Полимеризационная усадка композитов

Композитные пломбировочные материалы являются одним из основных восстановительных материалов в современной стоматологии. С момента своего появления на стоматологическом рынке в конце 50-х годов и до наших дней они подверглись существенной модернизации и качественному развитию. Вначале усовершенствовались механические характеристики, которые достигли уровня прочности и устойчивости к абразии амальгамы. Следующим этапом стало улучшение оптических характеристик материала, которое способствовало возникновению эстетической стоматологии. Значительные успехи были достигнуты в технологии связующих средств, обеспечивающих надежную адгезию композита с тканями зуба.

Казалось, что стоматологи наконец-то имеют в своем арсенале надежное пломбировочное средство. Однако должен констатировать, что мы еще далеки от «идеального» пломбировочного материала и не следует питать иллюзий, что кариес побежден. Ни один композит в мире не дает 100 %-ной гарантии на благополучный исход лечения кариеса. Кариес все еще не предсказуем!

Такой вывод связан с тем, что несмотря на все усовершенствования состава и характеристик современных композитов, не удалось полностью устранить один из основных недостатков этих материалов – полимеризационную усадку. Суть этого явления заключается в том, что отверждение полимерных материалов происходит в результате реакции полимеризации, вследствие чего материал переходит из жидкого в твердое состояние. При этом происходит значительное изменение его объема вследствие уменьшения расстояния между молекулами, и, следовательно, материал сжимается. В результате полимеризационной усадки возникает напряжение (стресс), передающийся на стенки полости.

Полимеризационная усадка является основной причиной большинства осложнений: возникновение послеоперационной чувствительности, негерметичность пломбы с вытекающими отсюда последствиями (раздражение пульпы, наличие трещин в эмали, возможное появление вторичного кариеса и т.д.). Причиной возникновения послеоперационной чувствительности в результате неконтролированной усадки композита могут быть: когезивный разрыв гибридного слоя, «стягивание» стенок полости, гибель одонтобластов и т.д.

В настоящее время не существует пломбировочного материала, который не подвергался бы усадке или, наоборот, немного не расширялся при полимеризации, поэтому необходимо применять методики преодоления вышеуказанных проблем.

Существует несколько способов, контролирующих полимеризационную усадку или уменьшающих ее настолько, чтобы вызванное ею напряжение не превышало бы силу соединения пломбы с тканями зуба. Однако, прежде чем рассмотреть эти методики, необходимо ознакомиться с факторами, которые влияют на последствия полимеризационной усадки:

1. Наличие защитно-приспособительных зон кариозного процесса.

2. Модуль эластичности материала, степень наполнения матрицы и масса вносимого пломбировочного материала.

3. Модуль эластичности тканей зуба.

4. Особенности полимеризации пломбировочного материала.

5. Форма кариозной полости (С-фактор) и т.д.

Последствия полимеризационной усадки зависят от качества тканей, пораженных кариозным процессом, состояния крыши пульпарной камеры, наличия защитно-приспособительных зон кариозного процесса и т.д. Чем плотнее и минерализованнее ткани зуба, чем толще «дентинный мостик» (расстояние от дна кариозной полости до пульповой камеры), тем эффективнее методы борьбы с усадкой, т.к. перечисленные факторы надежно защищают пульпу зуба от пагубного воздействия полимеризационной усадки.

Намного труднее бороться с ее последствиями, когда дно кариозной полости состоит из тонкого слоя частично деминерализованного околопульпарного дентина. В данном случае оставшиеся ткани зуба недостаточно противодействуют полимеризационной усадке, в результате чего возможно обострение воспалительного процесса в пульпе.

Немаловажно также учитывать возможность отрицательного влияния полимеризационной усадки на процесс образования заместительного дентина.

