Возможности 3D–моделирования на доклиническом этапе исследования корневой иглы

Полный текст

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

КК — корневой канал

ЭДИ — эндодонтическая игла

ВВЕДЕНИЕ

Как лечить, чем лечить, как перелечивать? Это вопросы до сегодняшнего дня не потеряли своей актуальности, несмотря на создание современного оборудования, новых материалов, написания протоколов для обработки корневого канала (КК) [1]. Основная причина — сложная анатомия КК, морфологические и гистологические особенности тканей, формирующих данный орган. Эффективность лечения пульпитов и периодонтитов имеет прямую зависимость от последовательности действий во время обработки КК. Первым этапов осторожно удаляются все инфицированные ткани из просвета КК под ванночкой антисептика, избегая по возможности проталкивания содержимого за апекс. Вторым этапом механически удаляют инфицированную ткань со стенок КК эндодонтическими инструментами. При удалении часть стружки остается на стенках и в просвете КК. Следующим этапом — медикаментозной обработкой — очищают дельту КК от стружки, микроорганизмов, смазанного слоя [2–4].

Долгое время самым распространенным способом доставки антисептика в КК при медикаментозной обработке было использование турунды на жестком основании — на корневых иглах. Турунды вводили многократно, выбор антисептика зависел от диагноза. На сегодняшний день получил распространение другой способ доставки антисептика — с помощью эндодонтических корневых игл. Это позволяет за короткий промежуток времени ввести в КК значительное по объему количество антисептика.

Ассортимент эндодонтических игл (ЭДИ) на рынке многообразен. Каждая имеет свой параметры, они отличаются по длине, диаметру, внешнему виду, материалу из которого изготовлены. Знание методики работы и правильно обоснованный выбор инструмента для лечения осложненного кариеса влияют на результат лечения [1, 5].

Цель ― определить оптимальные технические характеристики эндодонтических корневых игл и разработать новую конструкцию эндодонтической иглы, обеспечивающей равномерное орошение дельты корневого канала с минимальной вероятностью повреждения периапикальных тканей.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Анализ показателей, влияющих на качество очищения корневого канала при проектировании эндодонтической иглы с необходимыми техническими характеристиками проводился в программе Solid Works 16. Компьютерное моделирование биологической модели зуба с новой иглой проводилось в программе Solid Works Flow Simulation.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Технический результат достигнут за счет придания конструкции всех положительных сторон аналогов, устраняя недостатки. Конструкция ЭДИ содержит отверстия: одно отверстие на кончике иглы и 168 отверстий, расположенных в шахматном порядке на боковой поверхности иглы. Все отверстия имеют одинаковый диаметр, равный 0,1 мм, что позволяет выровнять давление и снизить скорость центрального потока до скорости периферийных потоков, что обеспечивает равномерное орошение и минимизацию вероятности повреждения альвеолярного отростка.

Сущность разработанной модели ЭДИ для проведения антисептической обработки корневого канала поясняется рисунках 1 и 2.

 

Рис. 1. Модернизированная эндодонтическая игла: 1 — канюля; 2 — тело иглы; 3 — боковые отверстия; 4 — отверстие на кончике.

 

Рис. 2. 3D-модель тела иглы с точным расположением отверстий: 3 — боковых отверстий, 4 — отверстие на кончике иглы, фронтальный вид.

 

Основная функция ЭДИ — доставить антисептик в КК в определенном объеме и качественно обработать его, не повреждая ткани периодонта. Учитывая все возможные параметры при антисептической обработке КК: скорость введения, глубину введения эндодонтической иглы в КК, объем антисептика, форму и объем КК, — нами проведен анализ результатов моделирования биологической модели зуба с новой ЭДИ в программе Solid Works Flow Simulation в сравнении с существующими вариантами корневых игл и получен следующий результат (табл. 1).При введении эндодонтической корневой иглы на 1/3 длины КК, при средней и максимальной скорости потока (5 мм/с, 9 мм/с) глубина проникновения раствора за апикальное отверстие зуба 0 мм (эффективность высокая), но плотность орошения нижней трети КК минимальная.

