ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОМПОЗИТНОЙ РЕСТАВРАЦИИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ
УДК 681.787
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОМПОЗИТНОЙ РЕСТАВРАЦИИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ
Л.И. Шаламай, к.м.н., доцент
ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный
медицинский университет имени акад. И.П. Павлова»
(197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8)
Е-mail: l.shalamay@mail.ru
Е.Ю. Мендоса, ассистент
ФГБОУ ВО «Российский университет медицины»,
(127473, Россия, г. Москва, Делегатская ул., 20/1)
Е-mail: mendosaMSUMD@gmail.com
Е.Е. Майоров, к.т.н., доцент
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»,
(190000, Россия, г. Санкт-Петербург, Большая морская, 67)
Е-mail: majorov_ee@mail.ru
В.Б. Лампусова, к.м.н., доцент
ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный
медицинский университет имени акад. И.П. Павлова»,
(197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8)
Е-mail: victoriala383@.gmail.com
Н.С. Оксас, к.м.н., доцент
ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный
медицинский университет имени акад. И.П. Павлова»,
(197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8)
Е-mail: gyvas@yandex.ru
Е.Ю. Нечай, к.м.н., доцент
ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный
медицинский университет имени акад. И.П. Павлова»,
(197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8)
Е-mail: elnechay@mail.ru
Аннотация. В статье проведено исследование поверхности стоматологических инструментов для обработки композитной реставрации интерференционной системой. Для исследования качества поверхности медицинских инструментов из всего многообразия оптических методов и средств хотелось бы выделить интерференционные, в частности, когерентно ограниченные интерференционные системы, так как с помощью этих систем возможно достоверно выявлять уровень износа режущего, колющего, шлифовального или полировального медицинского инструмента, поэтому работа актуальна и перспективна. В работе определена цель и постановка задачи, приведены объекты исследования и представлена функциональная схема прибора. Получены значения расстояний до поверхности рабочих поверхностей полиров при линейном перемещении поверхности полира по оси OX и OY. Исследовано распределение коэффициента отражения от поверхности диаметра и высоты рабочей части полиров.
Ключевые слова: микрорельеф поверхности, коэффициент отражения, оптические методы и средства, автоклавирование, полир, светодиод, фотоприёмное устройство.
Введение
В терапевтической стоматологии высокие требования предъявляются к удалению излишков пломбировочных материалов, контурированию, шлифованию и приданию блеска реставраций. Гладкость поверхности пломб не только обуславливает эстетику, но и затрудняет адгезию кариесогенных микроорганизмов, снижает скорость формирования биопленок, уменьшает риски окрашивания пломб и протезов [1-3]. Поэтому особое внимание уделяется не только конструкционным и пломбировочным материалам, но и протоколам финишной обработки реставраций, включающих применение боров, абразивных камней, штрипс и полиров на полиуретановой или силиконовой основе [4, 5]. Эффективность и последовательность применения полировальных инструментов на каждом этапе зависит от их абразивности (шероховатости). Для выполнения контурирования, шлифования и предварительного выравнивания поверхностей композитных реставраций используются ротационные полировальные инструменты с повышенной абразивностью. Важными практическими вопросами являются сохранность режущей способности этих инструментов, возможность их повторного использования и стерилизации методом автоклавирования, так как это напрямую влияет на себестоимость оказания специализированной медицинской помощи. В стоматологических клиниках полиры могут применяться однократно, несколько раз или многократно (до полной потери исходной формы) [6, 7]. После каждого использования их обеззараживают в растворах для предстерилизационной очистки, промывают водой, а затем, если планируется повторное применение, автоклавируют. Микрорельеф поверхности полира может изменяться за счет истирания, а также влияния процесса автоклавирования [8, 12].
Поэтому представляет интерес сравнительный анализ поверхностей полиров до и после их применения и автоклавирования, особенно если этот цикл был многократно повторен. Для исследования качества поверхности медицинских инструментов из всего многообразия оптических методов и средств хотелось бы выделить интерференционные, в частности, когерентно ограниченные интерференционные системы, так как с помощью этих систем возможно достоверно выявлять уровень износа режущего, колющего, шлифовального или полировального медицинского инструмента [10, 11].
