Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 13
1.1. Проблемы ортопедической стоматологической реабилитации больных с приобретенными дефектами верхней челюсти онкологического генеза и пути их решения 13
1.2. Современные технологии и конструкционные материалы, используемые в реабилитации больных с послеоперационными дефектами челюстей онкологического генеза 16
1.3. Микробная адгезия к полимерной поверхности зубочелюстных протезов-обтураторов 31
1.4. Качество жизни больных с приобретенными дефектами верхней челюсти онкологического генеза 34
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 38
2.1. Материалы и методы физико-механических исследований образцов фрезерованных разобщающих послеоперационных зубочелюстных 39
2.1.1. Методика CAD/CAM фрезерования образцов зубочелюстных протезов 39
2.1.2. Методы исследования прочности образцов фрезерованных зубочелюстных протезов 42
2.1.3. Методы изучения шероховатости образцов фрезерованных зубочелюстных протезов и инструментов для их фрезерования 45
2.2. Материалы и методы лабораторного микробиологического исследования 51
2.3. Материалы и методы клинического исследования 56
2.3.1. Общая характеристика тематических больных 56
2.3.2. Метод компьютерного фрезерования разобщающих послеоперационных зубочелюстных протезов 58
2.3.3. Метод оценки качества жизни пациентов с приобретенными дефектами верхней челюсти онкологического генеза до и после ортопедического лечения на раннем послеоперационном этапе 61
2.4. Методы статистической обработки экспериментальных данных 61
ГЛАВА 3. Результаты собственных исследований 62
3.1. Результаты прочностных испытаний образцов фрезерованных зубочелюстных протезов из полиметилметакрилата “Temp Basic” 62
Испытания на растяжение 62
Испытания на сжатие 62
Испытания на изгиб 62
3.2. Разработка конструкции и методики CAD/CAM фрезерования разобщающего послеоперационного зубочелюстного протеза 63
3.3. Исследование влияния параметров фрез на чистоту поверхности образцов фрезерованного разобщающего послеоперационного зубочелюстного протеза 67
3.4. Исследование шероховатости фрезерованных зубочелюстных протезов до и после полирования 72
3.5. Результаты микробиологического исследования 80
3.6. Результаты клинических исследований 86
Заключение 102
Выводы 106
Практические рекомендации 107
Список литературы
- Современные технологии и конструкционные материалы, используемые в реабилитации больных с послеоперационными дефектами челюстей онкологического генеза
- Методика CAD/CAM фрезерования образцов зубочелюстных протезов
- Метод компьютерного фрезерования разобщающих послеоперационных зубочелюстных протезов
- Исследование влияния параметров фрез на чистоту поверхности образцов фрезерованного разобщающего послеоперационного зубочелюстного протеза
Современные технологии и конструкционные материалы, используемые в реабилитации больных с послеоперационными дефектами челюстей онкологического генеза
По официальным данным ФГБУ “МНИОИ им. П.А. Герцена” в 2011 году было выявлено 522 410 случаев, а в 2012 г. в Российской Федерации было выявлено 525 931 случаев злокачественных новообразований (240 938 и 284 993 у пациентов мужского и женского пола, соответственно). Прирост показателя поражения злокачественными новообразованиями по сравнению с 2011 г. составил 0,7% [128].
В 2010 г. Международное агентство по изучению рака IARC совместно с ВОЗ представили проект GLOBOCAN 2008, в котором собраны основные эпидемиологические показатели онкологических заболеваний по 184 странам и регионам мира. Данный проект наглядно демонстрирует числа поражения злокачественными новообразованиями. В России число заболевших на 100 000 человек составляет 426 случаев, в США – 609, в Китае 363 и т.д. Однако, несмотря на относительно не высокий показатель заболеваемости, численность смертности в России превышает 50 процентов.
Поражения полости рта встречаются в 5-7 раз чаще у мужчин, чем у женщин. В 2011 году поражение полости рта злокачественными новообразованиями у мужчин составило 5 469, а у женщин 2 205 [65].
