WSTĘP

Wśród materiałów używanych w stomatologii do wypełnień ubytków tkanek zębów próchnicowego, jak i niepróchnicowego pochodzenia, są światłoutwardzalne materiały kompozytowe. Nieustanne badania prowadzą do ich udoskonalania pod względem właściwości fizycznych. Wprowadzanie do użytku nowych materiałów kompozytowych, stwarza wyzwania technologiczne w dziedzinie badań nad ich właściwościami mechanicznymi oraz termofizycznymi. Technika termowizyjna daje nowe możliwości pomiaru i analizy wybranych cech fizycznych tych materiałów, związanych ze zmianami temperatury w czasie ich polimeryzacji.

Proces polimeryzacji materiałów światłoutwardzalnych jest zależny od czasu naświetlania oraz intensywności wiązki światła. Utwardzanie materiałów światłem lampy powoduje wzrost temperatury tkanek zęba. W wielu przeprowadzanych badaniach,

w czasie polimeryzacji, tkanki zęba osiągały temperaturę powyżej 40°C. Wiadomo, że wzrost temperatury miazgi zęba o 6-7°C prowadzi do jej nieodwracalnego uszkodzenia, łącznie z martwicą, co udowodniono na modelu zwierzęcym [1].

Z drugiej strony, grubość zdrowej zębiny, oddzielającej dno ubytku tkanek zęba od miazgi, oraz rozległość ubytku mogą w różny sposób wpływać na przekazywanie bodźców cieplnych w czasie polimeryzacji. Stwierdzono działanie izolacyjne zębiny, które zwiększało się wraz ze wzrostem jej grubości. Warstwa zębiny o grubości 1,9 mm i więcej okazała się wystarczająca do ochrony miazgi przed działaniem podwyższonej temperatury związanej z polimeracją. Natomiast na głębokości 1 mm wykazano dwukrotnie mniejszy wzrost temperatury, niż na powierzchni materiału, bez względu na zastosowane źródło światła [2].

Wielkość wzrostu temperatury zależy również od typu używanej lampy polimeryzacyjnej. Stwierdzono, że lampa halogenowa powoduje istotny wzrost temperatury polimeryzowanego materiału podkładowego, w porównaniu do lampy diodowej i ksenonowej. Ważny jest również czas polimeryzacji, który dla lampy ksenonowej wynosi 3 sekundy, a dla pozostałych – 20-40 sekund [3].

Duże znaczenie dla wzrostu temperatury ma także rodzaj polimeryzowanego materiału wypełniającego ubytek tkanek zęba. Różnice te dotyczą zarówno wartości maksymalnego wzrostu temperatury, jak i dynamiki jej zmian w trakcie polimeryzacji [3].

Niezwykle istotną, z punktu widzenia klinicznego, cechą materiału światłoutwardzalnego jest skurcz związany z dynamiką zmian temperatury w procesie polimeryzacji. Jest to cecha wysoce niepożądana, mająca bardzo istotne znaczenie w aspekcie trwałości wypełnień i ich szczelności w powiązaniu z ochroną miazgi zęba [4].

Kamera termowizyjna jest nowoczesnym urządzeniem do oceny zmian temperatury badanej powierzchni. Może być wykorzystywana do rejestracji rozkładu temperatury w różnych częściach jamy ustnej. Pozwala na diagnozowanie zmian patologicznych tkanek miękkich, a także zmian temperatury związanych z procesem polimeryzacji materiałów stosowanych do wypełnień ubytków tkanek zęba [3, 5].

Celem badań była ocena wybranych własności fizycznych trzech powszechnie stosowanych materiałów do wypełniania ubytków tkanek zębów w powiązaniu z procesem polimeryzacji. Wykonując rejestrację zmian temperatury w trakcie polimeryzacji, uzyskano dane określające czas polimeryzacji, dynamikę procesu polimeryzacji oraz maksymalne przyrosty temperatury. Wyniki badań miały także odpowiedzieć na pytanie, jaki odcień materiału do wypełniania ubytków wpływa na zmianę temperatury w procesie jego utwardzania.

MATERIAŁ I METODY

Wybrane do badań materiały były polimeryzowane za pomocą lampy diodowej Bluephase C5 (ryc. 1).

Badania przeprowadzono na stanowisku pomiarowym zaprojektowanym przez autorów [3]. Materiałem światłoutwardzalnym wypełniano otwór o średnicy dwóch milimetrów wykonany w płycie teflonowej o grubości dwóch milimetrów. Próbki oświetlano z jednej strony płyty, natomiast temperaturę rejestrowano po stronie przeciwnej, odczytując w ten sposób wartości zmian temperatury materiału do wypełnień niejako od strony przylegającej do tkanki zęba – zębiny.