 

Таблица 1. Результаты исследования эффективности известной и модернизированной модели иглы на основании моделирования биологической модели зуба в программе Solid Works Flow Simulation

Параметры	Известная модель	Модернизированная модель
Линейная скорость потока в игле, мм/с	7–8	6–7
Линейная скорость потока в корневом канале, мм/с	5–6	3–4
Угол орошения ирриганта (с учетом всех отверстий иглы), °	45–60	360
Состояние периапикальных тканей	повреждены	не повреждены

 

При введении ЭДИ на 2/3 длины КК при средней и максимальной скорости потока: 5 и 9 мм/с, — глубина проникновения раствора за апикальное отверстие зуба составляет 0 мм (эффективность высокая), но плотность орошения нижней трети корневого канала — средняя. При введении ЭДИ в КК не доходя 3 мм до физиологического отверстия при средней и максимальной скорости потока: 5 и 9 мм/с, — глубина проникновения раствора за апикальное отверстие зуба составляет 0 мм (эффективность высокая), плотность орошения нижней трети корневого канала — высокая. Анализ данных таблицы 1 свидетельствует о преимуществе разработанной конструкции ЭДИ.

ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ литературы показал, что ЭДИ для ручной ирригации делятся на 2 группы: открытые и закрытые. У открытых ЭДИ кончик заканчивается отверстием, у ЭДИ второго типа он слепо закрыт, отверстия расположены на боковой поверхности ЭДИ. Открытые ЭДИ заканчиваются плоским, скошенным или зубчатым апикальным концом, а закрытые предлагаются с односторонней вентиляцией, двухсторонней вентиляцией и мультивентилируемые [5, 6].

Открытые иглы, в отличие от закрытых, лучше омывают апикальную часть КК, но при их использовании возникает довольно высокий риск выведения раствора в периапикальные ткани из-за сильного увеличения давления, а слепые иглы имеют обратно пропорциональные свойства. Скошенная игла является самой опасной в своем типе из-за риска травмы и заклинивания. Также недавно предложили улучшать мультивентилируемые иглы, создавая на их слепом кончике выступ высотой 0,03 мм или ямочку глубиной 0,04 мм для контроля потока. Существуют различные мнения об эффективности применяемых игл: ряд авторов в своих исследованиях не выявили существенных различий в эффективности одно- и двухсторонне вентилируемых ЭДИ [6–8]. Другие сообщают о большей эффективности ЭДИ с односторонней вентиляцией [7, 9–11].

Качественная медикаментозная обработка КК зависит от многих факторов. Большое внимание исследователями уделяется глубине введения ЭДИ. E. Uzunoglu–Özyürek, et al. (2018), как и большинство исследователей, рассматривали 2 уровня введения: на 1 мм и на 3 мм меньше рабочей длины [12]. Анализ их результатов показывает, что открытые иглы можно вводить на 3 мм меньше рабочей длины, закрытые — на 1 мм меньше рабочей длины для увеличения эффективности обработки апикальной трети.

Не менее важно определение адекватного давления для создания оптимальной скорости потока при орошении стенок КК и активного замещения объема раствора антисептика новым объемом, без повреждения периапикальных тканей [13, 14]. Слишком высокое давление может привести к повреждению тканей периодонта не только «воздушным пузырем», образующимся около апикального отверстия из-за поверхностного натяжения раствора, но и последующим выведением самого ирриганта. В основе ирригации КК лежит закон Паскаля, по которому давление равняется отношению силы к площади поверхности. Согласно исследованиям С. Boutsioukis, et al., на прилагаемую врачами силу для создания оптимального давления влияло множество факторов: пол врача, опыт работы, тип канала, материал шприца, диаметр иглы, ее тип. Поэтому, нельзя говорить о каком-то точном универсальном значении давления, которое создается в цилиндре шприца. Чаще всего оно рассматривается в диапазоне 400–550 кПа, вследствие этого и скорость потока ирриганта различна [5, 15]. Скорость потока раствора, равная > 0,1 м/с, была принята как желаемая для оптимальной ирригации тканей и обмена раствора в канале. Скорость потока, выходящего из отверстий в иглах, снижается в 5–10 раз, что влияет на глубину обмена раствора от кончика иглы. Сам поток может очищать стенки КК большой площади механически под давлением через перфорационные отверстия игл или за счет простого заполнения канала ирригантом. Исследования показали лучшую степень очищения при прямом попадании потока на стенки канала под давлением, чем при простом заполнении [6, 13, 16, 17].