На силу полимеризационной усадки влияют модуль эластичности материала, степень наполнения матрицы и масса вносимого пломбировочного материала. Чем ниже модуль эластичности, тем более выражена усадка материала. В зависимости от степени наполнения матрицы, усадка меняется: чем больше содержания неорганических частиц в композите, тем меньше усадка и наоборот. Чем более насыщен композит, тем больше сила напряжения, развиваемая при его полимеризации. Чем больше масса композита, тем больше сила полимеризационной усадки.

Важно отметить, что возникшее в результате полимеризационной усадки напряжение воздействует главным образом на эмаль, т.к. у нее очень высокий модуль эластичности, т.е. она более «хрупкая», чем дентин с низким модулем эластичности. Напряжения в области эмали особенно важны также потому, что они приводят к образованию микротрещин, проявляющихся в виде белой линии по периферии реставрации и к рецидивному кариесу.

Материалы химического и светового отверждения полимеризуются по-разному. Реакция полимеризации сопровождается выделением свободных радикалов, которые соединяются друг с другом, образуя трехмерную полимерную сеть. Эта реакция протекает медленно у композитов химического отверждения и гораздо быстрее у светоотверждаемых материалов. Образуемая при этом усадка материала имеет две фазы (рис.1). В течение первой, догелевой фазы затвердевания (прегель), композит еше податлив и напряжение компенсируется за счет деформации свободной поверхности пломбы. В тот момент, когда процесс полимеризации превысит точку G, начинается вторая фаза – постгелевая, при которой какая-либо компенсация уже невозможна. Поэтому необходимо стремиться продлить догелевую фазу, причем, зачастую, в ущерб фазе постгелевой. Следует отметить, что самая короткая догелевая фаза у композитов светового отверждения, а самая длинная – у самотвердеющих композитов.

Рис.1. Фазы полимеризации композитов.

Причем из самотвердеющих композитов наиболее длинную догелевую фазу имеет амальгама, т.к. время ее затвердевания – 24 часа и, как следствие, практическое отсутствие постполимеризационных осложнений. На этом основании данный материал применяется мной в некоторых случаях в качестве основания под композитные пломбы. Получается, своего рода, сэндвич-техника, в которой используются положительные свойства амальгамы, а композитом восстанавливаются эстетические параметры зуба.

Таким образом, скорость полимеризации также влияет на создающиеся напряжения. Поэтому напряжение, возникаюшее в материале химического отверждения, меньше, чем в светоотверждаемом материале.

Чем больше несоответствие объема композитного материала и площади связующих поверхностей, тем значительнее негативное влияние усадки. Компенсация объемной «потери» материала путем «подпитки» новой порцией неполимеризованного композита практически нереальна. Те участки, на которых пломбировочный материал не соединяется с зубными тканями, называются свободной площадью поверхности. Отношение свободной поверхности к соединенной обозначается как фактор конфигурации – «С-фактор».

Высокий «С-фактор» (большая величина соединенных поверхностей), несмотря на свою кажущуюся идеальность, может привести к осложнениям. При функциональной нагрузке пломбы это может стать реальной причиной перенапряжения целой системы с последующим возникновением щелей и трещин. Чем выше этот показатель, тем выше напряжение при усадке. Наихудшие условия фактора конфигурации – С-фактор при глубокой полости первого класса по Блеку.

5 связанных с материалом поверхностей

Сф = ---------------------------------------- = 5.

1 свободная

Наилучшие условия фактора конфигурации – С-фактор при реставрации дефектов четвертого класса, когда имеются три свободные поверхности из четырех или пяти.

Исходя из этого, при выборе методики борьбы с полимеризационной усадкой, необходимо учитывать «С-фактор».

Основными методами борьбы с полимеризационной усадкой являются:

1. Послойное внесение и направленная полимеризация пломбировочного материала.

2. Применение само- и светополимеризующих композитов с низким модулем эластичности (техника Бертолуччи).

3. Контролируемая световая полимеризация.

4. Применение различных методик адгезивного соединения (избирательной, сепаратной и других техник соединения).