Zmiany temperatury w trakcie polimeryzacji próbek materiałów były rejestrowane metodą bezkontaktową za pomocą kamery termowizyjnej Therma CAM 640 FLIR (ryc. 2).

W badaniach oceniano trzy materiały:

1. Charisma (ryc. 3a) – mikrohybrydowy, uniwersalny materiał kompozytowy typu Microglass®, stosowany do wypełnień ubytków w zębach przednich i bocznych. Według producenta standardowa grubość utwardzanej w ubytku warstwy powinna wynosić do 2 mm.

2. Valux Plus (ryc. 3b) – uniwersalny, światłoutwardzalny materiał kompozytowy o wieloletniej historii klinicznej. Przeznaczony jest do wykonywania wypełnień w zębach przednich i bocznych. Zalecana grubość warstwy utwardzanej w czasie polimeryzacji nie powinna przekraczać 2,5 mm.

3. Tetric EvoCeram (ryc. 3c) – uniwersalny, światło utwardzalny, nanohybrydowy materiał złożony. Dzięki zastosowanej nowoczesnej technologii nanoceramicznej, połączono w nim zalety estetyczne kompozytu mikrofilowego i mechaniczne kompozytu hybrydowego. Zalecany do wypełniania ubytków zębów przednich i bocznych, wykonywania licówek na zębach przebarwionych, zastosowania w szynowaniu zębów [6].

Do badań wykonano i poddano polimeryzacji po trzy próbki z każdego rodzaju materiału.

Pomiary zrealizowano w pomieszczeniu ze stabilizowanymi warunkami zewnętrznymi w temperaturze 20°C i wilgotności 60%. Kamera była umieszczona w odległości 30 cm od powierzchni polimeryzowanej próbki, co w połączeniu z odpowiednio dobranym obiektywem gwarantowało poprawną rozdzielczość geometryczną obrazowanego pola pomiarowego.

Celem uzyskania poprawnych wartości temperatury, wykonano pomiary współczynnika emisyjności badanych materiałów, który zawierał się w przedziale od 0.88 do 0.92.

Rejestracja obrazów następowała z prędkością pięciu klatek na sekundę. Czas ekspozycji lampy polimeryzującej był dla wszystkich materiałów taki sam i wynosił 20 sekund.

WYNIKI

Na rycinie 4 przedstawiono zmiany temperatury podczas naświetlania materiałów oraz różnice pomiędzy temperaturami maksymalnymi uzyskanymi dla poszczególnych materiałów. Wykresy przedstawiają temperatury maksymalne uzyskane dla poszczególnych materiałów w odpowiednich odcieniach. Najwyższą temperaturę w czasie polimeryzacji stwierdzono dla materiału Charisma w odcieniu A2. Temperatura tego materiału wzrosła o 18,8°C w porównaniu do 17°C dla materiału Valux Plus A3,5 i najniższego wzrostu temperatury o 13,1°C dla materiału Tetric EvoCeram A3,5 (ryc. 5).

Na rycinach 6, 7 i 8 w postaci wykresu przedstawiono zmiany temperatury podczas naświetlania trzech rodzajów materiałów w zależności od ich odcienia. Wykresy słupkowe pokazują różnice wzrostu temperatury maksymalnej dla koloru A 3,5, A3 i A2.

Stwierdzono różnice w wzroście temperatury dla poszczególnych materiałów w zależności od ich odcienia. Dla materiału Charisma najwyższy wzrost temperatury wystąpił w najjaśniejszym odcieniu koloru A2. Dla materiałów Valux Plus i Tetric EvoCeram odwrotnie, dla najciemniejszego odcienia koloru A3,5. Spośród badanych materiałów, największy wzrost temperatury stwierdzono dla materiału najjaśniejszego odcienia Charismy A2, a najmniejszy dla tego samego odcienia koloru A2 materiału Tetric EvoCeram.

Dla materiału Charisma temperatura wzrastała do 14 sekundy procesu polimeryzacji, następnie stopniowo zmniejszała się. Natomiast dla materiału Valux Plus wzrost temperatury trwał do 10 sekundy. W materiale Tetric EvoCeram występował szybki wzrost temperatury do 8 sekundy, po czym podnosiła się ona jeszcze w granicach 1°C do 24 sekundy i od tego momentu obserwowano jej spadek.

DYSKUSJA 

Najmniejsze przyrosty temperatury podczas polimeryzacji zaobserwowano dla materiału Tetric EvoCeram, największe dla materiału Charisma i wynosiły one odpowiednio 10,7°C i 18,8°C. W badaniach wykonanych in vivo w ubytkach klasy III lub IV uzyskano wzrost temperatury o 12°C [7]. Należy jednak podkreślić zupełnie odmienne warunki dokonywanych pomiarów temperatury.