Исследование микрорельефа поверхности новых полиров и после многократного применения и автоклавированния с помощью интерференционной системы и явилось целью настоящей работы.
Постановка задачи
С помощью интерференционной системы измерить расстояния до поверхности полиров при линейном перемещении поверхности полира по оси OX и OY с шагом 100 мкм относительно светового луча. Получить зависимости коэффициента отражения от исследуемых поверхностей.
Материалы и метод исследования
В качестве объектов исследования были поверхности полиров в форме чашки российского производства компании «Кагаяки», как новых, так и после многократного использования для удаления излишков пломбировочного материала и формирования окончательного рельефа поверхности с проведением последующих циклов обеззараживания и стерилизации методом автоклавирования при температуре 134 ºС.
Изначально оба полира имели форму конуса и абразивность, заявленную изготовителем инструмента, 125 мкм (предназначены для удаления излишков пломбировочного материала и формирования окончательного рельефа поверхности). Основа рабочей части полиров выполнена из полимеризованного силикона, абразивный наполнитель - оксид алюминия, держатель (пин) – выполнен из полимера. Цвет полира – белый, высота рабочей части нового образца – 7,4 мм, а диаметр рабочей части – 6,52 мм. Объекты исследования были предоставлены ООО «Центр имплантации и комплексного лечения» г. Санкт-Петербург.
Рис. 1. Функциональная схема интерференционной системы для контроля сложной поверхности: 1 – источник белого света; 2 – светодиод подсветки; 3, 4 – оптические светоделители; 5 – блок поперечного сдвига; 6 – блок продольного сдвига; 7, 8 – фокусирующие линзы; 9 – исследуемая поверхность; 10 – отражающая высокополированная металлическая пластина; 11 – фотодиод; 12 – аналогово-цифровой преобразователь; 13 – персональный компьютер
Для исследования поверхности изучаемых объектов использовалась экспериментальная установка на базе когерентно ограниченной интерференционной системы, где в качестве источника излучения использовался светодиод белого света, функциональная схема которой представлена на рисунке 1.
Низкокогерентный интерференционный зонд построен на основе интерферометра Майкельсона и исполнен в волоконно-оптическом варианте. В качестве источника излучения использовался светодиод белого света с длинной когерентности lc = 1…3 мкм. Фокусирующие линзы имели фокусное расстояние f = 15,5 мм, апертуру А = 0,3, которые направляли световое излучение источника на поверхность объекта 9 и в канал опорной ветви 10. В объектную ветвь вместо зеркала помещена исследуемая поверхность объекта.
Контроль проводился при следующих технических параметрах зонда:
- погрешность измерений не хуже – 5 мкм
- диапазон измерений рельефа поверхности – 0…2 мм;
- частота измерений – 184 т/с;
- диаметр пятна на поверхности менее – 10 мкм;
- среднее расстояние от зонда до объекта – 10 мм
Результаты эксперимента
Измерение микрорельефа поверхностей полиров производилось с помощью интерференционной системы. Начало отсчета определялось базовой поверхностью плоскопараллельной пластины, которая была прикреплена к исследуемой поверхности полира. Измерялась величина расстояния до поверхности полира при смещении его вдоль оси OX и OY с шагом 100 мкм. Исследовалась высота – 7,4 мм и диаметр – 6,52 мм рабочей части полира. Искомой величиной являлся зазор между плоскопараллельной пластинкой и контролируемой поверхностью. К интерферометру прилагалось специальное программное обеспечение, которое давало возможность демонстрировать наблюдаемые изображения и переводить их в двухмерную и трехмерную копию.
Получение информации с поверхности диаметра рабочей части полиров осуществлялось по координате OY, а с поверхности высоты по координате OX. Для графической визуализации результатов измерений было использовано программное обеспечение. На рисунке 2 показаны экспериментальные результаты расстояния до поверхности рабочих поверхностей полиров при линейном перемещении поверхности полира по оси OX с шагом 100 мкм относительно светового луча.