Помимо скорости на глубину обмена также влияет и направление потока, создаваемое при использовании ЭДИ различных групп. У открытых игл поток направлен в сторону верхушки корня, а у закрытых — в сторону стен. Боковое направление потока позволяет механически хорошо очищать стенки, а апикальное — лучше совершать обмен раствора на глубине [6, 15]. По глубине обмена наилучшие показатели имели плоская, скошенная и зубчатая ЭДИ, доставляющая «новый» раствор на глубину до 2,5 мм от кончика иглы, тогда как односторонне вентилируемая и двухсторонне вентилируемая иглы показали более низкий результат — до 1,5 мм (мультивентилируемая игла — до 1 мм). Исходя из этих данных становится ясно, что открытые иглы хорошо доставляют ирригант на глубину, но повышают риск повреждения периапикальных тканей, поэтому чтобы предотвратить повреждение, стоит пользоваться мультивентилируемой иглой [6, 15].

С. Boutsioukis, et al. при исследовании ЭДИ отметили, что давление, создаваемое потоком открытых игл в апикальной трети канала 30 размера и конусностью 2%, равнялось в среднем около 400 кПа, закрытых — около 120 кПа [5, 15]. Эти значения подтверждают опасность использования игл открытого типа [5, 15, 16]. Ручная ирригация позволяет удовлетворительно орошать верхнюю и среднюю часть КК, но недостаточно — апикальную треть. Происходит это из-за поверхностного натяжения раствора, что позволяет образоваться «воздушному пузырю».

По результатам анализа положительных и отрицательных сторон ЭДИ, нами предложено усовершенствовать ЭДИ методом компьютерного моделирования. При этом, были учтены все показатели, влияющие на качество очищения КК, анализ которых позволил спроектировать корневую иглу с необходимыми техническими характеристиками [18–20].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Новая модель эндодонтической иглы, имеющая одно отверстие на кончике иглы и 168 отверстий, расположенных в шахматном порядке на боковой поверхности, обеспечивает равномерное орошение поверхности корневого канала по всему периметру с минимальной вероятностью повреждения периапикальных тканей даже при максимальной глубине введения иглы в корневой канал.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Финансирование. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов: Кулигин А. В. — концепция и дизайн исследования, редактирование, Казакова Л. Н. — сбор и обработка материала, написание текста, редактирование, Терещук О. С. — сбор и обработка материала, написание текста, Боков В. В. — сбор и обработка материала, статистическая обработка. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Funding. This study was not supported by any external sources of funding.

Conflict of interests. The authors declare no conflicts of interests.

Contribution of the authors: A. V. Kuligin — concеpt and dеsign of thе study, еditing, L. N. Kazakova — collеction and procеssing of thе matеrial, writing thе tеxt, еditing, O. S. Tereshchuk — collеction and procеssing of thе matеrial, writing thе tеxt, V. V. Bokov — collеction and procеssing of thе matеrial, statistical procеssing. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Об авторах

Александр Валерьевич Кулигин

Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского

Email: avkuligin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5705-215X
SPIN-код: 5047-3702
ResearcherId: AAD-9401-2021

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой скорой неотложной, анестезиолого-реанимационной помощи и симуляционных технологий в медицине

Россия, Саратов

Лариса Николаевна Казакова

Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского

Email: klarisa.2020@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-8060-1348
SPIN-код: 1535-4928
ResearcherId: JDAAD-4276-2021

кандидат медицинских наук, доцент кафедры стоматологии детского возраста и ортодонтии

Россия, Саратов

Оксана Сергеевна Терещук

Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского

Email: kleo.ok@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4917-797X
SPIN-код: 2623-7331

ассистент кафедры скорой неотложной, анестезиолого-реанимационной помощи и симуляционных технологий в медицине

Россия, Саратов

Вадим Валерьевич Боков

Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского

Автор, ответственный за переписку.
Email: vadim.bokovv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2059-8321
ResearcherId: JDAAN-7558-2021

студент 5 курса стоматологического факультета

Россия, Саратов

Список литературы

Дополнительные файлы