Усадка в стоматологии что это
Полимеризационная усадка композитов. Часть 1
Композитные пломбировочные материалы являются одним из основных восстановительных материалов в современной стоматологии. С момента своего появления на стоматологическом рынке в конце 50-х годов и до наших дней они подверглись существенной модернизации и качественному развитию. Вначале усовершенствовались механические характеристики, которые достигли уровня прочности и устойчивости к абразии амальгамы. Следующим этапом стало улучшение оптических характеристик материала, которое способствовало возникновению эстетической стоматологии. Значительные успехи были достигнуты в технологии связующих средств, обеспечивающих надежную адгезию композита с тканями зуба.
Казалось, что стоматологи наконец-то имеют в своем арсенале надежное пломбировочное средство. Однако должен констатировать, что мы еще далеки от «идеального» пломбировочного материала и не следует питать иллюзий, что кариес побежден. Ни один композит в мире не дает 100 %-ной гарантии на благополучный исход лечения кариеса. Кариес все еще не предсказуем!
Такой вывод связан с тем, что несмотря на все усовершенствования состава и характеристик современных композитов, не удалось полностью устранить один из основных недостатков этих материалов – полимеризационную усадку. Суть этого явления заключается в том, что отверждение полимерных материалов происходит в результате реакции полимеризации, вследствие чего материал переходит из жидкого в твердое состояние. При этом происходит значительное изменение его объема вследствие уменьшения расстояния между молекулами, и, следовательно, материал сжимается. В результате полимеризационной усадки возникает напряжение (стресс), передающийся на стенки полости.
В настоящее время не существует пломбировочного материала, который не подвергался бы усадке или, наоборот, немного не расширялся при полимеризации, поэтому необходимо применять методики преодоления вышеуказанных проблем.
Существует несколько способов, контролирующих полимеризационную усадку или уменьшающих ее настолько, чтобы вызванное ею напряжение не превышало бы силу соединения пломбы с тканями зуба. Однако, прежде чем рассмотреть эти методики, необходимо ознакомиться с факторами, которые влияют на последствия полимеризационной усадки:
1. Наличие защитно-приспособительных зон кариозного процесса.
2. Модуль эластичности материала, степень наполнения матрицы и масса вносимого пломбировочного материала.
3. Модуль эластичности тканей зуба.
4. Особенности полимеризации пломбировочного материала.
5. Форма кариозной полости (С-фактор) и т.д.
Последствия полимеризационной усадки зависят от качества тканей, пораженных кариозным процессом, состояния крыши пульпарной камеры, наличия защитно-приспособительных зон кариозного процесса и т.д. Чем плотнее и минерализованнее ткани зуба, чем толще «дентинный мостик» (расстояние от дна кариозной полости до пульповой камеры), тем эффективнее методы борьбы с усадкой, т.к. перечисленные факторы надежно защищают пульпу зуба от пагубного воздействия полимеризационной усадки.
Намного труднее бороться с ее последствиями, когда дно кариозной полости состоит из тонкого слоя частично деминерализованного околопульпарного дентина. В данном случае оставшиеся ткани зуба недостаточно противодействуют полимеризационной усадке, в результате чего возможно обострение воспалительного процесса в пульпе.
Немаловажно также учитывать возможность отрицательного влияния полимеризационной усадки на процесс образования заместительного дентина.
На силу полимеризационной усадки влияют модуль эластичности материала, степень наполнения матрицы и масса вносимого пломбировочного материала. Чем ниже модуль эластичности, тем более выражена усадка материала. В зависимости от степени наполнения матрицы, усадка меняется: чем больше содержания неорганических частиц в композите, тем меньше усадка и наоборот. Чем более насыщен композит, тем больше сила напряжения, развиваемая при его полимеризации. Чем больше масса композита, тем больше сила полимеризационной усадки.
Важно отметить, что возникшее в результате полимеризационной усадки напряжение воздействует главным образом на эмаль, т.к. у нее очень высокий модуль эластичности, т.е. она более «хрупкая», чем дентин с низким модулем эластичности. Напряжения в области эмали особенно важны также потому, что они приводят к образованию микротрещин, проявляющихся в виде белой линии по периферии реставрации и к рецидивному кариесу.
