МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ
УДК 616.314-089. 23-76/.77
ДМИТРОЧЕНКО АНАТОЛИЙ ПЕТРОВИЧ
Применение лазерной сварки в ортопедической стоматологии
(клинико-экспериментальное исследование)
14.00.21 - стоматология
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
диссертации на соискание ученой
степени кандидата медицинских наук
Минск - 2000
Работа выполнена в Минском государственном медицинском институте
Научный руководитель - кандидат медицинских наук,
доцент Наумович С.А.
Научный консультант - кандидат физико-математических наук,
ведущий научный сотрудник Института
физики НАН Беларуси Павленко В.К.
Официальные оппоненты - доктор медицинских наук,
профессор Аболмасов Н.Г.,
доктор физико-математических наук,
профессор Орлов Л.Н.
Оппонирующая организация - Белорусская медицинская академия последипломного образования
Защита состоится "07" февраля 2001 года в 15.00 часов на заседании совета по защите диссертаций Д 03.18.02 в Минском государственном медицинском институте (220116, г.Минск, пр.Дзержинского, 83, тел. 272-55-98).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Минского государственного медицинского института
Автореферат разослан " " января 2001 года
Ученый секретарь
совета по защите диссертаций
кандидат медицинский наук, доцент А.С. Ластовка
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Технология изготовления металлических зубных протезов является одной из актуальных проблем ортопедической стоматологии. Актуальность этой темы определяется не столько задачами технологическими: несовершенством существующих способов соединения металлических деталей зубных протезов, сколько причинами чисто биологическими, связанными с неблагоприятным воздействием серебряного припоя ПСР-37 на полость рта и организм в целом. Припой ПСР-37 коррозирует с выделением в полость рта его составных элементов (медь, цинк, кадмий, висмут и др.). При этом образуются микротоки, обусловливающие патологический симптомокомплекс, получивший в литературе название гальванизма, наблюдаются аллергические явления.
Пайка мостовидных протезов с помощью припоя ПСР-37 обладает существенными недостатками технологического характера: недостаточная механическая прочность паяного соединения, возможная деформация подвергаемых пайке деталей и снижение их механических свойств, при нагреве в процессе пайки, особенно пружинящих кламмеров и деталей ортодонтических аппаратов, которые после нагрева теряют свои эластические и пружинящие свойства. Припой ПСР-37 обладает эстетическими недостатками (потемнение припоя и пластмассовых фасеток). Имеются трудности при изготовлении металлокерамических мостовидных протезов большой протяженности (шинирующих протезов) вследствие напряжений и деформаций, возникающих при их изготовлении, а также при починке цельнолитых протезов.
В настоящей работе мы изучали лазерную сварку металлических частей зубных протезов и ортодонтических аппаратов и использовали ее при протезировании пациентов.
По мнению многих авторов, лазерная сварка обладает рядом преимуществ перед другими способами соединения металлических частей зубных протезов.
Прохончуков А.А. (1995), Миргазизов М.З. (1992), Марголин Д.А. (1989), Geis Gerstofter J. (1990), Yamagishi T. (1993) отмечают, что лазерная сварка позволяет добиться хорошего качества изготовления зубных протезов и сократить ряд технологических этапов.
Несмотря на достигнутые успехи в этом направлении, вопрос применения лазерной сварки в ортопедической стоматологии остается далеким от совершенства и требует дальнейших научных разработок. В литературе мы не нашли конкретных сведений о показаниях и противопоказаниях к использованию лазерной сварки при изготовлении мостовидных протезов. Все еще недостаточно, на наш взгляд, изучены вопросы влияния лазерной сварки на структуру, состав, и как следствие этого, свойства (в том числе и влияние на полость рта и организм в целом) обрабатываемых сплавов. Мы не нашли в литературе исследований влияния лазерной сварки на прочность соединения металла и керамики. Кроме того, не известен характер распределения напряжений, возникающих в протезах после лазерной сварки. В Республике Беларусь нет исследований в этой области, а также аппаратов для лазерной сварки.
Связь с крупными научными программами
Работа выполнена в соответствии с планом ГНТП " Разработать новые эффективные материалы, инструменты, оборудование, средства профилактики, диагностики и лечения для стоматологии и челюстно-лицевой хирургии". Задание 04.08. "Разработать и изготовить опытный образец аппарата для лазерной обработки металлических зубных протезов".
Цель исследования
Исследовать адаптацию организма к стоматологическим материалам, обработанным высокоэнергетическим лазером и изучить возможности применения и результаты использования лазерной сварки в ортопедической стоматологии на этой основе.
Задачи исследования
- Провести определение прочности сварного шва стоматологического сплава, обработанного высокоэнергетическим лазером и определить его химический состав.
- Определить структуру и микротвердость лазерного шва стоматологических сплавов.
- Изучить прочность соединения стоматологических материалов (металл- керамика) при лазерном воздействии.
- Исследовать распределение напряжений в зубных протезах при применении лазерной сварки с помощью голографической интерферометрии.
- Разработать методику использования лазерной сварки в ортопедической стоматологии.
- Оценить биосовместимость лазерного шва и определить клинические показания и противопоказания к использованию лазерной сварки.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования является стоматологический материал, обработанный высокоинтенсивным лазером и его применение в стоматологии.
Предметом исследования служит прочность лазерного шва на разрыв, его химический состав, структура и микротвердость, влияние высокоэнергетического лазерного излучения на прочность соединения металла с керамикой, характер распределения напряжений в протезах, при изготовлении которых используется лазерная сварка. Также изучались клинические показания и противопоказания к использованию лазерной сварки при протезировании пациентов, ее биосовместимость.
Методология и методы проведения исследования
Методология исследования реализуется через использование клинических и экспериментальных методов исследования.
Клинические: проведены исследования больных, до и после протезирования с применением лазерной сварки.
Экспериментальные: методика определения прочности шва на разрыв, определение микротвердости сплава, методика рентгеноспектрального анализа при определении химического состава сплава.
Статистические: статистический анализ полученных данных произведен с помощью программы Microsoft Excel 7,0.
Научная новизна и значимость результатов
В результате экспериментальных исследований дополнены сведения о структуре, составе и свойствах материала лазерного шва стоматологических сплавов, что аргументирует применение лазерной сварки в ортопедической стоматологии.
Предложен способ определения прочности соединения керамики и металла. С помощью этого способа установлено, что лазерный шов обеспечивает адекватную адгезию керамики и металла при изготовлении металлокерамических протезов. Это позволяет изготавливать металлокерамические протезы большой протяженности, которые главным образом применяются при шинировании зубов.
Разработано устройство для моделирования функциональных мышечных нагрузок лицевого отдела черепа, защищенное патентом Государственного патентного Комитета Республики Беларусь № 3336. С помощью этого устройства в условиях эксперимента с применением метода голографической интерферометрии определены напряженно-деформированные состояния зубных протезов, при изготовлении которых применяется лазерная сварка. Это позволяет производить рациональное конструирование при протезировании дефектов зубных рядов мостовидными протезами.
Разработана методика использования лазерной сварки в ортопедической стоматологии, реализованная при создании опытного образца аппарата для лазерной сварки металлических зубных протезов и ортодонтических аппаратов, с помощью которого возможно бесприпойное соединение металлических частей зубных протезов и ортодонтических аппаратов. Его применение снижает количество и степень выраженности осложнений, возникающих во время и после изготовления зубных протезов и ортодонтических аппаратов. Предлагаемая методика позволит повысить эффективность и качество ортопедического лечения.
Уточнены медицинские показания и противопоказания к использованию лазерной сварки при изготовлении мостовидных протезов, что позволяет уменьшить количество осложнений при ее применении.
Оценено влияние материала лазерного шва стоматологических сплавов на величину электропотенциалов в полости рта и на аллергическую реакцию организма на металлические включения, вводимые в полость рта при протезировании, что позволяет уменьшить количество осложнений при его применении.
Предложен способ реконструкции литой металлической части зубного протеза (заявка на изобретение а2000447). Этот способ позволяет замещать дефекты литых коронок, не прибегая к переделке всего протеза.