Różnica dla temperatury maksymalnej między badanymi materiałami wynosiła 5,7°C. Maksymalna temperatura polimeryzacji materiału Valux Plus była o 1,8°C niższa niż dla materiału Charisma i o 3,9°C niższa dla materiału Tetric EvoCeram.

Dla różnego odcienia tego samego materiału występują różnice przyrostu temperatury podczas polimeryzacji. W przypadku materiałów Tetric EvoCeram i Valux Plus o odcieniu najciemniejszym charakteryzują się największym przyrostem temperatury, a dla odcienia najjaśniejszego przyrost temperatury jest najmniejszy. Przy czym dla materiału Valux Plus różnice te są niewielkie i zawierają się w zakresie 0,3°C.

Materiał Charisma wykazuje najwyższy przyrost temperatury dla odcienia najjaśniejszego.

Na podstawie analizy uzyskanych wykresów można określić czas oraz dynamikę procesu polimeryzacji poszczególnych materiałów. Zasadniczym kryterium jest czas, w jakim temperatura materiału rośnie w trakcie jego oświetlania lampą do polimeryzacji i umownie można go określić czasem polimeryzacji. Parametr ten jest różny dla materiałów poszczególnych producentów, a istotne różnice występują także w przypadku materiału Charisma, w odniesieniu do odcienia. Należy podkreślić, że w przypadku Tetric EvoCeram przyrost temperatury po około 8 sekundach jest już niewielki (w zakresie około jednego stopnia). Największa dynamika procesu przyrostu temperatury w trakcie polimeryzacji występuje dla materiału Valux Plus, najmniejsza dla Tetric EvoCeram. Materiały Tetric EvoCeram i Valux Plus charakteryzują się także różną dynamiką procesu polimeryzacji w odniesieniu do poszczególnych odcieni tego samego materiału, tj. dynamika procesu maleje wraz z coraz jaśniejszym odcieniem materiału.

WNIOSKI

Na podstawie pomiaru temperatury polimeryzacji materiałów do wypełniania ubytków można stwierdzić, że materiały te mogą znacznie różnić się skalą oddziaływania cieplnego na tkanki zęba w trakcie zabiegu. Niższa temperatura polimeryzacji jest korzystna, ponieważ mniejsze oddziaływanie cieplne zmniejsza ryzyko wzrostu temperatury miazgi zęba ponad dopuszczalną wartość.

Niższa dynamika, a więc wolniejszy proces polimeryzacji w trakcie naświetlania materiału, skutkuje mniejszym skurczem polimeryzacyjnym, co w efekcie daje lepszą szczelność brzeżną wypełnienia.

W świetle powyższych wniosków z badań wstępnych należy zauważyć, że ze względu na mogące się pojawić niekorzystne z punktu widzenia klinicznego efekty, istotna jest znajomość wielkości i charakterystyki przyrostu temperatur podczas polimeryzacji dla stosowanych materiałów do wypełnień ubytków w zębach.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

1.    Zach l., Cohen G.: Pulp response to externally applied heat. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1965; 19: 515-530.

2.     Kneževič A., Tarle Z., Meniga A., Šutalo J., Pichler G.: Degree of conversion and temperature rise during polymerization of composite resin samples with blue diodes. J Oral Rehabil 2001; 28: 586-591.

3.     Zaborowski P., Żmuda S., Dąbrowski M., Dulski R.: Technika termowizyjna w stomatologii. Poradnik Stomatologiczny 2007; 7-8: 225-228.

4.     Dąbrowski M., Dulski R., Zaborowski P., Aluchna M.: Badanie zmian temperatury światłoutwardzalnych kompozytowych materiałów dentystycznych w trakcie polimeryzacji. Prace Instytutu Elektrotechniki. Warszawa 2008; Zeszyt 234: 97-104.

5.     Dąbrowski M., Dulski R., Żmuda S., Zaborowski P., Pogorzelski C.: The use of thermovision to observe physiological and pathological conditions of oral cavity mucous membrane. Infrared Physics & Technology 2002; 43: 265-269.

6.     Skośkiewicz-Malinowska K., Fita K., Przywitowska I.: Wstępna ocena kliniczna wypełnień z materiału kompozytowego Tetric EvoCeram®. Dent Med Probl 2007; 44: 214-218.

7.     Hussey D.L., Biagioni P.A., LameyJ.: Thermographic measurement of temperature change during resin composite polymerization in vivo. J Dent 1995; 23: 267-271.

..............................................................................................................................................................

Adres do korespondencji:

Paweł Zaborowski
„CePeLek” Poradnia Dentystyczna
00-911 Warszawa 62,
ul. Koszykowa 78

Pracę nadesłano: 24.02.2011 r.
Przyjęto do druku: 14.04.2011 r.