Материалы химического и светового отверждения полимеризуются по-разному. Реакция полимеризации сопровождается выделением свободных радикалов, которые соединяются друг с другом, образуя трехмерную полимерную сеть. Эта реакция протекает медленно у композитов химического отверждения и гораздо быстрее у светоотверждаемых материалов. Образуемая при этом усадка материала имеет две фазы (рис.1). В течение первой, догелевой фазы затвердевания (прегель), композит еше податлив и напряжение компенсируется за счет деформации свободной поверхности пломбы. В тот момент, когда процесс полимеризации превысит точку G, начинается вторая фаза – постгелевая, при которой какая-либо компенсация уже невозможна. Поэтому необходимо стремиться продлить догелевую фазу, причем, зачастую, в ущерб фазе постгелевой. Следует отметить, что самая короткая догелевая фаза у композитов светового отверждения, а самая длинная – у самотвердеющих композитов.
Таким образом, скорость полимеризации также влияет на создающиеся напряжения. Поэтому напряжение, возникаюшее в материале химического отверждения, меньше, чем в светоотверждаемом материале.
Чем больше несоответствие объема композитного материала и площади связующих поверхностей, тем значительнее негативное влияние усадки. Компенсация объемной «потери» материала путем «подпитки» новой порцией неполимеризованного композита практически нереальна. Те участки, на которых пломбировочный материал не соединяется с зубными тканями, называются свободной площадью поверхности. Отношение свободной поверхности к соединенной обозначается как фактор конфигурации – «С-фактор».
Высокий «С-фактор» (большая величина соединенных поверхностей), несмотря на свою кажущуюся идеальность, может привести к осложнениям. При функциональной нагрузке пломбы это может стать реальной причиной перенапряжения целой системы с последующим возникновением щелей и трещин. Чем выше этот показатель, тем выше напряжение при усадке. Наихудшие условия фактора конфигурации – С-фактор при глубокой полости первого класса по Блеку.
Исходя из этого, при выборе методики борьбы с полимеризационной усадкой, необходимо учитывать «С-фактор».
Основными методами борьбы с полимеризационной усадкой являются:
1. Послойное внесение и направленная полимеризация пломбировочного материала.
2. Применение само- и светополимеризующих композитов с низким модулем эластичности (техника Бертолуччи).
3. Контролируемая световая полимеризация.
4. Применение различных методик адгезивного соединения (избирательной, сепаратной и других техник соединения).
Одним из самых простых и распространенных приемов уменьшения отрицательных последствий полимеризационной усадки светоотверждаемого композита является послойное внесение его в полость и такая же послойная полимеризация. Первым техническим приемом, направленным на уменьшение отрицательных последствий полимеризационной усадки, стал метод U-образного внесения материала. Он рассчитан на трехточечную фиксацию композита и предотвращение стягивания бугров зуба. Учитывая, что усадка светоотверждаемого композита происходит в сторону источника света, был разработан метод направленной полимеризации, при котором внесение материала в полость и отверждение каждой порции осуществляют в заданном направлении с учетом направления усадки и возможности ее дальнейшей компенсации.
Одним из методов борьбы с полимеризационной усадкой является также применение в качестве первоначального «амортизирующего» слоя текучих и самотвердеющих композитов по технике Бертолуччи. Такая тактика связана с тем, что сила, развиваемая при усадке, зависит от модуля эластичности материала. Чем ниже модуль эластичности, тем выраженее сила усадки. Чем больше насыщен композит, тем он прочнее, но более хрупок, за счет низкого модуля эластичности.
Текучие композиты обладают большим модулем эластичности, поэтому, несмотря на значительную полимеризационную усадку, напряжение (стресс) на стенки полости при затвердевании материала, минимальное. Исходя из этого, употребляемые в качестве начального слоя высокоэластичные композиты, уменьшают воздействие силы усадки на стенки полости. Аналогичным эффектом обладают самотвердеющие композиты, усадка которых направлена к центру пломбы.
