Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. CLASS Обзор литератур CLASS ы
1.1. Армирование в разных разделах стоматологии 11
1.2. Традиционные способы устранения дефектов режущего края зубов 19
1.3. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния биологических тканей в стоматологии 29
1.4. Классификация дефектов коронковой части зубов 35
1.5. Клинические методы оценки качества реставраций зубов с применением композитного материала 37
Глава 2. Материал и методы исследования
2.1. Методология компьютерного математического анализа НДС армированной и неармированной композитной реставрации режущего края зубов 40
2.2. Характеристика клинического материала 57
2.3. Характеристика реставрационных материалов 62
Глава 3. Результаты собственных исследований
3.1. Классификация дефектов коронковой части передних зубов под армированные композитные реставрации 70
3.2. Способ реставрации режущего края зубов с применением сеточно-армирующего элемента и композитного материала 77
3.2.1. Клинические примеры реставрации режущего края зубов композитом с использованием сеточного армирования 89
3.3. Дефекты и критерии качества реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента 95
3.3.1. Возможные дефекты после реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента 95
3.3.2. Критерии качества реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента 97
3.4. Результаты расчета напряженно - деформированного состояния реставрации режущего края зубов с применением армированного и неармированного композитного материала... 98
3.4.1. Анализ максимальных эквивалентных напряжений в области адгезии реставрированных зубов с применением армированного и неармированного композитного материала... 100
3.4.2. Анализ распределение главных эквивалентных напряжений по высоте армированной и неармированной композитной реставрации вдоль траектории осевой линии зуба 104
3.4.3. Анализ распределения напряжений на оральной поверхности здорового зуба и зубах, реставрированных с применением армированного и неармированного композитного материала 105
3.5. Результаты клинических исследований эффективности реставраций режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента 107
Глава 4. Обсуждение результатов исследования 120
Выводы 136
Практические рекомендации 137
Список литературы 138
Приложения 153
- Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния биологических тканей в стоматологии
- Методология компьютерного математического анализа НДС армированной и неармированной композитной реставрации режущего края зубов
- Возможные дефекты после реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента
- Анализ распределения напряжений на оральной поверхности здорового зуба и зубах, реставрированных с применением армированного и неармированного композитного материала
Введение к работе
В последние десятилетия в клинике терапевтической и ортопедической стоматологии широкое применение получили композитные материалы (Алямовский В.В., 2000; Барер Г.М. с соавт., 1998; Макеева И.М., 1997; Максимовский Ю.М., 2001; Николаев А.И., 2001; Раддинский СВ., 1996; Салова А.В., Рехачев В.М., 2003; Хартман Й., 2000; Цимбалистов А.В. с соавт., 2001; Hannig М., Boff В., 2000; Irool Т., 1996; Terry D.A., 2005).
Композитные материалы имеют ряд преимуществ, которые позволили им довольно быстро вытеснить традиционные пломбировочные материалы. Преимуществами композитных материалов над традиционными материалами являются: щадящее препарирование зубов, восстановление зубов с дефектами различной формы и конфигурации, максимальное сохранение здоровых тканей, высокие эстетические свойства, высокая прочность, широкая цветовая гамма, возможность моделирования и придания анатомической формы поврежденной коронковой части зуба, более прочное соединение с твердыми тканями зуба, лучшее краевое прилегание к твердым тканям зуба, биологическая толерантность к тканям полости рта.
В клинической практике часто встречаются дефекты режущего края зубов. Для их устранения применяют искусственные коронки, виниры, композитные реставрации (Аболмасов Н.Г., 2007; Голыптеин Р., 2001; Грибан A.M., 1988; Каламкаров Х.А., 1996; Николаев А.И., 2007; Салова А.В., 2000; Суржанский Ю.Н., 2004;). Среди многообразия различных способов устранения дефектов режущего края зубов нет такого способа, который удовлетворял бы все требования современной стоматологии; чаще всего в настоящее время для этих целей используются композитные материалы.
Композитные материалы, наряду с указанными положительными свойствами, имеют ряд недостатков (полимеризационная усадка,
недостаточные адгезивные качества и механическая прочность), что приводят к таким осложнениям, как скол и откол реставрации (Бок В.И., 2000; Борисенко А.В., Неспрядько В.П., 2002; Гринев А.В., 2003; Грютцнер А., 1998; Иоффе Е., 1996; Макеева И.М., 1997; Николаев А.И., Цепов Л.Д., 2007; Салова А.В., Суржанский Ю.Н. с соавт., 2004; Perinka L., 2002).
