Анализ статистических данных о распространенности дефектов твердых тканей зубов показывает, что число людей, которые нуждаются в реставрации зубов, постоянно возрастает [2, 3, 5]. В современной клинической практике устранения дефектов твердых тканей зубов наиболее распространен метод прямой реставрации зубов с использованием стоматологических композитных материалов [1, 5, 7]. Однако, согласно приводимым в литературе данным, реставрация твердых тканей зубов композитными материалами прямым методом имеет недостатки: нередко изменяется цвет пломбы на границе эмаль-композит, нарушается краевое прилегание, развивается вторичный кариес зубов и т.д. [5, 8]. Исследованиями установлено, что при реставрации фотокомпозитными материалами дефектов твердых тканей зубов уже через год 30% пломб становятся неполноценными, через 2 года этот показатель достигает >50%, а через 3 года, по некоторым данным, 60%. Через 3 года после реставрации композитными материалами частота рецидива кариеса составляет 46,12% [5, 6, 8].

Одна из причин значительной частоты осложнений и неудач при реставрации зубов - процесс полимеризации композитных материалов; это проявляется усадкой, изменением их цвета, появлением шероховатости, значительным истиранием, связанным с недостаточной механической прочностью композитов, существенно уступающей прочности эмали зубов, что приводит к несоответствию окклюзионных соотношений [5, 7, 8].

Современная альтернатива прямой композитной реставрации зубов - изготовление вкладок непрямым методом, т.е. в зубопротезной лаборатории [5, 8].

Вкладка представляет собой конструкцию для восстановления дефектов коронковой части зуба. Одним из основных критериев оценки качества вкладки является степень ее схожести с естественными зубами как по внешнему виду, так и по эффективности жевания [5].

Для улучшения качества физико-механических свойств фотополимеризующихся композитных материалов, совершенствования их цветоустойчивости и краевого прилегания необходимо усовершенствовать способ их полимеризации [3, 5, 6].

Известно, что сегодня в разных областях медицины широко используется электромагнитное поле (ЭМП) [9]. После детального изучения данных литературы мы пришли к выводу о возможности влияния ЭМП на процессы полимеризации фотополимеризующихся композитных материалов и соответственно - на их физико-механические характеристики.

Цель исследования - усовершенствование технологии изготовления вкладок лабораторным методом с помощью ЭМП из фотополимеризующихся композитов.

Для проведения исследования был сконструирован прибор со специальным источником ЭМП (патент №58731, А61С13/20 от 26.04.11). Разработана собственная методика применения этого прибора для обработки фотополимеризующихся композитных материалов ЭМП при изготовлении вкладок (патент №37433, А61С13/14 от 25.11.08). Для проведения исследования нами было изготовлено 4 серии образцов из фотополимеризующегося универсального композитного материала Charisma («Heraus Kulzer», Германия) №66043162 партии, цвет №2. 1-я серия образцов в количестве 10 штук служила контролем и изготавливалась предложенным производителем традиционным методом с применением светоизлучающего аппарата Люкс Дент серии UFL-112. 2, 3 и 4-ю серии образцов (по 10 штук) изготавливали в ЭМП разной силы: 2-я серия - 60 эрстед, 3-я - 80 эрстед, 4-я - 100 эрстед.

Для оценки физико-механических свойств исследованных материалов и их микроструктуры определяли: прочность при сжатии; микротвердость; водопоглощение; сопротивление истираемости; ударную вязкость.

Образцы композитного материала для оценки прочности при сжатии изготавливали в виде цилиндров диаметром 4,0±0,05 мм и высотой 6,0±0,05 мм. Испытание проводили методом, описанным в инструкции к истыпательной машине. Сжатие образцов выполняли со скоростью нагрузки 10±1 мм/мин. Силу разрушения определяли по шкале прибора для оценки прочности на сжатие. Расчет проводили по формуле: G=(4p/Pdo) 9,81 мПа, где р - усилие при сжатии (кг); d - диаметр образца (мм).

Для оценки микротвердости изготовляли образцы в виде дисков диаметром 20,0±0,5 мм и высотой 4,0±0,5 мм. Использовали микротвердометр ПМТ-3; применяли стандартный метод Виккерса [4].

Для определения водопоглощения изготовляли образцы в форме дисков диаметром 5,0±0,1 мм и толщиной 5,0±0,1 мм. Образцы полностью погружали в дистиллированную воду и инкубировали при температуре 37±0,5 °С в течение 24 ч. Затем образцы извлекали, вытирали и в течение 1 мин взвешивали с погрешностью ±0,001 г. Водопоглощение (X) рассчитывали по формуле:

где m1 - масса образца перед погружением в воду (мг); m2 - масса образца после высушивания (мг); V - объем образца (см³).

Сопротивляемость истиранию оценивали на опытных образцах и образцах сравнения. Подготовленные прямоугольные образцы размером (6±0,25)×(2,25±0,2) мм взвешивали с погрешностью не более ±0,001 г и размещали в рамках-держателях аппарата для определения сопротивления истиранию. Образцы истирали с усилием 29,4 Н (3 КГс) до появления признаков истирания по всей поверхности контакта после 200 оборотов абразивного диска и еще раз взвешивали.

Сопротивляемость истиранию Р (Дж/мм³-КГс×м/см³) вычисляли по формуле:

где m1 - масса 2 образцов до испытания (г); m2 - масса 2 образцов после испытания; A - работа трения в Дж (КГс·м), которую рассчитывали по формуле: А=F·l, где F - среднее значение силы трения за время испытания; Н (кгс); l - путь трения (м), вычисляемый по формуле: l=v×t=ॠDn, где v - скорость скольжения по центру образцов (м/с); t - время испытания (с); D - расстояние между центрами образцов (м); n - число оборотов диска за время испытания.

Силу трения, действующую на 2 образца (F) в Н (кгс), вычисляли по формуле: F=62(P1+аР2/R), где а - расстояние от точки закрепления пружинного динамометра до центра вращения рычага (см); R - расстояние от точки подвеса груза (P1) до центра вращения рычага, равное 425 см; P1 - среднее значение силы, приложенной к длинному плечу рычага для уравновешивания вращающего момента, создаваемого трением образцов об истирающую поверхность, Н (гс); P2 - среднее показание пружинного динамометра во время испытания, Н (гс).

Для определения ударной вязкости опытные образцы и образцы группы сравнения были изготовлены в форме прямоугольных брусков размером (3,5±0,1)×(10,0±0,1)× (15,0±1,0) мм. Испытания проводили на приборе МК-02 с подвесной нагрузкой. Угол подъема маятника составлял 90°. Ударную вязкость образцов (an) в кДж/м² вычисляли по формуле:

где A - зарегистрированная по шкале прибора работа удара, затраченная на разрушение образца (кг/см²); S - площадь образца (см²).

Изучение физико-механических свойств образцов и фотополимеризующегося композитного материала показало, что серии образцов, полимеризация которых проведена в ЭМП, имеют более высокие показатели прочностных параметров, причем изменения зависят от напряжения ЭМП (см. таблицу).

Корреляционный анализ с использованием уравнения регрессии показал, что прочностные характеристики образцов, обработанных ЭМП мощностью 80 эрстед, максимально отличаются от характеристик контрольных образцов с коэффициентом корреляции 37,2%. Для образцов, обработанных ЭМП мощностью 60 и 100 эрстед, коэффициенты корреляции составляли соответственно 19,06 и 23,65%.

Установлено, что обработка ЭМП существенно повышает микротвердость образцов серий 2, 3 и 4 соответственно на 38,0, 48,59 и 42,8%. Аналогичный позитивный эффект ЭМП обнаружен и при оценке величины прочности при сжатии и показателях ударной вязкости. В частности, показано, что прочность при сжатии образцов серий 2, 3 и 4 увеличивалась по сравнению с контролем соответственно на 19, 37 и 24%, а ударная вязкость образцов серий 3 и 4 возрастала соответственно на 28 и 18%. Как видно из представленных результатов, максимальный эффект наблюдался при испытаниях образцов, обработанных ЭМП мощностью 80 эрстед.

Определение водопоглощения показало, что интенсивность сорбции воды опытными образцами существенно снижена по сравнению с контролем. Максимальное снижение водопоглощения (на 31%) обнаружено в образцах, обработанных ЭМП мощностью 80 эрстед. Совершенно очевидно, что при эксплуатации обработанных ЭМП протезов из материала с более низким показателем водопоглощения их физико-химические характеристики будут меняться медленнее, чем у вкладок, изготовленных по общепринятой технологии.

Одним из основных факторов, который обеспечивает сохранение формы протезов, является устойчивость к истиранию. Как установлено в эксперименте, применение ЭМП с напряжением 80 эрстед позволило увеличить показатель сопротивляемости истиранию на 9,27% по сравнению с контролем.

Подводя итоги лабораторных исследований, проводимых с целью оценки влияния ЭМП на прочностные характеристики фотополимеризующихся композитных материалов, можно утверждать, что обработанные ЭМП образцы имели значительно более высокие показатели прочностных свойств, чем контрольные.

Предложена технология обработки ЭМП фотополимеризующихся композитных материалов. Рекомендуется при обработке композитного материала использовать ЭМП мощностью 80 эрстед.