Экологическая ситуация в стране и старение пациентов на сегодняшний день серьезно сказывается на состояние пациентов. Наиболее часто заболевают люди в возрасте от 40 до 70 лет, а после 80 риск поражения злокачественными новообразованиями снижается.
Показатель заболеваемости злокачественными новообразованиями челю-стно-лицевой области в Европейской части Российской Федерации колеблется в пределах 1,3-2,7 на 100 000 населения. По Российской Федерации в целом составляет 2-4% от числа всех, выявленных злокачественных новообразований. В странах Средней Азии показатель заболеваемости возрастает до 4,3. В Узбекистане данный показатель в пределах 8,7%. В Индии – 52%, в США – 8% от общего числа новообразований, выявленных впервые [13, 137]. Поражение верхней челюсти злокачественными новообразованиями встречается в три раза чаще, чем на нижней [31, 33, 107, 108, 127]. Рост числа заболеваний онкологического генеза челюстно-лицевой системы, по литературным данным некоторых авторов, происходил в период с 1970 по 1981 годы. Количество операций максилоэктомии по поводу злокачественных новообразований в онкологических диспансерах страны увеличилось в 18 раз [125].
Анатомические особенности челюстно-лицевой области и шеи, являются причиной того, что даже новообразования небольших размеров по объему вынуждают челюстно-лицевых хирургов проводить тяжелые деструктивные вмешательства [124, 130]. Лечение 60-70% больных со злокачественными новообразованиями челюстно-лицевой области нередко осуществляется на III-IV стадии заболевания. Причиной этого является отсутствие ранней диагностики, инструментария для нее, а также достаточных навыков у врачей-стоматологов [107]. Такой группе больных проводятся комбинированные радикальные операции, включающие резекцию тканей в пределах более двух анатомических областей в комплексе с оперативным вмешательством на регионарных лимфатических узлах шеи [6, 137]. Это влечет за собой инвалидизацию и значительные дефекты челюстно-лицевой области больных [195, 208].
Ортопедическая стоматологическая помощь пациентам данной категории носит спонтанный характер, больные самостоятельно вынуждены обращаться за лечением, а не направляются учреждением, где осуществлялось оперативное хирургическое вмешательство (частичная или тотальная резекция челюсти), что, несомненно, сказывается на качестве их реабилитации [55, 208].
В отечественной литературе недостаточно изложены особенности ортопедического лечения больных с приобретенными дефектами челюстей, а описанные технологии, по мнению В.Н. Трезубова и др. (2003), не отвечают предъявляемым требованиям современной ортопедической стоматологии [133]. Результаты замещения дефектов челюстей не всегда удовлетворяют как пациентов, так и врачей, так как предложенные конструкции и технологии их изготовления далеко не совершенны [63, 150, 183]. Недостатками традиционно изготовленных конструкций челюстных протезов можно считать следующее: значительный вес полнотелого обтуратора [1, 2]; отсутствие конгруэнтности обтуратора конструкции и рубцового кольца дефекта, базиса протеза и протезного ложа; отсутствие герметичности разобщения полостей носа и рта, а также верхнечелюстных пазух [64]; неудовлетворительная фиксация и стабилизация протеза, или полное ее отсутствие [133]; неравномерное распределение нагрузки, которое приводит к патологической подвижности опорных зубов [45]; толщина базиса протеза и обтуратора равная 2,5 мм и более приводит к дискомфорту и увеличению сроков адаптации; соединение полого обтуратора, посредством быстротвердеющей пластмассы, с базисом конструкции является негативным фактором по причине воздействия остаточного мономера на слизистую оболочку протезного ложа [29, 61]; пористая структура быстротвердеющей пластмассы влечет за собой накоплению на её поверхности остатков пищи, микробной обсемененности и стремительному размножению микроорганизмов [139, 163]; значительное снижение гигиены ротовой полости и протезов-обтураторов, способствует возникновению воспалительных процессов [103, 122].
