Вы здесь

Принципы прямого моделирования штифтовой конструкции на основе волоконно-упроченного композиционного материала

_Title Принципы прямого моделирования штифтовой конструкции на основе волоконно-упроченного композиционного материала
_Author
_Keywords

Реставрационная стоматология постоянно совершенствуется по мере разработки новых материалов и технологий. В любой области использование моделей облегчает решение системных задач путем выявления проблемы, а затем разделения ее на отдельные фрагменты, с которыми проще работать. Особые принципы моделирования выводят нас на более высокий уровень понимания потенциальных проблем в каждом случае реставрационного лечения. Цель данной статьи состоит в том, чтобы предложить клиницисту ряд принципов моделирования или модель для выработки системы создания реставрации.


Система


Термин "система" применяется для определения "любого набора компонентов, работающих в комплексе для достижения общей цели" [1]. Выбор адекватных штифтовых систем в каждой конкретной клинической ситуации требует оценки различных компонентов и их взаимодействия [2]. Компонентами прямой штифтовой системы из волоконно-упроченного композита являются: поверхность корневого дентина, внутрикорневой штифт, культевая часть, фиксирующий цемент и коронка [3]. Систему можно рассматривать в четырех областях: в области внутрикорневой поверхности (поверхности дентина), на границе между штифтом и зубом, внутри культевой вкладки и во внутренней части коронки. Для успешного восстановления зуба после эндодонтического лечения необходимо принять во внимание разнообразие и сложность взаимодействия этих поверхностей с различными реставрационными материалами [4]. Недостатки, выявленные при оценке взаимодействия между компонентами любой системы позволяют нам выработать моделировочные принципы, которые могут быть применимы к любым видам реставрации на штифтах. Поэтому при использовании штифтовой системы из волоконно-упроченного композита в комплексе мероприятий для восстановления зуба необходимо принимать во внимание следующие принципы:


Максимальная ретенция штифта и устойчивость культи


Расцементировка реставрационных конструкций и переломы корней зубов являются основными причинами неэффективности реставраций на культевых вкладках со штифтами (рис. 1 а, б, с). Чтобы избежать подобных неудач при восстановлении зубов после эндодонтического лечения необходимо добиться устойчивости культевых вкладок и ретенции штифтов. Идеальная штифтовая система должна замещать утраченные структуры зуба, обеспечивая адекватную ретенцию и поддержку культевой части и, следовательно, устойчивость реставрации за счет перераспределения окклюзионных сил во время функциональных и парафункциональных нагрузок для предотвращения переломов корней. Штифт из волоконно-упроченного композита использует внутреннюю морфологию канала, площадь поверхностей и их неровности для увеличения площади сцепления, что улучшает структурную целостность сохраняющегося корневого дентина, усиливает ретенцию и устойчивость к смещению [4-6].








Рис. 1 а, б, с. Неудача лечения: расцементировка реставрации на штифтовой основе.

Сохранение структуры зуба


Традиционные литые штифтовые системы и готовые штифтовые системы часто требуют дополнительного препарирования для создания соответствующего пути введения и адаптации к стенкам канала. Расширение пространства канала путем биомеханического препарирования в ходе и по окончании эндодонтического лечения сопровождается значительным иссечением дентина для формирования оптимального эндодонтического доступа. Такое истончение дентина ослабляет зуб [7] и может стать причиной развития горизонтальных и вертикальных переломов корня. Совершенствование композиционных материалов и адгезивных технологий позволяет проводить обработку каналов более щадящим образом. Штифт из волоконно-упроченного композита дает возможность сохранить структуру канала и является методом выбора при обработке каналов с неправильной анатомией, поскольку данный метод не требует конического расширения канала и предусматривает минимальную обработку, используя поднутрения и неровности поверхности для увеличения площади сцепления. Такое сохранение дентина снижает риск развития перелома зуба при обычной функциональной нагрузке или в случае травмы [8].


Внутренняя адаптация


Обычные фиксирующие цементы, такие как цинк-фосфатный цемент, только заполняют пустоты между контактирующими поверхностями, не образуя сцепления ни с одной из них [4]. Использование цементирующих материалов двойного отверждения со штифтовой конструкцией из волоконно-упроченного композита создает физическое и потенциальное химическое взаимодействие с каркасным материалом и дентином, что усиливает равномерность сцепления поверхностей. Применение композиционного цемента с адгезивной системой обеспечивает более тесный контакт каркасного материала с дентином благодаря меньшей вязкости полимерного цемента, что улучшает морфологическую внутрикорневую адаптацию [9].


