fbpx

Потеря эмали после снятия керамических брекетов: количественный анализ in vitro

Sam N. Suliman,
Terry M. Trojan,
Daranee Tantbirojn,
Antheunis Versluis

Ортодонтия как специфическая и независимая отрасль стоматологии в прошлом веке претерпела значительные изменения, сопутствующие ее прогрессу как самостоятельной специальности. Одним из наиболее значительных нововведений было использование эмалевых протравливающих агентов и адгезивных 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 непосредственной адгезивной фиксации 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 – слишком высокая сила взаимосвязи провоцирует риск повреждения поверхности зубов во время их снятия. Эта проблема является нерешенной и до сих пор остается довольно актуальным клиническим вопросом в ортодонтии.

Потеря эмали после снятия брекетов

Особое внимание привлекает вопрос нарушения структуры эмали во время снятия 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 повреждаются во время их снятия. Отсюда вывод: повреждение эмали во время снятия ортодонтических элементов – 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 снятия и 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 снятия 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 снятия. Для визуализации поверхности зубов перед фиксацией 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 челюстнолицевой хирургии (процедура выполнялась по предварительному согласию Экспертного совета 13-02375-хm). Зубы были предварительно исследованы на наличие 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 (Релианс Ортодонтикс Продактс/Reliance Orthodontic Products) в течение 30 секунд, промывали и высушивали до белоснежного вида эмали. Такой оттенок эмали после протравливания и высушивания подтверждался с помощью оптического сканера. Начальные сканы зубов были получены с помощью 3D-оптического сканера Комет x5/COMET x5 (Штайнбихлер Визион Системс/Steinbichler Vision Systems). Его точность – 5 мкм, а пространственное разрешение (расстояние между исследуемыми точками) – 60 мкм. Адгезив Трансбонд ИксТи/Transbond XT (3M Юнитек/Unitek) наносили на лицевую поверхность зубов, после чего высушивали воздухом. После этой процедуры на поверхности зубов фиксировали две разные системы брекетов с помощью ортодонтического адгезива Трансбонд ИксТи/Transbond XТ (3M Юнитек/Unitek). Для имитации клинических условий брекеты фиксировали умеренным давлением с помощью ручного инструмента до тех пор, пока они не были полностью зафиксированы. Все излишки адгезива удаляли, чтобы гарантировать абсолютно чистую поверхность эмали вокруг брекета. Адгезив полимеризировали в течение 45 секунд галогеновой лампой (ВИП Джуниор/VIP Junior, Биско/BISCO).

Зубы были разделены на две экспериментальные группы в зависимости от типа используемых брекетов. В группе 1 (19 зубов) находились зубы с зафиксированными металлическими армированными поликристаллическими керамическими брекетами (Клэрити/Clarity, ЗМ Юнитек/3M Unitek), которые изготовлены из белого опакового материала. Во 2-ой группе был 21 образец, на поверхности которых фиксировали чистые монокристаллические керамические брекеты (ИнспайрАйс/Inspire-ICE, Ормко Оранж/Ormco Orange). После фиксации брекетов зубы помещали в темную кондиционированную камеру с комнатной температурой на период 7 дней до полной полимеризации адгезива.

Поликристаллические керамические брекеты удаляли с помощью щипцов Вейнгарта (Орто-Пли/Ortho-Pli), а монокристаллические – при помощи специального пластикового инструмента для дебондинга (Ормко/Ormco), придерживаясь протоколов изготовителя. После удаления брекетов регистрировали количество отсоединенных фрагментов конструкций, а также количество фрагментов брекетов, которые остались зафиксированными к поверхности зубов после процедуры снятия. После этого провели второе сканирование поверхностей всех зубов, чтобы оценить изменения непосредственно после отклейки. Остатки адгезива на зубах также оценивали визуально с использованием модифицированного индекса остаточного количества бонда (Индекс остатков адгезива/Adhesive Remnant Index – ARI). Этот 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, Комет). 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 Кумулс/Cumulus (Отделение университета Минесоты/Regents of the University of Minnesota). Для определения изменений на поверхности эмали на месте фиксации брекета сканы зубов после отклейки 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 Кумулс/Cumulus, помог свести к минимуму среднеквадратическую разницу при сопоставлении неизмененных поверхностей (неповрежденных после отклейки 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. Эти процедуры проводились с использованием алгоритмов Кумулс/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 1Б). 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 отклейки и сканы после полной очистки были сопоставлены с начально полученным базовым изображением с использованием окклюзионной, проксимальной и язычной поверхностей как ориентировочных областей для суперимпозиции
Результаты

Металлические армированные поликристаллические керамические брекеты были зафиксированы на 19 зубах, а 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.

Отклейка 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 отклейки (средняя глубина) составляла 21 мкм для поликристаллических керамических брекетов и 33 мкм для монокристаллических. Объем поврежденной эмали в первой группе составлял 144 мкм3, а во второй — 36 мкм3.