Ортопедическая стоматологическая помощь в комплексе с хирургическим лечение дает благоприятные результаты и со значимой степенью обуславливает функциональную ценность последующих зубочелюстных конструкций [29].
Таким образом, несмотря на достаточное количество литературы, проблема ортопедической стоматологической реабилитации на раннем послеоперационном этапе изучена неполно и требует дополнительного изучения и актуализации.
Методика CAD/CAM фрезерования образцов зубочелюстных протезов
Исследовали прочность на изгиб, прочность на сжатие и прочность на растяжение полимерного материала полиметилметакрилат “Temp Basic”.
Объектом исследования являлись образцы разобщающего послеоперационного протеза, изготовленные путем компьютерного фрезерования с помощью зуботехнического CAD/САМ устройства фирмы ZirkonZahn из полиметилме-такрилатных блоков “Temp Basic”.
Образцы для исследования прочности на изгиб представляли собой пластины размером 0,4смх0,5смх6см, для исследования прочности на сжатие представляли собой образцы 0,4смх0,4смх0,8см, для исследования прочности на растяжение образцы 0,3смх0,3смх6см (рис. 6). При изготовлении образцов принимали меры предосторожности во избежание их возможного перегрева при резке и доводке размеров.
Рис. 6. Образцы для исследования прочности полиметилметакрилата “Temp Basic” на растяжение, сжатие и изгиб. Рис. 7. Разрывная машина “Instron 5982”.
Испытания на сжатие, изгиб и растяжение и адгезионной прочности проводились на испытательной разрывной машине “Instron 5982” (рис. 7). Как известно, разрывная машина “Instron 5982” – хорошо зарекомендовавшая себя испытательная машина, предназначенная для проведения статических испытаний и определения физических свойств материалов, в том числе при растяжении, сжатии и изгибе.
Определяли предел текучести, предел прочности и модуль Юнга в соответствии с рекомендациями ГОСТ 9550-81. Испытание на растяжение (испытание при растягивающей нагрузке) – один из фундаментальных типов механических испытаний материала (рис. 8). Рис. 8. Процесс испытаний на растяжение.
Испытания проводили в соответствии с рекомендациями ГОСТ 9550-81 и ГОСТ 4651-82 (рис. 9). Образец сжимали, регистрировали деформацию при различных нагрузках. Рассчитывали деформацию при сжатии и максимальное усилие сжатия, данные величины отображали в виде диаграммы деформация-напряжение, которую использовали для определения предела текучести и максимального усилия сжатия.
Процесс испытаний на сжатие. Образец из полиметилметакри-лата в начальном (а) и в сжатом состоянии (б). Испытание на осевое сжатие – крайне информативная процедура по определению пластической деформации и ограничений по рабочим нагрузкам.
Испытания на изгиб Испытания проводили в соответствии с рекомендациями ГОСТ 9550-81, ГОСТ 4648-71 и ГОСТ 31572-2012 (рис. 10). Для определения предела прочности и модуля упругости применяли схему трехточечного изгиба.
Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине или площади. С развитием методов атомно-силовой микроскопии (АСМ) и с учетом новых возможностей приборов по прорисовке деталей рельефа в субмикрометровом масштабе, в последнее время активно применяется расчет параметров шероховатости по АСМ-изображению. Измеряли параметры шероховатости: Ra, Rms и Rz в соответствии с ГОСТ 2789-73 [53]. Средняя арифметическая шероховатость Ra (average roughness) измеряется в метрах и его производных. Определяется как среднее отклонение всех точек изображения от средней плоскости. Средняя квадратичная шероховатость Rms (root mean square roughness) измеряется также в метрах его производных. Определяется как среднее значение квадратов измеренных отклонений от средней плоскости в соответствии со следующим выражением. Параметр Rz (ten point height) измеряется в метрах и его производных. Выражает шероховатость поверхности по выбранным пяти максимальным высотам и впадинам.