Практическая и экономическая значимость полученных результатов
Результаты исследований внедрены в Республиканской клинической стоматологической поликлинике, в Витебской областной стоматологической поликлинике, в учебном процессе на кафедре ортопедической стоматологии МГМИ.
Внедрение нового метода, реализованного при создании опытного образца аппарата для лазерной сварки металлических зубных протезов и ортодонтических аппаратов, позволяет сократить сроки изготовления металлических протезов и ортодонтических аппаратов, уменьшить количество рецидивов и осложнений, возникающих во время и после изготовления протезов и ортодонтических аппаратов, уменьшить число посещений к врачу, сэкономить дорогостоящий серебряный припой ПСР-37 и оборудование.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- лазерная сварка не изменяет химический состав хромоникелевых сплавов, применяемых для изготовления металлокерамических протезов.
- мостовидные протезы на штампованных коронках, изготовленные с помощью лазерной сварки, целесообразны при малой протяженности промежуточной части и нормальной высоте коронок опорных зубов.
- лазерная сварка обеспечивает адекватную прочность сцепления металла и керамики и позволяет производить починку цельнолитых протезов и ортодонтических аппаратов.
- мостовидные протезы, при изготовлении которых используется лазерная сварка, обладают большей бисовместимостью по сравнению с паяными.
Личный вклад соискателя
Цель и задачи исследования сформулированы соискателем совместно с научным руководителем. Лично автором проведены все исследования и лечение 102 больных. Написание диссертации, подготовка иллюстраций выполнены лично автором.
Апробация результатов диссертации.
Результаты проведенных исследований, составляющие предмет диссертации, представлены в виде докладов и обсуждены:
- на итоговой научной конференции молодых ученых и студентов МГМИ (г. Минск, 1998г. и 1999г.);
- на научной сессии МГМИ (г. Минск, 1999г. и 2000г.);
- на научно-практической конференции "Новые технологии в ортопедической стоматологии" (г. Могилев, 1999г.);
- на 1-ой Международной конференции "Лазерная и фотодинамическая терапия" (Обнинск, РФ, 1999г.);
- на заседании ассоциации стоматологов Беларуси (г. Минск, 1999 г.);
- на 4-ом съезде стоматологов Республики Беларусь (г. Витебск, 2000г.);
- на Международной конференции "European Biomedical Optick Week EbiOS" (г. Амстердам, Нидерланды, 2000г.).
Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 13 работ (единолично 2). Из них: журнальных статей 3, статей в сборниках научных трудов 7, тезисов докладов 2, патент на изобретение 1. Общее количество страниц - 40.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 98 страницах, включая таблицы, иллюстрации и приложения; состоит из введения, обзора литературы (1 глава), 4 глав, посвященных собственным исследованиям и обсуждению полученных данных, заключения, списка использованных источников, включающего 153 наименований (116 отечественных и 37 зарубежных), иллюстрирована 11 таблицами и 30 рисунками.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В экспериментальных исследованиях провели оценку прочности лазерного шва на разрыв сравнительно с прочностью самого металла. Для изготовления образцов, согласно требованиям стандарта к проведению испытаний на разрыв, использовали металлические пластины из хромоникелевого сплава длиной 75 мм и шириной 15 мм. Полученный в результате сварки образец имеет размеры 15150 мм. Таким способом было изготовлено 20 образцов. Они составили опытную группу. Для контроля брали 20 цельных пластин из такого же сплава размером 15150 мм. Концы образца фиксируются в разрывной машине INSTRON (Англия) и к ним прикладывается медленно возрастающее с течением времени усилие.
Большое значение имеет микротвердость сплава. Она позволяет судить о способности материала подвергаться износу. Микротвердость определяет прочность и пружинящие свойства. Для измерения микротвердости стоматологических сплавов применялся метод Викерса (метод вдавливания под нагрузкой четырехгранной алмазной пирамиды) на приборе "Micromet" фирмы "Buehler " (Швейцария). Использовались пластины хромоникелевого сплава. После предварительной полировки до блеска поверхность пластины обрабатывалась лазерными импульсами. После лазерной обработки поверхность образца вновь полировалась. Микротвердость каждой полосы определялась посредством 5 серий испытаний по 7 испытаний. Микротвердость для каждой полосы определялась как среднее арифметическое по результатам серий испытаний.
Принимая во внимание значение химического состава металлического сплава в зоне контакта металла и керамики в отношении прочности их соединения, мы проводили исследования влияния лазерной сварки на химический состав хромоникелевого сплава НХ ДЕНТ NL vac методом рентгеноспектрального анализа. Этот сплав применяется при изготовлении металлокерамических протезов.
Исследовался сплав НХ ДЕНТ, не подвергавшийся и подвергшийся лазерной обработке в режиме, использующемся при лазерной сварке протезов из подобных материалов (энергия излучения в импульсе до 5 Дж, коэффициент перекрытия зон лазерного воздействия от импульсов 0,8, диаметр ЗЛВ около 1 мм). Исследования проводились на микрозонде MS фирмы "KAMEKA" (Франция) по программе количественного анализа. Прописывалось распределение Cr, Fe, Mo, Si, Ni в трех зонах: 1) зона лазерного воздействия (литая зона), 2) переходная зона, 3) зона основного металла.
Проектирование конструкции с учетом напряженно-деформированного состояния мостовидных протезов позволяет избежать поломок, экономить металл, применяемый для изготовления, моделировать промежуточные части в форме ажурных конструкций. Для этого важно знать распределение деформаций и напряжений в них при приложении нагрузки в процессе эксплуатации. Для проведения исследований использовалось разработанное нами устройство для моделирования функциональных мышечных нагрузок лицевого отдела черепа, защищенное патентом государственного патентного Комитета Республики Беларусь № 3336. Объектом исследования служили цельнолитые мостовидные протезы и протезы, при изготовлении которых использовалась лазерная сварка. Протез помещали на предметный столик голографической установки. На этой установке была собрана оптическая схема для регистрации голограммы с протезом. Нагрузка проводилась по режущему краю искусственных зубов и варьировала в интервалах 20-60 Н.
Клиническая оценка использования лазерной сварки в отношении показаний к ее использованию проводилась на базе Витебской областной стоматологической поликлиники, оснащенной лазерной установкой "Квант-15".
Объектом исследования были 30 пациентов, которым было изготовлено 80 металлических мостовидных протезов на штампованных коронках с использованием лазерной сварки. Одновременно была сформирована также и контрольная группа из 30 пациентов с паяными мостовидными протезами (86 протезов). Срок наблюдения пациентов составил 3 года. Пациенты были разделены на группы в зависимости от высоты коронок опорных зубов и протяженности промежуточной части мостовидных протезов. При обследовании пациентов внимание обращалось на жалобы, состояние протезов и окружающих их мягких тканей, на данные, отраженные в амбулаторных историях болезни.
Биосовместимость лазерного шва изучали следующим образом. Объектом исследования были пациенты в возрасте от 30 до 40 лет, обратившиеся в Республиканскую клиническую стоматологическую поликлинику по поводу дефектов зубных рядов Мы сформировали опытную и контрольную группы по 20 человек. Пациентам обеих групп изготовили металлические мостовидные протезы на штампованных коронках без нитрид-титанового покрытия и пластмассовых фасеток. Пациенты обеих групп были подобраны таким образом, чтобы число мест соединения металлических деталей было одинаковым (по 7-8). Кроме того, необходимо отметить, что пациенты протезировались в первый раз и не имели общесоматической патологии, в том числе и аллергических состояний. Пациентам опытной группы при изготовлении металлических мостовидных протезов на штампованных коронках использовали лазерную сварку. Другим 20 пациентам изготовили паяные мостовидные протезы со строгим соблюдением технологии изготовления. Эти пациенты составили контрольную группу.
Через 1 год после протезирования произвели измерения микротоков в полости рта у пациентов опытной и контрольной группы, а также аллерготестирование на элементы металлов, вводимых в полсть рта при протезировании с помощью реакции деструкции тучных клеток.
