Стоматологический абразивный камень с износостойким нанопокрытием Российский патент 2024 года по МПК A61C3/02 A61C3/06 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в терапевтической стоматологии для сошлифовывания острых краев зуба, выравнивания эмалевых краев, сглаживания краев пломбы, а также используется для обработки металлических конструкций протезов в ортопедической стоматологии. Абразивный камень имеет металлический стержень и рабочую часть из абразивного материала.

Аналоги

Известны абразивные камни стоматологические для сошлифовывания острых краев зуба, выравнивания эмалевых краев, сглаживания краев пломбы, а также используется для обработки металлических конструкций протезов (http://library.bashgmu.ru/elibdoc/elib440.pdf).

Стоматологические абразивные камни выпускаются разной формы, как для турбинного, так и для углового наконечника. Рабочая часть представляет собой цельную головку из оксида алюминия или карбида кремния. Полировочные камни выпускаются двух видов: более абразивные темно-зеленые камни (формирование пломбы) и белые камни (полировка разных типов стоматологических материалов).

Пламевидные полировочные камни применяются для обработки вестибулярной поверхности, интерапроксимальной и пришеечной областей. Полировочные камни грушевидной и круглой формы могут использоваться на окклюзионных, небных поверхностях.

Эти инструменты многоразовые, но длительность их использования зависит от правильной техники использования, так как они достаточно хрупкие. Сила давления на рабочую поверхность при работе с полировочными камнями колеблется от 2 до 5 Н. Максимальная скорость вращения для турбинных полировочных камней - 150 000 об/мин, для углового наконечника - 30 000 об/мин.

https://www.bsmu.by/downloads/kafedri/k_1_terstom/finish.pdf

Эффективная отделка и полировка зубных реставраций не только обеспечивает оптимальную эстетику, но и обеспечивает приемлемое здоровье мягких тканей полости рта и краевую целостность реставрационного интерфейса.

Критика аналогов

Работа с абразивными камнями приводит к потере их режущих свойств из-за заполнения пространств между режущими кромками детритом. Помимо этого, при перегреве разрушается связующий слой, и теряются частицы абразивного материала, происходит износ рабочей части инструмента, что способствуют резкому снижению долговечности инструмента и производительности обработки. Эти отлетевшие частицы создают облако пыли во рту и повышают риск попадания их в дыхательные пути. Дальнейшее использование такого изношенного абразивного камня также может привести к перегреву твердых тканей и пульпы пломбированного зуба, и как следствие повышения риска развития хронического пульпита в таком зубе с последующим его переходом в верхушечный периодонтит.

Еще одним существенным недостатков вышеуказанных режущих инструментов является низкая их экономичность, связанная с быстрым «облысением» рабочей поверхности по время эксплуатации.

Таким образом, вопросы усовершенствования конструктивно-технологических свойств традиционного стоматологического абразивного камня, связанные с повышением износостойкости и продлением его абразивных свойств, минимизацией образования облака пыли отлетевших частиц абразивного вещества и их попадания в дыхательные пути, а также снижением его негативного влияния на ткани зуба (безопасность) в процессе выполнения лечебных процедур остаются до сих пор актуальными.

Прототип

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату, взятый за прототип, является режущий инструмент с применением сверхтвердого абразива с покрытием. Прототип выполнен с сердцевиной из сверхтвердого абразивного материала на основе алмаза или кубического нитрида, бора и с внутренним и внешним слоями.

RU 2372371. МПК B24D3/06. Авторы: ЭГАН Дейвид Патрик (IE), ЭНГЕЛЬС Иоганнес Александер (IE), ФИШ Майкл Лестер (IE) Абразивы с покрытием - прототип.

Критика прототипа

Недостатком инструмента-прототипа является невозможность его применения в клинической стоматологической практике. Инструмент-прототип используется в металлообработке и может быть использовано при изготовлении режущего инструмента.

Цель изобретения

Целью предложенного изобретения является повышение износостойкости стоматологического абразивного камня при сошлифовывании острых краев зуба, выравнивании эмалевых краев, сглаживания краев пломбы, а также при обработке металлических конструкций протезов.

Задачей, на решение которой направлено устройство, является снижение интенсивности износа абразивного покрытия инструмента, возникающего в процессе эксплуатации инструмента, снижение сил трения в зоне сошлифовывания зуба, пломбы или реставрации, минимизация рисков попадания отлетевших частиц абразивного материала в дыхательные пути и перегрева твердых тканей и пульпы зуба.

Задача достигается благодаря тому, что в предложенном стоматологическом абразивном камне с износостойким нанопокрытием, придающему ему повышенную изностойность, на рабочую часть инструмента путем технологии атомно-слоевого осаждения наносится трехслойное нанопокрытие из оксида алюминия и оксида титана, легированного оксидом ванадия.