АСМ является наиболее современным средством оценки параметров шероховатости с субмикронным пространственным разрешением на сегодняшний [181]. Она позволяют получать в микро- и нанометровом диапазоне трехмерные изображения поверхности образцов. Последующая цифровая обработка данных дает возможность глубокого анализа различных характеристик поверхности и открывает перспективу для широкого использования АСМ в различных областях для изучения шероховатости и локальной структуры поверхности материалов.
Метод компьютерного фрезерования разобщающих послеоперационных зубочелюстных протезов
На полированных образцах отсутствуют микронные неровности, характерные для фрезерованных образцов. На образцах, полированных в лаборатории, видны полосы от полировки глубиной в несколько десятков нанометров и шагом несколько микрометров. На поверхности присутствуют частицы, принимающие форму острых выступов на АСМ-изображении. Частицы собраны в агломераты и неоднородно распределены по поверхности образца. Данные частицы могут являться продуктами износа материала образца или частицами полировочной смеси. Такие частицы часто имеют невысокую адгезию с подложкой и легко отделяются от поверхности при слабом механическом взаимодействии. Возможно, данным образцам следует провести дополнительную финишную очистку поверхности после полировки, которая устранит эти неровности. Способ и параметры такой процедуры следует подбирать после анализа состава и механических свойств данных частиц.
Двухмерное и соответствующее трехмерное представление рельефа поверхности образца полированного в установке “Эрго Бокс”. АСМ изображение. Рис. 43. Профиль сечения рельефа поверхности образца полированного в установке “Эрго Бокс”. Параметры шероховатости: Ra = 83±48 нм, Rms = 114±59 нм, Rz =
На образцах, полированных в установке “Эрго Бокс”, не видно полос полировки, но имеются одиночные частицы подобно тем, что наблюдались на образцах полированных в лаборатории. В отличие от образцов, полированных в лаборатории, таких частиц на поверхности меньше и они менее склонны к образованию агломератов. Рельеф поверхности полированных в установке “Эрго Бокс” образцов имеет несколько больший перепад высот по сравнению с рельефом образцов, полированных в лаборатории.
Сводные результаты по измерению шероховатости на всех образцах приведены в таблице 4. Приведены средние значения. Таблица 4
Шероховатость образцов (Ra) в зависимости от вида обработ ки. Как видно из Таблицы 4 и рис. 44, полированные образцы имеют на порядок меньшую шероховатость, чем образцы после фрезерования. Поверхность всех образцов неоднородна и параметры шероховатости поверхности на различных участках образца могут сильно отличаться, что отражается в величине ошибки среднего.
На образцах после фрезерования (неполированных) имеются неровности с определенным направлением, которое, очевидно, задаётся алгоритмом обработки образца и формой рабочей части фрезы.
На полированных образцах на поверхности имеются неровности в виде выступающих частиц, которые могут быть связаны с плохим отводом продуктов износа при полировке и прилипанием частиц полировочной смеси к образцу. Наличие данных частиц приводит к увеличению разницы между среднеарифметической и среднеквадратичной шероховатостями.
Вероятно, дополнительная финишная обработка (очистка) поверхности может значительно уменьшить измеряемую шероховатость образцов за счет удаления выступов, представляющих собой одиночные частицы или их агломераты [20, 22].
Полученные нами цифровые данные, характеризующие первичную адгезию представителей пародонтопатогенной микрофлоры полости рта и дрожжевых грибов к образцам стоматологического материала с разными типами полирования, представлены в таблице 5. Таблица 5
Результаты исследования адгезии к исследуемым фрезерованным образцам из базисного полимера in vitro представителей бактериальной флоры и дрожжеподобных грибов Candida albicans
МетодПолирования образцов Porphyromonas gingivalis Fusobacterium nucleatum Streptococcus sanguis Candida albicans в установке “Эрго Бокс” 0,37±0,02 0,24±0,02 0,84±0,03 0,39±0,03 в зуботехнической лаборатории 0,43±0,03 0,22±0,02 0,90±0,04 0,49±0,03 Без полирования (контроль) 0,52±0,02 0,32±0,02 0,94±0,04 0,59±0,03 Примечание: показатель адгезии достоверно ниже по сравнению с контрольными образцами (p 0,05), показатель адгезии достоверно ниже по сравнению с другими образцами (p 0,05)
Индекс адгезии патогенных бактерий в зависимости от видов обработки, а также усредненный индекс бактерий. Как видно из представленных данных (табл. 5 и рис. 44), для полиметил-метакрилатного полимера отмечались принципиальные различия первичной адгезии бактериальной (Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum, Streptococcus sanguis) и грибковой (Candida albicans) микрофлоры в зависимости от способа полирования. В целом индексы адгезии к контрольным образцам соответствовали среднему уровню для анаэробных пародонтопатогенов (0,32-0,52) и дрожжевых грибов Candida albicans (0,59) и высокому уровню – для Streptococcus sanguis (0,94).
