Потеря эмали после снятия керамических брекетов: количественный анализ in vitro

1 октября 2015, 12:13

Ортодонтия как специфическая и независимая отрасль стоматологии в прошлом веке претерпела значительное количество изменений, сопутствующих ее прогрессу как самостоятельной специальности. Одним из наиболее значительных нововведений было использование эмалевых протравливающих агентов и бондинговых систем для фиксации брекетов на поверхности зубов. До этого открытия единственным надежным способом фиксации брекетов было легирование каждого отдельного зуба в дуге с помощью металлической проволоки. Хотя введение метода непосредственного бондинга брекетов было важным этапом в ходе комплексного прогресса, однако новый подход требовал решения новых смежно возникших задач и практических вопросов. С одной стороны, благодаря сильной адгезии брекетов обеспечивается их плотная связь со структурой зуба, которая предотвращает потерю конструкций во время функционирования, но с другой стороны – слишком высокая сила взаимосвязи провоцирует риск повреждения поверхности зубов во время этапа дебондинга. Эта проблема является нерешенной, и до сих пор остается довольно актуальным клиническим вопросом в ортодонтии.

Потеря эмали после снятия керамических брекетов: количественный анализ in vitro

Особое внимание привлекает вопрос нарушения структуры эмали во время дебондинга керамических брекетов, которые стали популярными с 1980 года, в первую очередь по причине своих эстетических характеристик, которыми металлические брекеты похвастаться попросту не могли. Однако, некоторые из керамических брекетов первого поколения провоцировали значительное повреждение эмали во время дебондинга, а исследования in vitro доказали, что 63,3% структуры эмали на границе контакта с брекетом повреждается во время их снятия. Отсюда вывод: повреждение эмали по время дебондинга ортодонтических юнитов – значительно. Однако, следует отметить, что с момента их появления, керамические брекеты все время улучшались, а производители новых аналогов уверяют, что нынешнее их поколение является безопасным для дебондинга, при этом риск повреждения эмали сведен к минимуму. Однако количественных данных, подтверждающих эти рекламные слоганы, пока что недостаточно.

Современные технологии позволяют провести количественное измерение небольших изменений поверхности зубов, которые могут возникнуть во время этапа дебондинга брекетов. В случае с металлическими брекетами, после их удаления на поверхности зуба были обнаружены остатки адгезива. Удаление адгезива провоцировало потерю эмали на глубину до 20-50 мкм. Целью данного исследования было изучение двух систем керамических брекетов, а также проведение количественной оценки изменений поверхности эмали после процесса дебондинга. Для визуализации поверхности зубов перед бондингом брекетов, после их удаления, а также после полной очистки контактирующей поверхности, использовали трехмерный (3D) оптический сканер, который помог объективизировать количественные изменения структуры эмали.

Материалы и методы

Для исследования были отобраны сорок премоляров, экстрагированных по разным ортодонтическим причинам в клинике челюстно-лицевой хирургии (процедура выполнялась по предварительному согласию Экспертного совета 13-02375-хm). Зубы были предварительно исследованы на присутствие признаков повреждения эмали, кариеса, зубного камня или реставраций, и если такие удавалось найти – образцы исключались из исследования. Затем отобранные образцы промывали водой и замачивали в 10% растворе формалина ацетата до момента непосредственного использования. В ходе исследования поверхность зубов протравливали 38% раствором фосфорной кислоты (Reliance Orthodontic Products, Itasca, Ill) в течение 30 секунд, промывали и высушивали, пока эмаль не начинала выглядеть снежно-белой. Такой оттенок эмали после протравливания и высушивания подтверждался с помощью оптического сканера. Начальные сканы зубов были получили с помощью 3D-оптического сканера (COMET xS, Steinbichler Vision Systems, Neubeuern, Germany). Его точность – 5 мкм, а пространственное разрешение (расстояние между исследуемыми точками) – 60 мкм. Адгезивный агент Transbond XT (3M Unitek, Monrovia, Calif) наносили на лицевую поверхность зубов, после чего просушивали воздухом. После этой процедуры на поверхности зубов фиксировали две разные системы брекетов с помощью ортодонтического бонда Transbond XT (3M Unitek). Для имитации клинических условий брекеты фиксировали умеренным давлением с помощью ручного инструмента до тех пор, пока брекеты не были полностью иммобилизованы. Все излишки бонда удаляли, чтобы гарантировать абсолютно чистую смежную с брекетом поверхность эмали. Адгезив полимеризировали на протяжении 45 секунд галогеновой лампой (VIP Junior, BISCO Dental Products, Schaumburg, Ill). Зубы были разделены на две экспериментальные группы в зависимости от типа используемых брекетов. В группе 1 (19 зубов) находились зубы с зафиксированными металлически армированными поликристаллическими керамическими брекетами (Clarity, 3M Unitek), которые изготовлены из белого опакового материала. Во 2-ой группе был 21 образец, на поверхности которых фиксировали чистые монокристаллические керамические брекеты (Inspire-ICE, Ormco, Orange, Calif). После фиксации брекетов зубы помещали в темную кондиционированную камеру с комнатной температурой внутри на период 7 дней до полной полимеризации адгезива.

Поликристаллические керамические брекеты удаляли с помощью щипцов Вейнгарта (Ortho-Pli, Philadelphia, Penn), а монокристаллические – при помощи специального пластикового инструмента для дебондинга (Ormco), придерживаясь протоколов изготовителя. После удаления брекетов регистрировали количество отсоединённых фрагментов конструкций, а также количество фрагментов брекетов, которые остались зафиксированными к поверхности зубов после проведения процедуры дебондинга. После этого провели второе сканирование поверхностей всех зубов, чтобы оценить изменения непосредственно после проведения дебондинга. Остатки адгезива на зубах также оценивали визуально с использованием модифицированного индекса остаточного количества бонда (Adhesive Remnant Index – ARI). Данный показатель часто используется в исследованиях, поскольку он помогает оценить те локализации, в которых процедура бондинга оказалась неэффективной. Все остатки адгезива были удалены при помощи скоростного наконечника и твердосплавного бора (H48LQ, KOMET of America, Schaumburg, Ill). После этого провели сканирование в третий и последний раз, чтобы зафиксировать изменения после полной очистки.

Все сканы были сохранены в стандартном формате STL и экспортированы в программное обеспечение Cumulus (Regents of the University of Minnesota, Minneapolis, Minn). Для определения изменений на поверхности эмали на месте фиксации брекета сканы зубов после дебондинга и сканы после полной очистки были наложены один на другой и на базовый скан. Нетронутые интактные поверхности зубов базового скана использовали в качестве опорных ориентировочных областей для точного выравнивания изображений (фото 1А) при суперимпозиции. Алгоритм выравнивания, заложенный в самом программном обеспечении Cumulus, помог свести к минимуму среднеквадратическую разницу при сопоставлении неизмененных поверхностей (неповрежденных после дебондинга брекетов) при суперимпозиции базового и последующих сканов. Так что, по крайней мере, 90% релевантных точек ориентировочных поверхностей вписывались в размерную точность сканера, равную 5 мкм. После того, как сканы были сопоставлены, изменения поверхности эмали визуализировали с помощью линейной цветовой шкалы. Таким образом удалось определить области, площадь поверхности которых увеличилась (за счет остатков адгезива), и поверхности, площадь которых уменьшилась (за счет потери эмали). По контурам областей фиксации брекетов были также измерены изменения объемов пораженной эмали и глубины самого поражения. Данные процедуры проводились с использованием алгоритмов Cumulus. Участки, на которых было зарегистрировано как потерю объема тканей (за счет убыли эмали), так и его увеличение (за счет остатков адгезива), были проанализированы отдельно, для того чтобы избежать эффекта нивелирования объективных показателей изменений за счет наложения не связанных между собой причин изменений физических параметров поверхности (фото 1B). Показатели объема и результаты измерения глубины поражения при использовании двух разных брекет-систем сравнивали с использованием t-теста, а показатели ARI сопоставляли с помощью критерия Манна-Уитни (уровень значимости был равен 0,05).

Фото 1. (А) Сканы после дебондинга и сканы после полной очистки были сопоставлены с начально полученным базовым изображением с использованием окклюзионной, проксимальной и язычной поверхностей как ориентировочных областей для суперимпозиции (выделенные желтым). (B) Объем и глубина поражения эмали (область 1), как и участок с остатками адгезива (область 2) были проанализированы независимо, для чтобы избежать нивелирования объективных параметров за счет разной природы изменений поверхности эмали (для интерпретации цветовой гаммы читатель должен ознакомиться с веб-версией программы).

Результаты

Металлически армированные поликристаллические керамические брекеты были зафиксированы на 19 зубах, в то время как монокристаллические керамические брекеты – на 21. Однако, два образца поликристаллических керамических брекетов и два монокристаллических были исключены из исследования из-за неполного сканирования области фиксации, в результате чего размер выборки первой группы сократился до 17 образцов, а второй – до 19.

Дебондинг брекетов провоцирует потерю эмали на поверхности зуба, или же образование небольшого количества остатков адгезива в месте соединения. На пяти зубах из группы с зафиксированными поликристаллическими керамическими брекетами и на одном из группы с монокристаллическими керамическими брекетами было зарегистрировано потерю эмали после удаления брекета и перед процедурой очистки. Глубина поражения эмали после дебондинга (средняя глубина) составляла 21 мкм для поликристаллических керамических брекетов и 33 мкм для монокристаллических. Объем поврежденной эмали в первой группе составлял 144 мкм3 и 36 мкм3 во второй группе соответственно.

В результате 3D-сканирования было обнаружено, что в первой группе на 16 зубах имеются остатки адгезива (то есть на всех зубах, кроме одного). Средняя толщина остаточного слоя бонда в группе поликристаллических брекетов составляла 188 мкм, в то время как во второй группе она не превышала 120 мкм. Разница показателей средней толщины резидуального бондингового слоя между двумя системами брекетов была статистически значимой (t-тест, p = 0,0164), но разница объемных показателей остатков адгезива статистической значимостью уже не отличалась (t-тест, p = 0,2381).

С помощью классификации ARI было установлено, что количество остатков адгезива после процедуры дебондинга было значительно выше в группе монокристаллических керамических брекетов по сравнению с поликристаллическими (тест Манна-Уитни; Р = 0,016): 2 зуба отвечали критерию 2 – остаток более чем половины слоя адгезива на зубе, а в 17 случаях ситуация была оценена параметром 3 – весь слой адгезива остался на зубе. При использовании же поликристаллических брекетов в 2 случаях количество остаточного адгезива оценивалось критерием 0, в 6 – критерием 1, в 1 – критерием 2, и в 8 – критерием 8 (согласно шкале ARI). Остатки адгезива были удалены с помощью твердосплавного бора. Только на двух зубах из группы поликристаллических брекетов и на одном из группы монокристаллических остатки бонда были обнаружены даже после этапа очистки. Средняя толщина их слоя при этом в первой группе составляла 16 мкм, а во второй – 15 мкм. Тем не менее, в процессе очистки также непреднамеренно было удалено небольшое количество эмали, в результате чего средняя потеря эмали (то есть глубина поражения) составляла уже 28 мкм для поликристаллических керамических брекетов, и 18 мкм – для монокристаллических. Показатели убыли эмали после этапа очистки значительно отличались между двумя моделями брекетов, как по объему (t-тест, p = 0,0245), так и по средней глубине поражения (t-тест, p = 0,0191).

Характеристика изломов брекетов во время процедуры дебондинга значительно отличалась между поликристаллическими керамическими юнитами, и их монокристаллическими аналогами (тест Манна-Уитни, р <0,0001). Из группы монокристаллических керамических брекетов, 95% (18/19) были удалены одним цельным фрагментом без каких-либо изломов. Один монокристаллический керамический юнит (5%) изломался на две части. 35% (6/17) поликристаллических брекетов во время дебондинга раскололись на четыре или больше частей, а 65% (11/17) – ровно на два фрагмента. Соотношение фрагментов брекетов оставшихся зафиксированными после процедуры дебондинга к поверхности зуба в первой и второй группе составляло 24% и 5%, соответственно.

Обсуждение

Как правило, потеря эмали в результате фиксации брекетов оценивается только после полной очистки области фиксации. Тем не менее, дебондинг является процедурой, состоящей из двух этапов: удаление брекетов и очистки от остатков адгезива. И манипуляции, проведенные на каждом из этих этапов, могут повлиять по-своему на конечный объем повреждения эмали. Поэтому мы провели оценку убыли эмали после каждой из стадий дебондинга.

Используя возможности 3D-сканирования, нам удалось провести количественную оценку и сравнить параметры потери эмали непосредственно после удаления брекета и после процедуры полной очистки. Для обеих систем брекетов были зарегистрированы незначительные повреждения после фазы дебондинга, которые в небольшой мере усугублялись после полной очистки области фиксации. Потерю эмали после дебондинга удалось зафиксировать на 5 брекетах из группы поликристаллических представителей, и 1 – из группы монокристаллических. После полной очистки их количество увеличилось до 15 и 16 случаев соответственно. При использовании металлически армированных керамических юнитов глубина и объем поражения эмали после дебондинга составляли 21±8 мкм и 114±183 мкм3, а после полной очистки возросли до 28±14 и 420±287 мкм3. Аналогичные показатели при использовании монокристаллических конструкций после дебондинга составляли 33 мкм и 36мкм3, а после очистки – 18±6, и 238±136 мкм3 соответственно. Аналогичные результаты, согласно данным литературы, были получены и после удаления металлических брекетов и полной очистки мест их фиксации. В данном исследовании как объем (произведение площади на глубину), так и средняя глубина поражения эмали определялись при использовании двух систем керамических брекетов. Следует отметить, что глубина поражения является более клинически важным показателем, нежели объем редукции тканей эмали. Поскольку толщина эмали варьирует в диапазоне от 1500 до 2000 мкм, а при проведении профилактических процедур с использованием щеточки или резиновой чашечки потеря тканей составляет 7-14 мкм, убыль эмали на глубину около 20-30 мкм считается приемлемой, и сопоставимой с таковой после проведения процедуры профессиональной гигиены. Другие исследования также сообщали практически о минимальной потере эмали в ходе дебондинга, но большинство из них было основано на проведении качественного анализа с использованием методов по типу сканирующей электронной микроскопии. Подобный подход не может обеспечить проведение дифференцированной оценки потери эмали сначала после этапа дебондинга, а потом после полной очистки области фиксации. Следует отметить, что поверхность эмали, которая теряется при дебондинге брекета, содержит большое количество фторида, поэтому врачи должны понимать, что, хотя объем убыли эмали и невелик, но все же не стоит недооценивать факта повреждение структуры эмали.

Кроме того, проводя 3D анализ потери эмали отдельно на этапе дебондинга и после полной очистки, можно количественно оценить разницу между применением двух разных брекет-систем. Показатели убыли эмали после очистки были значительно выше при использовании металлически армированных поликристаллических брекетов, чем при использовании монокристаллических аналогов. Данный факт может быть аргументирован более толстым остаточным слоем адгезива после применения брекетов первой группы исследования (фото 2). Его толщина составляла 188±113 мкм после дебондинга и 16±5 мкм после полной очистки. В группе же монокристаллических брекетов толщина резидуального слоя бонда варьировала в пределах 120±37 мкм после дебондинга и 15 мкм после чистки. Если в процессе дебондинга некоторые фрагменты брекетов остаются зафиксированными к поверхности зуба, их удаление может быть довольно трудной для врача задачей. Процедура удаления подобных фрагментов является некомфортной как для пациента, так и для врача, кроме того в результате такой полной очистки риск повреждения эмали только возрастает. Последнее заключение подтверждается количественными результатами нашего исследования, которые демонстрируют более высокие показатели потери эмали при использовании поликристаллической керамической брекет-системы, при дебондинге которой, количество остаточных фрагментов было значительно выше, чем при использовании монокристаллических юнитов.

Фото 2. (А) Скан после проведения дебондинга: фрагмент брекета остался зафиксированным на зубе (черный цвет соответствует показателю цветовой гаммы на глубине повреждения 250 мкм) с прилегающей областью резидуального слоя адгезива (светло-голубой, синий, фиолетовый). (Б) Скан после полной очистки зуба: удаление фрагмента брекета спровоцировало дополнительную потерю эмали (зеленый, желтый) (для интерпретации цветовой гаммы читатель должен ознакомиться с веб-версией программы).

Переломы и сколы брекетов в большинстве случаев возникали при использовании поликристаллических керамических юнитов (65% - раскол на два фрагмента, 18% - на 4, 18% - больше чем на 4). При использовании монокристаллических брекетов в 95% случаев они удалились монофрагментом. Все поликристаллические брекеты изламывались на два или более фрагментов, в то время как среди монокристаллических аналогов только один брекет (5%) фрагментировался на две части во время дебондинга. Полученные результаты противоречат другому исследованию, в котором было доказано, что поликристаллические керамические брекеты изламываются реже, чем монокристаллические аналоги. Однако хорошо известным и документированным остается тот факт, что увеличение силы дебондинга прямо пропорционально частоте возникновения трещин эмали и переломов брекетов. Дебондинг монокристаллических керамических брекетов требует приложения меньшей силы для нарушения взаимосвязи со структурой зуба, что подтверждено более низкими показателями потери эмали и меньшим количеством переломов при исследовании образцов второй группы. Согласно данных производителя, фрагментирование юнита на две части является предпочтительной характеристикой поликристаллических керамических брекетов. Конструкция брекета предусматривает вертикальную прорезь для проведения дебондинга с помощью инструмента. Область концентрации напряжения при действии силы формируется у основы брекета таким образом, что перелом происходит вдоль вертикальной оси по прорези. В ходе проведения исследования было обнаружено, что большинство поликристаллических керамических брекетов (65%) действительно фрагментируются на две части. Тем не менее, 6 из 17 поликристаллических керамических юнитов (35%) изломились на четыре или более частей, а в случае с 4 брекетами (24%) фрагменты остались зафиксированными к поверхности зубов после проведения дебондинга.

Монокристаллические керамические брекеты, напротив, оригинально разработаны для того, чтобы удаляться с поверхности зуба одной частью с помощью специальных пластиковых щипцов. Такая характеристика брекета обеспечивается присутствием циркониевых микросфер (диаметром 40 мкм), внедренных в основу юнита. Как следствие, только в одном случае фрагмент монокристаллического брекета (5%) остался на зубе после дебондинга. Данный результат согласуется с предыдущим исследованием, в котором примерно 20% используемых поликристаллических керамических брекетов раскололись на четыре или более фрагментов, а монокристаллические аналоги оставались целостными при удалении. 3M Unitek предлагает специально разработанные щипцы для дебондинга поликристаллических керамических брекетов, но параллельно утверждает, что щипцы Вейнгарта или Хова также могут быть использованы с аналогичным успехом. Однако, очевидно, что использование подобных инструментов провоцирует фрагментацию брекетов на значительное количество частей, поскольку только так можно объяснить результаты, полученные в нашем исследовании.

Можно оспорить мнение о том, что брекеты идеально отделяются от адгезива, и почти весь слой бонда остается на поверхности зуба. ARІ-индекс, характеризирующий количество оставшегося адгезива на поверхности зуба, имел достаточно отличающиеся показатели при использовании двух разных брекет-систем. При использовании монокристаллических керамических брекетов 18 из 19 образцов (95%) при дебондинге отделились таким образом, что почти весь слой адгезива остался на поверхности зуба с хорошо отчётливыми границами. Это облегчило процедуру очистки, поскольку бонд был визуально заметен (фото 3). При использовании поликристаллических керамических брекетов, значение ARI достаточно отличались в разных экспериментальных случаях. Около половины брекетов данной группы (47%) отделились аналогично монокристаллическим, оставив почти весь слой адгезива на поверхности зуба, в то время как другая половина образцов (47%) сохранила почти половину слоя бонда собственно на поверхности самого брекета. Данные показатели согласуются с другим исследованием, при котором проводили тестирование брекетов с аналогичным протоколом их дебондинга, в результате чего было обнаружено, что почти половина из образцов сохранила 50% или менее количества адгезива на самой фиксирующейся поверхности брекета.

Фото 3. (А) Скан после процедуры дебондинга монокристаллического керамического брекета: четкие очертания остатков адгезива (синий, фиолетовый, черный). (В) Скан после полной очистки: признаков потери эмали не обнаружено (серый) (для интерпретации цветовой гаммы читатель должен ознакомиться с веб-версией программы).

Снижение объема повреждения эмали в ходе процедуры дебондинга керамических брекетов, а также после проведения полной очистки поверхности зуба от остатков адгезива, является важным и клинически острым вопросом. Хотя мы обнаружили существенные различия в производительности двух разных брекет-систем, но общий вывод состоит в том, что обе из них обеспечивают успешное проведение этапа дебондинга, после которого потеря эмали является довольно незначительной. При оценке результатов данного исследования, важно помнить, что данные, полученные в клинических условиях и при проведении эксперимента in vitro, могут в некоторой степени отличаться. Силы, необходимые для удаления брекетов, могут отличаться в зависимости от влияния внешних условий, таких как температура, влажность и другие параметры ротовой полости, которые могут снизить прочность соединения и, следовательно, повлиять на глубину повреждения эмали при проведении процедуры дебондинга. Кроме того, удаленные зубы, используемые в нашем исследовании, могли иметь незамеченные нами поверхностные или подповерхностные трещины, обусловленные щипцами во время экстракции. В таком случае поверхность эмали первично была нарушена еще до фиксации брекетов. Тем не менее, результаты данного исследования in vitro являются клинически актуальными. Технология 3D сканирования позволила провести количественный анализ очень малых и визуально незаметных изменений поверхностей эмали, клиническая оценка которых является практически невозможной. В ходе данного исследования было обнаружено, что процедура очистки поверхности эмали после процедуры дебондинга может спровоцировать еще большее повреждение эмали, поэтому последнюю нужно проводить крайне осторожно. Учитывая прогресс нынешних цифровых технологий, в будущем клиническое исследование будет проводиться с использованием внутриротового сканера, что позволит проверить и расширить результаты нашего исследования в реальных клинических условиях, а также сформирует объективное представление о том, что происходит с поверхностью зуба после дебондинга ортодонтических брекетов.

Выводы

  1. Количественную оценку убыли эмали в ходе дебондинга керамических брекетов можно проводить с использованием точного 3D сканера.
  2. И поликристаллические, и монокристаллические керамические брекет-системы могут быть успешно удалены с поверхности зуба с практически минимальным повреждением эмали. При использовании поликристаллических керамических брекетов было обнаружено, что показатели потери эмали немного выше после проведения этапа полной очистки поверхности зуба, что может быть аргументировано тем, что на поверхности эмали остается более толстый слой остаточного адгезива, а количество фрагментов брекета, оставшихся зафиксированными на зубе, тоже значительно выше, чем у монокристаллических аналогов.
  3. Окончательные показатели потери эмали после очистки поверхности с помощью твердосплавного бора составляли 20-30 мкм при использовании любой из двух исследуемых керамических брекет-систем.

Авторы: Sam N. Sulimana, Terry M. Trojanb, Daranee Tantbirojnc, Antheunis Versluis

0 комментариев

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.

Войти или Зарегистрироваться