Сущность изобретения

Трехслойное нанопокрытие (суммарная толщина 100 нанометров), состоит: 1 слой - это оксид алюминия, являющего подложкой и проявляющего лучшую адгезию с оксидом титана, 2 слой - оксид титана, легированного оксидом ванадия (3-й слой) (фигура (далее фиг.) 1). В итоге получается устойчивое многослойное соединение, обладающее лучшими физико-химическими и механическими свойствами.

Сущность изобретения в виде схемы иллюстрирована на фиг. 1.

Фиг. 1. Схематическая иллюстрация трехслойного нанопокрытия, где поз. 1 - слой оксида алюминия, поз. 2 - слой оксида титана, поз. 3 - слой оксида ванадия.

Внешний вид стоматологического алмазного сепарационного диска с износостойким нанопокрытием иллюстрирован на фиг. 2.

Фиг. 2. Внешний вид стоматологического алмазного сепарационного диска с износостойким нанопокрытием.

Примеры использования предлагаемого изобретения

Пример 1. Протокол опыта

Экспериментальное исследование проводилось на 78 зубах 39 беспородных крыс-самцов в возрасте от 6 месяцев до 1 года и массой от 180 до 200 граммов, содержащихся в одинаковых условиях вивария ФГБОУ ВО ДГМУ Минздрава России.

При выполнении всех экспериментальных исследований авторы придерживались «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных», отраженных в приказе № 755 Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных», а также рекомендаций по использованию в эксперименте лабораторных животных (И.П. Западнюк, В.И. Западнюк, Е.А. Закария и др., 1983).

Проводилось сравнительное гистоморфологическое и электронно-микроскопическое исследование в динамике состояния пульпы зубов крыс после их стандартного препарирования под искусственные коронки с помощью стоматологического алмазного сепарационного диска с износостойким нанопокрытием и традиционного стоматологического алмазного сепарационного диска

Под наркозом (4% раствор тиопентала натрия вовнутрь брюшины из расчета 100 мг на 1 кг массы тела) на пришеечной и жевательной поверхностях 1.1, 1.6, 2.1, 2.6, 3.1, 3.6, 4.1 и 4.6 зубов турбинной бормашиной формировали полости, соответствующие по глубине дефектам при среднем кариесе. Перегревание тканей исключалось путем прерывистого препарирования и постоянного орошения формируемой полости физиологическим раствором. При этом применяли острые, хорошо центрированные алмазные боры № 3 и № 5. Нагрузка на зуб была фиксирована и превышала 220 г.

Лечение искусственной кариозной полости средней глубины производили сразу же после ее создания.

Экспериментальный материал распределили на 5 групп.

В 1 группе зубы с искусственными кариозными полостями средней глубины пломбировали и сделали финишную обработку наложенных пломб с помощью модифицированного стоматологического абразивного камня с нанопокрытием.

Во 2 группе зубы с искусственными кариозными полостями средней глубины пломбировали и сделали финишную обработку наложенных пломб с помощью традиционного стоматологического абразивного камня.

При гистоморфологическом исследовании коронковой пульпы зубов крыс 1 группы после пломбирования, созданных в них искусственных кариозных полостей средней глубины, и стандартной финишной обработки наложенных пломб с помощью стоматологического абразивного камня с нанопокрытием через 1 сутки от начала лечения наблюдалось увеличение рядов в слое одонтобластов и увеличение «клеточности» в субодонтобластическом слое. Образование заместительного дентина не было выявлено. В сосудах микроциркуляторного русла (МЦР) отмечалось полнокровие (фиг. 3). В коронковой воспалительной реакции не наблюдалось (фиг. 3). В корневой пульпе было выявлено умеренное полнокровие капилляров. В периодонте изменений не было.

Фиг. 3. Искусственная кариозная полость средней глубины через 1 сутки после ее пломбирования и стандартной финишной обработки наложенной пломбы с помощью модифицированного стоматологического абразивного камня с нанопокрытием.

Увеличение рядов клеток в слое одонтобластов с увеличением «клеточности» в субодонтобластической зоне. Полнокровие в сосудах МЦР коронковой пульпы. Окраска гематоксилином и эозином. X 50.

В 1 группе при электронно-микроскопическом исследовании пульпы в эти сроки в цитоплазме одонтобластов коронковой пульпы определялась выраженная гиперплазия гранулярной цитоплазматической сети. Цистерны последней расширены. Митохондрии разной величины и формы с электронно-микроскопически плотным, набухшим матриксом (фиг 4).

Фиг. 4. Искусственная кариозная полость средней глубины через 1 сутки после ее пломбирования и стандартной финишной обработки наложенной пломбы с помощью модифицированного стоматологического абразивного камня с нанопокрытием.