Иная картина наблюдалась в отношении обработанных разными способами (полированных) образцов материала, но общая закономерность, выявленная с контрольными образцами, сохранялась - более низкий уровень адгезии отмечен у штамма Fusobacterium nucleatum, средний (умеренный) – у Porphyromonas gingivalis и грибов Candida albicans, самый высокий – микроаэ-рофильных стрептококков Streptococcus sanguis.
Различия по способам полировки также были нами отмечены и были статистически достоверны.
Так, при исследовании адгезии тест-штаммов к образцам, полированным в установке “Эрго Бокс”, отмечен минимальный уровень первичной адгезии всех тест-штаммов, как бактерий, так и грибов в пределах от 0,24 (Fusobacterium nucleatum) до 0,37 (Candida albicans). Более высокий уровень первичной адгезии также продемонстрировали микроаэрофильные стрептококки (0,84+0,03, p 0,05 как по сравнению с контролем, так и по сравнению с другими видами полировки).
При исследовании адгезии тест-штаммов к образцам, полированным в зу-ботехнической лаборатории, отмеченная закономерность была менее выраженной. Индекс адгезии анаэробов и грибов составил от 0,22 (Fusobacterium nucleatum) до 0,49 (Candida albicans). Более высокий уровень первичной адгезии продемонстрировали лишь микроаэрофильные стрептококки (0,90+0,04, p 0,05 как по сравнению с контролем, так и по сравнению с другими видами полирования).
Таким образом, полученные данные позволяют сделать заключение, что образцы из полимерного материала для изготовления базисов протезов обладают различной степенью выраженности колонизационной резистентности к представителям пародонтопатогенной микрофлоры полости рта, которая зависит от вида полировки.
Исследование влияния параметров фрез на чистоту поверхности образцов фрезерованного разобщающего послеоперационного зубочелюстного протеза
В ходе исследований чистоты обработки поверхности фрезерованных образцов разобщающих послеоперационных зубочелюстных протезов были получены новые данные о показателях шероховатости поверхности и изучена их связь с параметрами применяемых в процессе изготовления конструкций фрезами. Оказалось, что фрезерование полиметилметакрилатного блока твердосплавными фрезами с наименьшими поперечными размерами рабочей части позволяет получить наибольшую чистоту поверхности разобщающих зубоче-люстных протезов из конструкционного материала полиметилметакрилат “Temp Basic”.
Кроме того, установлено, что полирование образцов фрезерованных разобщающих послеоперационных зубочелюстных протезов из полиметилметак-рилата “Temp Basic” в установке “Эрго Бокс” и в зуботехнической лаборатории существенно уменьшает шероховатость поверхности (p 0,5). При этом результаты изучения шероховатости образцов, полированных в установке “Эрго Бокс”, были сопоставимы с показателями шероховатости при полировании в зуботехнической лаборатории (по рекомендуемому ГОСТом 2789-59 для классов чистоты обработки поверхности 6-12 параметру шероховатости Ra). Результаты изучения чистоты обработки поверхности чрезвычайно важны с точки зрения возможной связи параметров шероховатости и бактериальной адгезии к поверхности фрезерованных разобщающих зубочелюстных протезов в ранний послеоперационный период (особенно с учетом сниженного иммунного статуса больных онкологического генеза с приобретенными дефектами верхней челюсти).
