CHARACTERISTICS OF CUTTING PROPERTIES OF BORON DURING PREPARATION OF STRUCTURES FROM SYNTERIZED ZIRCONIUM DIOXIDE

Abstract


The information on advantages and difficulties of using dental crowns made of zirconia is summarized. To date, special diamond zirconium diamond borings have been developed to solve the problem of mechanical impact on synterized zircon. Due to their rather high cost, most dentists prefer to use standard diamond borings, neglecting minor shortcomings as processing. The purpose is to identify processes occurring on the working surface of boron and the surface of the orthopedic structure. It was found that the morphology of ceramic samples based on zirconia changes during mechanical action and depends on the type of boron used and the multiplicity of its use. Specialized Z-Rex series diamond boards withstand up to five cycles of application while maintaining operability. Boras with galvanoplastic fixation of the abrasive come into complete disrepair for the fifth use. The loss of the diamond layer of single-layer galvanic boron cannot be reliably controlled by the doctor during the operation, which makes it extremely risky.

Full Text

Актуальность. В последнее десятилетие идет стремительное развитие CAD/CAM технологий в стоматологии, в первую очередь - при изготовлении циркониевых коронок [1]. Циркониевая коронка создается практически без участия человека, что исключает риск возникновения врачебной ошибки в процессе производства конструкции. Циркониевые коронки обладают превосходными свойствами - высокая механическая прочность и максимальная эстетика: легкая прозрачность, свойственная натуральной зубной ткани, способность в точности повторять естественные оттенки эмали, создавая идеальную улыбку [2,3]. Циркониевые коронки имеют небольшую толщину, и это позволяет минимизировать обточку эмали. Неудивительно, что циркониевые коронки занимают все большую долю в стоматологии, и постепенно вытесняют с рынка менее прогрессивные материалы [4]. Однако главное преимущество диоксида циркония - его высокая прочность - становится его серьезным недостатком, который проявляется при необходимости повторного лечения каналов зуба. Множество клиницистов по всему миру сталкиваются с необходимостью сделать отверстие в циркониевой коронке или мосте при повторном эндодонтическом лечении или незначительной механической коррекции практически готовой циркониевой конструкции [5,6]. В отдельных случаях этим локальным вмешательством обойтись невозможно и требуется полный съем коронки или мостовидного протеза, что ставит сложную задачу по распиливанию циркона в полости рта. Отдельно следует отметить, что только алмазные боры справляются с обработкой диоксида циркония в клинических условиях. Никакие другие типы инструментов для этой цели непригодны, например, твердосплавные боры, которые прекрасно справляются с задачей разрезания металлокерамических коронок [7, 8]. Существующие на рынке инструменты - алмазные боры и фрезы, изготовленные гальваническим способом - с большим трудом справляются с этой задачей. Циркон материал очень твердый и прочный, процедура сверления или разрезания чрезвычайно трудоемкая. Врач тратит много времени, при этом стираются 4-5 алмазных боров, а в отдельных случаях выполнить операцию вообще невозможно. Также, видимо, есть риск повредить роторную часть турбинного наконечника и вывести из строя дорогостоящее оборудование. Для пациента процедура перфорации коронки крайне неприятная, занимает много времени (до 10-15 минут), и сам процесс причиняет серьезные страдания пациенту. А главное - в результате происходит перегрев материала коронки и тканей зуба, возникает сеть микротрещин в коронке. Это ведет к ухудшению ее эстетического вида - в микротрещины попадают остатки пищи, меняется их цвет. Но главная проблема в данном случае - это риск расцементирования и/или механического разрушения коронки [9]. Не менее сложной является и операция по разрезанию циркониевой коронки и еще более - мостовидного протеза из циркона. В силу высокой твердости материала эта операция может занять более часа (да). В ходе этой операции пациент вынужден находиться в стрессовой ситуации из-за ее длительности, периодического перегрева тканей зубов и вибраций, которые возникают из-за периодического изнашивания однослойных гальванических боров. На сегодняшний день для решения проблемы механического воздействия на синтерированный циркон разработаны специальные алмазные циркониевые алмазные боры. Основным отличием от стандартного алмазного бора является применение специальной технологии гальванического алмазного покрытия, которое обеспечивает значительное (в 4-5 раз) увеличение срока службы инструментов при работе по сверхтвердым материалам. Одним из примеров примеров ротационных инструментов данного типа является линия NTI Z Cut (NTI, Германия). Линия специально разработана для работы с диоксидом циркония и включает в себя боры различной конфигурации, зернистости, а также боры с двойной зернистостью - одна секция с крупным зерном для быстрого препарирования. Вершина с мелким зерном для финишной обработки. Кроме того, свою линию для данных целей предлагают производители США (I-Dec), Израиля, Китая и т.