Гиперплазия гранулярной цитоплазматической сети (ЦПС) одонтобластов коронковой пульпы. На фигуре: ЦПС - цитоплазматическая сеть. Электроннограмма. Х 5660.

К 180 суткам от начала лечения со стороны коронковой пульпы зубов 1 группы, соответственно проекции дна созданных в зубах искусственных кариозных полостей средней глубины, определялся заместительный дентин в виде широкой полосы, равномерной толщины, с неравномерным обызвествлением и правильным расположением дентинных канальцев. В слое одонтобластов местами наблюдался оживленная пролиферация клеток, в результате чего они были расположены в несколько рядов (фиг. 5). Пульпа корневых каналов без изменений. Периодонтальная щель не была расширена.

Фиг. 5. Искусственная кариозная полость средней глубины через 180 суток после ее пломбирования и стандартной финишной обработки наложенной пломбы с помощью модифицированного стоматологического абразивного камня с нанопокрытием.

В коронковой пульпе образование заместительного в виде широкой полосы. Слой одонтобластов представлен несколькими рядами клеток. Окраска гематоксилином и эозином. X 50.

При гистоморфологическом исследовании пульпы зубов 2 группы после пломбирования, созданных в них искусственных кариозных полостей средней глубины, и стандартной финишной обработки наложенных пломб с помощью стоматологического абразивного камня без нанопокрытия через 1 сутки от начала лечения пульпа была без признаков воспаления. Наблюдалось уменьшение рядов в слое одонтобластов с участками отсутствия клеток в области соответствующей локализации полости средней глубины. Заместительный дентин не определялся. В соседних участках слоя одонтобластов отмечалось уменьшение рядов клеток. В коронковой пульпе определялось полнокровие капилляров (фиг. 6), а в части из них - стаз крови.

Фиг. 6. Искусственная кариозная полость средней глубины через 1 сутки после ее пломбирования и стандартной финишной обработки наложенной пломбы с помощью традиционного стоматологического абразивного камня.

В пульпе отсутствие одонтобластов в областях, соответствующей локализации полости средней глубины, полнокровие сосудов. Окраска гематоксилином и эозином. X 50.

На ультраструктурном уровне в эти сроки лечения в цитоплазме отдельных клеток слоя одонтобластов в участках их сохранения определялись участки вакуолизации цитоплазматической сети и расширением ее цистерн в перинуклеарной зоне (фиг. 7).

Фиг. 7. Искусственная кариозная полость средней глубины через 1 сутки после ее пломбирования и стандартной финишной обработки наложенной пломбы с помощью традиционного стоматологического абразивного камня.

Слой одонтобластов коронковой пульпы по краю воспалительного очага. В их цитоплазме участки вакуолизации цитоплазматической сети с расширением ее цистерн в перинуклеарной зоне. На фигуре: М - митохондрия, ЦПС - цитоплазматическая сеть, Я - ядро. Электроннограмма. Х 6570.

В более поздние сроки (180 сутки) от начала лечения в коронковой пульпе зубов 2 группы, как в области ее рогов, так и в проекции сформированной искусственной кариозной полости средней глубины, отмечалось образование заместительного дентина. В пограничном с заместительным дентином слое одонтобластов отмечалась вакуольная дистрофия цитоплазмы клеток с ее переходом в баллонную и образованием крупных кист. Воспалительных процессов в пульпе не наблюдалось. В центральных зонах коронковой пульпы развивался умеренный склероз и гиалиноз. По краям заместительного дентина наблюдалась пролиферация одонтобластов (фиг. 8). В корневой пульпе сохранялся умеренный склероз. В тканях периодонта реакций выявлено не было.

Фиг. 8. Искусственная кариозная полость средней глубины через 180 суток после ее пломбирования и стандартной финишной обработки наложенной пломбы с помощью традиционного стоматологического абразивного камня.

В области проекции полости средней глубины образование широкой зоны заместительного дентина с правильным расположением дентинных канальцев. В коронковой пульпе, умеренный склероз и гиалиноз. В слое одонтобластов, прилегающем к заместительному дентину, вакуольная дистрофия цитоплазм клеток, а по краям - их пролиферация. Окраска гематоксилином и эозином. X 50.

При электронно-микроскопическом исследовании материала 2 группы в эти сроки (180 суток) в одонтобластах коронковой пульпы наблюдались ядра фестончатой формы с бухтообразными выпячиваниями и с краевой конденсацией хроматина. Митохондрии оказались набухшими с просветленным матриксом, цистерны цитоплазматической сети были резко расширены (фиг. 9).

Фиг. 9. Искусственная кариозная полость средней глубины через 180 суток после ее пломбирования и стандартной финишной обработки наложенной пломбы с помощью традиционного стоматологического абразивного камня.

Фрагмент коронковой пульпы. Ядро одонтобласта фестончатой формы с бухтообразными выпячиваниями и с краевой конденсацией хроматина. Набухание митохондрий, фрагментация крист. Цистерны цитоплазматической сети резко расширены. На фигуре: ЦПС - цитоплазматическая сеть, Я - ядро. Электроннограмма. Х 4945.

Признаки изобретения, отличительные от прототипа

1. Отличие в назначении: предлагаемый инструмент является специализированным стоматологическим инструментом для сошлифовывания острых краев зуба, наложенной пломбы или реставрации, в отличие от инструмента прототипа, который используется в металлообработке и может быть использовано при изготовлении режущего инструмента.

2. На поверхность рабочей части предлагаемого инструмента, покрытой абразивным материалом, путем технологии атомно-слоевого осаждения нанесено трехслойное нанопокрытие, суммарная толщина которого 100 нанометров. Он состоит из: 1-й слой - это оксид алюминия, являющего подложкой, 2-й слой - оксид титана, 3-й слой - оксид ванадия, который легирует 2-й слой.

Технический эффект от применения изобретения

Предлагаемое покрытие способствует длительному сохранению частиц абразивного материала и предотвращает быстрое разрушение связующего слоя на поверхности режущей части инструментов, пролонгируя их абразивные и режущие свойства. Трехслойное нанопокрытие дает возможность для длительного многократного повторного применения этих инструментов. Оно также позволяет обеспечить безопасное сошлифовывание острых краев зуба, наложенной пломбы или реставрации, минимизация рисков попадания отлетевших частиц абразивного материала в дыхательные пути и перегрева твердых тканей и пульпы зуба в процессе выполнения лечебных процедур.

Износостойкое нанопокрытие позволяет работать стоматологическим абразивным камнем большее количество циклов, повышает производительность обработки в сравнении с аналогами, обеспечивает его износостойкость и долговечность за счет устойчивого физико-химического соединения составных компонентов рабочей части абразивного камня, безопасен для твердых тканей и пульпы зуба, а также для дыхательных путей при его эксплуатации.

Источники информации, принятые во внимание

RU 2372371. МПК B24D3/06. Авторы: ЭГАН Дейвид Патрик (IE), ЭНГЕЛЬС Иоганнес Александер (IE), ФИШ Майкл Лестер (IE) Абразивы с покрытием. – прототип.

RU2181280C2 - ВАЙТ Дональд Джеймс мл. (US), МАККЛАНАХАН Стефен Фрэнсис (US),КОКС Эдвард Расселл (US) Оральная композиция для полости рта.

(19) RU (11) 2 679 807 (13) C1 Журавлев Владимир Васильевич (RU), Герасимов Валерий Федорович (RU), Агурин Алексей Леонидович (RU), Кангун Виталий Романович (RU) Алмазный инструмент на теплопроводной металлической связке.

(19) RU (11) 2 679 808 (13) C1 Журавлев Владимир Васильевич (RU), Агурин Алексей Леонидович (RU), Герасимов Валерий Федорович (RU) Алмазный инструмент на металлической связке для обработки твердых материалов.

Изобретение относится к области стоматологии и в частности к стоматологическим абразивным инструментам, применяемым в терапевтической стоматологии для сошлифовывания острых краев зуба, выравнивания эмалевых краев, сглаживания краев пломбы, а также используется для обработки металлических конструкций протезов в ортопедической стоматологии. Стоматологический абразивный камень представляет собой абразивный инструмент, содержащий сердцевину из сверхтвердого абразивного материала на основе алмаза или кубического нитрида, бора и с внутренним и внешним слоями. При этом на рабочую часть инструмента, покрытую абразивным веществом на основе карбида кремния, путем технологии атомно-слоевого осаждения наносят трехслойное нанопокрытие, суммарной толщиной 100 нанометров, состоящее из: 1 слой - это оксид алюминия, являющего подложкой, 2 слой - оксид титана, 3 слой - оксид ванадия, который легирует 2 слой. Достигается повышение износостойкости и безопасности использования, а также - продление абразивных свойств. 9 ил., 1 пр.

Стоматологический абразивный камень с износостойким нанопокрытием, содержащий рабочую часть инструмента, покрытую абразивным веществом на основе карбида кремния, с последующим нанесением путем технологии атомно-слоевого осаждения трехслойного нанопокрытия с суммарной толщиной 100 нм, состоящего из 1 слоя оксида алюминия, являющего подложкой, 2 слоя оксида титана и 3 слоя оксида ванадия, который легирует 2 слой.