Одним из самых простых и распространенных приемов уменьшения отрицательных последствий полимеризационной усадки светоотверждаемого композита является послойное внесение его в полость и такая же послойная полимеризация. Первым техническим приемом, направленным на уменьшение отрицательных последствий полимеризационной усадки, стал метод U-образного внесения материала. Он рассчитан на трехточечную фиксацию композита и предотвращение стягивания бугров зуба. Учитывая, что усадка светоотверждаемого композита происходит в сторону источника света, был разработан метод направленной полимеризации, при котором внесение материала в полость и отверждение каждой порции осуществляют в заданном направлении с учетом направления усадки и возможности ее дальнейшей компенсации.

Оптимальная толщина порции композиционного материала – 1,5 - 2 мм. При этом толщина первой порции его должна быть примерно 0,5 мм. При наложении последнего (поверхностного) слоя моделируется рельеф реставрируемой поверхности (бугры, бороздки, валики и т.д.).

Сначала луч полимеризационной лампы необходимо направлять на материал через эмаль или режущий край. Обычно направление светового потока перпендикулярно склеиваемой поверхности требуется в течение первых 10-15сек облучения. За это время происходит основная усадка полимеризационной порции. Затем световод располагают на минимально возможном расстоянии перпендикулярно поверхности композита. Расстояние между излучателем и пломбой должно быть минимальным, не более 5 мм. Эта методика наложения пломбы позволяет уменьшить полимеризационную усадку, улучшить краевое прилегание, т.к. каждый последующий слой заполняет трещины, образующиеся при отверждении предыдущего слоя (А.И.Николаев, Л.М.Цепов, 2001).

Одним из методов борьбы с полимеризационной усадкой является также применение в качестве первоначального «амортизирующего» слоя текучих и самотвердеющих композитов по технике Бертолуччи. Такая тактика связана с тем, что сила, развиваемая при усадке, зависит от модуля эластичности материала. Чем ниже модуль эластичности, тем выраженее сила усадки. Чем больше насыщен композит, тем он прочнее, но более хрупок, за счет низкого модуля эластичности.

Текучие композиты обладают большим модулем эластичности, поэтому, несмотря на значительную полимеризационную усадку, напряжение (стресс) на стенки полости при затвердевании материала, минимальное. Исходя из этого, употребляемые в качестве начального слоя высокоэластичные композиты, уменьшают воздействие силы усадки на стенки полости. Аналогичным эффектом обладают самотвердеющие композиты, усадка которых направлена к центру пломбы.

Негативное воздействие полимеризационной усадки на ткани зуба наблюдается и при различных методиках световой полимеризации композита. Как известно, последствия световой полимеризации зависят от типа фотоинициатора, его концентрации и длины волны, от скорости полимеризации, длительности догелевой фазы и т.д. Управляя этими факторами (контролируемая световая полимеризация), возможно продлить догелевую фазу полимеризации, а тем самым значительно снизить отрицательные воздействия полимеризационной усадки. В настоящее время это возможно сделать несколькими путями:

1. Использованием специальных полимеризационных ламп с «мягким стартом» (Soft-start polymerization), у которых интенсивность излучаемого света первоначально весьма низка (100-150 МВатт\см2), но постепенно увеличивается до величин в 700-800 МВатт\см2. Лампы, обеспечивающие продление догелевой фазы полимеризации, можно разделить на 3 группы в соответствии с используемым принципом увеличения интенсивности излучения до максимальной величины: быстрым увеличением интенсивности (Elipar HighLight – ESPE, Degulux soft-start - Degussa), постепенным увеличением интенсивности (Elipar TriLight – ESPE, Astralis 7- Ivoclar/Vivadent), продленным увеличением интенсивности (VIP- Bisco).

2. Трансдентальным освещением в качестве первого этапа полимеризации пломбы. При этом интенсивность излучаемого света после прохождения им зубных тканей несколько ослабевает. Однако на втором этапе пломбу всегда необходимо подвергнуть непосредственно прямому тщательному излучению достаточной интенсивности.