д. Несомненной популярностью у практикующих стоматологов пользуются алмазные боры Diatech от компании Coltene (Швейцария). Для обработки изделий из диоксида циркония компанией предложена серия Z-Rex. Алмазные инструменты Diatech Z-Rex позволяют легко проводить коррекцию, припасовку, трепанацию или удаление циркониевых и/или содержащих цирконий ортопедических конструкций. Уникальное сочетание синтетических алмазов обуславливает ценимое клиницистами сочетание долговечности и эффективности присущее вообще для всех ротационных инструментов Diatech, в то время как революционное соединение ERA уменьшает расслоение алмазов из хвостовика. Какова доля случаев, требующих перелечивания зубов, покрытых циркониевыми коронками? Перелечивание каналов необходимо через разные сроки по окончанию лечения, Точный процент высчитать сложно, можно только сделать примерную оценку. Вот мнение Dr. Michael Solomonov (Israel): «Как дипломированный специалист по эндодонтии, я 90% времени в своей практической работе занимаюсь перелечиванием зубов, покрытых циркониевыми коронками. То есть я непрерывно сталкиваюсь с этой проблемой, также с ней сталкиваются мои ученики и слушатели по всему миру. Стоматологам необходим инструмент, который решит эту проблему - эффективное и безопасное вскрытие циркониевых коронок». Ввиду их достаточно высокой стоимости, большинство стоматологов предпочитают использовать стандартные алмазные боры, считая, что при небольших вмешательствах никакого ущерба качеству работы не наносится. Так как большинство изменений качества происходят на невидимом невооруженным глазом уровне, то цель нашего исследования - визуализировать для клиницистов, какие именно процессы происходят как на рабочей поверхности бора, так и на поверхности ортопедической конструкции. Как меняется микроструктура последней и как это может сказаться на конечном качестве и долговечности службы протеза [10]. Материал и методы исследования. В качестве исследуемого материала использовали образцы на основе метастабильного тетрагонального диоксида циркония t-ZrO2 изготовленные в зуботехнической лаборатории и стандартизированные по толщине (1 мм). Оценку влияния механических напряжений на структуру и свойства исходного материала проводили методом перфорации образца алмазными борами, содержащими специальный абразив для обработки циркония. Исследовались шаровидные боры с размером рабочей части (018). Бор №1 - алмазный бор Z-Rex Diatech (Coltene), бор №2 - алмазный бор для работы с диоксидом циркония производства Германии (NTI Z Cut), и бор №3 - импортный алмазный бор с нанесением и фиксацией абразива методом гальванопластики (MaNi). Соответственно образец №1 обрабатывался бором №1, образец №2 - бором №2 и образец №3 - бором №3, соответственно. Образец №0 не обрабатывался (контрольный). Методом сканирующей электронной микроскопии были получены изображения результатов механического воздействия боров на образцы диоксида циркония при 1 и 5 использовании бора. Деструктивные изменения, происходящие в структуре материала, под воздействием использованных в ходе исследования алмазных боров на образец, представлены с различным микроскопическим уровнем детализации. Кроме того, проводилось исследование структуры самого алмазного инструмента на предмет пригодности его дальнейшего использования. Полученные результаты и их обсуждение. Изображения результатов механического воздействия боров на образцы при их первом использовании сведены в таблице 1, где образцы рассортированы по увеличению масштаба. Установлено, что при однократном использовании все исследуемые боры обладают достаточной эффективностью в плане сохранения микроструктуры образца при механическом воздействии бора. Однако анализируя изображения, становится очевидным, что образец №1, где использовался алмазный бор серии Z-Rex, имеет более отвесные края перфорационного отверстия по сравнению с образцами №2 и №3, что свидетельствует о более высоких абразивных характеристиках данного бора. Однако на образце №2 наблюдается наименьшее нарушение целостности микроструктуры, что особенно наглядно определяется при увеличениях х 2000-5000. В целом необходимо отметить удовлетворительное состояние микроструктуры исследуемых образцов при однократном использовании бора и несомненную пригодность образца для дальнейшей работы с использованием адгезивной техники. Таблица 1. Электронная микроскопия образцов диоксида циркония при однократном использовании алмазного инструмента. Образец №0 