Низкомодульный композит выступает как эластичный буфер, компенсирующий стресс, связанный с полимеризационной усадкой, за счет текучести, помогает избежать образования пор и снизить микропроницаемость [ 10]. При низком модуле эластичности композит растягивается, приспосабливаясь к модулю эластичности, характерному для самого зуба.


Кроме того, низкомодульные композиционные цементы могут улучшать смачиваемость поверхности, что обеспечивает более полную внутреннюю поверхностную адаптацию и сокращает риск образования пустот, которые вызывают ослабление поверхности и микропроницаемость [11]. Поэтому использование фиксирующего цемента для укрепления и поддержки стенок каналов способствует упрочению корня и стабилизирует комплекс "зуб-реставрация".


Оптимальный эстетический результат


Если достижение эстетического эффекта является первоочередной задачей, серьезным фактором становится адекватный выбор реставрационных материалов. Светопроводимость традиционных готовых или литых металлических штифтов отличается от естественных зубов. Падающий свет полностью блокируется металлическим штифтом, который отбрасывает характерную тень в субмаргинальной области [14] (рис.2). При использовании цельнокера-мической реставрации цвет и опаковость металлического штифта могут привести к нарушению цвета и потемнению десны и пришеечной части зуба [15,16].








Рис. 2. Литые металлические штифтовые системы полностью блокируют проходящий свет, в результате чего образуется характерное затенение в придесневой области.

Вторичные оптические свойства (такие как прозрачность, опаковость, опалесцен-ция, радужный эффект, флуоресценция) композита позволяют свету, проходящему через естественные ткани зуба и реставрационный материал, отражаться, преломляться, поглощаться и рассеиваться в зависимости от оптической плотности кристаллов гидро-ксилапатита, эмалевых призм и дентинных канальцев [17]. Поэтому, стремясь к максимальной эстетической гармонии с окружающими зубами, следует учитывать, что фиксирующий реставрационный материал может непосредственно влиять на качество окончательной реставрации.


Профилактика переломов корня


Перелом корня является одной из возможных причин осложнений, связанных с применением систем на штифтовой основе [18, 19]. Главная цель при восстановлении зубов после эндодонтического лечения состоит в разработке дизайна, который позволил бы равномерно распределить окклюзионную нагрузку и сохранить структуру зуба в случае разрушения реставрации под действием окклюзионной нагрузки или в результате травмы. Модуль эластичности обычных литых штифтов в 10 раз больше, чем у естественного дентина [4]. Эта потенциальная несовместимость может привести к концентрации напряжения в менее прочном корне и, как следствие, к перелому или расцементировке реставрации. Кроме того, передача окклюзионного напряжения через металлическую культевую вкладку может привести к концентрации напряжений в отдельных участках корня, приводя к развитию трещин и переломов [4] (рис.3).Штифтовые конструкции из волоконно-упроченного композита практически не приводят к переломам корня, а исследования показывают, что фиксированные к дентину композиционные штифтовые конструкции гораздо менее устойчивы к расцементиров-ке, чем традиционные цементированные литые культевые вкладки со штифтом, и что перелом фиксированных к дентину композиционных штифтовых конструкций всегда происходит раньше, чем развивается перелом корня [20].








Рис. 3. Передача окклюзионного напряжения через металлическую культевую часть может привести к концентрации напряжения на отдельных участках корня и вызвать перелом корня. Обратите внимание: гуттаперча выявляет зону перелома и наличие свища.

Еще одной важной чертой структурного дизайна является возможность извлечения волоконно-упроченных композиционных штифтовых конструкций, изготовленных прямым методом. Этот материал легко поддается обработке алмазным бором непосредственно в полости рта и может быть легко извлечен из канала при необходимости повторного эндодонтического лечения, в отличие от керамических штифтовых систем [19].


Отсутствие коррозии


Сочетание благородных и неблагородных сплавов в полости рта может вызывать такие электрохимические реакции, как коррозия металлов. Это может привести к переломам и разрушению этих материалов, а также спровоцировать взаимодействие между окружающими тканевыми структурами и высвобождающимися продуктами коррозии [21]. Традиционные готовые штифты производятся из металлических сплавов, и развитию переломов корня часто способствуют продукты коррозии, которые вырабатываются за счет гальванического эффекта, возникающего между амальгамой культевой части и нержавеющей сталью или латунью, входящими в состав штифтов [18,22]. Еще одним достоинством структурной модели, которое представляет собой отличным дополнением к применению системы из упроченного волокнами композита, является сопротивляемость коррозии и совместимость реставрационных материалов.