Негативное воздействие полимеризационной усадки на ткани зуба наблюдается и при различных методиках световой полимеризации композита. Как известно, последствия световой полимеризации зависят от типа фотоинициатора, его концентрации и длины волны, от скорости полимеризации, длительности догелевой фазы и т.д. Управляя этими факторами (контролируемая световая полимеризация), возможно продлить догелевую фазу полимеризации, а тем самым значительно снизить отрицательные воздействия полимеризационной усадки. В настоящее время это возможно сделать несколькими путями:
2. Трансдентальным освещением в качестве первого этапа полимеризации пломбы. При этом интенсивность излучаемого света после прохождения им зубных тканей несколько ослабевает. Однако на втором этапе пломбу всегда необходимо подвергнуть непосредственно прямому тщательному излучению достаточной интенсивности.
3. Короткой световой экспозицией с большего расстояния (при расстоянии в 10 мм от поверхности пломбы интенсивность снижается на 50%), с продлением на 10 сек с последующим завершением полимеризации. Однако этот метод является нестандартным, и поэтому может служить только в качестве временного или запасного варианта.
Полимеризационная усадка фотоотверждаемых композитов как причина ошибок и осложнений при эстетическом реставрировании зубов
В клинике терапевтической стоматологии особое место занимает эстетическое реставрирование зубов фотоотверждаемыми материалами, поскольку оно в большинстве случаев отвечает запросам пациентов и удовлетворяет требованиям врачей-стоматологов. При этом данные факты обусловливают высокую ответственность медицинского персонала за качественное исполнение работы. В основе успеха лежат уровень компетентности врача и его помощников, материальная база и выбор пломбировочного материала, а также мотивация пациента.
Однако в любом случае одной из объективных причин возникновения осложнений является сокращение объема реставрации вследствие полимеризационной усадки. Так, традиционные композиты имеют наибольшую усадку, 3—5 %, у модифицированных она составляет около 2 %, введение наночастиц снижает полимеризационную усадку до 1,57 %. Как показывают клинические наблюдения, даже минимальное уменьшение в объеме материала способно вызвать осложнения после проведенного лечения. Одни могут проявиться в ближайшие сроки, например гиперестезия. Вторые обнаруживаются в различные периоды времени (пигментация, вторичный кариес, пульпит). Некоторые нарушения связаны с физиологическим состоянием пульпы, другие — с особенностями строения твердых тканей, третьи — с механизмами адгезии на границе пломба — зуб.
Если в результате сокращения объема композита нарушается его связь с дентином на дне полости, то в ближайшие сроки может появиться гиперестезия зуба.
Существенную роль в развитии осложнений играют микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности. В зависимости от морфологических последствий полимеризационной усадки можно выделить две основные группы изменений состояния зуба: нарушения связи реставрации с тканями и образование трещин в дентине. Клиническая картина будет различаться в зависимости от локализации и протяженности образовавшегося «дефекта». Если в результате сокращения объема композита нарушается его связь с дентином на дне полости, то в ближайшие сроки может появиться гиперестезия зуба. Повышенную чувствительность на термические раздражители можно объяснить вовлечением гидродинамического механизма (задействования дентинной жидкости). Так, в норме чувствительность твердых тканей зуба обеспечивается центробежным движением ликвора (скорость в дентине 4 мм/час), не вызывающим болевых ощущений при воздействии температуры от +10 до +60 оС. Картина резко меняется при нарушении герметизма дентинных трубочек. Если в интактном