3. Короткой световой экспозицией с большего расстояния (при расстоянии в 10 мм от поверхности пломбы интенсивность снижается на 50%), с продлением на 10 сек с последующим завершением полимеризации. Однако этот метод является нестандартным, и поэтому может служить только в качестве временного или запасного варианта.

Новые дентинные адгезивные материалы значительно расширили возможности эстетической стоматологии. Несмотря на то, что адгезия ассоциируется с техникой сплошного соединения (total bonding), существуют и другие методы адгезивного соединения. Это связано с тем, что тотальный бондинг, повышающий «С-фактор», при конкретной конфигурации кариозной полости не всегда может быть наиболее оптимальным методом соединения.

При использовании техники сплошного соединения (total bonding) создается соединительный слой по всей внутренней поверхности восстанавливаемой полости (рис.2). Это означает, что отсутствуют свободные поверхности, за исключением внешней поверхности пломбы. Этот тип адгезии достигается использованием эмалево-дентинного связующего средства и отказом от применения прокладки. В том случае, если сила адгезии превосходит силу напряжений, вызванных полимеризационной усадкой или давлением при функциональной нагрузке, соединение между пломбой и зубом сохраняется абсолютно плотным и непрерывным. Однако при некоторых типах кариозных полостей величина напряжения при усадке превосходит силу связующего слоя, даже при использовании весьма качественных адгезивных систем. Все это приводит к отделению связующего средства от стенки зуба. В том случае, если оно происходит на краю пломбы, на уровне эмали, возникает краевая щель или фактура эмали. Клинически она проявляется в виде «белого края» пломбы, ее краевой пигментации или даже наличием рецидивного кариеса. В случае, если отделение связующего слоя произойдет внутри кариозной полости, на уровне дентина, дентинные канальцы останутся открытыми, что является причиной послеоперационной чувствительности. Как правило, тотальное соединение является подходящим для пломб небольшого объема с низким «С-фактором» и в комбинации с сильными адгезивными системами.

Поэтому были предложены методики адгезивного соединения, которые снижают «С-фактор» пломбы, а тем самым, и суммарную величину полимеризационной усадки.

Рис.2. Различные методы адгезивного

соединения (Ставридакис, 2001).

1. Тотальное соединение.

2. Избирательное соединение.

3. Сепаратное соединение.

Избирательное или селективное соединение ограничивает силу адгезии пломбы за исключением краев препарирования. В процессе выполнения этой методики кариозная полость в области эмалевого края замещается техникой сплошного соединения, а в области дентина при помощи адгезивной системы, которая изолируется от пломбировочного материала специальным разделительным лаком (т.е. образуется щель между адгезивной системой и пломбой). Для качественного выполнениия избирательной техники соединения необходима достаточная толщина эмалевого слоя. В некоторых случаях дентинная поверхность запечатывается прокладкой из стеклоиономерного цемента, который изолируется от стенок полости разделительным лаком.

Избирательное соединение образует внутри кариозной полости свободные поверхности, снижая тем самым «С-фактор» пломбы. Поэтому эта методика обеспечивает более качественную краевую адаптацию и герметизацию больших, широких пломб с высоким «С-фактором. Другим преимуществом избирательного соединения является то, что оно образует в пломбе два независимых внутренних «барьера». Первый «барьер» - это идеально адаптированный край пломбы. Если в результате механического повреждения он станет проницаемым, остается еще второй «барьер», который образует внутри кариозной полости адгезивная прокладка, защищающая дентин.

Избирательное соединение является методом выбора для больших пломб классов 1 и Ш, для пломб П класса, inlay и небольших onlay. Оно также используется при прямом перекрытии пульпы дентинными адгезивными средствами, потому что предотвращает отслоение адгезивной системы от открытой пульпы вследствие полимеризационной усадки композита.

При сепаратной технике соединения запечатанная адгезивом внутренняя поверхность восстанавливаемой полости и пломбировочный материал полностью отделены друг от друга. Кариозная полость запечатывается при помощи адгезивной системы, которая не соединяется с материалом пломбы или же изолируется от нее.

В данном случае эмаль и дентин защищены адгезивным слоем и щель, образованная при сепаратном соединении, абсолютно безвредна для зуба, в отличие от щели, возникающей вследствие отрыва адгезивного слоя от дентина при полимеризационной усадке композита.

Преимуществом этой техники является прежде всего защищенность зубных структур, несмотря на несложную пломбировочную технику в классически препарированной большой коробчатой кариозной полости. Ее недостатком является появление микрощели между пломбировочным материалом и адгезивным средством. В данном случае может произойти окрашивание, что является результатом компромисса между эстетическими требованиями и реальным риском возникновения рецидивного кариеса.

Одним из вариантов сепаратного соединения является «защитная соединительная техника». В данном случае адгезия между пломбировочным материалом и адгезивной системой присутствует, но она слабее, чем связь между адгезивной системой и зубом. В том случае, если напряжение в результате полимеризационной усадки или нагрузки превышает связующую силу, то происходит частичное расслоение в той области, которая не является ни для зубных тканей, ни для пломбы критической, т.е. между пломбой и слоем адгезивного средства. С точки зрения защиты зуба такой вариант лучше, нежели отрыв от дентина адгезивного слоя.

К сожалению, вышеперечисленные методики порой недостаточны для предотвращения последствий полимеризационной усадки. Поэтому хочу предложить интересные, на мой взгляд, разработки для борьбы с этим недугом. Доказано, что силы сцепления адгезивной системы с дентином и композитом различны, вследствие чего возникает отрицательное воздействие на ткани зуба. Полагаю, трудно синтезировать адгезивную систему, в которой адгезия к дентину и композиту была бы одинаковой. Поэтому считаю, что в некоторых случаях перспективно использование адгезивной пленки вместо жидких адгезивных систем. У этой пленки должны быть две адгезивные системы прикрепления к двум разным поверхностям, а между ними амортизационная площадка, которая снизит полимеризационную усадку композита.

Кроме того, заслуживает внимания использование стекловолокна для снижениия полимеризационной усадки композита. Стекловолокно имеет модуль эластичности Юнга, близкий к дентину, оно адгезивно соединяется с тканями зуба и с композитом, не изменяет цвет реставрации. Полагаю, что тонкий слой стекловолокна, помещенный между адгезивной системой и композитом, гораздо лучше предотвратит пагубное дейтвие полимеризационной усадки. Известно, что каркас из стекловолокна хорошо зарекомендовал себя, как основа для безметалловой керамики. А почему бы не использовать похожую конструкцию для укрепления и амортизации композитных реставраций? Это предотвратило бы нарушение краевого прилегания композита, которое происходит при значительных жевательных нагрузках. Для этого необходимо создать тонкие пленки из стекловолокна, которые будут покрывать стенки полости.

Предложенный новый метод борьбы с полимеризационной усадкой базируется на изобретении финских ученых, основанном на 10-летнем исследовании – это стекловолокно, которое соединяется с акрилом и со всеми видами композитов, используемых как в прямой, так и в непрямой техниках пломбирования.

Современные представления о полимеризационной усадке противоречат принципам препарирования кариозных полостей по Блэку (продление для предотвращения). Они лишний раз подтверждают несостоятельность принципа Блэка, т.к. удалив полностью деминерализованные ткани и расширив границы отпрепарированной полости до кариесиммунных зон, возможно предотвратить образование только рецидивного кариеса, но не вторичного кариеса, основной причиной возникновения которого является полимеризационная усадка. Наблюдается парадоксальная ситуация: при расширении границ препарирования кариозной полости до иммунных зон, увеличивается масса вносимого в полость пломбировочного материала, и, как результат, сила полимеризационной усадки со всеми вытекающими отсюда последствиями. Получается, что принцип Блэка не препятствует возникновению осложнения, а, наоборот, способствует его появлению.

Поиск по сайту: