности и прочности, композит  СпектрумТиПиЭйч как имитация искусственного дентина является хорошей базой, основой реставрации. Вместе с дополняющими его материалами — высокоэластичным композитом Икс-флоу как подложкой и низкоэластичным композитом Эстет-Икс как имитацией эмали — композит Спек-трумТиПиЭйч образует реставрацию, которая так интегрируется в конструкцию реставрированного зуба, что обеспечивает долговременное сохранение герметичности краевого соединения и уменьшает вероятность неудачи.

Литература

  1. Грютцнер А. Прайм энд Бонд Эн-Ти//ДентАрт. —1998. —№3. —С.41-49.
  2. Грютцнер А. Физические свойства микроматричного композита Эстет-Икс//ДентАрт. —2000. —№3. —С.41-51.
  3. Грютцнер А. Икс-флоу — универсальный текучий композит//ДентАрт. —2004. —№2. —С.41-48.
  4. Нурт Р.В. Основы стоматологического материаловедения. — М:КМК-Инвест. —2004. —С.49-61.
  5. Радлинский С.В. Реставрация передних зубов//ДентАрт. —1998. —№3. —С.33.
  6. Радлинский С.В. Эстет-Икс — укрощение строптивого //Новости Дентсплай. —2000. —№5. —С.3-11.
  7. Kinney J.H., Balooch M., Marshall G.W., Marshall S.J. A micro-mechanics model of the elastic properties of human dentine//Archives of Oral Biology. —1999. ?44. —P.813-822.
  8. Phillips R.W. Science of dental materials. —Philadelphia: W.B.Saunders Co. —1991. —P.8-11.
  9. Roberson T.M., Heymann H.O., Swift E.J. Sturdevant's art & sci­ence of operative dentistry. —St.Louis:Mosby. —1959. —P.140-148.
  10. Summitt J.B., Robbins J.W., Schwartz R.S. Fundamentals of operative dentistry. —Carol Stream:Quintessence Publ. —2001. — P.8-11.
  11. Tyldesley W.R. The mechanical properties of human enamel and dentine//Br.Dent.J. —1959. —106. —P.269-278.
Наверх