Мы использовали лазерную сварку для изготовления металлокерамических протезов большой протяженности. Для снижения деформаций каркасы из хромоникелевого сплава для металлокерамики НХДЕНТ NL vac. были отлиты небольшими фрагментами. При этом усадка отдельных фрагментов компенсировалась при моделировании увеличением длины фрагментов в местах их будущего соединения. Припасовав каркасы на модели и в полости рта, их соединяли в нескольких точках с помощью лазерной сварки на модели, что позволило избежать деформаций. Затем, сняв каркас с модели, произвели шовную сварку по периметру мест соединения. После повторной припасовки на каркасы нанесли керамику и спекли ее. По такой технологии было изготовлено 25 мостовидных протезов
С помощью лазерной сварки мы производили починку 24 бюгельных протезов и 17 ортодонтических аппаратов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты измерения прочности лазерного шва на разрыв.
Полученные данные позволили сделать вывод о том, что при оптимальных условиях лазерной сварки сварные соединения не только не уступают, но даже превосходят по прочности на разрыв основной металл образца.
Изменение микротвердости сплавов после обработки лазерным излучением
Зависимость микротвердости от диаметра пятна фокусировки при постоянном значении энергии в импульсе представлена на рис. 1.
Рис. 1 Зависимость микротвердости от диаметра пятна фокусировки.
Результаты измерений показали, что после обработки поверхности сплава высокоэнергетическим лазерным излучением его микротвердость возрастает от 250 до 320 МПа (HV10), что говорит об увеличении механической прочности сплава в месте лазерной обработки.
Результаты исследования химического состава хромоникелевого сплава, применяемого для изготовления металлокерамики, до и после лазерной обработки измерений приведены в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав хромо-никелевого сплава в различных зонах
| Элемент | ЗЛВ (литая зона) | Переходная зона | Основной металл |
| Cr | 22,293 | 22,013 | 23,454 |
| Ni | 70,586 | 70,882 | 68,349 |
| Fe | 2,800 | 1,399 | 2,218 |
| Mo | 4,645 | 5,164 | 5,472 |
| Si | 0,287 | 0,543 | 0,126 |
Из полученных результатов следует, что воздействие лазерного излучения не оказывает влияния на химический состав сплава и поэтому должно обеспечивать адекватную адгезию металла и керамики. Кроме того, не претерпевает видимых изменений коррозионная стойкость сплава. По результатам микроструктурного анализа, в зоне лазерного воздействия происходит гомогенизация сплава, т.е. структура металла и состав элементов в литой зоне становятся более однородными, что должно улучшать соединение сплава и керамики.
Прочность соединения металла и керамики при изготовлении металлокерамических зубных протезов с использованием лазерной сварки
Для прямой оценки влияния лазерной обработки на прочность сцепления металла и керамики была разработана новая методика, основанная на измерении усилия разрыва образцов, подготовленных специальным образом. Были изготовлены цилиндрические заготовки диаметром 5,5 мм и длиной 24 мм из хромоникелевого сплава НХ ДЕНТ NL vac (рис.2). Один торец заготовок обрабатывался лазерным излучением в режиме, использующемся при лазерной сварке. Затем заготовки пескоструили, очищали и помещали в печь для создания на них окисной пленки. После этого заготовки соединяли попарно обработанными лазером торцами посредством тонкого (не более 0,1 мм) слоя 2 керамики Duceram. Полученные таким образом опытные образцы 3 обжигали в печи при температуре 1000°. Параллельно при таких же условиях из заготовок, не подвергавшихся лазерной обработке, была приготовлена контрольная группа образцов. На цилиндрической поверхности заготовок были сделаны проточки 4 с целью фиксации зажимными винтами 5 образцов в зажимах 6 со стержнями 7, предназначенными для крепления в зажимные узлы разрывной машины INSTRON (Англия). Винты-оси 8 зажимов 6 обеспечивали приложение усилия разрыва по оси образцов. На рис.2 в целях демонстрации в зажиме 6 зафиксирована заготовка 9.
Рис. 2. Зажим, заготовки и образец для проведения измерений адгезии керамики и металлического сплава: 1 - отдельная заготовка; 2 - керамический слой; 3 - образец; 4 - проточка для фиксации; 5 - зажимной винт; 6 - зажим; 7 - стержень для крепления в разрывной машине; 8 - винт-ось; 9 - заготовка, зафиксированная в зажиме.
Для проведения измерений усилия разрыва было изготовлено по 40 опытных и контрольных образцов. Полученные нами результаты отражены в диаграммах на рис.3.
Рис. 3. Результаты измерений усилия разрыва опытных и контрольных образцов.
Как определено с помощью частотных кривых, наиболее вероятные значения усилий разрыва опытного и контрольного образцов составляют 1435Н и 1319Н соответственно. Из результатов измерений следует, что после лазерной сварки происходит даже небольшое увеличение адгезии керамики и сплава. Даже принимая во внимание погрешность измерений (1%), можно утверждать, что лазерная обработка обеспечивает адекватную прочность соединения керамики и сплава, что имеет огромное значение при изготовлении металлокерамических мостовидных протезов.
Распределение напряжений в мостовидных протезах изготовленных с помощью лазерной сварки
При испытаниях 10 цельнолитых мостовидных протезов наблюдались широкие интерференционные полосы, расположенные параллельными линиями по всей длине протеза. Анализ распределения интерференционных полос при исследовании 11 мостовидных протезов, изготовленных с помощью лазерной сварки, показал такую же картину распределения интерференционных линий в месте соединения коронок с промежуточной частью.
На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод о том, что мостовидные протезы, при изготовлении которых используется лазерная сварка, обладают достаточной жесткостью соединения. Места соединения металлических деталей мостовидных протезов не являются концентраторами напряжений и поэтому не могут быть причиной скола керамического покрытия при его нанесении на металлический каркас.
Результаты клинических исследований
Для определения показаний и противопоказаний к использованию лазерной сварки при протезировании мостовидными протезами с опорой на штампованных коронках произвели анализ отдаленных результатов протезирования с применением лазерной сварки на базе Витебской областной стоматологической поликлиники.
При анализе данных анамнеза и клинического осмотра в отношении прочности соединения металлических деталей мостовидных протезов на штампованных коронках было установлено, что протезы, изготовленные с помощью лазерной сварки, не уступают по прочности паяным мостовидным протезам при небольшой протяженности промежуточной части (1-2 искусственных зуба) и при нормальной высоте коронок опорных зубов.
Причиной большего по сравнению с паяными протезами количества отрывов у соединенных лазерной сваркой мостовидных протезов на штампованных коронках с большим количеством зубов в промежуточной части или малыми по высоте опорными коронками, является тот факт, что образование сварного соединения происходит за счет стекания в зазор расплавленного лазерным излучением металла как с промежуточной части, так и с коронки. В результате этого происходит утончение опорной коронки в зоне, непосредственно примыкающей к сварному шву (зона утончения). Обычно толщина металла коронки составляет около 0,3 мм, в зоне утончения же она не превышает 0,2 мм. При большей длине промежуточной части существенно больше и момент силы, действующей на место сварного соединения в процессе жевания. В результате действия этой силы происходят микродеформации коронки преимущественно в месте утончения, что приводит к излому металла вблизи сварного шва, в то время как сам шов не разрушается. При большей высоте опорных коронок и меньшей по длине промежуточной части деформации в месте утончения менее существенны, и излом коронок по их причине не происходит.
Влияние лазерной сварки на величину электропотенциалов в полости рта
Результаты измерения величины микротоков в полости рта пациентов с паяными протезами и у пациентов, которым при протезировании использовали лазерную сварку, представлены в таблице 2.
Таблица 2
Распределение пациентов в зависимости от величины микротоков в полости рта
| Величина микротоков | ||||||
| до 40 мв | 41-70 мв. | 71-100 мв. | 101-130 мв. | 131 мв и выше. | ||
| Коли-чество пациен-тов | С паяными мостовид-ными протезами | 1 | 3 | 9 | 6 | 1 |
| С мостовид-ными протезами ЛС | 2 | 12 | 6 | 2 | - | |
Анализ таблицы дает основание для утверждения того, что лазерная сварка по сравнению с соединением металлических частей мостовидных протезов посредством припоя ПСР-37 в меньшей степени способствует возникновению микротоков в полости рта. Это можно объяснить отсутствием припоя, а также тем, что при лазерной сварке практически не изменяется химический состав сплава и происходит гомогенизация его структуры.