Рис. 2. Результаты измерений расстояния до поверхности полиров по координате OX: 1 – новый полир;
2 – после многократного использования
На рисунке 3 показаны экспериментальные результаты расстояния до поверхности рабочих поверхностей полиров при линейном перемещении поверхности полира по оси OY с шагом 100 мкм относительно светового луча.
Рис. 3. Результаты измерений расстояния до поверхности полиров по координате OY: 1 – новый полир;
2 – после многократного использования
Экспериментальные результаты показывают, что по координате OX и OY данные о поверхности полиров удаления излишков пломбировочного материала и формирования окончательного рельефа поверхности сильно не отличаются друг от друга. По координате OX: для нового полира микрорельеф поверхности находился в диапазоне от 124 мкм до 126 мкм, а для использованного – варьировался от 139 мкм до 147 мкм. По координате OY: для нового полира микрорельеф поверхности находился в диапазоне от 124 мкм до 126 мкм, а для использованного – варьировался от 134 мкм до 136,4 мкм. Поверхность высоты и диаметра рабочей части многократно использованного полира становиться грубее, чем у нового полира.
Не мало важным вопросом в исследование поверхностей полиров является распределение коэффициента отражения от поверхности диаметра и высоты рабочей части полиров. Получение зависимости коэффициента отражения от поверхности диаметра осуществлялось по координате OY, от поверхности высоты – по координате OX. На рисунке 4 показаны распределения коэффициента отражения по оси OX.
Рис. 4. Распределения коэффициента отражения по оси OX: 1 – новый полир; 2 – полир многократно использованный
На рисунке 5 показаны распределения коэффициента отражения по оси OY.
Рис. 5. Распределения коэффициента отражения по оси OY: 1 – новый полир; 2 – полир многократно использованный
Из рисунка 4 и 5 видно, что кривые находятся в диапазоне R = 3,4…4,1 %. Экспериментальные данные подтверждают, что все полиры «Кагаяки» хорошо сбалансированы и пригодны для исполнения качественных реставраций.
Заключение
В процессе работы исследованы расстояния до поверхности рабочих поверхностей полиров при линейном перемещении поверхности полира по оси OX и OY с шагом 100 мкм относительно светового луча. Получены распределения коэффициента отражения от поверхности диаметра и высоты рабочей части полиров. Экспериментальные данные подтверждают, что все полиры «Кагаяки» хорошо сбалансированы и пригодны для исполнения качественных реставраций. Проведенное исследование может представлять интерес для производителей стоматологических инструментов, а также для оптического приборостроения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дуглас, А.Т. Возможности цвета: создание высоко-диффузных слоев с композитом // Клиническая стоматология. – 2004. – № 2. – С. 4-11.
2. Иорданишвили, А.К., Пихур, О.Л., Черный, Д.А. Клиновидные дефекты зубов у взрослых людей разных возрастных групп: ремарки к профилактике и лечению // Стоматология. – 2017. – Т. 96. – № 3. – С. 14-17.
3. Исаева, Т.М. Еще раз о проблеме цвета в эстетической стоматологии. Возвращаясь к технике реставрации зубов // Клиническая стоматология. – 2003. – № 4. – С. 22-24.
4. Князева, М.А. Виды стоматологических фотополимеризационных устройств и их сравнительная характеристика // Вестник ВГМУ. – 2011. – Т. 10. – № 4. – С. 138-147.
5. Колбасицкий, В.А. Определение цвета в эстетической стоматологии // Материалы межобластной научно-практической конференции: Сб. ст. Благовещенск. – 1999. – С. 46-48.
6. Крихели, Н.И., Пустовойт, Е.В., Бычкова, М.Н. [и др.]. Эстетическая стоматология. – М. ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ «ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА». – 2018. – 320 с.
7. Кузьмина, Д.А., Мендоса, Е.Ю., Майоров, Е.Е., Нарушак, Н.С., Сакерина, А.И., Шаламай, Л.И. Экспериментальные исследования оптических свойств твердых тканей передних зубов и современных синтетических пломбировочных материалов // Стоматология для всех. – 2020. – № 4. – С. 58-62. doi .org/10.35556/idr-2020-4(93)58-62.