зубе наружные отделы канальцев «закрыты» эмалью, препятствующей ускорению тока жидкости, то при качественной адгезии функцию эмали выполняет реставрация. Отсутствие оптимальной связи, например «отрыв» пломбы от дна полости, приводит к появлению свободного пространства, куда может устремляться дентинный ликвор. В соответствии с гидродинамической теорией (M. Brannstrom), скорость его перемещения повышается под действием капиллярных сил. При этом функцию капилляров выполняют дентинные трубочки: теоретические расчеты показывают, что жидкость в них при благоприятных условиях могла бы подняться на высоту до 7 метров. В результате ускорения тока жидкости клетки-одонтобласты, расположенные по периферии пульпы и отдающие отростки в дентинные трубочки, перемещаются в просветы канальцев, стимулируя расположенные в пульпе механорецепторы, нервные окончания, что вызывает возникновение болевой реакции. В определенных клинических ситуациях (близкое расположение пульпы) негативное влияние полимеризационной усадки композита на твердые ткани зуба усиливают сами бондинговые системы, особенно при наличии слабоминерализованных участков. После кислотного воздействия на гипоминерализованный дентин в силу физических свойств компоненты адгезивной системы не могут проникнуть на всю глубину протравленной ткани. Отсутствие на отдельных участках гибридной зоны приводит к ухудшению адгезии, возможно развитие гиперестезии и воспаления пульпы. Болевые ощущения могут появиться в результате развития в пульпе воспалительного процесса, провоцируемого микроорганизмами, которые остались в «смазанном» слое и просветах дентинных трубочек после препарирования. Щель, образовавшаяся между пломбой и дном полости вследствие усадки композита, быстро заполняется ликвором, обеспечивая пространство и питание для бактериального роста.
Центростремительное перемещение токсинов и микроорганизмов по канальцам дентина приводит к воспалительному процессу в пульпе. Избежать осложнений позволяет изолирование дентина с помощью прокладок, например фосфатных, стеклоиономерных или поликарбоксилатных цементов. Если в процессе отверждения фотополимер плохо адаптируется к стенке полости, это приводит к повышению проницаемости на границе пломба — зуб и быстрому образованию окрашенного участка вокруг пломбы вследствие «микроподтекания» (рис. 1).
Рис. 1. Пигментация при нарушении краевого прилегания.
При значительной протяженности дефекта вплоть до сообщения его с дном полости появляется гиперестезия. Диагностика облегчается при использовании оптических систем, поскольку невооруженным глазом она не всегда может определяться. Со временем на участке микроподтекания усиливается пигментация, связанная с поступлением красителей из пищевых продуктов, лекарственных веществ. В дальнейшем нередко развивается вторичный кариес, а при отсутствии лечения пульпа вовлекается в воспалительный процесс с развитием симптоматики пульпита: самопроизвольные приступообразные боли. Возможно бессимптомное его течение вплоть до поражения апикального периодонта. Такие случаи выявляются при рентгенологическом обследовании. Одним из диагностических признаков может стать изменение цвета коронки зуба вследствие некроза пульпы (рис. 2).
Рис. 2. Пигментация депульпированного зуба.
Электроодонтометрия покажет снижение электровозбудимости тканей до 100—120 мкА. Результатом полимеризационной усадки может стать образование дефектов в дентине вследствие значительной разницы резистетности, эластичности и других показателей зуба и материала. Причем даже качественная адгезия не обеспечивает защиту от «стресса» и развития линейных повреждений в твердых тканях. В результате возрастающего напряжения, особенно при пломбировании полостей больших размеров, в дентине формируются трещины (рис. 3).
Рис. 3. Трещины эмали.
Поверхность зуба становится триггерной зоной, обусловливая болевую реакцию на холод или давление. Трещина может продолжаться в просвет пульпы, провоцируя воспалительный процесс посредством бактериальной инвазии через образовавшийся дефект в дентине. Дальнейшее развитие может протекать опять-таки по типу бессимптомного воспаления или с выраженной клиникой пульпита, а при отсутствии лечения — апикального периодонтита. Одной из задач врача-стоматолога является выполнение манипуляций, направленных на снижение отрицательного воздействия полимеризационной усадки материала на ткани зуба и качество моделируемой реставрации. Результат достигается соблюдением оптимальных требований к выполнению этапов работы с фотоотверждаемыми композитами. Если говорить о механическом очищении зуба, то качественное удаление налета снижает риск микроподтекания и последующее образование пигментной каймы вокруг пломбы. На этапе препарирования необходимы не только тщательная некротомия, но и обеспечение поверхности с интактной структурой эмали и дентина, поскольку механизмы «сцепления» пломбы с тканями зуба заключаются в способности композиционного материала проникать в микропространства между призмами или в дентинные трубочки. Поэтому требуется иссечение измененных участков, не имеющих регулярных структур, например вокруг эрозии или клиновидного дефекта. Устраняются нависающие края эмали, лишенные связи с подлежащим дентином, поскольку в тонком слое эмалевые призмы будут разрушаться под воздействием полимеризационной усадки материалов. Тщательная некротомия дентина, обнажающая просветы канальцев, дополняется сглаживанием углов между стенками и дном полости, что также позволяет снизить напряжение в зубе, возникающее вследствие усадки. Плавные переходы элементов полости уменьшают риск образования зазоров и трещин. Отпрепарированные поверхности до и после кислотного травления промываются струей воды с целью удаления «загрязняющих» элементов (продуктов рекристаллизации), которые ухудшают взаимодействие адгезивной системы с тканями зуба (рис. 4).
Рис. 4. Продукты рекристаллизации после кислотного травления эмали.
В целях уменьшения числа осложнений необходимо не только препарировать и очищать полость, но и использовать базовый слой: лечебную и/или изолирующую прокладку. Распространение полости вглубь с сохранением тонкого слоя дентина над пульпой требует применения лечебной прокладки, как правило, на основе гидроокиси кальция. В дальнейшем (в зависимости от состава) она полностью удаляется либо покрывается изолирующим слоем, поскольку не обладает способностью связываться с фотокомпозитом (рис. 5).
Рис. 5. Глубокая полость требует изолирующей прокладки.
Если дно полости расположено в глубоких отделах дентина, однако чувствительность к раздражителям незначительна или имеется лечебная прокладка, используется «изолирующий слой». При правильном применении последнего не вызывают раздражения пульпы цинкфосфатный, поликарбоксилатный и стеклоиономерный цементы (СИЦ). Наиболее широкие показания имеют СИЦ, существенным преимуществом которых является химическая адгезия к дентину за счет хелатного соединения карбоксилатных групп с ионами кальция твердых тканей зуба. На заключительной стадии твердения небольшое увеличение объема обеспечивает плотное прилегание к дентину, развивается устойчивость границы пломба — дентин к механическому воздействию. Кроме того, из стеклянных частиц ионы фтора диффундируют в окружающие ткани, оказывая реминерализирующее и антибактериальное действие. Благодаря низкому модулю эластичности СИЦ частично компенсирует полимеризационную усадку фотополимера. Исключается возможность «отрыва» пломбы от дна полости и образования «зазора», вызывающего ускорение тока ликвора и гиперестезию. Имея показатель жесткости, средний между фотополимером и дентином зуба, СИЦ снижает напряжение в тканях и риск появления трещин. Наложение изолирующей прокладки показано также при наличии гиперминерализованного дентина, когда кислотное воздействие неспособно обеспечить необходимую рельефность поверхности: использование СИЦ компенсирует этот недостаток. Сокращение объема полимера частично компенсируется некоторой его текучестью при пломбировании полости с учетом ее конфигурации. Чем меньше площадь контакта (композит — зуб) и больше его свободная поверхность, тем ниже отрицательный эффект полимеризационной усадки.
И наоборот, увеличение площади контакта по отношению к свободной поверхности материала способствует нарушению границы материал — объект. Риск «отрыва» композита от эмали/дентина возрастает по мере увеличения сложности дизайна полости. Феномен описан как С-фактор (фактор конфигурации). Если представить объем композита в виде куба, не имеющего контакта ни с одной поверхностью (все стороны свободны), текучесть возможна во всех направлениях, имеется минимальный риск развития напряжения (рис. 6).
Рис. 6. Схема действия С-фактора.