Данные аллергологического тестирования пациентов, при протезировании которых использовали лазерную сварку
Результаты аллерготестирования на элементы металлов, вводимые в полость рта при протезировании пациентов с паяными протезами и у пациентов, которым при протезировании использовали лазерную сварку, представлены на рис. 4.
Рис 4. Средние значения теста РТДК у пациентов опытной и контрольной группы.
С помощью программы Microsoft Exeel 7,0 провели статистическую обработку полученных значений РДТК пациентов с паяными протезами и у пациентов, которым при протезировании использовали лазерную сварку. Значения Т--test отражены в таблице 3.
Таблица 3
Значения теста РДТК у пациентов контрольной группы
| Химический элемент | |||||||
| Cr | Ni | Ag | Cu | Mn | Mg | Zn | |
| Значения Т--test | 0,01186 | 0,010048 | 0,882889 | 0,691809 | 0,897976 | 0,006958 | 0,724934 |
Учитывая тот факт, что доверительный интервал составляет 0,05, можно утверждать достоверность различия значений теста по следующим элементам: Cr, Ni, Mg.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что мостовидные протезы, изготовленные с помощью лазерной сварки, в меньшей степени способствуют возникновению аллергических реакций на металлические включения, вводимые в полость рта при протезировании по сравнению с паяными протезами.
Результаты протезирования и починки цельнолитых и металлокерамических протезов большой протяженности с применением лазерной сварки
При изготовлении металлокерамических зубных протезов большой протяженности для снижения деформаций каркасы из хромоникелевого сплава для металлокерамики НХ ДЕНТ NL были отлиты небольшими фрагментами. При этом усадка отдельных фрагментов компенсировалась при моделировании увеличением длины фрагментов в местах их будущего соединения. Припасовав каркасы на модели и в полости рта, их соединили в нескольких точках с помощью лазерной сварки на модели, что позволило избежать деформаций. Затем, сняв каркас с модели, произвели шовную сварку по периметру мест соединения. После повторной припасовки на каркасы нанесли керамику Duceram и спекли ее. По такой технологии было изготовлено 25 мостовидных протезов. Повторные контрольные осмотры, проведенные через 1 год, не выявили сколов и других нарушений.
Метод реконструкции литой части металлических зубных протезов с применением вкладки
В процессе литья и последующей обработки металлических каркасов зубных протезов могут возникать дефекты: поры, отверстия, трещины, требующие зачастую полной переделки протеза. Применение технологии лазерной сварки позволяет качественно исправлять эти дефекты. Дефекты, размеры которых не превышают 0,2 мм, при воздействии импульса лазерного излучения заполняются металлом, окружающим дефект. При размерах дефекта 0,2-1 мм для заполнения дефекта необходима присадка, в качестве которой обычно используются остатки сплава, из которого изготавливался протез. Если размеры дефекта превышают 1 мм, дефект удобнее заполнять посредством специально изготовленной металлической вкладки (заявка на патент а2000447 от 11 мая 2000г.).
Для замещения большого по размерам дефекта из воска моделируется вкладка, точно соответствующая дефекту по форме, с последующей заменой на сплав, из которого изготовлен каркас. Вкладка вставляется на место дефекта и соединяется с каркасом лазерной сваркой. После формирования сварного соединения рукоять вкладки, необходимая для позиционирования деталей в процессе лазерной сварки, а также излишки металла части вкладки удаляются. После замещения дефекта литой каркас подвергается обычной обработке.
Преимущества данного метода перед методом лазерной сварки с присадкой следующие: возможность устранения больших по размеру дефектов; точное соответствие материала вкладки материалу литой части: минимальный зазор, обусловливающий меньшую мощность лазерного излучения, необходимую для сварки, меньший объем работ по сошлифовке излишков металла; облегченное позиционирование при лазерной обработке.
По этой методике было починено 11 протезов. Результаты наблюдений в течение года подтвердили надежность данного метода починки.
Результаты починки бюгельных протезов и ортодонтических аппаратов с помощью лазерной сварки
Анализ отдаленных результатов починки 24 бюгельных протезов (3года) показал, что соединение металлических фрагментов посредством лазерной сварки обладает достаточной точностью соединения и хорошей прочностью. Пациенты не предъявляли по поводу этого никаких жалоб. Мы не наблюдали изменения в цвете мест сварки и повторных случаев переломов этих протезов.
Анализ отдаленных результатов починок 17 ортодонтических аппаратов (1,5года) показал, что применение лазерной сварки для этих целей достаточно состоятельно. Важным является тот факт, что после лазерной сварки происходит некоторое увеличение микротвердости обрабатываемого сплава. Поэтому и не происходит снижение пружинящих свойств металлических элементов ортодонтических аппаратов.
Совместно с институтом физики НАНБ в соответствии с планом ГНТП "Разработать новые эффективные материалы, инструменты, оборудование, средства профилактики, диагностики и лечения для стоматологии и челюстно-лицевой хирургии" разработан и сконструирован опытный образец лазерной установки для сварки металлических деталей зубных протезов и ортодонтических аппаратов. Эта установка в ближайшее время (2001г.) будет проходить клинические испытания в Республиканской клинической стоматологической поликлинике и других стоматологических поликлиниках Республики Беларусь.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенное комплексное клинико-экспериментальное исследование позволило сделать следующие выводы:
- Показано, что химический состав стоматологических хромоникелевых сплавов после обработки высокоэнергетическим лазером не изменяется, происходит гомогенизация сплава в зоне лазерного воздействия, а также повышается его микротвердость; при установленных условиях лазерной сварки зубные протезы обладают оптимальной прочностью соединения и не имеют зон концентрации напряжений [2, 3, 4, 6, 12].
2. Выяснено, что мостовидные протезы с опорой на штампованных коронках, изготовленные с помощью лазерной сварки, оптимальны при малой протяженности промежуточной части (1-2 искусственных зуба) и нормальной высоте коронок опорных зубов; а с эстетической точки зрения выигрывают по сравнению с паяными протезами, поскольку после соединения посредством лазерной сварки не происходят изменения цвета металла и облицовочного материала в местах соединения [8, 10].
3. Установлено, что металлокерамические мостовидные протезы большой протяженности могут быть изготовлены с помощью лазерной сварки без возникновения напряжений в цельнолитом каркасе и с обеспечением необходимой точности прилегания протеза и прочности соединения металла и керамики [9].
4. Разработана методика реконструкции цельнолитых участков металлокерамических протезов с использованием металлической вкладки, замещающей дефект коронки, что позволяет не переделывать весь протез. Кроме того, определено, что лазерная сварка позволяет эффективно осуществлять реконструкцию бюгельных протезов и ортодонтических аппаратов [2, 5, 7, 9, 11].
5. Возникновение микротоков в полости рта уменьшается при использовании протезов, при изготовлении которых используется лазерная сварка по сравнению с паяными протезами [1, 4, 8].
6. Установлено, что применение мостовидных протезов, изготовленных с помощью лазерной сварки, уменьшает появление аллергических реакций на металлические включения (Cr, Ni, Mg), вводимые в полость рта при протезировании по сравнению с паяными протезами на 12% [1, 4, 8].
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
- При изготовлении металлокерамических протезов большой протяженности целесообразно применять лазерную сварку, поскольку она обеспечивает адекватную прочность соединения металла и керамики.
- Для починки цельнолитых протезов предлагается использование разработанной нами методики (заявка а2000447 от 11.05 2000г.) с замещением дефекта посредством металлической вкладки, фиксируемой с помощью лазерного излучения.
- Лазерная сварка позволяет эффективно производить починку бюгельных протезов и ортодонтических аппаратов.
- Мостовидные протезы на штампованных коронках, изготовленные с помощью лазерной сварки, целесообразны при малой протяженности промежуточной части (1-2 искусственных зуба) и нормальной высоте коронок опорных зубов.
- Использование лазерной сварки при изготовлении зубных протезов позволяет снизить степень осложнений, возникающих после протезирования (непереносимость, гальванозы).
- Разработана методика использования лазерной сварки в ортопедической стоматологии, реализованная при создании опытного образца аппарата для лазерной сварки металлических зубных протезов и ортодонтических аппаратов. Созданный опытный образец, при последующим промышленном его производстве, позволяет оснастить стоматологические ортопедические отделения Республики Беларусь современной медицинской техникой.
Список
работ, опубликованных по теме диссертации
- Экспериментальный образец оборудования для лазерной обработки металлических зубных протезов / С.А. Наумович, Н.С.Казак, В.К.Павленко, А.А.Рыжевич, А.П.Дмитроченков. // Достижения медицинской науки Беларуси.- Минск,1999.- Вып. 4.- С. 84-85.-(Бел. ЦНМИ).
- Лазерная сварка в ортопедической стоматологии /А.П. Дмитроченко, С. А. Наумович, Н.С. Казак и др. // Современная стоматология. - 1998. - № 3.- С. 36-39.
- Лазерная сварка в ортопедической стоматологии /А.П. Дмитроченко, С.А. Наумович, В.К. Павленко и др. // I съезд врачей Респ. Беларусь, 25-26 июня 1998г. : Тез. докл.- Минск.- 1998. -С.221-222.
- Дмитроченко А.П., Рыжевич А.А. Лазерная сварка хромоникелевых сплавов в ортопедической стоматологии. Сб.трудов молодых ученых. Минск, 1998.- С.264 -267.
- Лазерная сварка хромоникелевых сплавов в стоматологии / Н.С.Казак, С.А.Наумович, В.К. Павленко и др. // Достижения медицинской науки Беларуси.- Минск,1998.- Вып. 3.-с. 112-113..-(БелЦНМИ).
- Лазерная сварка металлических сплавов в стоматологии / Н.С. Казак, В.К. Павленко, С.А. Наумович и др.// Лазеры и оптическая нелинейность: Тр. XIII Белорус.-литов. семинара. Минск,1999.- С.81-84.
- Дмитроченко А.П. Использование лазерной сварки для изготовления зубных протезов и ортодонтических аппаратов. Лазерная и фотодинамическая терапия. 1 международная конференция. Тезисы докладов. Обнинск. 16-18 июня 1999 г.- С.95.
- Дмитроченко А.П. Клинические аспекты применения лазерной сварки в ортопедической стоматологии. Сб.трудов молодых ученых. Минск.-2000.-С.193-196.
- Использование лазерных технологий при изготовлении металлокерамических зубных протезов/ С.А.Наумович, А.П.Дмитроченко, П.С.Мулик и др.// Современная стоматология. -2000. - № 2.- С. 36-39.
- Дмитроченко А.П. Лазерная сварка в клинике ортопедической стоматологии//Мат.IV съезда стоматологов Беларуси, Витебск, 2000. - С.40-42.
- Дмитроченко А.П., Наумович С.А. Использование высокоэнергетического лазерного излучения при изготовлении зубных протезов и ортодонтических аппаратов//Мат.IV съезда стоматологов Беларуси, Витебск, 2000. - С.38-40.
- Технологическое оборудование для обработки материалов излучением АИГ-лазера/ А.В. Киреев, А.Н. Ходинский, А.Б. Рябцев и др. // Оптический журнал.-2000.-№11.-С.72-77.
- Устройство для моделирования функциональных мышечных нагрузок лицевого отдела черепа / С.А. Наумович, А.И. Головко, А.П. Дмитроченко - Патент № 3336; Заявл. 25.11.97; Опубл. 30.06.2000// Афiцыйны бюлетэнь/Дзярж.пат.ведамства Рэсп. Беларусь. - 2000. - № 4(25). - С. 145.
РЭЗЮМЕ
Дмiтрачэнка Анатоль Пятровiч
Прымяненне лазернай зваркi ў артапедычнай стаматалогii.
Ключавыя словы: лазерная зварка, зубны пратэз, металакерамiка, бiясумяшчальнасць, рэканструкцыя.
Аб'ект даследавання: пацыенты з зубнымi пратэзамi i артадантычнымi апаратамi, пры вырабу якiх выкарыстоўвалася лазерная зварка, а таксама стаматалагiчныя cплавы пасля ўздзеяння лазера.
Мэта даследавання: даследаваць адаптацыю арганiзма да стаматалагiчных матэрыялаў, апрацованых высокаэнергетычным лазерам, вывучыць магчымасцi i вынiкi выкарыстоўвання лазернай зваркi ў артапедычнай стаматалогii.
Атрыманыя вынiкi: эксперыментальна дапоўнены звесткi аб хiмiчным саставе, структуры i ўласцiвасцях матэрыялу лазернага шва стаматалагiчных сплаваў. Устаноўлена, што ён забяспечвае патрэбную трываласць злучэння металу з керамiкай пры вырабу металакерамiчных маставiдных пратэзаў.
Распрацавана ўстройства для мадэлiраванiя функцыянальных мышачных нагрузак лiцавога атдзела чэрапа, абароненае патэнтам № 3336. На iм эксперыментальна з дапамогай метада галаграфii вызначаны напружана-дэфармiраваны стан зубных пратэзаў, пры вырабу якiх прымяняецца лазерная зварка.
Вызначаны паказаннi i супрацьпаказаннi па ўжыванню лазернай зваркi пры вырабу маставiдных пратэзаў на штампованых каронках.
Ацэнен уплыў лазернага шва стаматалагiчных сплаваў на рознасць электрапатэнцыялаў у поласцi рота, а таксама на алергiчны стан арганiзма.
Прапанованы спосаб рэканструкцыi лiтай металiчнай часткi зубнога пратэза.
Метады праведзенага даследавання: клiнiчныя, фiзiчныя, хiмiчныя.
Рэкамендацыi па выкарыстанню: для вырабу i рэканструкцыi зубных пратэзаў i артадантычных апаратаў.
Галiна прымянення: аддзяленнi артапедычнай стаматалогii.
РЕЗЮМЕ
Дмитроченко Анатолий Петрович
Применение лазерной сварки в ортопедической стоматологии
Ключевые слова: лазерная сварка, зубной протез, биосовместимость, металлокерамика, реконструкция.
Объект исследования: пациенты с протезами и ортодонтическими аппаратами, при изготовлении которых использовалась лазерная сварка, а также стоматологические сплавы после воздействия лазера.
Цель исследования: исследовать адаптацию организма к стоматологическим материалам, обработанным высокоэнергетическим лазером, изучить возможности применения и результаты использования лазерной сварки в ортопедической стоматологии.
Научная новизна результатов, полученных соискателем: в эксперименте дополнены сведения о химическом составе, структуре и свойствах лазерного шва стоматологических сплавов. Установлено, что он обеспечивает адекватную прочность соединения металла с керамикой при изготовлении металлокерамических мостовидных протезов.
Разработано устройство для моделирования функциональных мышечных нагрузок лицевого отдела черепа, защищенное патентом № 3336. На нем в условиях эксперимента с помощью метода голографии определены напряженно-деформированные состояния зубных протезов, при изготовлении которых применяется лазерная сварка.
Определены показания и противопоказания к использованию лазерной сварки при изготовлении мостовидных протезов на штампованных коронках.
Оценено влияние лазерного шва стоматологических сплавов на разность электропотенциалов в полости рта, а также на аллергическое состояние организма.
Предложен способ реконструкции литой металлической части зубного протеза.
Методы проведенного исследования: клинические, физические, химические.
Рекомендации по использованию: для изготовления и реконструкции зубных протезов и ортодонтических аппаратов.
Область применения: отделения ортопедической стоматологии.
SUMMARY
Dmitrochenko Anatoliy Petrovich
Laser welding application in orthopedic stomatology
Key words: laser welding, dentures, biocompatibility, cermet, repair.
Object of research: patients with the dentures and orthodontic devices produced by laser welding and dental alloys after laser processing.
Purpose of research: to research the adaptation of the human organism to dental materials after highenergy laser irradiation and to study probability of the using laser welding in prosthodontic stomatology and its results.
Results: on the basis of experimental findings we obtained new data on the structure, composition and properties of laser suture of dental alloys. Laser suture provides adequate cermet connection in metal-ceramic fixed dentures.
For the first time we designed a device for modeling of functional muscular loads of facial cranium (pat. № 3336). We studied stress analysis of fixed prosthodontic frameworks, produced by laser welding utilizing holographic interferometry, using this device.
We worked out indications and contraindications for using laser welding in production of fixed dentures.
We estimated the influence of the laser suture of dental alloys on halvanic potentials in oral cavity as well as on the allergic status of the human body.
The new method for repair of metal dentures was proposed.
Methods of research done: clinical, physical, chemical.
Recommendations for use: production and repair of the dentures and orthodontic devices.
Application area: clinic of prosthodontia.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Технология изготовления металлических зубных протезов является одной из актуальных проблем ортопедической стоматологии. Актуальность этой темы определяется не столько задачами технологическими: несовершенством существующих способов соединения металлических деталей зубных протезов, сколько причинами чисто биологическими, связанными с неблагоприятным воздействием серебряного припоя ПСР-37 на полость рта и организм в целом. Припой ПСР-37 коррозирует с выделением в полость рта его составных элементов (медь, цинк, кадмий, висмут и др.). При этом образуются микротоки, обусловливающие патологический симптомокомплекс, получивший в литературе название гальванизма, наблюдаются аллергические явления.
Пайка мостовидных протезов с помощью припоя ПСР-37 обладает существенными недостатками технологического характера: недостаточная механическая прочность паяного соединения, возможная деформация подвергаемых пайке деталей и снижение их механических свойств, при нагреве в процессе пайки, особенно пружинящих кламмеров и деталей ортодонтических аппаратов, которые после нагрева теряют свои эластические и пружинящие свойства. Припой ПСР-37 обладает эстетическими недостатками (потемнение припоя и пластмассовых фасеток). Имеются трудности при изготовлении металлокерамических мостовидных протезов большой протяженности (шинирующих протезов) вследствие напряжений и деформаций, возникающих при их изготовлении, а также при починке цельнолитых протезов.
В настоящей работе мы изучали лазерную сварку металлических частей зубных протезов и ортодонтических аппаратов и использовали ее при протезировании пациентов.
По мнению многих авторов, лазерная сварка обладает рядом преимуществ перед другими способами соединения металлических частей зубных протезов.
Прохончуков А.А. (1995), Миргазизов М.З. (1992), Марголин Д.А. (1989), Geis Gerstofter J. (1990), Yamagishi T. (1993) отмечают, что лазерная сварка позволяет добиться хорошего качества изготовления зубных протезов и сократить ряд технологических этапов.
Несмотря на достигнутые успехи в этом направлении, вопрос применения лазерной сварки в ортопедической стоматологии остается далеким от совершенства и требует дальнейших научных разработок. В литературе мы не нашли конкретных сведений о показаниях и противопоказаниях к использованию лазерной сварки при изготовлении мостовидных протезов. Все еще недостаточно, на наш взгляд, изучены вопросы влияния лазерной сварки на структуру, состав, и как следствие этого, свойства (в том числе и влияние на полость рта и организм в целом) обрабатываемых сплавов. Мы не нашли в литературе исследований влияния лазерной сварки на прочность соединения металла и керамики. Кроме того, не известен характер распределения напряжений, возникающих в протезах после лазерной сварки. В Республике Беларусь нет исследований в этой области, а также аппаратов для лазерной сварки.
Связь с крупными научными программами
Работа выполнена в соответствии с планом ГНТП " Разработать новые эффективные материалы, инструменты, оборудование, средства профилактики, диагностики и лечения для стоматологии и челюстно-лицевой хирургии". Задание 04.08. "Разработать и изготовить опытный образец аппарата для лазерной обработки металлических зубных протезов".
Цель исследования
Изучить возможности применения и результаты использования лазерной сварки в ортопедической стоматологии.
Задачи исследования
- Провести сравнение прочности лазерной сварки с прочностью цельного сплава и определить химический состав лазерного шва.
- Определить структуру и микротвердость лазерного шва.
- Изучить влияние высокоэнергетического лазерного излучения на прочность соединения металла с керамикой.
- Исследовать распределение напряжений в зубных протезах при применении лазерной сварки с помощью голографической интерферометрии.
- Участвовать в разработке и создании опытного образца лазерной установки.
- . Оценить биосовместимость лазерного шва и определить клинические показания и противопоказания к использованию лазерной сварки.
Объект и предмет исследования.
Объектом исследования является лазерная сварка металлических зубных протезов и ортодонтических аппаратов.
Предметом исследования служит прочность лазерного шва на разрыв, его химический состав, структура и микротвердость, влияние высокоэнергетического лазерного излучения на прочность соединения металла с керамикой, характер распределения напряжений в протезах, при изготовлении которых используется лазерная сварка. Также изучались клинические показания и противопоказания к использованию лазерной сварки при протезировании пациентов, ее биосовместимость.
Методология и методы проведения исследования
Методология исследования реализуется через использование клинических и экспериментальных методов исследования.
Клинические: проведены исследования больных, до и после протезирования с применением лазерной сварки.
Экспериментальные: методика определения прочности шва на разрыв, определение микротвердости сплава, методика рентгеноспектрального анализа при определении химического состава сплава.
Статистические: Статистический анализ полученных данных произведен с помощью программы Microsoft Excel 7,0.
Научная новизна и значимость результатов
В результате экспериментальных исследований дополнены сведения о структуре, составе и свойствах лазерного шва стоматологических сплавов.
Предложен способ определения прочности адгезии керамики и металла. С помощью этого метода установлено, что лазерный шов лазерный шов обеспечивает адекватную адгезию керамики и металла при изготовлении металлокерамических протезов. Это позволяет изготавливать металлокерамические протезы большой протяженности, которые применяются при шинировании зубов.
Впервые разработано устройство для моделирования функциональных мышечных нагрузок лицевого отдела черепа, защищенное патентом государственного патентного комитета Республики Беларусь № 3336. С помощью этого устройства в условиях эксперимента с применением метода голографической интерферометрии определены напряженно-деформированные состояния зубных протезов, при изготовлении которых применяется лазерная сварка. Это позволяет производить рациональное конструирование при протезировании дефектов зубных рядов мостовидными протезами.
Впервые в Республике Беларусь создан опытный образец аппарата для лазерной сварки металлических зубных протезов и ортодонтических аппаратов, с помощью которого возможно бесприпойное соединение металлических частей зубных протезов и ортодонтических аппаратов. Это снижает количество и степень выраженности осложнений, возникающих во время и после изготовления зубных протезов и ортодонтических аппаратов. Предлагаемая методика позволит повысить эффективность и качество ортопедического лечения.
Уточнены показания и противопоказания к использованию лазерной сварки при изготовлении мостовидных протезов, что позволяет уменьшить количество осложнений при ее применении.
Предложен способ реконструкции литой металлической части зубного протеза. Этот способ позволяет замещать дефекты коронок, не прибегая к переделке всего протеза.
Практическая и экономическая значимость полученных результатов
Результаты исследований внедрены в Республиканской клинической стоматологической поликлинике, институте физики НАНБ, в учебном процессе на кафедре ортопедической стоматологии МГМИ.
Созданный нами опытный образец, при последующим промышленном его производстве позволяет оснастить стоматологические ортопедические отделения Республики Беларусь современной медицинской техникой.
Внедрение нового метода позволяет сократить сроки изготовления металлических протезов и ортодонтических апаратов, уменьшить количество рецидивов и осложнений, возникающих во время и после изготовления протезов и ортодонтических аппаратов, уменьшить число посещений к врачу, сэкономить дорогостоящий припой ПСР-37 и оборудование, что свидетельствует о его значительном медико-социальном и экономическом эффекте.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-лазерная сварка практически не изменяет химический состав хромоникелевых сплавов, применяемых для изготовления металлокерамических протезов.
-мостовидные протезы на штампованных коронках, изготовленные с помощью лазерной сварки, целесообразны при малой протяженности промежуточной части и нормальной высоте коронок опорных зубов.
-лазерная сварка не снижает прочность сцепления металла и керамики и позволяет производить починку цельнолитых протезов и ортодонтических аппаратов.
-мостовидные протезы, при изготовлении которых используется лазерная сварка, обладают большей бисовместимостью по сравнению с паяными.
Личный вклад соискателя.
Цель и задачи исследования сформулированы соискателем совместно с научным руководителем. Лично автором проведены все исследования и лечение 102 больных. Написание диссертации, подготовка иллюстраций выполнены лично автором.
Апробация результатов диссертации.
Результаты проведенных исследований, составляющие предмет диссертации, представлены в виде докладов и обсуждены:
-на итоговой научной конференции молодых ученых и студентов МГМИ (г. Минск, 1998г. и 1999г.).
-на научной сессии МГМИ (г. Минск, 1999г. и 2000г.).
-на научно-практической конференции "Новые технологии в ортопедической стоматологии" (г. Могилев 1999г.).
-на 1-ой Международной конференции "Лазерная и фотодинамическая терапия" (Обнинск, РФ, 1999г.).
-на заседании ассоциации стоматологов Беларуси (г. Минск, 1999 г.).
-на 4-ом съезде стоматологов Республики Беларусь (г. Витебск, 2000г.).
-на Международной конференции "European Biomedical Optick Week EbiOS" (г. Амстердам, Нидерланды, 2000г.).
Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 13 работ (единолично 2). Из них: журнальных статей 3, статей в сборниках научных трудов 7, тезисов докладов 2, патент на изобретение 1. Общее количество страниц - 40.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 93 страницах, включая таблицы, иллюстрации и приложения; состоит из введения, обзора литературы (1 глава), 4 глав, посвященных собственным исследованиям и обсуждению полученных данных, заключения, списка использованных источников, включающего 153 наименований (116 отечественных и 37 зарубежных), иллюстрирована 11 таблицами и 30 рисунками.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В экспериментальных исследованиях провели оценку прочности лазерного шва на разрыв сравнительно с прочностью самого металла. Для изготовления образцов, согласно требованиям стандарта к проведению испытаний на разрыв, использовали металлические пластины из хромоникелевого сплава длиной 75 мм и шириной 15 мм. Полученный в результате сварки образец имеет размеры 15150 мм. Таким способом было изготовлено 20 образцов. Они составили опытную группу. Для контроля брали 20 цельных пластин из такого же сплава размером 15150 мм. Концы образца фиксируются в разрывной машине INSTRON (Англия) и к ним прикладывается медленно возрастающее с течением времени усилие.
Большое значение имеет микротвердость сплава. Она позволяет судить о способности материала подвергаться износу. Микротвердость определяет прочность и пужинящие свойства. Для измерения микротвердости стоматологических сплавов применялся метод Викерса (метод вдавливания под нагрузкой четырехгранной алмазной пирамиды) на приборе "Micromet" фирмы "Buehler " (Швейцария). Использовались пластины хромоникелевого сплава. После предварительной полировки до блеска поверхность пластины обрабатывалась лазерными импульсами. После лазерной обработки поверхность образца вновь полировалась. Микротвердость каждой полосы определялась посредством 5 серий испытаний по 7 испытаний. Микротвердость для каждой полосы определялась как среднее арифметическое по результатам серий испытаний.
Принимая во внимание важное значение химического состава металлического сплава в зоне контакта металла и керамики в отношении прочности их соединения, мы проводили исследования влияния лазерной сварки на химический состав хромо-никелевого сплава НХ ДЕНТ NL vac методом рентгеноспектрального анализа. Этот сплав применяется при изготовлении металлокерамических протезов.
Исследовался сплав НХ ДЕНТ, не подвергавшийся и подвергшийся лазерной обработке в режиме, использующемся при лазерной сварке протезов из подобных материалов (энергия излучения в импульсе до 5 Дж, коэффициент перекрытия зон лазерного воздействия от импульсов 0,8, диаметр ЗЛВ около 1 мм). Исследования проводились на микрозонде MS фирмы "KAMEKA" (Франция) по программе количественного анализа. Прописывалось распределение Cr, Fe, Mo, Si, Ni в трех зонах: 1) зона лазерного воздействия (литая зона), 2) переходная зона, 3) зона основного металла.
Проектирование конструкции с учетом напряженно-деформированного состояния мостовидных протезов позволяет избежать поломок, экономить металл, применяемый для изготовления, моделировать промежуточные части в форме ажурных конструкций. Для этого важно знать распределение деформаций и напряжений в них при приложении нагрузки в процессе эксплуатации. Для проведения исследований использовалось разработанное нами устройство для моделирования функциональных мышечных нагрузок лицевого отдела черепа, защищенное патентом государственного патентного комитета Республики Беларусь № 3336. Объектом исследования служили цельнолитые мостовидные протезы и протезы, при изготовлении которых использовалась лазерная сварка. Протез помещали на предметный столик голографической установки. На этой установке была собрана оптическая схема для регистрации голограммы с протезом. Нагрузка проводилась по режущему краю искусственных зубов и варьировала в интервалах 20-60 Н.
Клиническая оценка использования лазерной сварки в отношении показаний к ее использованию проводилась на базе Витебской областной стоматологической поликлиники, оснащенной лазерной установкой "Квант-15".
Объектом исследования были 30 пациентов, которым было изготовлено 80 металлических мостовидных протезов на штампованных коронках с использованием лазерной сварки. Одновременно была сформирована также и контрольная группа из 30 пациентов с паяными мостовидными протезами (86 протезов). Срок наблюдения пациентов составил 3 года. Пациенты были разделены на группы в зависимости от высоты коронок опорных зубов и протяженности промежуточной части мостовидных протезов. При обследовании пациентов внимание обращалось на жалобы, состояние протезов и окружающих их мягких тканей, на данные, отраженные в амбулаторных историях болезни.
Биосовместимость лазерного шва изучали следующим образом. Объектом исследования были пациенты в возрасте от 30 до 40 лет, обратившиеся в Республиканскую клиническую стоматологическую поликлинику по поводу дефектов зубных рядов Мы сформировали опытную и контрольную группы по 20 человек. Пациентам обеих групп изготовили металлические мостовидные протезы на штампованных коронках без нитрид-титанового покрытия и пластмассовых фасеток. Пациенты обеих групп были подобраны таким образом, чтобы число мест соединения металлических деталей было одинаковым (по 7-8). Кроме того, необходимо отметить, что пациенты протезировались в первый раз и не имели общесоматической патологии, в том числе и аллергических состояний. Пациентам опытной группы при изготовлении металлических мостовидных протезов на штампованных коронках использовали лазерную сварку. Другим 20 пациентам изготовили паяные мостовидные протезы со строгим соблюдением технологии изготовления. Эти пациенты составили контрольную группу.
Через 1 год после протезирования произвели измерения микротоков в полости рта у пациентов опытной и контрольной группы, а также аллерготестирование на элементы металлов, вводимых в полсть рта при протезировании.
Мы использовали лазерную сварку для изготовления металлокерамических протезов большой протяженности. Для снижения деформаций каркасы из хромо-никелевого сплава для металлокерамики НХДЕНТ NL vac. были отлиты небольшими фрагментами. При этом усадка отдельных фрагментов компенсировалась при моделировании увеличением длины фрагментов в местах их будущего соединения. Припасовав каркасы на модели и в полости рта, их соединяли в нескольких точках с помощью лазерной сварки на модели, что позволило избежать деформаций. Затем, сняв каркас с модели, произвели шовную сварку по периметру мест соединения. После повторной припасовки на каркасы нанесли керамику и спекли ее. По такой технологии было изготовлено 25 мостовидных протезов
С помощью лазерной сварки мы производили починку 24 бюгельных протезов и 17 ортодонтических аппаратов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты измерения прочности лазерного шва на разрыв.
Полученные данные позволили сделать вывод о том, что при оптимальных условиях лазерной сварки сварные соединения не только не уступают, но даже превосходят по прочности на разрыв основной металл образца.
Изменение микротвердости сплавов после обработки лазерным излучением.
Зависимость микротвердости от диаметра пятна фокусировки при постоянном значении энергии в импульсе представлена на рис. 1. 
Рис. 1 Зависимость микротвердости от диаметра пятна фокусировки.
Результаты измерений показали, что после обработки поверхности сплава высокоэнергетическим лазерным излучением его микротвердость возрастает от 250 до 320 МПа (HV10), что говорит об увеличении механической прочности сплава в месте лазерной обработки.
Результаты исследования химического состава хромоникелевого сплава, применяемого для изготовления металлокерамики, до и после лазерной обработки измерений приведены в таблице 2.
Таблица 2
Химический состав хромо-никелевого сплава в различных зонах.
| Элемент | ЗЛВ (литая зона) | Переходная зона | Основной металл |
| Cr | 22,293 | 22,013 | 23,454 |
| Ni | 70,586 | 70,882 | 68,349 |
| Fe | 2,800 | 1,399 | 2,218 |
| Mo | 4,645 | 5,164 | 5,472 |
| Si | 0,287 | 0,543 | 0,126 |
Из полученных результатов следует, что воздействие лазерного излучения не оказывает существенного влияния на химический состав сплава (в частности, на содержание важного при образовании связей металл-керамика хрома) и поэтому не должно уменьшать адгезию металла и керамики. Кроме того, не претерпевает видимых изменений коррозионная стойкость сплава, обеспечиваемая содержанием никеля. По результатам микроструктурного анализа, в зоне лазерного воздействия происходит гомогенизация сплава, т.е. структура металла и состав элементов в литой зоне становятся более однородными, что должно улучшать соединение сплава и керамики.
Прочность соединения металла и керамики при изготовлении металлокерамических зубных протезов с использованием лазерной сварки
Для прямой оценки влияния лазерной обработки на прочность сцепления металла и керамики была разработана новая методика, основанная на измерении усилия разрыва образцов, подготовленных специальным образом. Были изготовлены цилиндрические заготовки диаметром 5,5 мм и длиной 24 мм из хромо-никелевого сплава НХ ДЕНТ NL vac (рис.2). Один торец заготовок обрабатывался лазерным излучением в режиме, использующемся при лазерной сварке. Затем заготовки пескоструили, очищали и помещали в печь для создания на них окисной пленки. После этого заготовки соединяли попарно обработанными лазером торцами посредством тонкого (не более 0,1 мм) слоя 2 керамики Duceram. Полученные таким образом опытные образцы 3 обжигали в печи при температуре 1000°. Параллельно при таких же условиях из заготовок, не подвергавшихся лазерной обработке, была приготовлена контрольная группа образцов. На цилиндрической поверхности заготовок были сделаны проточки 4 с целью фиксации зажимными винтами 5 образцов в зажимах 6 со стержнями 7, предназначенными для крепления в зажимные узлы разрывной машины INSTRON (Англия). Винты-оси 8 зажимов 6 обеспечивали приложение усилия разрыва по оси образцов. На рис.2 в целях демонстрации в зажиме 6 зафиксирована заготовка 9.
Рисунок 2
Зажим, заготовки и образец для проведения измерений адгезии керамики и металлического сплава: 1 - отдельная заготовка; 2 - керамический слой; 3 - образец; 4 - проточка для фиксации; 5 - зажимной винт; 6 - зажим; 7 - стержень для крепления в разрывной машине; 8 - винт-ось; 9 - заготовка, зафиксированная в зажиме.
Для проведения измерений усилия разрыва было изготовлено по 40 опытных и контрольных образцов. Полученные нами результаты отражены в диаграммах на рис.3.
Рис. 3. Результаты измерений усилия разрыва опытных и контрольных образцов.
Как определено с помощью частотных кривых, наиболее вероятные значения усилий разрыва опытного и контрольного образцов составляют 1435Н и 1319Н соответственно. Из результатов измерений следует, что после лазерной сварки происходит даже небольшое увеличение адгезии керамики и сплава. Даже принимая во внимание погрешность измерений (1%), можно утверждать, что лазерная обработка не уменьшает прочность соединения керамики и сплава.
Распределение напряжений в мостовидных протезах изготовленных с помощью лазерной сварки
При испытаниях 10 цельнолитых мостовидных протезов наблюдались широкие интерференционные полосы, расположенные параллельными линиями по всей длине протеза. Анализ распределения интерференционных полос при исследовании 11 мостовидных протезов, изготовленных с помощью лазерной сварки, показал небольшое искривление интерференционных линий в месте соединения коронок с промежуточной частью.
На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод о том, что мостовидные протезы, при изготовлении которых используется лазерная сварка, обладают жесткостью соединения.
Результаты клинических исследований
Для определения показаний и противопоказаний к использованию лазерной сварки при протезировании мостовидными протезами с опорой на штампованных коронках произвели анализ отдаленных результатов протезирования с применением лазерной сварки на базе Витебской областной стоматологической поликлиники.
При анализе данных анамнеза и клинического осмотра в отношении прочности соединения металлических деталей мостовидных протезов на штампованных коронках было установлено, что протезы, изготовленные с помощью лазерной сварки, не уступают по прочности паяным мостовидным протезам при небольшой протяженности промежуточной части (1-2 искусственных зуба) и при нормальной высоте коронок опорных зубов.
Причиной большего по сравнению с паяными протезами количества отрывов у соединенных лазерной сваркой мостовидных протезов на штампованных коронках с большим количеством зубов в промежуточной части или малыми по высоте опорными коронками, является тот факт, что образование сварного соединения происходит за счет стекания в зазор расплавленного лазерным излучением металла как с промежуточной части, так и с коронки. В результате этого происходит утончение опорной коронки в зоне, непосредственно примыкающей к сварному шву (зона утончения). Обычно толщина металла коронки составляет около 0,3 мм, в зоне утончения же она не превышает 0,2 мм. При большей длине промежуточной части существенно больше и момент силы, действующей на место сварного соединения в процессе жевания. В результате действия этой силы происходят микродеформации коронки преимущественно в месте утончения, что приводит к излому металла вблизи сварного шва, в то время как сам шов не разрушается. При большей высоте опорных коронок и меньшей по длине промежуточной части деформации в месте утончения менее существенны, и излом коронок по их причине не происходит.
Влияние лазерной сварки на величину электропотенциалов в полости рта
Результаты измерения величины микротоков в полости рта пациентов с паяными протезами и у пациентов, которым при протезировании использовали лазерную сварку, представлены в таблице 3.
Таблица 3
Распределение пациентов в зависимости от величины микротоков в полости рта.
| Величина микротоков | ||||||
| до 40 мв | 41-70 мв. | 71-100 мв. | 101-130мв. | 131 мв и выше. | ||
| Коли-чество пациен-тов | С паяными мостовид-ными протезами | 1 | 3 | 9 | 6 | 1 |
| С мостовид-ными протезами ЛС | 2 | 12 | 6 | 2 | - | |
Анализ таблицы дает основание для утверждения того, что лазерная сварка по сравнению с соединением металлических частей мостовидных протезов посредством припоя ПСР-37 в меньшей степени способствует возникновению микротоков в полости рта. Это можно объяснить отсутствием припоя, а также тем, что при лазерной сварке практически не изменяется химический состав сплава и происходит гомогенизация его структуры.
Данные аллергологического тестирования пациентов, при протезировании которых использовали лазерную сварку
Результаты аллерготестирования на элементы металлов, вводимые в полость рта при протезировании пациентов с паяными протезами и у пациентов, которым при протезировании использовали лазерную сварку, представлены на рис. 4.
Рис 4. Средние значения теста РТДК у пациентов опытной и контрольной группы.
С помощью программы Microsoft Exeel 7,0 провели статистическую обработку полученных значений РДТК пациентов с паяными протезами и у пациентов, которым при протезировании использовали лазерную сварку. Значения Т--test отражены в таблице 4.
Таблица 4
Значения теста РДТК у пациентов контрольной группы.
| Химический элемент | |||||||
| Cr | Ni | Ag | Cu | Mn | Mg | Zn | |
| Значения Т--test | 0,01186 | 0,010048 | 0,882889 | 0,691809 | 0,897976 | 0,006958 | 0,724934 |