Для устранения наиболее часто встречающихся дефектов после композитной реставраций - сколов и отколов - были предприняты попытки различного вида армирования с применением парапульпарных штифтов, разборных анкерных двухфрагментальных штифтов, скоб из плоской пластины с перфорированными отверстиями, штифта - филлера из стекловолокна, трубчатого углеволоконного элемента, U — образной пластины из стальной проволочной сетки, арамидной нити (Гринев А.В., Макеева И.М., Мусихина Е.В., 2005; Ряховский А.Н., 1999, 2000; Хидирбегишвили О., 2001; Цирулев А., 2002; Lasch U., 1993; Nicolas М., 1989; Weissman В., 1973). Как показала клиническая практика данные виды армирования не нашли широкого применения в клинической стоматологии.
Таким образом, надежное устранение дефектов режущего края зубов остается одной из нерешенных задач современной стоматологии, что обуславливает актуальность поиска нового высокоэффективного и атравматичного способа реставрации режущего края зубов, обеспечивающего долговечность реставрации наряду с высокой эстетичностью.
Следует также отметить, что на сегодняшний день отсутствует классификация дефектов коронковой части передних зубов под армированные композитные реставрации. Также не разработаны оптимальные критерии качества реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и армирующего элемента.
В литературных источниках отсутствует биомеханическое обоснование армирования реставраций по результатам расчета напряженно-деформированного состояния.
Актуальным остается вопрос анализа отдаленных клинических результатов реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
Цель исследования: разработка и экспериментально-клиническое обоснование способа реставрации композитом режущего края зубов с применением сеточно-армирующего элемента.
Задачи исследования:
Разработать способ реставрации режущего края передней группы зубов с применением композитного материала и сеточно -армирующего элемента.
Провести компьютерное моделирование напряженно — деформированного состояния реставраций режущего края зубов, с применением армированного и неармрованного композитного материала.
Разработать классификацию дефектов коронковой части передних зубов под армированные композитные реставрации.
Определить возможные дефекты после реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно армирующего элемента.
Разработать критерии оценки качества реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно - армирующего элемента.
Оценить отдаленные результаты реставраций режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
Научна новизна исследований.
Впервые был разработан и запатентован способ реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента, обеспечивающий долговечность функционирования реставрации наряду с высокой эстетичностью.
Впервые проведено компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния реставрации режущего края зубов с применением армированного и неармированного композитного материала. Получены данные, подтверждающие преимущества армированной композитной реставрации режущего края зубов с применением сеточно-армирующего элемента перед неармированной реставрацией.
Впервые разработана классификация дефектов коронковой части передних зубов под армированные композитные реставрации.
Впервые определенны возможные дефекты после реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
Впервые определенны критерии качества реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента; изучены отдаленные результаты клинического применения разработанного способа реставрации.
Практическая значимость работы. Предложен новый способ
реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и
сеточно-армирующего элемента, позволяющий в условиях
стоматологического кабинета эффективно устранить дефекты режущего края зубов в одно посещение.
Проведено детальное, поэтапное изложение разработанного способа с использованием схем и рисунков для обучения стоматологов реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
Показана клиническая эффективность способа реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента, который позволяет свести к минимуму такие виды осложнений, как скол и откол композитной реставрации.
Основные положения, выносимые на защиту.
Разработан способ реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
Применение сеточно-армирующего элемента снижает уровень напряжений в зоне адгезии композитной реставрации к зубу, смещает максимальные напряжения от зоны адгезии в среднюю треть оральной поверхности реставрируемого зуба.
Разработана классификация дефектов коронковой части передних зубов под армированные композитные реставрации и критерии оценки качества реставраций.
Способ реставрации режущего края зубов с применением сеточно-армирующего элемента эффективен в отдаленные сроки после лечения.
Внедрение результатов исследования в практику. Результаты исследования внедрены в учебный процесс на кафедрах стоматологии, клинической стоматологии и имплантологии Института повышения квалификации ФМБА России, а так же в практическую работу Клинического центра стоматологии ФМБА России, стоматологических клиник "Вальден" и "Президент" (г.Новосибирск).
Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации доложены и обсуждены: на 58-ой международной выставке "Идеи, изобретения и инновации" "IENA-2006" ( Нюрнберг, 2006); на Межвузовской Конференции молодых ученных МГМСУ ( Москва, 2006); на 98-м Международном-Салоне изобретений-"Concours Lepine" (Париж, 2007);-на 56-м Международном Салоне инноваций, научных исследований и новых
технологий (Брюссель, 2007); на Семинаре "Россия - Австралия: перспективы научно - технического сотрудничества " (Аделаида, 2008); на 36-м Международном Салоне изобретений, инноваций и технологий (Женева, 2008); на юбилейной научно - практической конференции Клинической больницы № 85 ФМБА России (Москва, 2008); на 10-ой Научно -технической конференции "Медтех - 2008" (Тунис, 2008).
Публикации. По теме диссертационной работы получен 1 патент, изданы 1 методические рекомендации, и опубликованы 13 печатных работ (в том числе 2 — в журналах, рекомендованных ВАК).
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 157 листах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, трех глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций. Диссертация иллюстрирована 61 рисунками и 19 таблицами. Указатель литературы включает 153 источника, из которых 118 отечественных и 35 зарубежных.
Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния биологических тканей в стоматологии
В настоящее время благодаря научно — техническому прогрессу, а в частности, с появлением прикладных программ для ЭВМ были созданы необходимые условия, которые позволили проводить компьютерное моделирование различных клинических ситуаций в стоматологии. Известно большое число работ, в которых авторы используют для математического моделирования напряженно - деформированного состояния костной ткани в стоматологии, двумерные модели [7,29,44,49,60,62, 63,72,73,81,120,121, 125,129, 135,136,143,145,149]. Одними из первых трехмерное моделирование в области имплантологии использовали в работах зарубежные авторы [126, 127,128].
В последнее время трехмерное моделирование получило широкое распространение. Следует отметить следующие работы. В 1996 г. Лазарев С.А. проводил трехмерное моделирование височно-нижнечелюстного сустава. Создание трехмерной модели выполнялось с помощью специальной программы Geostar, конечно - элементная модель создавалась в среде прикладного конечно-элементного пакета Cosmos/M. Модель наделялась физико-механическими характеристиками, определялись места прикрепления мышц, максимальные значения сил сокращения, углы прикрепления. Для достижения лучшей визуализации при рассмотрении смещений и деформаций к обеим моделям применялись элементы анимации.
По мнению автора, трехмерное моделирование височно-нижнечелюстного сустава помогает понять закономерности распределения напряжений в его элементах для правильного понимания функции сустава в норме и различных окклюзиях, составляющий жевательный цикл [51].
В 1997 г. Матвеевой А.И., Гветадзе Р.Ш., Гаврюшиным С.С, с целью анализа возможностей повышения эффективности ортопедического лечения путем использования внутрикостных имплантатов известных и перспективных конструкций, было проведено математическое моделирование процессов взаимодействия имплантатов с костной тканью с применением численной модели и прикладной программы, позволяющие проанализировать напряженно-деформированное состояние кости и определить предельно допустимые нагрузки на имплантат.
Было установлено, что наиболее нагруженной зоной является слой компактной кости, непосредственно примыкающий к имплантату в области его шейки, что согласуется с результатами клинических исследований, согласно которым именно в этой зоне наиболее высок процент осложнений.
Авторами, при проведении анализа ряда современных отечественных и зарубежных направлений в стоматологии, подтверждается перспективность использования методов математического моделирования и современной вычислительной техники [61]. программы Geostar, конечно - элементная модель создавалась в среде прикладного конечно-элементного пакета Cosmos/M. Модель наделялась физико-механическими характеристиками, определялись места прикрепления мышц, максимальные значения сил сокращения, углы прикрепления. Для достижения лучшей визуализации при рассмотрении смещений и деформаций к обеим моделям применялись элементы анимации.
По мнению автора, трехмерное моделирование височно-нижнечелюстного сустава помогает понять закономерности распределения напряжений в его элементах для правильного понимания функции сустава в норме и различных окклюзиях, составляющий жевательный цикл [51].
В 1997 г. Матвеевой А.И., Гветадзе Р.Ш., Гаврюшиным С.С., с целью анализа возможностей повышения эффективности ортопедического лечения путем использования внутрикостных имплантатов известных и перспективных конструкций, было проведено математическое моделирование процессов взаимодействия имплантатов с костной тканью с применением численной модели и прикладной программы, позволяющие проанализировать напряженно-деформированное состояние кости и определить предельно допустимые нагрузки на имплантат.