На следующем этапе исследований выявлено в эксперименте, что уровень адгезии изученных видов патогенов полости рта: Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum, Streptococcus sanguis а также грибов Candida albicans также уменьшается при полировании и коррелирует с уровнем шероховатости поверхности образцов фрезерованных разобщающих послеоперационных зубо-челюстных протезов из полиметилметакрилата “Temp Basic”. Установлено наличие сильной корреляционной связи между средними показателями шероховатости поверхности образцов при полировании и средними по микроорганизмам значениями индекса адгезии патогенных бактерий. Коэффициент корреляции r=0,81 при ошибке репрезентативности mr=0,41 (p 0,05). Такая же сильная, но статистически незначимая связь между рассмотренными факторами обнаружена у штаммов изученных тест-культур по отдельности. Исключение составили патогенные бактерии Streptococcus sanguis, у которых выявлена теснота связи средней силы (r=0,57, mr=0,59, p 0,05).
Клиническая апробация разработанной конструкции и способов её изготовления показала их высокую эффективность при лечении пациентов с приобретенными дефектами верхней челюсти.
Лечение осуществили 20-и больным (8-и мужчинам и 12-и женщинам). 6-и больным лечение осуществлялось по разработанному нами способом (основная группа) и 14-и (которые явились контрольной группой) – традиционным способом. Больные были обследованы до оперативного вмешательства, включая определение исходного показателя качества жизни с помощью опросника для оценки качества жизни пациентов с дефектами верхней челюсти (Макаревич А.А., 2009 г.). Показатель качества жизни оценивали и после проведенного лечения на контрольных осмотрах.
Лечение больных основной группы осуществлялось следующим образом: получение альгинатных оттисков с верхней и нижней челюстей и изготовление гипсовых моделей на 7-е сутки после операции; перевод гипсовой модели верхней челюсти в цифровой формат; компьютерное моделирование конструкции протеза; фрезерование монолитной конструкции из полиметилметакрилат-ного блока “Temp Basic”; припасовка конструкции на гипсовой модели; шлифовка и полировка; наложение конструкции в полости рта больного (на 9-е сутки после операции); контрольные осмотры на 10-е, 14-е, 21-е и 28-е сутки после операции; при необходимости коррекции базиса протеза. Лечение больных контрольной группы осуществлялось по традиционной методике и включало следующие этапы: получение альгинатных оттисков и изготовление гипсовых моделей; изготовление индивидуальной ложки и получение рабочего оттиска с верхней челюсти на 8-е сутки после операции; определение высоты нижнего отдела лица при помощи воскового базиса с окклюзионными валиками на 8-е сутки после операции; постановка зубов на воске; проверка конструкции во рту больного; перевод воскового базиса протеза в пластмассовый; шлифовка и полировка конструкции; припасовка и наложение конструкции в полости рта больного на 11-е сутки после операции; контрольные осмотры на на 12-е, 14-е, 21-е и 28-е сутки после операции; при необходимости коррекции базиса и окк-люзионных контактов.
У пациентов основной группы тенденция роста показателей качества жизни отмечалась на более ранних сроках, что говорит о положительном влиянии сокращения сроков CAD/CAM изготовления разобщающего послеоперационного зубочелюстного протеза и свидетельствует о повышении эффективности ортопедического стоматологического лечения. Показатели качества жизни у пациентов основной группы на 28-е сутки после операции выше (115,0±2,8 балла), чем у контрольной (107±2,5 балла), что свидетельствует о большей эффективности лечения пациентов основной группы (p 0,05). Совместное обследование с челюстно-лицевым хирургом пациентов, у которых планируется резекция верхней челюсти, осуществляемое до операции, позволяло подготовить больных к предстоящему хирургическому вмешательству, обсудить особенности конструкции разобщающего послеоперационного зубочелюстного протеза, его достоинства и удобство ношения. Это, в том числе, способствовало улучшению психологического статуса больных и в итоге дополнительно повышало их качество жизни.
