Механика взаимодействия эмали и дентина передних зубов
Уникальная способность естественного зуба противостоять жевательным и температурным нагрузкам в течение всей жизни является результатом структурной и физической взаимосвязи между чрезвычайно твердой тканью (эмаль) и более гибкой (дентин). Признание этих взаимоотношений привело к росту беспокойства о биомеханической реакции интактных твердых тканей на реставрационные процедуры. Это особенно характерно для задних зубов. Был сделан важный шаг, когда исследователи сосредоточили свое внимание на биомеханических побочных эффектах амальгамовых реставраций (а именно на переломах бугорков и синдроме треснувшего зуба). В ходе большого числа исследований, анализирующих биофизические напряжения и деформации, было обнаружено следующее:
• Реставрационные процедуры могут сделать коронку зуба менее прочной.
• Зуб можно сделать более прочным, если увеличить сопротивляемость коронковой части деформациям.
Базируясь на этих принципах, упрочнение зуба было достигнуто в результате полного или частичного покрытия дефекта (экстракоронковое усиление) за счет вещества интактного зуба. На сегодняшний день адгезивная технология доказала свою эффективность: она позволяет одновременно восстановить жесткость коронки и обеспечить максимальное сохранение оставшихся твердых тканей (внутрикоронковое усиление). Исследования показали, что АКР позволяют восстановить жесткость зуба, которой нельзя было достичь при помощи амальгамы.
Однако нужно помнить, что физические свойства композитных смол несколько ограничены. Одно из таких ограничений - модуль упругости, который для среднего гибрида с микронаполнителем может быть на 80% ниже (приблизительно 10-20 ГПа), чем модуль упругости эмали (приблизительно 80 ГПа). Как уже упоминалось, эмаль эффективно распределяет напряжения по коронке.
В том случае, если эмаль заменяется более гибким материалом, можно ожидать лишь частичного восстановления жесткости коронки.
Исследования, проведенные Reeh и соавт., а также Reeh и Ross, показали 76-88% восстановления жесткости коронки после установки композитных пломб и виниров. С другой стороны, было показано, что жесткость коронки может быть восстановлена на 100%, если использовать в качестве заменителя эмали полевошпатную керамику (модуль упругости приблизительно 70 ГПа), которая входит в состав керамических виниров (см. рис. 11d). Зубы, восстановленные при помощи керамических виниров, связанных с дентином, доказали абсолютное биомиметическое поведение при совокупности реставрационных процедур и тестировании на излом (рис. 12).
Эффект от потери эмали и восстановление ее первоначальной толщины. Графическое представление относительной гибкости (изменения гибкости по отношению к первоначальной) для естественных резцов после удаления тканей коронки (11a). Полное удаление проксимальной эмали (второй столбец) не влияет на жесткость коронки, а полное удаление вестибулярной эмали (последний столбец) оказывает наиболее неблагоприятный эффект; обозначение 1/3, 2/3 и 3/3 указывает на объем удаленной эмали. Препарирование зуба путем полного удаления эмали с вестибулярной поверхности было смоделировано при помощи МКЭ (11b-11e); участок тангенциальных напряжений (красная линия) проходит у каждого зуба по нёбной поверхности от пришеечной зоны к резцовой; значительное увеличение растягивающих напряжений было обнаружено в остаточной эмали нёбной ямки (нагрузка на нёбную часть зуба 50 Н на резцовом крае, коэффициент деформации 10х на карте напряжений мКФМ) (11b-11c). Оригинальный профиль тангенциального напряжения полностью восстановлен после адгезии полевошпатного керамического винира (11d); использование композитного винира позволяет осуществить только частичное восстановление жесткости (11e). Оригинальное распределение напряжения естественного зуба (серая линия) принято в качестве эталона.
По рисункам 11 и 12 можно легко себе представить действие биомиметического принципа, что логически приводит нас к анализу того, какие материалы будут лучше всего моделировать поведение эмали и дентина. Этот подход частично представлен в таблице 1. Простую полевошпатную керамику можно сравнить с эмалью. Важно упомянуть о том, что:
- Большинство зуботехнических керамик имеет более высокий предел прочности, чем естественная эмаль. От высокопрочных материалов, таких как армированная керамика, не требуется соблюдения принципа биомиметики.
По-прежнему остается предметом беспокойства стираемость (абразивность) полевошпатных материалов, особенно при изготовлении полнопокровных реставраций латеральных сегментов зубного ряда, а также вкладок и накладок. В этом отношении в ближайшем будущем могут существенно повыситься позиции биологически активной стеклокерамики. С другой стороны:
Перелом интактных резцов в сравнении с переломом резцов, восстановленных при помощи керамических виниров, связанных с дентином*. Естественные резцы (12a, 12b) и резцы с винирами (12c, 12d) были подвержены комбинированным реставрационным процедурам (эндодонтическое лечение с последующей установкой реставраций 3-го класса), за которыми следовало искусственное старение (термоциклирование 1 000x при 5-55°С) и испытание на изломостойкость (катастрофическая нагрузка на нёбную поверхность резцового края, надпил нёбной поверхности). Обратите внимание на схожий путь перелома. Оба зуба вели себя как консольные балки. Из-за распределения напряжения в зубе трещины распространялись не горизонтально, а под углом к вестибулярной зоне компрессионного напряжения. Распространение трещины в восстановленном зубе (12c, 12d) шло по довольно характерному пути, который четко обходит связанный с дентином винир. Отломился большой участок дентина (12d), при этом реставрация осталась интактной и без трещин. Реставрация была изготовлена из полевошпатной керамики.
P.S. *Восстановленный виниром образец (рис. 12с и 12d) был создан путем полного удаления эмали с щечной поверхности, при этом резцовый край был укорочен с 1,5 до 2 мм с последующим умеренным препарированием в межзубной зоне (с проникновением на половину проксимальной поверхности). Затем использовалась специальная процедура адгезии к дентину. Обширное удаление эмали и оголение дентина не являются традиционным подходом к установке виниров. Был выбран рискованный экспериментальный дизайн, что создало максимально трудную задачу для комплекса зуб-реставрация.
За счет консервативного характера лечения керамические виниры не подвергают опасности зубы-антагонисты: нёбная и функциональная стороны зуба часто остаются интактными.
Самой близкой по свойствам заменой дентина являются гибридные композиты из-за их схожего модуля упругости. Большинство композитов, однако, имеют напряжение усадки и высокое термическое расширение (до четырехкратного термического расширения естественного зуба или керамики). Это вызывает значительные проблемы при комбинировании тонких слоев керамики и заполняющих композитов, особенно если при изготовлении реставраций используются толстые композитные прокладки (>200 мкм).
Самым трудным параметром является моделирование ДЭС, сложность которого превышает все разумные пределы. Несмотря на это, прогресс адгезии позволил усовершенствовать качества зоны взаимодействия реставрация-зуб (рис. 12c и 12d).
Используя принцип биомиметики, можно сделать следующий вывод: новые подходы к восстановлению зубов должны ставить своей целью создание не самой прочной реставрации, а скорее реставрации, которая по своим механическим, биологическим и оптическим свойствам совместима с подлежащими тканями зуба.