8. Луцкая, И.К. Практическая стоматология / И. К. Луцкая. Мн.: Бел. Наука. – 1999. – 360 с.
9. Майоров, Е.Е., Арефьев, А.В., Гулиев, Р.Б., Пушкина, В.П., Дагаев, А.В. Интерференционный метод в исследовании поверхности микроканалов полимерных и кварцевых микрофлюидных чипов // Приборы. – 2024. – № 2. – С. 28-32.
10. Maiorov, E.E., Prokopenko, V.T., Ushveridze, L.A. A system for the coherent processing of specklegrams for dental tissue surface examination // Biomedical Engineering. – 2014. – Vol. 47. – No. 6. – Pp. 304-306. DOI: 10.1007/s10527-014-9397-2
11. Maiorov, E.E., Shalamay, L.I., Dagaev, A.V., Kirik, D.I., Khokhlova, M.V. An interferometric device for detecting subgingival caries // Biomedical Engineering. – 2019. – Vol. 53. – Pp. 258-261. DOI: 10.1007/s10527-019-09921-0.
12. Melkumyan, T.V., Sheraliava, S.Sh., Mendosa, E.Yu., Khabadze, Z.S., Makeeva, M.K., Kamilov, N.Kh., Musoshayhova, Sh.K., Dadamova, A.D., Shakirov, Sh.M., Mukhamedov, A.A. Effect of Preheating on Mechanical Properties of Different Commercially Available Dental Resin Composites. International Journal of Biomedicine. 2023;13(4):317-322. doi:10.21103/Article13(4)_OA14.
REFERENCES
1. Duglas A.T. Vozmozhnosti cveta: sozdanie vysoko-diffuznyh sloev s kompozitom [Color capabilities: creating highly diffuse layers with composite]. Klinicheskaya stomatologiya [Clinical dentistry]. 2004. No. 2. Pp. 4-11.
2. Iordanishvili A.K., Pihur O.L., CHernyj D.A. Klinovidnye defekty zubov u vzroslyh lyudej raznyh vozrastnyh grupp: remarki k profilaktike i lecheniyu [Wedge-shaped dental defects in adults of different age groups: remarks to prevention and treatment]. Stomatologiya [Dentistry]. 2017. Vol. 96. No. 3. Pp. 14-17.
3. Isaeva T.M. Eshche raz o probleme cveta v esteticheskoj stomatologii [Once again about the problem of color in aesthetic dentistry]. Vozvrashchayas' k tekhnike restavracii zubov [Returning to the technique of tooth restoration]. Klinicheskaya stomatologiya [Clinical dentistry]. 2003. No. 4. Pp. 22-24.
4. Knyazeva M.A. Vidy stomatologicheskih fotopolimerizacionnyh ustrojstv i ih sravnitel'naya harakteristika [Types of dental photopolymerization devices and their comparative characteristics]. Vestnik VGMU. 2011. Vol. 10. No. 4. Pp. 138-147.
5. Kolbasickij V.A. Opredelenie cveta v esteticheskoj stomatologii [Definition of color in aesthetic dentistry]. Materialy mezhoblastnoj nauchno-prakticheskoj konferencii: Sb. st. Blagoveshchensk. 1999. Pp. 46-48.
6. Kriheli N.I., Pustovojt E.V., Bychkova M.N. [i dr.]. Esteticheskaya stomatologiya [Aesthetic dentistry]. Moscow. IZDATEL'SKIJ DOM «PRAKTICHESKAYA MEDICINA». 2018. 320 p.
7. Kuz'mina D.A., Mendosa E.YU., Majorov E.E., Narushak N.S., Sakerina A.I., SHalamaj L.I. Eksperimental'nye issledovaniya opticheskih svojstv tverdyh tkanej perednih zubov i sovremennyh sinteticheskih plombirovochnyh materialov [Experimental studies of the optical properties of hard tissues of the front teeth and modern synthetic filling materials]. Stomatologiya dlya vsekh [Dentistry for all]. 2020. No. 4. Pp. 58-62. doi .org/10.35556/idr-2020-4(93)58-62.