Образец №1 Образец №2 Образец №3 В таблице 2 представлены изображения используемых боров для оценки состояния фиксации абразива и пригодности инструмента для дальнейшего использования. Таблица 2 Электронная микроскопия используемых боров при однократном использовании. Бор №1 Бор №2 Бор №3 Как видно из табл. 2 первое применение любого из исследуемых боров не оказывает существенного влияния на его работоспособность. Фиксирующее вещество боров не нарушено, абразив прочно закреплен на рабочей части бора, дефицита абразива нет. Боры пригодны для дальнейшего использования. Совершенно иная картина наблюдалась после пятикратного использования исследуемых боров. В таблице 3 приведены изображения результатов механического воздействия боров на образцы при их пятом использовании. Из данных табл. 3 следует, что при 5 использовании только боры №1 и №2 обладают достаточной эффективностью в плане сохранения микроструктуры образца. Образец №1, где использовался Z-Rex Diatech, имеет наиболее отвесные края перфорационного отверстия по сравнению с образцами №2 и №3, что свидетельствует о более высоких абразивных характеристиках данного бора. Воронкообразность перфорации указывает на присутствие при механической обработке значительного внешнего усилия для обеспечения режущих характеристик инструмента. Также на образце №1 наблюдается наименьшее нарушение целостности микроструктуры, что особенно наглядно определяется при увеличениях х 2000-5000. На образце №2, где использовался циркониевый бор группы сравнения, отмечается незначительное нарушение монолитности кристаллической структуры диоксида циркония без нарушения ее целостности (х2000-10000). Целостность микроструктуры позволяет применять адгезивные технологии при реставрации дефекта с сохранением и дальнейшим клиническим использованием стоматологической конструкции в полости рта. Наибольшее нарушение микроструктуры диоксида циркония с нарушением целостности кристаллической решетки и наличием трещин определяли при исследовании образца №3. Данный образец не пригоден для дальнейшего клинического использования, и такая ортопедическая конструкция нуждается в замене. Таблица 3. Электронная микроскопия образцов диоксида циркония после пятикратного использования алмазного инструмента. Образец №0 Образец №1 Образец №2 Образец №3 В таблице 4 представлены изображения используемых боров после 5 обработки для оценки состояния фиксации абразива и пригодности инструмента для дальнейшего использования. Как следует из табл. 4 кратность применения оказывает существенное влияние на работоспособность бора. Бор №1 - фиксирующее вещество бора не нарушено, абразив достаточно прочно закреплен на рабочей части бора, дефицита абразива нет, бор пригоден для дальнейшего использования. Бор №2 - фиксирующее вещество бора не нарушено (в слое композита отмечают зерна абразива), абразив достаточно прочно закреплен на рабочей части бора, отмечается незначительный дефицит абразива, бор относительно пригоден для дальнейшего использования. Относительность пригодности заключается, прежде всего, в том, что бор можно применять для разрезания конструкций из диоксида циркония, но нельзя применять для прецизионных коррекционных работ, подразумевающих дальнейшее применение адгезивных технологий. Таблица 4 Электронная микроскопия используемых боров при пятикратном использовании. Бор №1 Бор №2 Бор №3 Бор №3 - фиксирующее вещество бора нарушено (гальваника определяется на зернах абразива), абразив практически не закреплен на рабочей части бора, отмечается дефицит абразива, бор не пригоден для дальнейшего использования. Непригодность бора обусловлена высоким травмирующим действием, как на микроструктуру диоксида циркония, так и на твердые ткани опорного зуба в целом. Выводы. Таким образом, из результатов исследования следует, что морфология керамических образцов на основе ZrO2 изменяется в процессе механического воздействия и зависит от вида применяемого бора и кратности его применения. Так, специализированные алмазные боры серии Z-Rex остаются работоспособными даже после их 5 применения, боры с композитной фиксацией абразива к 5 применению остаются относительно работоспособными, а боры с гальванопластической фиксацией абразива к 5 применению приходят в полную негодность. Причина появления микротрещин в процессе перфорации коронки гальваническими борами состоит в том, что они быстро теряют слой алмазов («лысеют») и перестают выполнять абразивную функцию. В результате в рабочей области бора остается только металл основы, что и приводит к появлению трещин и сколов вокруг создаваемого отверстия (невозможность адгезивного замещения дефекта), а в отдельных случаях даже разрушения коронки. При этом потеря алмазного слоя однослойных гальванических боров не может надежно контролироваться врачом в процессе операции, что делает ее крайне рискованной.