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 адгезива 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 (индекса остатков адгезива) было установлено, что количество остатков адгезива после процедуры отклейки было значительно выше в группе моно-кристаллических керамических брекетов по сравнению с поликристаллическими (тест Манна-Уитни; Р = 0,016): два 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-х случаях количество остаточного адгезива оценивалось критерием0,в6–критерием1,в1–критерием2и 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 поломок брекетов во время процедуры отклейки значительно отличалась между поликристаллическими керамическими элементами 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 поломок. Один монокристаллический керамический юнит (5%) изломался на две части. 35% (6/17) поликристаллических брекетов во время отклейки раскололись на четыре или больше частей, а 65% (11/17) – ровно на два фрагмента. Количество фрагментов брекетов, оставшихся зафиксированными после процедуры отклейки 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, отклейка или дебондинг является процедурой, состоящей из двух этапов: удаления брекетов и очистки от остатков адгезива. И манипуляции, проведенные на каждом из этих этапов, могут по своему повлиять на конечный объем повреждений эмали. Поэтому мы провели оценку убыли эмали после каждой из стадий снятия брекетов.

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 отклейки, которые в небольшой мере усугублялись после полной очистки области фиксации. Потерю эмали после снятия брекетов удалось зафиксировать на 5 брекетах из группы поликристаллических представителей и на 1 – из группы монокристаллических. После полной очистки их количество увеличилось до 15 и 16 случаев соответственно. При использовании металлически армированных керамических элементов глубина и объем поражения эмали после отклейки 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 36 мкм3, а после очистки – 18±6 и 238±136 мкм3 соответственно. Аналогичные результаты, согласно данным литературы, 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 клинически более 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 отклейки, 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 отклейки, а потом после полной очистки области фиксации. Следует отметить, что поверхность эмали, которая теряется при снятии брекета, содержит большое количество фторида, поэтому врачи должны понимать, что хотя объем убыли эмали и невелик, но все же не стоит недооценивать факта повреждения структуры эмали.

Кроме того, проводя 3D анализ потери эмали отдельно на этапе отклейки 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 отклейки и 16±5 мкм после полной очистки. В группе же монокристаллических брекетов толщина резидуального слоя бонда варьировала в пределах 120±37 мкм после отклейки и 15 мкм после чистки. Если в процессе отклейки некоторые фрагменты брекетов остаются зафиксированными к поверхности зуба, их удаление может быть довольно трудной задачей для врача. 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 моно-кристаллических юнитов.

Фото 2. (А) Скан после проведения отклейки: фрагмент брекета остался зафиксированным на зубе (черный цвет соответствует показателю цветовой гаммы на глубине повреждения 250 мкм) с прилегающей областью резидуального слоя адгезива

Переломы и сколы брекетов в большинстве случаев возникали при использовании поли-кристаллических керамических юнитов (65% — раскол на два фрагмента, 18% — на 4, 18% — больше чем на 4). При использовании моно-кристаллических брекетов в 95% случаев они удалились монофрагментом. Все поликристаллические брекеты ломались на два или более фрагментов, в то время как среди монокристаллических аналогов только один брекет (5%) фрагментировался на две части во время отклейки. 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. Отклейка 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 данным производителя, фрагментирование элемента на две части является предпочтительной характеристикой поликристаллических керамических брекетов. Конструкция брекета предусматривает вертикальную прорезь для проведения отклейки 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 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 снятия.

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 отклейки. 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 Юнитек предлагает специально разработанные щипцы для снятия 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 адгезива остается на поверхности зуба. ARІ-индекс, характеризирующий количество оставшегося на поверхности зуба адгезива, имел достаточно отличающиеся показатели при использовании двух разных брекет-систем. При использовании монокристаллических керамических брекетов 18 из 19 образцов (95%) при отклейке отделились таким образом, что почти весь слой адгезива остался на поверхности зуба с хорошо отчетливыми границами. Это облегчило процедуру очистки, поскольку адгезив 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. Эти показатели согласуются с другим исследованием, в котором проводили тестирование брекетов с аналогичным протоколом их дебондинга, в результате чего было обнаружено, что почти половина образцов сохранила 50% или менее количества адгезива на самой фиксирующейся поверхности брекета.

Фото 3. (А) Скан после процедуры отклейки монокристаллического керамического брекета: четкие очертания остатков адгезива

Снижение объема повреждения эмали в ходе процедуры отклейки керамических брекетов, а также после полной очистки поверхности зуба от остатков адгезива является важным и клинически острым вопросом. Хотя мы обнаружили существенные различия в поведении двух разных брекет-систем, но общий вывод состоит в том, что обе обеспечивают успешное проведение этапа отклейки, 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: температуры, влажности и других параметров ротовой полости, которые могут снизить прочность соединения и повлиять на глубину повреждения эмали при отклейке. Кроме того, удаленные зубы, используемые в нашем исследовании, могли иметь не замеченные 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 не заметных изменений поверхностей эмали, клиническая оценка которых является практически невозможной. В ходе исследования было обнаружено, что процедура очистки поверхности эмали после процедуры отклейки 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.

 

Висновки

Количественную оценку убыли эмали в ходе отклейки керамических брекетов можно проводить с использованием точного 3D-сканера.

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. Это может быть аргументировано тем, что на поверхности эмали остается более толстый слой остаточного адгезива, а количество фрагментов брекета, оставшихся зафиксированными на зубе, также значительно выше, чем у монокристаллических аналогов.

Окончательные показатели потери эмали после очистки поверхности с помощью твердо-сплавного бора составляли 20-30 мкм при использовании любой из двух исследуемых керамических брекет-систем.

 

Статья предоставлена стоматологическим порталом Клуб стоматологов https://stomatologclub.ru/

Курсы для стоматологов

Онлайн + DVD курсы

Контакти

Ми в соціальних мережах

uk