Методология компьютерного математического анализа НДС армированной и неармированной композитной реставрации режущего края зубов
Лабораторные исследования проводились совместно с сотрудниками кафедры «Прикладная механика» Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана. Удаленные передние верхние зубы подвергались компьютерной томографии на аппарате Light Speed RT General Electric, USA. Далее результаты представляющие собой растровые изображения томографических срезов последовательно обрабатывались с помощью специализированных программ Amira 3.1 и Altair HyperMesh 7.0. С помощью программы Amira 3.1 осуществлялось преобразование растровых изображений в пространственное отображение поверхностей, разделяющих биологические ткани различной природы. С помощью программы Altair HyperMesh 7.0. поверхности и формируемые с помощью этих поверхностей объемы разбивались на конечные элементы.
После обработки были получены трехмерные (пространственные), твердотельные конечно-элементные модели, пригодные для вариативных расчетов методом конечных элементов.
Анализ напряженно-деформированного состояния биомеханических конструкции, аппроксимированных вышеописанными моделями, проводился посредством численного моделирования с использованием конечно-элементного программного комплекса (КЭ ПК) «ANSYS 10.0»
При лабораторных исследованиях были использованы характеристики материалов комплексной биомеханической системы: микрогибридный композиционный материал Filtek Z-250, армирующая сетка Dentaurum, изготовленная из коррозионностойкой стали с золотым покрытием, эмаль зуба, дентин и периодонт. Физико-механические характеристики материалов, использованных в расчетах, представлены в таблице 1 [3,50,70,79,80,110,112,113,149].
Для армирования композитного материала использовалась армирующая проволочная сетка, изготовленная из коррозионностоикои стали с золотым покрытием (рис. 1 - 3). Диаметр проволоки равнялся 0,2 мм, размер ячейки составлял 0,4 х 0,4 мм2.
При проведении компьютерного моделирования для исследования использовались следующие математические модели:
- модели естественных, не поврежденных зубов,
- модели зубов с искусственно-созданными дефектами режущего края, устраненными традиционным способом с применением композитного материала,
- модели зубов с искусственно-созданными дефектами режущего края, устраненными с помощью предлагаемого способа, т.е. с использованием внутризубного сеточного армирования.
Все анализируемые в работе модели были построены с использованием компьютерной томографии, методами, описанными в предыдущем разделе.
При традиционном методе восстановления режущего края передних зубов на первом этапе препарировали 1/3 длины коронковой части зуба, создавая дефект режущего края. Далее устранили данный дефект с использованием светоотверждаемого композитного материала.
При устранении дефектов режущего края с применением светоотверждаемого композитного материала и сеточно-армирующего элемента для сопоставимости результатов исследования повторно использовали зубы, восстановленные традиционным методом. На первом этапе, препарировали и полностью удаляли светоотверждаемый композитный материал, то есть повторно формировали дефект режущего края до 1/3 длины коронковой части зуба. Далее, разработанным нами способом, формировали горизонтальный паз на поверхности дефекта режущего края и, после фиксации сеточно-армирующего элемента в сформированном пазу с помощью светоотверждаемого композитного материала Filtek Z - 250, устраняли дефект режущего края.
Возможные дефекты после реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента
В настоящее время в стоматологии отсутствуют критерии оценки качества армированной композитной реставрации. После многолетней клинической практики в области армирующий стоматологии нами разработаны критерии оценки качества реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
3.3.1. Возможные дефекты после реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
Нами были определены возможные дефекты после реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента:
1. отсутствие «сухого» блеска реставрации;
2. нависающие края контактных пунктов;
3. сколы;
4. нарушение краевого прилегания;
5. нарушение прозрачности режущего края;
6. просвечивание сеточного - армирующего элемента;
7. оголение сеточного - армирующего элемента;
8. отколы;
9. изменение цвета армированной композитной реставрации; 10.изменение цвета твердых тканей отреставрированного зуба.
С целью объективной оценки качества армированной композитной реставрации потребовалось дополнительно дать определение таких видов дефектов, как сколы и отколы. Согласно Ожеговой СИ. и Шведовой Ю.Н. понятие «сколоть» определяется, как удалить с поверхности чего-либо, а понятие «отколоть» - как отделить часть от целого [71].
Таким образом, исходя из смыслового содержания указанных понятий, нами были даны определения скола и откола при армированной и не армированной композитной реставрации. Скол — это частичное разрушение композитной реставрации. Откол - это полное отделение (разъединение) армированной или неармированнои композитной реставрации от твердых тканей зуба.
В клинической практике после реставрации режущего края зубов с применением армированного композитного материала могут возникать дефекты в виде сколов или стираемости армированной композитной реставрации с оголением или без оголения сеточно-армирующего элемента.
В зависимости от локализации дефекта были определены возможные виды сколов и стираемости армированной композитной реставрации после устранения дефектов режущего края передней группы зубов.
с вестибулярной поверхности реставрации без оголения сетки;
с вестибулярной поверхности реставрации с оголением сетки;
с оральной поверхности реставрации без оголения сетки;
с оральной поверхности реставрации с оголением сетки;
с режущего края реставрации без оголения сетки;
с режущего края реставрации с оголением сетки;
комбинированные. 3.3.2. Критерии качества реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента.
Для оценки качества реставраций режущего края зубов нами разработана система критериев.
В основу формирования перечня критериев был положен принцип исследования состояния как отреставрированного зуба в целом, так и состояние отдельных зон реставрации.
При визуальном осмотре, просвечивании, зондировании и диагностике флоссом определялось состояние реставрации дефектов режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента, по следующим критериям:
1. целостность реставрации;
2. цвет армированной композитной реставрации и твердых тканей зуба;
3. прозрачность режущего края;
4. состояние сеточно-армирующего элемента.
Применяемая методика контроля качества армированной композитной реставрации базируется на детальном анализе состояния отреставрированного зуба с учетом расширенного перечня возможных дефектов армированной композитной реставрации.
Качество реставрации режущего края зубов с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента можно оценить:
отлично;
хорошо;
удовлетворительно;
неудовлетворительно. При отсутствии всех возможных дефектов состояние реставрации является «отличным».
При выявлении дефектов армированной реставрации, которые могут быть устранены методом шлифования или полирования без нарушения целостности реставрации (отсутствие «сухого» блеска реставрации, нависающие края контактных пунктов) — состояние реставрации является «хорошим».
При выявлении дефектов армированной реставрации, которые могут быть устранены с применением композитного материала (сколы, нарушение краевого прилегания, нарушение прозрачности режущего края, просвечивание сеточного - армирующего элемента, оголение сеточного армирующего элемента), состояние реставрации является «удовлетворительным».
При выявлении дефектов, которые могут быть устранены только путем полной замены реставрации с применением композитного материала и сеточно-армирующего элемента (отколы, изменение цвета армированной композитной реставрации, изменение цвета твердых тканей отреставрированного зуба), состояние реставрации является «неудовлетворительным».
Анализ распределения напряжений на оральной поверхности здорового зуба и зубах, реставрированных с применением армированного и неармированного композитного материала
На рисунках 51-53 представлены цветографические диаграммы распределения максимальных эквивалентных напряжений с учетом анатомо-топографических характеристик оральной поверхности здорового зуба и зубов, реставрированных с применением армированного и неармированного композитного материала. Как видно из цветографических диаграмм распределения эквивалентных напряжений на оральной поверхности, у зубов реставрированных с применением неармированного композитного материла, максимальное напряжение возникает на границе проблемной зоны (область адгезии). применением армированного композитного материала. Максимальное напряжение смещено в средней трети оральной поверхности коронковои части реставрируемого зуба.
При устранении дефекта режущего края зубов с применением армированного композитного материала происходит снижение максимальных эквивалентных напряжении и их смещение с области адгезии на среднюю треть оральной поверхности коронковои части реставрируемого зуба.
Полученные закономерности подтверждают клиническую
целесообразность использования сеточного армирования композитных реставраций режущего края зубов.
Оценка качества армированной композитной реставраций-режущего края передней группы зубов проводилась в сроки от 1 месяца до 24„месяцев. После реставрации пациенты находились на диспансерном наблюдении. В первый год диспансерное наблюдение проводилось четыре раза: через месяц, далее через три, шесть, и двенадцать месяцев после реставрации. В следующий год диспансерное наблюдение проводили два раза в год. Контрольными сроками являлись шестой, двенадцатый, восемнадцатый и двадцать четвертый месяцы после реставрации. На диспансерном посещении проводили полирование и оценку качества реставрации дефектов режущего края зубов, с учетом разработанных нами критериев.
Распределение видов и количества дефектов, выявленных на диспансерном наблюдении шестого месяца после реставрации режущего края зубов, отражены в таблице 15.
При оценке качества на шестой месяц после армированной композитной реставрации режущего края зубов были выявлены: один скол вестибулярной поверхности и режущего края без оголения сетки; одно нарушение краевого прилегания; три просвечивания и два оголения сеточно-армирующего элемента. Других типов дефектов выявлено не было.