About the authors

V. V Rostovtsev

Voronezh State Medical University


S. N Kryukova

Voronezh State Medical University


E. S Stanislavchuk

Voronezh State Medical University


D. V Malykhin

Voronezh State Medical University


D. V Shishkin

Voronezh State Medical University


References

  1. Барковец К.Н. Необходимость совершенствования комплексных методов диагностики и функционального состояния пародонта опорных зубов, способов их препарирования при изготовлении несъемных конструкций мостовидных протезов (обзор) / Барковец К.Н., Ефимин А.В. // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2020. № 7. С. 182-186. @@Barkovets K.N. The need to improve complex diagnostic methods and the functional state of the periodontium of abutment teeth, methods of their preparation in the manufacture of fixed structures of bridges (review) / Barkovets K.N., Efimin A.V. // Modern science: topical problems of theory and practice. Series: Natural and technical sciences. 2020.No. 7.P. 182-186.
  2. Применение предполимеризованной формы композита для реставрации дефектов твердых тканей зуба v класса // Шумилович Б.Р., Сущенко А.В., Ростовцев В.В., Зубкова Т.В., Сметанина О.В., Ахтанин Е.А. // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2019. Т. 18. № 3. С. 30-39. @@Application of the prepolymerized form of the composite for the restoration of defects in the hard tissues of the tooth of the v class // Shumilovich BR, Sushchenko AV, Rostovtsev VV, Zubkova TV, Smetanina OV, Akhtanin EA ... // System analysis and control in biomedical systems. 2019.Vol. 18.No. 3.P. 30-39.
  3. Оценка качества уступа при одонтопрепарировании под металлокерамические коронки методом компьютерной обработки оптического оттиска // Пархоменко А.Н., Шемонаев В.И., Моторкина Т.В., Грачев Д.В., Храпов С.С., Белоусов А.В., Можняков М.А. // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. 2016. Т. 18. № 6. С. 42-45. @@Assessment of the quality of the shoulder during odontopreparation for metal-ceramic crowns by the method of computer processing of the optical impression // Parkhomenko A.N., Shemonaev V.I., Motorkina T.V., Grachev D.V., Khrapov S.S., Belousov A. V., Mozhnyakov M.A. // Journal of scientific articles Health and education in the XXI century. 2016.Vol. 18.No. 6.P. 42-45.
  4. Новак Н.В. Влияние степени зернистости алмазного бора на структуру поверхности эмали зуба / Новак Н.В. // Стоматология. Эстетика. Инновации. 2018. Т. 2. № 2. С. 257-265. @@Novak N.V. Influence of the degree of granularity of a diamond boron on the structure of the surface of the tooth enamel / Novak N.V. // Dentistry. Aesthetics. Innovation. 2018.Vol. 2.No. 2.P. 257-265.
  5. Овчаренко Е.С. Микробиологический и экспериментальный анализ поверхности композитной реставрации после обработки различными полировочными системами у больных с воспалительными заболеваниями пародонта / Овчаренко Е.С., Северина Т.В., Мелехов С.В. // Медицинский алфавит. 2018. Т. 4. № 34 (371). С. 27-30 @@Ovcharenko E.S. Microbiological and experimental analysis of the surface of the composite restoration after treatment with various polishing systems in patients with inflammatory periodontal diseases / Ovcharenko E.S., Severina T.V., Melekhov S.V. // Medical alphabet. 2018.Vol. 4.No. 34 (371). S. 27-30