В таком случае С-фактор равен 0. Если одна из шести сторон куба имеет контакт с поверхностью объекта, то пять поверхностей составляют свободную область: фактор С равняется 0,2. Стресс в области контакта невысок. Если куб двумя поверхностями из шести контактирует с объектом, фактор С равен 0,5.
Напряжение на границе повышается, поскольку лишь 67 % поверхности обладает текучестью. Если пять из шести сторон куба вовлечены в контакт с объектом, только одна остается свободной, фактор С равен 5, минимально задействуется текучесть материала и развивается максимальный «стресс» на границе контакта. Следовательно, фактор С является маркером развития напряжения, связанного с сокращением объема композита, в зависимости от конфигурации пломбы. Так, дефект IV класса имеет С-фактор, равный 0,5, а потому риск развития серьезных последствий усадки невелик. Полость I класса характеризует С-фактор, равный 5. В тех случаях, когда композит используется как лютинг-агент (для укрепления вкладки), С-фактор возрастает до 10 (образуется 10 контактирующих поверхностей: 5 — с поверхностью вкладки и 5 — со стенками полости). Уменьшение отрицательных воздействий полимеризационной усадки при изготовлении прямых реставраций достигается увеличением свободной поверхности композита путем наложения слоев в виде «елочки».
Другой способ — латеральное наслоение. Использование нанонаполненных фотополимеров предусматривает приемы снижения полимеризационной усадки. У светокомпозитов имеется возможность послойного наложения. Слои толще 2 мм повышают риск образования микротрещин. Не следует брать композит слишком малыми порциями, поскольку процесс полимеризации тонкого слоя начинается еще до отверждения материала галогеновой лампой, что ухудшает свойства конструкции. Сроки светополимеризации зависят от свойств материала. В соответствии с инструкцией слой до 2 мм отверждается 20—40 секунд. Финишное засвечивание пломбы сложной конфигурации и больших размеров осуществляется 40—60 секунд со всех сторон. Если последняя больше светового пятна, ее полимеризуют по частям. Объем полимеризационной усадки можно снизить, используя методику «мягкого старта» — постепенного нарастания интенсивности света галогеновой лампы. Нарушение границы зуб — пломба вследствие полимеризационной усадки композита можно частично компенсировать применением фотоглазури (фотоотверждаемой смолы с очень малым количеством наполнителя), например Fortify (Bisco) и OptiGuard (Kerr). После завершения фотополимеризации следует промыть отполированную поверхность реставрации водой и высушить зуб струей воздуха. Затем поверхность пломбы и прилегающий к ней эмалевый край протравливают в течение 30 секунд, промывают и просушивают.
С помощью кисточки наносят герметик на обработанную кислотой поверхность, равномерно распределяя его воздушной струей, и светополимеризуют (рис. 7).
Рис. 7а. Качественное реставрирование центрального резца.
Рис. 7б. Качественное реставрирование латерального резца.
Риск повышения проницаемости границы и развития гиперестезии снижается после обработки эмали вокруг пломбы или всего зуба препаратами, содержащими фтор. Наиболее эффективны фторсодержащие лаки. При помощи кисточки состав наносится на высушенную поверхность зуба, распределяется равномерно и просушивается слабой струей воздуха.
Заключение
Использование в клинике терапевтической стоматологии фотоотверждаемых композитов позволяет изготовить высокоэстетичные реставрации. Однако полимеризационная усадка может приводить к снижению качества работ и развитию осложнений. Последние могут обнаруживаться как в ближайшие, так и в отдаленные сроки. Одни вызывают нарушение физиологических процессов в зубе и характеризуются гиперестезией либо воспалительными процессами в пульпе. Другие проявляются ухудшением эстетических свойств реставрации, изменением цвета, нарушением анатомической формы вследствие скола. Третьи зависят от снижения адгезии композита к зубу и вызывают нарушение краевого прилегания, образование матовой или окрашенной каймы, вторичный кариес.
Соблюдение классических и специальных рекомендаций на этапах подготовки зуба и моделирования реставрации снижает риск ошибок и частоту осложнений при работе с материалами, отверждаемыми видимым светом.