В Донском государственном техническом университете предложили методику оценки влияния стоматологического лечения на плотность минерализации патологических тканей зуба с использованием компьютерной микротомографии. В работе исследователи сравнили значения плотности ранней кариозной эмали и дентина (твердой ткани зуба) вблизи нее с плотностью тех же тканей, модифицированных двумя пломбировочными материалами и полимерным инфильтрантом. Рентгеновский компьютерный микротомограф применялся как для трехмерной визуализации областей вокруг области кариеса, так и для оценки влияния кариеса и стоматологических процедур на плотность здоровых тканей, а также для подробного изучения структуры пломб.
В процессе исследования, предметом которого стали методы и материалы, применяемые для лечения раннего кариеса, наилучшие результаты при наличии ряда недостатков показал малоизученный полимерный инфильтрант. Пломбы из более традиционного материала – стеклоиономерного цемента продемонстрировали обилие пустот (артефактов), снижающих плотность вылеченного зуба.
В рамках исследования под руководством профессора Сиднейского университета Майкла Свэйна ученые опорного вуза и РостГМУ разработали методологию изучения эффективности различных видов лечения раннего кариеса, которая поможет стоматологам-клиницистам в выборе наиболее подходящей техники лечения.
Предложенная методика позволяет определить, насколько каждый из исследованных материалов – композит, стеклоиономерный цемент и полимерный инфильтрант – имитируют живую ткань. В случае с инфильтрантом сотрудники опорного вуза изучили три образца, обработанных в разных техниках.
Исследования проводились на образцах зубов человека, рассмотренных ex vivo (живая ткань перенесена из организма в искусственную внешнюю среду). С одобрения локального независимого этического комитета РостГМУ были отобраны 5 зубов с одинаковой степенью деминерализации. Ученые изучили и проанализировали все исходные параметры образцов на микротомографе с учетом карты плотностей перед стоматологическим вмешательством, а затем проделали то же самое после клинических процедур с целью выяснения количественных и качественных характеристик тканей образцов путем наложения полученных трехмерных карт друг на друга.
– При применении пломбировочных материалов существует вероятность потери адгезии между эмалью и пломбой, связанной с последствиями сжимающих напряжений полимеризации, микротрещин материала и значительной разницей в свойствах механического и теплового расширения искусственных и природных материалов, – отметил младший научный сотрудник лаборатории механики биосовместимых материалов НОЦ «Материалы» ДГТУ Евгений Садырин.
Ученые обнаружили, что композитный материал по плотности минерализации оказался близок к натуральной эмали в отличие от стеклоиономерного цемента. Кроме того, в отличие от последнего композит показал небольшое количество внутренних структурных артефактов (более равномерную плотность). Но есть и недостатки: композит разделился на два слоя, причем нижний слой имитировал эмаль хуже, чем внешний.
У стеклоиономерного цемента прочностные характеристики оказались значительно ниже, чем у эмали. Также структура стеклоиономерного цемента продемонстрировала множество артефактов в виде включений повышенной и пониженной плотности (снижение значения плотности до 35% от здоровой ткани).
Принцип работы метода инфильтрации заключается в удалении поверхностного слоя эмали кислотой, высушивании пористой области и насыщении ее очень текучим полимерным материалом, в результате чего поры деминерализованной эмали заполняются полимерной смолой. Таким образом, микроструктура эмали, хотя и очень пористая, остается неповрежденной, и удаление здоровой эмали, окружающей патологическую ткань, исключается. Это устраняет необходимость в анестезии.
В случае с инфильтрантом стоматолог предварительно обрабатывал область кариеса кислотой для снятия верхнего слоя эмали, так как на ранней стадии кариеса этот слой по свойствам близок к здоровой ткани, а сам участок поражения находится глубже. Затем уже слоями спустя определенные промежутки времени и после обработки наносятся другие препараты – части инфильтранта. Процесс затвердения материала завершается полимеризационной лампой.
Инфильтрант подействовал на зубы во всех трех случаях по-разному. В первом случае кислота распространилась и на здоровую ткань зуба, слишком травмировала ее и близлежащий слой дентина, тем самым снизив прочность и другие характеристики здоровой ткани. Во втором случае, когда область поражения кариесом находилась в пришеечной области рядом с десной и была локализована, инфильтрант сработал хорошо и даже достиг здоровой части, дентина. Там же, где патологическая ткань была очень тонкой, узкой и витиеватой, инфильтрант, распространяясь по сложной траектории, не смог заполнить всю пораженную область. Обнаружить это представилось возможным лишь при помощи микротомографа, так как медицинские рентгеновские аппараты не способны регистрировать ранние изменения плотности эмали. По словам исследователей, инфильтрат демонстрирует высокую способность проникновения в ткани и их модификации, однако она не безгранична, и этот факт тоже следует учитывать: если кариес уже глубокий, то материал просто не заполнит всю пораженную область, а кариесогенные бактерии в эмали продолжат ее разрушать.
– Техника инфильтрации позволяет лечить кариес без сверления бором и введения анестезии, – прокомментировал Евгений Садырин. – Врач-клиницист может идентифицировать их визуально, провести лечение, не удаляя естественную эмаль, при этом как бы искусственно наращивая частично разрушенные кристаллы полимером.
Применение рентгеновского компьютерного микротомографа позволило выполнять неразрушающую трехмерную визуализацию микроокружения областей кариеса. Микрокомпьютерная томография использовалась с целью оценки влияния кариеса на плотность минерализации здоровых тканей, влияния стоматологических процедур на плотность, а также подробного изучения структуры пломб.
– В целом метод инфильтрации обладает потенциалом, но его эффективность зависит от различных факторов, таких как тип кариозного поражения и его глубина, а также от навыков стоматолога-клинициста, – рассказал Евгений Садырин. – Согласно нашим наблюдениям, кислота, применяемая для растворения поверхностного, псевдоинтактного слоя, также способна вызвать серьезную деминерализацию окружающих здоровых тканей. В этой связи, чтобы в полной мере использовать преимущества этой техники, врач должен принимать меры по ограничению области воздействия кислоты.