  6. Влияние боратного комплекса на основе этилендиаминдиянтарной кислоты на биохимический состав растений KALANCHOE PINNATA // Смирнова Т.И., Лопина Н.П., Бордина Г.Е., Некрасова Е.Г. // Верхневолжский медицинский журнал. 2020. Т. 19. № 1. С. 23-25 @@Influence of a borate complex based on ethylenediamine disuccinic acid on the biochemical composition of KALANCHOE PINNATA plants // Smirnova TI, Lopina NP, Bordina GE, Nekrasova EG. // Upper Volga Medical Journal. 2020.Vol. 19.No. 1.P. 23-25
  7. Шик И.В. Примеры изготовления зуботехнических прецизионных фиксирующих элементов. практические советы / Шик И.В. // Современная стоматология. 2016. № 4 (65). С. 82-88. @@Shik I.V. Examples of the manufacture of dental precision fixing elements. practical advice / Shik I.V. // Modern dentistry. 2016. No. 4 (65). S. 82-88.
  8. Цаликова Н.А. Влияние поверхностной абразивной обработки и температурного воздействия на свойства стоматологической керамики на основе метастабильного тетрагонального диоксида циркония / Цаликова Н.А., Дубова Л.В., Крихели Н.И // East European Science Journal. 2018. № 9-2 (37). С. 62-68. @@Tsalikova N.A. Influence of surface abrasive treatment and temperature exposure on the properties of dental ceramics based on metastable tetragonal zirconium dioxide / Tsalikova N.A., Dubova L.V., Krikheli N.I. // East European Science Journal. 2018. No. 9-2 (37). S. 62-68.
  9. Жукова Е.С. Сравнительная оценка краевого прилегания композиционных пломбировочных материалов при различной адгезивной подготовке твердых тканей зуба / Жукова Е.С., Токмакова С.И., Бондаренко О.В. // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. 2017. Т. 19. № 10. С. 181-183. @@Zhukova E.S. Comparative assessment of the marginal fit of composite filling materials with different adhesive preparation of hard tooth tissues / Zhukova E.S., Tokmakova S.I., Bondarenko O.V. // Journal of scientific articles Health and education in the XXI century. 2017.Vol. 19.No. 10.P. 181-183.
  10. Сравнительный анализ степени сохранения твердых тканей зуба при препарировании различными борами // Бутвиловский А.В., Володкевич Д.Л., Володкевич А.Л., Галиакберов Э.Р. // В сборнике: БГМУ в авангарде медицинской науки и практики. Сборник рецензируемых научных работ. Под редакцией А.В. Сикорского, О.К. Дорониной. Минск, 2017. С. 130-132. @@Comparative analysis of the degree of preservation of hard tooth tissues during preparation with various burs // Butvilovskiy A.V., Volodkevich D.L., Volodkevich A.L., Galiakberov E.R. // In the collection: BSMU at the forefront of medical science and practice. Collection of peer-reviewed scientific works. Edited by A.V. Sikorsky, O.K. Doronina. Minsk, 2017.S. 130-132.

Statistics

Views

Abstract - 0

PDF (Russian) - 1

Article Metrics

Metrics Loading ...

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies