Достижение окклюзионного баланса — одна из ключевых целей стоматологической реабилитации. Отсутствие такового может привести к дисфункции височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС) [1]. В связи с этим особенно важно наличие средств контроля окклюзионного баланса. В практическом плане не потерял своей актуальности метод оценки контактов с помощью артикуляционной бумаги, однако он все более уступает появившимся методам технического контроля. Весьма распространенным среди специалистов стал метод цифровой оценки плотности контактов с помощью прибора T-Scan [2—4]. Этот способ позволяет оценить факт возникновения контакта, динамику возникновения, его плотность, оценить суммарный вектор распределения силовой нагрузки при смыкании зубов. Недостаток способа состоит в том, что с его помощью невозможно в точности локализовать место самого контакта на зубе, и поэтому этот способ рекомендуется применять вместе с применением описанного способа с артикуляционной бумагой. Кроме того, толщина датчика T-Scan вносит небоьлшую погрешность при измерениях, так как нарушается истинный характер смыкания зубов (зубы разобщены толщиной датчика, и из-за этого нижняя челюсть может чуть смещаться).
Для оценки окклюзионного баланса, особенно в научных исследованиях, достаточно широко применяется система Prescale («Fuji Photo Film», Japan), суть которой состоит в использовании специальной тестовой пластинки, чувствительной к давлению, после прикусывания которой начинается химическая реакция с изменением цвета на участках контактов с последующей компьютеризированной обработкой [5, 6].
Опосредованно об окклюзионном балансе можно судить по балансу мышечной активности жевательной группы мышц [7]. Для такой диагностики имеются даже специализированные электромиографы, оценивающие только мышечный баланс.
Развитие цифровой 3D-стоматологии создает предпосылки для развития качественно новых методов оценки окклюзионного баланса.
Цель исследования — разработка и обоснование методики 3D-анализа окклюзионного баланса.
Материал и методы
Разработка методов 3D-анализа окклюзионных контактов проводилась на основе компьютерной программы Avantis 3D (ООО «Авантис 3Д», Россия) с использованием сканов зубных рядов с разной степенью износа зубов. Цифровые модели зубных рядов получены на основе применения лабораторного сканера Imetric D104 (Imetric, Швейцария и внутриротового Trios 3POD (3Shape, Дания).
В исследовании принимали участие 50 мужчин и женщин разного возраста с разной степенью истирания зубов, без признаков дисфункции ВНЧС, которые были разделены на следующие группы:
1-я группа — 11 человек в возрасте 16—18 лет со смыканием боковых зубов по I классу Энгля (подгруппа I.1(a) — 6 человек) либо с нарушениями фиссурно-бугорковых контактов (подгруппа I.2(a) — 5 человек) из-за аномально расположенных боковых зубов (II класс I подкласс, вестибуло-оральные отклонения зубов из-за скученности); визуально не отмечались признаки истирания эмали зубов.
2-я группа — 21 человек в возрасте 18—25 лет с признаками истирания боковых зубов в пределах эмали, которые смыкались по I классу Энгля (подгруппа II.1(a) — 10 человек) либо имели нарушения фиссурно-бугорковых контактов (подгруппа II.2(a) — 11 человек) из-за аномально расположенных боковых зубов (II класс I подкласс, вестибуло-оральные отклонения зубов из-за скученности);
3-я группа — 18 человек в возрасте 25—35 лет с признаками истирания боковых зубов до дентина, которые смыкались по I классу Энгля (подгруппа III.1(a) — 10 человек) либо имели нарушения фиссурно-бугорковых контактов (подгруппа III.2(a) — 8 человек) из-за аномально расположенных боковых зубов (II класс I подкласс, вестибуло-оральные отклонения зубов из-за скученности).
Практически у всех пациентов исследуемых групп в переднем участке зубных рядов наблюдалось аномальное положение зубов в виде скученности, глубокого перекрытия или дизокклюзии.
Представляло интерес, как изменятся показатели баланса окклюзионных контактов зубов (в диапазоне разобщения окклюзионных поверхностей от —50 до +300 мкм) после их виртуальной оптимизации (подгруппы I.1(b), II.1(b), III.1(b)). Виртуальная оптимизация заключалась в автоматическом поиске путем множественных итераций такого взаимного положения антагонистов, которое обеспечивало максимальный по площади контакт их окклюзионых поверхностей при условии запрета на взаимные пересечения (только касательные контакты с допуском ±5 мкм) и максимально возможного смещения зуба в пределах 0,25 мм и его поворота вокруг вертикальной оси на 2° (пределы естественной подвижности). Виртуальная оптимизация являлась эквивалентом (симуляцией) физиологической окклюзионной адаптации (припасовки, «сеттлинга») зубов.
Кроме того, изучали, как изменятся показатели баланса окклюзионных контактов зубов после их виртуального выравнивания. Для этого в ортодонтическом модуле компьютерной программы для исследуемых подгрупп I.2(a), II.2(a) и III.2(a) выполнили виртуальную коррекцию положения зубов, обеспечив смыкание боковых зубов по I классу Энгля (подгруппы I.2 (b), II.2 (b) и III.2 (b).
Результаты и обсуждение
Разработка методики определения баланса результирующей контактов. С помощью специальных функций, которые имеются во многих 3D-графических редакторах, можно оценить площади соприкасающихся поверхностей в разном диапазоне расстояний между собой. Такой функцией измерения обладает используемая нами программа, которая в автоматизированном режиме позволяет получить соответствующие показатели по каждому зубу. Рассчитав площади контактов на каждом зубе, можно определить, на какой стороне зубного ряда (справа или слева) эта площадь больше. Кроме того, условно разделив зубной ряд линией (B), проходящей между вторыми премолярами и первыми молярами, на передний и задний участки, а также линией симметрии (A), условно разделив зубной ряд на правую и левую половины, можно выяснить, в какой области окажется результирующая (рис. 1).
Рис. 1. Результирующая непосредственных контактов (–50 — +50 мкм; на схеме обозначена красным квадратом) и общей зоны контактов (–50 — +300 мкм: на схеме обозначена синим кружком) находятся близко к самому центру, что свидетельствует о сбалансированности окклюзионных контактов.
Для оценки симметричности контактов расчет предлагаем проводить по формуле: Il/r=(Sl—Sr)/Scont, где Il/r — индекс симметрии окклюзионных контактов, Sl — площадь окклюзионных контактов слева, Sr — площадь окклюзионных контактов справа, Scont — общая площадь окклюзионных контактов. Чем в большей степени индекс Il/r отличается от нулевого значения, тем в большей степени нарушена симметрия. Если превалируют контакты слева, то значение индекса отрицательное, если справа, то положительное.
Для оценки переднезаднего баланса расчет предлагаем осуществлять по формуле: If/b=(Sb—Sf)/Scont; где If/b — индекс переднезаднего баланса окклюзионных контактов, Sf — площадь окклюзионных контактов фронтальных зубов и премоляров, Sb — площадь окклюзионных контактов моляров, Scont — общая площадь окклюзионных контактов всех зубов. Чем в большей степени индекс If/b отличается от нулевого значения, тем в большей степени нарушен переднезадний баланс. Если превалируют контакты спереди, то значение индекса отрицательное, если сзади, то положительное.
Если полученные значения индексов отложить в системе координат, образуемой горизонтальной и вертикальной линиями, то можно получить результирующую контактов.
Такую оценку можно провести отдельно как для зон непосредственного контакта, так и для зон общего контакта (см. рис. 1).
Результирующая контактов в норме должна находиться максимально близко к перекрестку вертикальной и горизонтальной линий на схеме зубного ряда.
Следует предположить, что таким способом можно сделать предварительный вывод о стороне и характере жевания. На рабочей стороне фасетки стирания ввиду большего износа зубов должны быть чуть более выражены. Это должно приводить к чуть большему смещению результирующей контактов в сторону рабочей стороны жевания. Кроме того, при большей площади контакта на одной из сторон должен срабатывать физиологический механизм бессознательного выбора более эффективной стороны при жевании, а более эффективной стороной будет всегда та, у которой больше площадь окклюзионного контакта.
Чем больше абсолютная величина индексов If/b и Il/r отличается от нулевого значения, тем больше нарушен окклюзионный баланс, что является неблагоприятным фактором (рис. 2).
Рис. 2. Результирующая окклюзионного баланса (a) у пациента с начальной (физиологической) формой стирания зубов и глубоким перекрытием передних зубов с дизокклюзией (б).
Исключительно важное требование при проведении такого исследования состоит в точности воспроизведения относительного расположения зубных рядов на виртуальных моделях.
Не следует полностью отождествлять известные методы анализа баланса окклюзии с представленным в настоящей статье методом. Известные методы относятся в большей степени к функциональным, получаемые результаты фиксируются непосредственно в полости рта человека, зависят от реального соотношения окклюзионных поверхностей. 3D-анализ проводится без участия испытуемого, на основе только сканов его зубных рядов. Точность метода напрямую зависит от точности пространственного переноса из реальной ситуации в виртуальную. Так, при наличии супраконтакта такой прибор, как T-scan, отметит его более раннее возникновение. При дальнейшем смыкании зубов произойдет адаптация положения нижней челюсти и возникнут множественные контакты по всему периметру зубного ряда, что и отразят как метод с артикуляционной бумагой, так и предлагаемая нами методика. Теоретически при идеально точных виртуальных слепках и безупречной точности их совмещения в пространстве виртуальная сцена должна была бы передать соотношение зубных рядов таким, какое оно есть в реальности. Возможно, дальнейшее совершенствование технических средств сканирования и позволит добиться такого в будущем. Однако существующие технические (аппаратурные и программные) погрешности не позволяют в полной мере полагаться на это. В проведенном нами ранее исследовании [8] показана необходимость предварительной оптимизации сканов, после которой между виртуальными моделями возникает трехточечный контакт, обеспечивающий устойчивое взаимное положение объектов по всему периметру. Только это положение можно считать стартовым для 3D-оценки окклюзионного баланса.
Результаты анализа окклюзионного баланса у лиц с разной степенью истирания зубов. Разработанный нами метод выделяет два основных показателя: баланс непосредственных контактов и общий баланс контактов. В идеале оба из них должны находиться в области перекрестья линии симметрии и линии, проходящей между вторыми премолярами и первыми молярами верхней челюсти. Баланс общих контактов имеет большее значение. В случае, если по периметру зубного ряда неравномерно распределены непосредственные контакты, имеющие большей частью точечный характер, то такая ситуация в ближайшем времени самостоятельно отрегулируется ввиду естественной стираемости, которая очень быстро нормализует баланс непосредственных контактов.
Согласно полученным нами данным (см. таблицу) практически для всех исследуемых групп наблюдаются лучшие показатели баланса для общих окклюзионных контактов по сравнению с непосредственными. Следует отметить рост статистической достоверности этой разности по мере истирания зубов как при виртуальной оптимизации окклюзионных контактов, так и при виртуальном выравнивании зубов.
Коэффициенты баланса окклюзионных контактов (M±δ)
| Группа | Il/r общие | If/b общие | Il/r непоср. | If/b непоср. |
| I.1 (a), нет признаков истирания | 0,33±0,139* | 0,41±0,223* | 0,48±0,132* | 0,54±0,220* |
| I.1 (b), нет признаков истирания, после оптимизации контактов | 0,11±0,100 | 0,07±0,033 | 0,19±0,130* | 0,22±0,088 |
| I.2(a), аномально расположенные, нет признаков истирания | 0,46±0,251* | 0,20±0,140 | 0,55±0,236* | 0,32±0,185 |
| I.2 (b), виртуально скорректированное положение зубов, нет признаков истирания | 0,13±0,060 | 0,22±0,145 | 0,18±0,170 | 0,35±0,182 |
| II.1 (a), истирание зубов в пределах эмали | 0,12±0,099 | 0,29±0,226* | 0,37±0,284 | 0,48±0,312* |
| II.1 (b), истирание зубов в пределах эмали, после оптимизации контактов | 0,13±0,075 | 0,10±0,067** | 0,39±0,237 | 0,19±0,247 |
| II.2 (a), аномально расположенные, истирание зубов в пределах эмали | 0,12±0,177 | 0,17±0,081* | 0,30±0,222** | 0,66±0,294* |
| II.2 (b), виртуально скорректированное положение зубов, истирание зубов в пределах эмали | 0,15±0,102 | 0,09±0,055 | 0,25±0,231* | 0,24±0,162 |
| III.1 (a), истирание зубов до дентина | 0,18±0,232 | 0,23±0,156 | 0,37±0,298* | 0,48±0,240 |
| III.1 (b), истирание зубов до дентина, после оптимизации контактов | 0,11±0,078 | 0,16±0,091* | 0,40±0,329** | 0,41±0,221 |
| III.2 (a), аномально расположенные, истирание зубов до дентина | 0,18±0,113 | 0,22±0,190 | 0,41±0,292 | 0,35±0,274 |
| III.2 (b), виртуально скорректированное положение зубов, истирание зубов до дентина | 0,11±0,090 | 0,22±0,201* | 0,32±0,244 | 0,43±0,253 |
Примечание. Различия средних значений достоверны (* — p<0,05; ** — p<0,01).
Если значительно нарушен баланс общих контактов, отражающий всю площадь непосредственных контактов и околоконтактных зон, то в случае одностороннего превалирования окклюзионные поверхности со стороны меньшей площади контактов будут истираться с большей скоростью, что сформирует неблагоприятные условия для работы ВНЧС. Возникнет приобретенное смещение межрезцовой средней линии нижней челюсти с рисками дисфункции ВНЧС. По результатам нашего исследования такие случаи не обнаружены, что подтверждалось отсутствием соответствующих жалоб пациентов.
Только для группы пациентов с зубами без признаков истирания и I классом по Энглю нами отмечено достоверное (p<0,05) улучшение баланса симметрии и переднезаднего окклюзионного баланса как для общих, так и для непосредственных контактов при виртуальной оптимизации положения зубов.
Для группы пациентов с зубами без признаков истирания и I классом по Энглю и аномалийно расположенными боковыми зубами нами отмечено достоверное (p<0,05) улучшение баланса симметрии после виртуального выравнивания зубов.
Поскольку все пациенты данной группы были молодого возраста, у которых прорезывание постоянных зубов закончилось сравнительно недавно, наличие небольшого дисбаланса симметрии контактов еще не успевало сформировать клинические признаки, а сам дисбаланс, видимо, постепенно исчезает ввиду природной «оптимизации» контактов из-за физиологической пришлифовки контактов и физиологического «сеттлинга» (settling) — конечной адаптации положения зубов.
Возможно, этим можно объяснить то, что у пациентов с физиологической формой истирания зубов (в пределах эмали) мы не обнаружили статистически значимых изменений баланса симметрии окклюзионных контактов. В этой группе отмечено только статистически достоверное улучшение переднезаднего баланса, что, по всей видимости, связано с исходными нарушениями положения передних зубов у наших пациентов.
У пациентов с истиранием зубов до дентина нами не обнаружено статистически значимых изменений баланса ни при виртуальной оптимизации контактов, ни при выравнивании зубов.
В нашем исследовании принимали участие лица без дефектов зубных рядов. Потеря бокового зуба, части его окклюзионной поверхности, погрешности смыкания зубов ввиду их аномального положения будут однозначно отражены предложенным методом и сигнализировать о необходимости скорейшей окклюзионной реабилитации.
Заключение
Предложенный нами метод, очевидно, нуждается в дальнейшем развитии. Необходим набор более значительного статистического материала для формирования границ нормы и дифференциальной диагностики различных нарушений прикуса. Тем не менее очевидно, что использование 3D-анализа окклюзионного баланса позволяет с высокой точностью оценить, как качественно, так и количественно, результаты ортопедического и ортодонтического лечения, а представленная методика может эффективно служить одним из инструментов такой оценки.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interests.