Антиротация


Штифты могут подвергаться ротационному воздействию окклюзионных сил. В целях сопротивления этому воздействию можно сформировать паз в верхней (устьевой) части пространства канала, подготовленного для штифта, или сформировать закругленные борозды, прилегающие к пространству для цементировки штифта.


При восстановлении культевой части дизайн препарирования влияет на устойчивость коронки, предотвращая ее вращение. Антиротационный эффект для культевой вкладки со штифтом обеспечивается за счет "ферруле-эффекта", то есть создания циркулярной фаски шириной 2 мм в пределах здоровых естественных тканей по всему периметру препарированного зуба [23-26]. Клинические исследования подтвердили важность применения такого "воротничка" для повышения механической прочности реставрированного зуба после эндодонтического лечения [27-30].


Модуль эластичности, аналогичный корневому дентину


Модуль эластичности определяет относительную жесткость реставрационного материала в диапазоне показателей эластичности [31]. Его можно также представить как отношение одноосного напряжения к деформации структуры или реставрационного материала на низком уровне деформации [32]. Для создания идеального реставрационного дизайна штифтовой системы требуется, чтобы модуль эластичности системы был аналогичен модулю эластичности дентина [33]. Как уже отмечалось ранее, традиционные металлические штифты имеют высокий показатель модуля эластичности [34], в то время как волоконно-упроченная штифтовая система имеет модуль, аналогичный показателям дентина. Естественные твердые ткани зуба обладают определенным диапазоном значений модуля эластичности, и добавление реставрационного материала с отличающимися значениями может повлиять на общую твердость комплекса "зуб-реставрация" и привести к развитию напряжения в области контактов. Это напряжение, возникающее вследствие различия модулей эластичности, может вызвать тепловое, механическое или усадочное напряжение реставрационного материала [31, 32]. Штифтовая конструкция из волоконно-упроченного композита имеет несколько преимуществ, относящихся к сложному механизму отношений между полимеризационной усадкой и адгезией. Поскольку модуль эластичности у адгезива и композиционного цемента низок, композит будет растягиваться, приспосабливаясь к модулю эластичности самого зуба. Поэтому внутренний слой может поглощать усадочное ¦напряжение композита при полимеризации посредством упругого растяжения [35, 36]. Эти факторы, уменьшающие напряжение и распределяющие его по сохраняющимся тканям зуба, снижают вероятность перелома штифта или корня, тем самым улучшая прогноз успешного реставрационного лечения [4].


Показатели прочности на изгиб и на разрыв, близкие к структурам корня


Как дизайн, так и выбор реставрационного материала влияют на устойчивость к перелому зубов после эндодонтического лечения при восстановлении с использованием культевых вкладок со штифтом [37, 38]. Замечательная характеристика штифтовой конструкции - это сходство ее биомеханических свойств со свойствами окружающих тканей зуба [37, 39]. Металлические штифты изотропны, т.е. имеют однородную структуру и сходные свойства по разнообразным параметрам (электропроводность, скорость проведения света и т.д.) во всех измеряемых направлениях. Волоконно-упроченный композит неизотропен, т.е. обладает свойствами, которые изменяются в соответствии с направлением, в котором они измеряются. Механические свойства волоконно-упроченных композиционных материалов зависят от направления нагрузки и структуры материалов. Усталостная характеристика неизотропных волоконно-упроченных композитов также сильно отличается от этого показателя у однородных материалов. У однородного материала при усталостной нагрузке трещина, сразу после появления, зачастую начинает быстро распространяться, приводя к быстрому разрушению материала. Микроструктура неизотропных материалов влияет на их усталостную характеристику; процесс разрушения композиционных материалов сложен и включает такие эффекты, как появление трещин в матрице, расслаивание, отклеивание по контактирующим поверхностям, изгиб или разрыв волокон, либо сочетание всех вышеперечисленных явлений [40].


Каркасный материал, используемый для изготовления волоконно-упроченных композиционных штифтовых конструкций, состоит из переплетенных полиэтиленовых волокон, обработанных холодной газоразрядной плазмой. Эти укрепляющие волокна улучшают механические свойства комплекса "зуб-реставрация" за счет повышения прочности на изгиб и на разрыв [41]. Разные производители используют различные типы переплетения, влияющие на прочность, устойчивость и долговечность. Перевивочное переплетение от Ribbond, судя по отзывам, имеет более высокое сопротивление смещению и скольжению под напряжением, чем простое переплетение. Эта сеть сплетенных волокон, укрепляющих композит, также эффективно распределяет напряжение во внутренней структуре путем поглощения напряжения, приложенного к реставрационной системе, и перераспределения этого давления вдоль продольной оси сохранившихся структур корня, сводя к минимуму риск перелома корня [4, 5, 42].


Сплошное сцепление по всей площади контакта


Как упоминалось выше в разделе, посвященном внутренней адаптации, обычные фиксирующие цементы, такие как цинк-фосфатные цементы, только заполняют пустоты между контактирующими поверхностями, не взаимодействуя с ними [4]. В отличие от таких цементов, штифтовая конструкция из волоконно-упроченного композита обеспечивает сплошное сцепление по всем контактирующим поверхностям, в результате чего возрастает сопротивляемость усталости и трещинам, повышается ретенция, снижается риск микропроницаемости и проникновения бактерий. Такая адгезивная интеграция пяти компонентов прямых реставраций на основе штифтовых конструкций из волоконно-упроченного композита (поверхность корневого дентина, фиксирующий цемент, внутрикор-невой штифт, культевая часть и коронка) обеспечивает структурную целостность, способствующую внутрикорневому восстановлению [5,6] (рис.4).


Приведенная ниже последовательность восстановления наглядно показывает при менение данных принципов моделирова ния при прямом изготовлении штифтовых конструкций из волоконно-упроченного композита с целью восстановления внутрикорневой анатомии канала правого верхнего центрального резца после эндодонтической обработки (рис.5).














  
Рис. 4. Штифтовая система из волоконно-упроченного композита обеспечивает адгезивную интеграцию всех контактирующих поверхностей Рис. 5. Разрушение реставрационной
системы на штифтовой основе
 