8. Luckaya I.K. Prakticheskaya stomatologiya [Practical dentistry]. I. K. Luckaya. Mn.: Bel. Nauka. 1999. 360 p.
9. Majorov E.E., Aref'ev A.V., Guliev R.B., Pushkina V.P., Dagaev A.V. Interferencionnyj metod v issledovanii poverhnosti mikrokanalov polimernyh i kvarcevyh mikroflyuidnyh chipov [Interference method in the study of the surface of microchannels of polymer and quartz microfluidic chips]. Pribory [Devices]. 2024. No. 2. Pp. 28-32.
10. Maiorov E.E., Prokopenko V.T., Ushveridze L.A. A system for the coherent processing of specklegrams for dental tissue surface examination. Biomedical Engineering. 2014. Vol. 47. No. 6. Pp. 304-306. DOI: 10.1007/s10527-014-9397-2
11. Maiorov E.E., Shalamay L.I., Dagaev A.V., Kirik D.I., Khokhlova M.V. An interferometric device for detecting subgingival caries. Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. Pp. 258-261. DOI: 10.1007/s10527-019-09921-0.
12. Melkumyan T.V., Sheraliava S.Sh., Mendosa E.Yu., Khabadze Z.S., Makeeva M.K., Kamilov N.Kh., Musoshayhova Sh.K., Dadamova A.D., Shakirov Sh.M., Mukhamedov A.A. Effect of Preheating on Mechanical Properties of Different Commercially Available Dental Resin Composites. International Journal of Biomedicine. 2023;13(4):317-322. doi:10.21103/Article13(4)_OA14.
Материал поступил в редакцию 31.07.24
EXAMINATION OF THE SURFACE OF DENTAL INSTRUMENTS FOR PROCESSING COMPOSITE RESTORATION BY AN INTERFERENCE SYSTEM
L.I. Shalamay, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor
FSBEI HE «First St. Petersburg state medical University named after acad. I. P. Pavlov»,
(197022, Russia, Saint Petersburg, Lva Tolstogo str., 6-8)
Е-mail: l.shalamay@mail.ru
E.Y. Mendoza, Assistant
FSBEI HE «ROSUNIMED» of MOH of Russia,
(127473, Russia, Moscow, Delegatskaya str., 20/1)
Е-mail: mendosaMSUMD@gmail.com
E.E. Maiorov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
FSAEI HE «Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation»,
(190000, Russia, Saint Petersburg, Bolshaya Morskaya str., 67)
Е-mail: majorov_ee@mail.ru
V.B. Lampusova, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor
FSBEI HE «First St. Petersburg state medical University named after acad. I. P. Pavlov»,
(197022, Russia, Saint Petersburg, Lva Tolstogo str., 6-8)
Е-mail: victoriala383@.gmail.com
N.S. Oksas, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor
FSBEI HE «First St. Petersburg state medical University named after acad. I. P. Pavlov»,
(197022, Russia, Saint Petersburg, Lva Tolstogo str., 6-8)
Е-mail: gyvas@yandex.ru
E.Y. Nechai, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor
FSBEI HE «First St. Petersburg state medical University named after acad. I. P. Pavlov»,
(197022, Russia, Saint Petersburg, Lva Tolstogo str., 6-8)
Е-mail: elnechay@mail.ru
Abstract. The article examines the surface of dental instruments for processing composite restoration with an interference system. To study the surface quality of medical instruments from the whole variety of optical methods and tools, we would like to single out interference, in particular, coherently limited interference systems, since with the help of these systems it is possible to reliably identify the level of wear of cutting, piercing, grinding or polishing medical instruments, therefore the work is relevant and promising. The paper defines the purpose and formulation of the task, presents the objects of research and presents the functional diagram of the device. The values of the distances to the surface of the working surfaces of polishes are obtained with linear movement of the surface of the polish along the OX and OY axes. The distribution of the reflection coefficient from the surface of the diameter and height of the working part of the polishes is investigated.
Keywords: microrelief of the surface, reflection coefficient, optical methods and means, autoclaving, polishing, LED, photodetector.