Литература



  1. Smith, CT, Schuman, NJ, Wasson W. Biomechanical criteria for evaluating prefabricated post-and-core systems: A guide for the restorative dentist. Quintessence Int 1998; 29: 305-312.
  2. Blitz, N. Adaptation of a fiber- reinforced restorative system to the rehabilitation of endodontically treated teeth. Pract Period Aesthet Dent 1998; 10:191-193.
  3. Chalifoux PR. Restoration of endodontically treated teeth: Review, classification, and post design. Pract Period Aesthet Dent 1998; 10: 247-254.
  4. Freeman G. The carbon fibre post: Metal free, post-endodontic rehabilitation. Oral Health 1996; 86:23-30.
  5. Freedman, G. Bonded post- endodontic rehabilitation. Dent Today 1996; 50(May): 52-53.
  6. Freedman G, Novak IM, Serota KS, Glassman GD. Intra-radicular rehabilitation: A clinical approach. Pract Perio Aesthet Dent 1994; 6: 33-39.
  7. Trope M, Maltz DO, Troustand L. Resistance to fracture of restored endodontically treated teeth. Endodon Dent Traumatol 1985; 1:108-111.
  8. Trabert КС, Caputo AA, Abou-Rass M. Tooth fracture - A comparison of endodontic and restorative treatments. J Endod 1978; 4:341-345.
  9. Goracci G, Mori G. Scanning electron microscopic evaluation of resin-dentin and calcium hydroxide-dentin interface with resin composite restorations. Quint Int 1996; 27(2):129-135.
  10. Prager MC. Using flowable composites in direct posterior restorations. Dent Today 1997; 16(7): 62-68.
  11. Frankenberger R, Kramer N, et al. Internal adaptation and overhang formation of direct class II resin composite restorations. Clin Oral Invest 1999; 3:208-215.
  12. Sirimai S, Riis DN, Morgano SM. An in vitro study of the fracture resistance and the incidence of vertical root fracture of pulpless teeth restored with six post-and-core systems. J Prosthet Dent 1999; 81:262-269.
  13. Lui JL. A technique to reinforce weakened roots with post canals. Endod Dent Traumato! 1987; 3: 310-314.
  14. Yamamoto M. Metal Ceramics. Chicago: Quintessence, 1985; 219-291.
  15. Vichi A, Ferrari M, Davidson CL. Influence of ceramic and cement thickness on the masking of various types of opaque posts.J Prosthet Dent 2000;83: 412-417.
  16. Tamse A. Iatrogenic vertical root fractures in endodontically treated teeth. Endod Dent Traumatol 1988; 4:190-196.
  17. Winter R. Visualizing the natural dentition. JEsthetDent 1993; 5(3):102-l 17.
  18. Purton DG, Payne JA. Comparison of carbon fiber and stainless steel root canal posts. Quintessence Int 1996; 27:93-97.
  19. Asmussen E, Peutzfeldt A, Heitmann T. Stiffness, elastic limit, and strength of newer types of endodontic posts. J Dent 1999, 27:275-278.
  20. Bex RT, Parker MW, Judkins JT, et al. Effect of dentinal bonded resin post-core preparations on resistance to vertical root fracture. J Prosthet Dent 1992; 67(6): 768-772.
  21. Arvidson K, Wroblewski. Migration of metallic ions from screwposts into dentin and surrounding tissues. Scand J Dent Res 1978; 86: 200-205.
  22. Smith CT, Shuman N. Prefabricated post-and- core systems: An overview. Compendium 1998; 19: 1013-1020.
  23. Christensen GJ. Post and cores: State of the art. T Am Dent Assoc 1998; 129: 96-97.
  24. Christensen GJ. Post, Cores and patient care. J Am Dent Assoc 1993; 124(9): 86-90.
  25. Paul SJ, SchSrer P. Post and core reconstruction for fixed prosthodontic restoration. Pract Period Aesthet Dent 1997; 9:513-520.
  26. Christensen GJ. When to use fillers, build-ups or post and cores. J Am Dent Assoc 1996; 127:1397- 1398.
  27. Dietschi D, Romelh M, Goretti A. Adaptation of adhesive posts and cores to dentin after fatigue testing. Int J Prosthodont 1997; 10: 498-507.
  28. Rosen H, Partida-Rivera M. Iatrogenic fracture of roots reinforced with a cervical collar. Oper Dent 1986; 11:46-50.
  29. Barkhordar R, Radke R, Abbasi J. Effect of metal collars on resistance of endodontically treated teeth to root fracture. I Prosthet Dent 1989; 61: 676-678.
  30. Hemming KW, King PA, Setchell DJ. Resistance to torsional forces of various post and core designs. J Prosthet Dent 1991; 66:325-329.
  31. Combe EC, Shaglouf AMS, Watts DC, Wilson NHF. Mechanical properties of direct core build-up materials. Dent Mater 1999; 15:158-165.
  32. Watts DC. Elastic moduli and visco-elastic relaxation. J Dent 1994; 22: 154-158.
  33. King PA, Setchell DJ. An in vitro evaluation of a prototype CFRC prefabricated post developed for the restoration of pulpless teeth. J Oral Rehabil 1990; 17:599-609.
  34. AssifD, Oren E, Marshak BL, et al. Photoelastic analysis of stress transfer by endodontically treated teeth to the supporting structure using different restorative techniques. J Prosthet Dent 1989; 61:535-43.
  35. Lindberg A, van Dijken JWV, Horstedt P. Interfacial adaptation of a Class II polyacid-modified resin composite / resin composite laminate restoration in vivo. Ada Odont Scand 2000; 58(2):77-84.
  36. Van Meerbeek B, Perdigao J, Lambrechts P, Vanherle G. The clinical performance of adhesives. J Dent 1998;26(l):l-20.
  37. Akkayan B, Gulmez T. Resistance to fracture of endodontically treated teeth restored with different post systems. J Prosthet Dent 2002; 87: 431-437.
  38. Sorenson JA, MartinoffJT. intracoronal reinforcement and coronal coverages study of endodontically treated teeth.J Prosthet Dent 1984: 51:780-4.
  39. Tjan AH, Grant BE, Dunn JR. Microleakage of composite resin cores treated with various dentin bonding systems. J Prosthet Dent 1991; 66: 24-29.
  40. Torbjorner A, Karlsson S, Syverud M, Hensten-Pettersen A. Carbon fiber reinforced root canal posts: Mechanical and cytotoxic properties. Eur J OralSci 1996; 104:605-611.
  41. Miller, M. Composite reinforcement fibers - The ratings. In Reality 2000. 14th ed. Houston, TX: Reality Publishing, 2000:121-124.
  42. Duret В, Reynaud M, Duret F. Un nouveau concept de reconstitution coron-radiculaire: Le Composi post 2. Chirurgien Dentiste de France 1990; 542: 69-77.
  43. Hornbrook DS, Hastings JH. Use of bondable reinforcement fiber for post and core build-up in an endodontically treated tooth: Maximizing strength and aesthetics. Pract Period Aesthet Dent 1995; 7:33-42.
  44. Rudo DN, Karbahari VME. Physical behaviors of fiber reinforcement as applied to tooth stabilization. Dent Clinc North Am 1999; 43: 7-21.