Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Зависимость коррозии стоматологических сплавов от их физико-механических свойств в имплантологии

На правах рукописи

ЗУБКОВА ЯНА ЮРЬЕВНА

Зависимость коррозии стоматологических сплавов от их физико-механических свойств в имплантологии.

14 00 21 - Стоматология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 7 Г/ А7ПП7

Москва - 2007

003059803

Работа выполнена в Институте повышения квалификации Федерального медико-биологического агентства (ФМБА России)

Научный руководитель

Научный консультант

доктор медицинских наук, профессор Олесова Валентина Николаевна доктор технических наук, профессор Фнлонов Михаил Рудольфович

Официальные оппоненты

доктор медицинских наук, профессор Шугаплов Игорь Александрович доктор медицинских наук, профессор Матвеева Алла Ивановна

Ведлщее учреждение

Московский государственный медико-стоматологический университет

Защита состоится

2007 г в

часов

на заседании диссертационного Совета Д 208 120 01 при Институте повышения квалификации Федерального медико-биологического агентства (123182, г Москва, Волоколамское шоссе, 30)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института повышения квалификации Федерального медико-биологического агентства (123182 г Москва, Волоколамское шоссе, 30)

Автореферат разослан "

2007г

Ученый секретарь диссертационного Совета, д м н , профессор

Кипарисова Е С

Общая характеристика работы

Актуальность исследования Возросшие функциональные, профессиональные и эстетические требования к ортопедической реабилитации в стоматологии обуславливают очевидную перспективность несъемных конструкций зубных протезов С развитием технологии точного литья и появлением стоматологических сплавов с малой усадкой в клинике несъемного протезирования широко применяются несъемные цельнолитые (чаще всего, металлокерамические) мостовидные протезы (Абакаров С И , 2002, Арутюнов С Д , Бейтан А В и др 2006, Лебеденко И Ю , Лебеденко А И 2005, Ряховский А H , Мурадов M А , 2006, Щербаков А С , 1998, А Rathke, 2007)

При высоких технологических, физических и механических характеристиках металлические материалы нельзя отнести из-за химической нестабильности к полностью индифферентным для организма человека По мнению ряда исследователей, применение в ортопедической стоматологии несъемных металлических протезов представляет собой вмешательство, изменяющее биоравновесие в полости рта При этом характер и выраженность этих изменений зависит от вида и характеристик металлических сплавов, из которых изготовлены протезы При функционировании металлических конструкций зубных протезов в полости рта происходят сложные коррозионные электрохимические процессы, связанные со взаимодействием металлических включений со слюной, являющейся электролитически коррозионно-активной средой, что в ряде случаев может оказывать патологическое воздействие, проявляющиеся в виде аллергических и токсико-химических реакций со стороны органов и тканей зубочелгостной системы и организма в целом (Гожий А Г, 1997, Головин К И , 2002, Лебеденко И Ю , Перегудов А Б , 2001, Нурмагомедов А Ю , 2002, Михайлова Е С , Зайцева А Г , и др , 2005, Максимовский Ю M , Гринин В M , 2000, Drapai S , 2001, Wirz T, Schmidh F , 1999)

На современном этапе развития ортопедической стоматологии альтернативой традиционному несъемному протезированию с опорой только

на естественные зубы является изготовление ортопедических конструкций с использованием дентальных имплантатов (Жусев А И , Ремов А Ю , 2004, Иванов С Ю , Базикян Э А и др , 2004, Кулаков А А , Лосев Ф Ф , Гветадзе Р Ш , 2006, Миргазизов А М , Чуйкин Р Ю, 2003, Олесова В Н и др 2000, Параскевич В А , 2002, Робустова Т Г 2003) В сложившейся практике применяются в подавляющем большинстве случаев внутрикостные имплантаты из титана При этом, учитывая нередкое применение на практике неоднородных конструкционных материалов при протезировании па имплантатах, важнейшей проблемой становится фактор совместимости металлических сплавов различного состава и химической природы, присутствующих в полости рта Несмотря на общепринятые представления о биосовместимости титана, нельзя исключить развитие неблагоприятных электрохимических процессов при использовании некоторых стоматологических сплавов в протезах на титановых имплантатах Аспекты клинического материаловедения при протезировании на имплантатах недостаточно изучены, чем обусловлена необходимость выполнения данного исследования

Цель исследования повышение эффективности метода дентальной имплантации путем оптимизации выбора конструкционных материалов протезов на имплантатах Задачи исследования

1) сравнить стационарные электродные потенциалы стоматологических сплавов в модельном растворе, имитирующем слюну человека, до и после их термической обработки перед облицовкой керамикой,

2) выявить значения стационарных электрохимических параметров контактных пар «титановый имплашат - отожженные стоматологические сплавы различного состава» в модельном растворе,

3) изучить влияние нарушения целостности (обновления) поверхности имплантата или протеза на электрохимические параметры в условиях и\ контактирования в модельном растворе,

4) провести ранжирование стоматологических сплавов с позиций электрохимической совместимости с титановыми имплантатами,

5) в клинических условиях установить частоту и интенсивность электрохимических проявлений после протезирования на титановых дентальных имплантатах в сравнении с традиционными несъемными протезами

Научная новизна исследования Впервые проведены измерения стационарных электропотепциалов стоматологических сплавов после термической обработки и выявлено значительное повышение их коррозионной устойчивости после термоциклирования Даны электрохимические характеристики контактных пар «титановый имплантат -металлокерамические протезы из разных сплавов»

Впервые проведен эксперимент по изучению влияния нарушений поверхности имплантата или металлической части протеза на электрохимические показатели контактной пары «имплантат - протез» (ЭДС в сопоставлении теоретических и экспериментальных значений, плотность тока, скорость репассивации) Проведены расчеты коррозионных потерь при использовании стоматологических сплавов в протезах на титановых имплантатах

Впервые в клинике проведено сравнение частоты электрохимических проявлений в полости рта у больных с несъемными протезами на имплантатах и на зубах

Практическая значимость исследования С позиций электрохимии подтверждены преимущества металлокерамических протезов с полной облицовкой поверхности при протезировании на дентальных имплантатах

Представлен ряд преимущественного выбора стоматологических сплавов для протезирования на титановых имплантатах, обосновано предпочтение использования золотоплатинового и титанового сплавов

Показана необходимость адекватной эксплуатации протезов на имплантатах и ухода за полостью рта для профилактики местных электрохимических проявлений

Основные положения, выносимые на защиту

1 Электрохимические характеристики стоматологических сплавов меняются в зависимости от технологии изготовления протеза и условий его эксплуатации Термоциклическая обработка стоматологических сплавов значительно повышает их коррозионную устойчивость, что обуславливает преимущества металлокерамических протезов при выборе конструкции протеза на имплантатах

2 Нарушения поверхности протеза или имплантата уменьшает коррозионную устойчивость контактной пары «имплантат - протез», что обуславливает целесообразность расширения площади облицовки металлокерамических протезов на имплантатах, аккуратности при эксплуатации протезов и уходе за имплантатами

3 К преимущественным материалам зубных протезов на титановых имплантатах относятся титановый, золотоплатиновый и циркониевый сплавы, допустимо использование кобальтохромовых и никельхромовых сплавов в качестве каркасов металлокерамических протезов с полной облицовкой их поверхности

4 Важнейшим условием снижения электрохимических проявлений после протезирования на имплантатах является хорошая гигиена полости рта

Апробация результатов исследования Результаты исследования доложены на Конференции врачей-стоматологов Федерального медико-биологического агентства (Москва, 2006), Юбилейной конференции, посвященной 30-летию Стоматологической поликлиники ЦМСЧ-50 (Саров, 2006), на совещании сотрудников кафедры клинической стоматологии и имплантологии Института повышении квалификации ФМБА России (Москва, 2007)

Внедрение результатов исследования Результаты исследования внедрены в практику работы Клинического центра стоматологии ФМБА России, ЦМСЧ-51 ФМБА России г Железногорска, в учебный процесс кафедры клинической стоматологии и имплантологии, а также Лаборатории материалов медицинского назначения МИСиС

Публикации По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ Объем и структура диссертации Работа изложена на 118 листах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, трех глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы Диссертация иллюстрирована 15 рисунками и 11 таблицами Указатель литературы включает 169 источника, из которых 116 отечественных и 53 зарубежных

Содержание работы Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования Методика лабораторных исследований включала последовательные этапы оценки коррозионных характеристик металлов и их сплавов (Колотыркин ЯМ, 1980, Розенфельд ИЛ и др, 1983, Филонов МР и др , 2006,) Исследования проведены в Лаборатории материалов медицинского назначения Московского Государственного института стали и сплавов (МИСиС) Моделировались клинические ситуации применения разных стоматологических сплавов в полости рта, в том числе, при их термической обработке для керамической облицовки, при контакте протезов с дентальными имплантатами, при нарушении целостности (обновлении) поверхности протезов и имплантатов Объектами экспериментального исследования были образцы наиболее распространенных стоматологических сплавов (табл 1)

Таблица 1

Химическим состав исследуемых сплавов.

Сплав Химический состав (% по массе)

титановый (Ti) Т1 - (==100)

коблльтхромовый (СоСгМо) Основа- Со, 0(22-25), Мо(10), 81(1 0), остальное V, С, редкоземельные элементы

кобальтхромовый с покрытием TiN Основа - Со, Сг(22-25), Мо(10), Б1(1 0), остальное V, С, редкоземельные элементы

никельхромовый (NiCrMo) Основа - N1(61 4), Сг(22 9), Мо(4-6), Б1(0 8-0 12), остальное С, редкозем элем

циркониевый (Zr) гг(юо)

золото-платиновый (Au-Pt) Аи(87), Р1(10 6), гп(1 5), остальное 1п, Мп, Та, Ит

В качестве активной среды для проведения исследований использовали модельный раствор, имитирующий слюну, следующего состава 0,4 г i KCl i

0,4 г>'л NaCI + 0,795 г/л CaCl2 +0,69 г i Na2HP04 + 0,005 г'ч Na2S 9Н2() -1 г / мочевины ч Н20 (до одного литра раствора), рН=-8 (Fusayama Т et al , 1963 г)

Для изучения кинетики установления стационарных электродных потенциалов использовали механически отполированные и обезжиренные ацетоном образцы сплавов в виде пластин круглой формы диаметром 20-30 мм и толщиной 2 мм Измерения электродных потенциалов отдельных материалов в процессе экспозиции в модельном растворе проводили (25°С) на электронном импульсном потенциостате ПИ-50-1 1 с помощью трехэлектродной ячейки с неразделенным электродным пространством В качестве электрода сравнения при измерениях использовали нормальный хлорсеребряный электрод Измерения электродных потенциалов проводили после предварительной выдержки образцов в растворе в течение 30 секунд, необходимых для формирования потенциала двойного электрического слоя на поверхности раздела «металл-электролит» Измерения заканчивали при достижении стационарного состояния, отвечающего потенциалу коррозии сплава, полученные значения потенциалов пересчитывали на нормальную водородную шкалу (Ешл,+ 0,201 В)

Для изучения влияния термической обработки стоматологических сплавов (необходимой для нанесения керамического покрытия) проведено аналогичное измерение электродных потенциалов покоя изучаемых сплавов после их стандартной термической обработки и нанесения стоматологической керамики Измерения электрохимических характеристик мсталлокерамических образцов производили с области размером 5\5 или 1 Ох 10мм2, остальную поверхность образцов покрывали химически стойким лаком

Электрохимические характеристики контактных пар «титановый имплантат - стоматологический сплав опирающегося на имплантат зубного протеза» оценивали с помощью измерения ЭДС (электродвижущая сила) и токов контактных пар на амперметре В7-35 В качестве одного из элементов контактной пары использовали образец титана, вторым элементом являлся каждый из исследуемых стоматологических сплавов На поверхность титана, закрепленного горизонтально в одном из зажимов штатива, помещали каплю модельного раствора до полного растекания на поверхности образца С

помощью второго зажима, закрепленного на оси штатива, подводили поочередно (со сменой раствора) каждый из образцов сплавов до контакта через раствор с титановым сплавом Экспозицию проводили до установления постоянного значения контактной ЭДС и коррозионного тока

Измерение импульсных токов и контактных токов при нарушении целостности (обновлении) поверхности элементов контактных пар (имплантата или стоматологического сплава протеза), а также изучение кинетики репассивации обновленной поверхности имплантата или протеза проводили по следующей схеме выдержка контактной пары в течение 60 минут в модельном растворе, (обеспечивающая установление значений стационарных потенциалов), обновление поверхности (имитирующее истирающее действие) одного из образцов контактной пары в течение 0,5 секунд алмазным резцом (длина надреза 5 мм, ширина 0,2 мм) непосредственно в растворе, экспозиция образцов до установления стационарных потенциалов С помощью высокочувствительного амперметра В7-35 измеряли мгновенное значение тока (импульс) в системе с обновленной поверхностью одного из контактирующих образцов и кинетику установления стационарного коррозионного тока

По результатам измерения токов контактных пар оценивалась предположительная скорость коррозии стоматологических сплавов Вычислялись «глубинный» и «токовый» показатели коррозии по формулам (Жук Н П , 1976)

Кп=(К;,/с1„р) 8 76, где

К„ - глубинный показатель коррозии, мм/год, К~ =Дт/3 т - отрицательный показатель изменения массы, г/м2ч, Дт=(шо-тт), г, то - масса образца до испытании, тт - масса образца после испытаний в течение времени т (в часах) и снятия продуктов коррозии, 3 -площадь поверхности образца, м2, с1И1 - плотность металла, г/см3, 8,76 - коэффициент, учитывающий перевод всех метрических единиц в мм, а часов в год (8760 часов в году),

1 = (К; п Р)/А 10"*= (К;, п 26 8 10^)/А, где

1 - плотность коррозионного тока, А/см2, р = 26 8 - число Фарадея, количество электричества, необходимого для растворения одного г-экв металла, А час/г-л<в, п -валентность нона металла, переходящего в раствор, А - атомная масса металла, г 104 -коэффициент перевода м2 в см2

Клинические исследования Для выявления частоты и интенсивности проявлений электрохимических реакций в полости рта после протезирования несъемными ортопедическими конструкциями с использованием различных стоматологических сплавов в Клиническом центре стоматологии ФМБА России обследованы 103 пациента (возраст от 23 до 62 лет, женщин - 64 человека, мужчин - 39) Обследовано состояние искусственных коронок и мостовидных протезов из неблагородных сплавов со сроком эксплуатации от 0,5 до 5,0 лет (всего 710 зубопротезных единиц с облицовкой и без облицовки керамикой или композитом) В зависимости от вида протезирования пациенты были разделены на 2 группы I - пациенты с имплантатами (31 человек), 2 - пациенты без имплантатов (72 человека) (табл 2)

Таблица 2

Характеристика клинического материала.

Зубопротезные едшшцы Группа 1 Пациенты с нмплантатами Группа 2 Пациенты без нмп пантатов

Общее количество 160 550

Цельнолитые протезы (без контакта с цельнолитыми протезами-антагонистами) 8 46

Цельнолитые протезы (в контакте с цельнолитыми протезами- антагонистами) 9 43

Металлокерамические (металлопластмассовые) протезы (с пришеечной гирляндой) 70 120

Металлокерамические (металлопластмассовые) протезы (с полным покрытием облицовкой) керамикой композитом 57 16 231 110

Среди обследованных пациентов выявлены 34 человека с отягощенным общесоматическим статусом (сахарный диабет, заболевание ЖКТ, онкопатии) Пациенты с интактным пародонтом составили 14,6%, заболеваний слизистой оболочки полости рта не обнаружено

Методика клиническои оценки коррозионных проявлений у протезов с использованием стоматологических сплавов состояла из следующих этапов

сбор анамнеза (в том числе, протезного), выявление жалоб, наличие общесоматических заболеваний, вредные привычки, особенности ухода за полостью рта О наличии коррозионного процесса и его негативных проявлениях в полости рта судили по объективному состоянию ортопедических конструкций и протезного поля согласно критериям US PUBLIC HEALTH SERVISE, США, (Быкова MB , 2001) Изучали по трем степеням оценки (А, В, С) состояние металлической поверхности протеза (цвет, блеск, наличие пор и раковин, истирание окклюзионных контактов, количество микробного налета), облицовки (целостность и цветостойкость), слизистой оболочки полости рта (субъективные ощущения, состояние маргинальной десны, щек, языка, губ)

Статистическая обработка полученных материалов (среднее арифметическое выборки, стандартное отклонение, уровень надежности) произведена на персональном компьютере IBM PC/AT с использованием программ STATISTICA, ARM S, Excel 2002

Результаты собственных исследований

Динамика установления стационарных потенциалов образцов стоматологических сплавов в среде, моделирующей слюну, показывает, что для большинства металлов и сплавов наблюдается устойчивая тенденция к смещению электродных потенциалов относительно их исходных значений в положительную область (анодная поляризация) при увеличении времени выдержки, что свидетельствует о формировании на поверхности сплавов адсорбционных и фазовых защитных слоев, способствующих торможению электрохимического растворения сплавов (табл 3) Наиболее благоприятный электродный потенциал цельнолитых протезов отмечается при испотьзовании в качестве конструкционного материала золотоплатинового сплава (+0,303 В) Близки значения электропотенциалов у титанового (+0,055 В), никельхромового (+0,053 В) сплавов, а также кобальтохромового сплава с покрытием нитридом титана (+0,073 В) Меньшую химическую устойчивость показали циркониевый (-0,046 В) и кобальтохромовый (+0,016) сплавы Скорость установления стационарных электродных потенциалов сплавов без

термической обработки колеблется от 2,5 (кобальтохромовый сплав) до 29 часов (циркониевый сплав)

Кинетика установления стационарных потенциалов образцов стоматологических сплавов после термической обработки для нанесения керамических покрытий (периодическое, немонотонное смещение в отрицательную или положительную сторону, длительное время достижения стационарных значений - от 0 2 до 11 часов), свидетельствует о присутствии на поверхности пористых оксидных пленок При этом стационарные потенциалы отожженных образцов оказываются значительно положительнее потенциалов неотожженных образцов, что в целом свидетельствует о более высокой защитной способности защитных пленок, формирующихся на базе термических оксидных слоев (табл 3)

Таблица 3

Стационарные электродные потенциалы стоматологических сплавов в исходном и отожженном состояниях в модельном растворе

Сплав Е, В Исходное состояние образцов Е, В Образцы после термообработки

Т1 +0,055 +0,390

С0С1М0 +0,016 +0,304

¡\iCrI\lo +0,053 +0,352

-0,046 +0,052

\\xYX +0 30л +0,320

Электродные потенциалы сплавов после термической обработки увеличиваются у титанового сплава - в 7 раз, кобальтохромового - в 19 раз, никельхромового - в 7 раз, циркониевого - в 2 раза Примечательно, что электродный потенциал зочотоплатинового сплава практически не изменяется, несмотря на термоциклирование (+0,320 В)

В таблице 4 представлены результаты измерения ЭДС и плотности тока коррозии контактных пар «титановый имплантат - конструкционные

сплавы протезов» после экспозиции в модельном растворе в сопоставлении с теоретическими значениями, вычисленными по разнице значений стационарных потенциалов Экспериментальные и теоретические значения не должны совпадать Теоретические значения ЭДС контактных пар сплавов колеблются от 30 мВ у титанового сплава до наибольшего значения 368 мВ у циркониевого сплава Однако в процессе экспозиции всех сплавов практически устанавливаются низкие значения ЭДС и соответствующие им низкие значения контактных токов (--0,1 мкЛ/см "), в том числе, в системе Тт-7л В результате мгновенной катодной поляризации потенциал титана значительно смещается в отрицательную сторону, и практически приближается к потенциалу циркония

Таблица 4

Электрические характеристики контактных пар в модельном растворе

(контрольный образец -Т|)

Второй Время ЭДС, мВ ЭДС, мВ Значение Теоретическое

элемент ЭКСП01ПЦ11П, 1-е 2-е ппотностн тока значение ЭДС

контактной мин измерение измерение контактнон мВ

пары пары, мкА/см 2

Т1 0 0,8 1,2 <0 1 30

5 0,7 0,7

30 0,5 0,6

Ъх 0 0,5 2,0 <0 1 368

5 0,6 0,6

30 0,7 0,6

№СгМо 0 48,2 37,5 <0 1 68

5 19,4 10,3

30 14,1 8,8

СоСгМо 0 73,1 52,6 <0 1 116

5 28,7 13,8

30 21,4 11,8

АиР( 0 71,8 9,9 <0 1 100

5 68,4 34,0

30 38,6 27,5

Вместе с тем молено отметить, что при использовании титанового сплава в качестве конструкционного материала протеза отмечается наименьшее значение как теоретической, так и экспериментальной ЭДС

(соответственно 30 мВ и 1.2 мВ). В сравнении с титановым сплавом применение других конструкционных сплавов в контакте с имгшантатои приводи! к увеличению реальной ЭЛС в десятки раз

Измерение контактных токов при обновлении поверхности элементов контактных пар и изучение кинетики репаееивации обновленной поверхности стоматологических сплавов выявило ряд ранее неизвестных их электрохимических харак теристик (рис. к табл. 5).

Рис, 1 Кинетика изменения электродных потенциалов стоматологических сплавов нрн обновлении поверхности.

При обновлений поверхности отожженных образцов сплавов, находящихся в контакте с образцом титана средние значения мгновенных импульсов токов находятся в пределах 41-225 м к А/с м 1. В этом эксперименте наибольшая плотность токп регистрируется при использовании на титановых имплантатах микельхромоаых и кобпль гохромовых сплавов (соответственно 120-300 мкА/см и 40-320 м к А/см2); титановый и циркониевый сплавы характеризуются значительно меньшей плотностью тока при обновлении поверхности (соответственно 20-240 мкА/см' и 15-250 мкА/см ); золотоплаггиновый сплав в этом случае почти не вызывает коррозионного тока (10 мкА/см"),

Таблица 5

Максимальные импульсные плотности тока контактных пар (по рез>пьтатач 3-4 измерений) в момент обновления поверхности протезл п время репасспвацин сне/кеобразованнон поверхности при использовании в качестве необновляемого элемента сплава Т1

Обновляемый Максимальная Время полной

элемент плотность тока на репасспвацин

контактном пары обновленной обновленной

поверхности, мкА/см2 поверхности tp, с

Т| 20-240 3

Zi 15-250 ч

N1OM0 120-300 -> О

С0С1 Mo 40-320 -> J

AuPt 10 0

Различия значений токов, полученные при обновлении поверхности конкретного образца связаны, по-видимому, с различной структурой и толщиной первичной термической пленки, на базе которой формируются пассивирующие слои при контакте с электролитом При этом во всех случаях скорость полной пассивации обновленных участков не превышает 3 секунд

При условии обновления поверхности титанового имплантата и целостности металлического каркаса протеза максимальные импульсные плотности тока контактных пар и меняются (табт 6)

В этом случае наиболее предпочтительными материалами с электрохимической точки зрения являются отожженные титан, цирконий и золото (плотность тока соответственно б, 4, 0 мкА/см2) По отношению к этим сплавам запассивированный штан является катодом при обновлении его поверхности высокая скорость образования пассивирующих слоев обусловлена высоким сродством к кислороду, обеспечивающим процесс формирования пассивной пленки Т1О2, и высокой катодной эффективностью пассивных пленок титана и циркония, а также катодной эффективностью золота Неблагородные сплавы способствуют появлению плотности тока на обновленной поверхности имплантата от 150 (кобальтохромовый) до 420

мкА/см2 (никельхромовый) Скорость репассивации поверхности титанового имплантата не превышает 3 секунд

Таблица 6

Максимальные нмпульсные плотностп тока контактных пар (по ре!)льтлт.1м 3-4 измерений) в момент обновления поверхности Т1 имплантата и время репассивации свежеобразованпон поверхности Т| при использовании в качестве необновляемых элементов других исследхемых сплавов.

Базовый Максимальная Время полной

(необповляемып) плотность тока па репассивации

элемент обновленной обнов ценной

контактной пары поверхности, поверхности 1р,

мкА/см2 сек

Т1 5-6 2

г1 3-4 2

№С1Мо 90-420 3

С0С1М0 100-150 3

Аи 0 0

Оценка скорости коррозии по результатам измерения токов контактных пар показывает, что для всех сплавов, находящихся в контакте с титановыми имплантатами скорость равномерной коррозии не превышают (6-8) 10"4 мм/год Полученные значения скоростей коррозии в условиях стационарного режима очень малы и по десятибальной шкале коррозионной стойкости металлов (Жук Н П , 1976), могут быть отнесены к первой группе стойкости («совершенно стойкие», максимальный балл «1») При толщине стенок искусственных коронок из этих материалов порядка 0,3 мм указанная скорость коррозионных потерь не окажет разрушающего влияния в течение десятков лет

В процессе эксплуатации протезов на имплантатах при нарушении целостности (сплошности) оксидно-пассивных слоев величина тока многократно увеличивается, несмотря на ограниченное время импульсных токов (< 3 сек), возможны клинические ситуации длительного периода

обновленного состояния поверхности при жевании, что при величине тока около 300 мкА/см 2 может снизить ресурс эксплуатации протеза

Экспериментальное электрохимическое изучение стоматологических сплавов в контакте с титановыми имплантатами показало зависимость коррозионной устойчивости контактной пары от технологии обработки сплава, площади сплава, доступной для нарушения оксидной пленки, состава сплава

Клиническое исследование подтвердило возможность электрохимических проявлений в полости рта при использовании стоматологических сплавов в протезах с опорой как на зубы, так и на имплантаты в равной степени В целом, качеством лечении были удовлетворены 80,6% обследованных пациентов Среди имеющихся жалоб отмечались электрохимические проявления (жжение, привкус металла) у 9,5% пациентов равнозначно в 1 и 2 группах

По данным визуального контроля у 87,3% обследуемых пациентов не было отмечено сколов облицовочного покрытия или образования трещин На поверхности цельнолитых протезов и пришеечных гиртянд металлокерамических протезов выявлены признаки электрохимического повреждения сплава в 80,7% случаев (потускнение поверхности, появление темных пятен, точечные или линейные дефекты) Линейные дефекты в виде царапин образуются вследствие механического воздействия в процессе функционирования ортопедических конструкций, а точечные дефекты определяются как микрокаверны, которые могут рассматриваться как результат питтинговой коррозии Стираемость окклюзиоиных контактов отмечены у 59,4% цельнолитых протезных единиц В области маргинальной десны у 75,1% больных заметно потемнение в результате выхода ионов с поверхности окисла и инфильтрации в окружающие ткани Изменение поверхности металла усугубляется со временем, тогда как субъективные электрохимические проявления возникали в течение первых месяцев эксплуатации Сравнение протезов с металлическими поверхностями, выступающими в полости рта, и с полным покрытием керамикой выявило

преимущество последних с позиций электрохимических проявлений (в этом случае они не выявлены в обеих клинических группах)

Из общего числа обследованных у 94,1% пациентов отмечалась разная степень зубного налета (в основном в области гирлянды, а также в пришеечной зоне цетьнолитых протезов или имеющих пластмассовое покрытие только с вестибулярной поверхности) У 54,9% зубопротезных единиц наблюдались воспалительные явления в пародонте, в периимплантатных тканях воспаление отмечалось в единичных случаях Необходимо отметить более оптимальный гигиенический уход за зубами и имплантатами в 1 группе обследованных (ИГРУ 1,6±0,3 против 2,4±0,6 во 2 группе), что снижает проявления электрохимических реакций в полости рта и степень воспалительных проявлений в пародонте и в периимплантатных тканях При этом на фоне более низких показателей интенсивности заболеваний пародонта у больных с дентальными имплантатами распространенность проявлений электрохимических реакций в полости рта близка к гаковой у больных с протезами на естественных зубах

Выводы

1 Экспозиция в модельном растворе (слюна) стоматологических сплавов приводит к смещению их электродных потенциалов в положительную область (анодная поляризация) при увеличении времени выдержки, что свидетельствует о формировании на поверхности сплавов адсорбционных и фазовых защитных слоев

2 Наиболее высокую химическую устойчивость в коррозионной среде по величине стационарного потенциала имеет зототоплатшювый стоматологический сплав (+0,Ю*> мВ) Близки значения электропотенциалов у титанового (+0,055 В), никельхромового (+0,053 В) сплавов, а также кобальтохромового сплава с покрытием нитридом титана (+0,073 В) Меньшую химическую устойчивость показали циркониевый (-0,046 В) и кобальтохромовый (+0,016) сплавы

3 Термическая обработка стоматологических сплавов (за исключением золотосодержащих) при нанесении керамических покрытий значительно повышает защитную антикоррозионную способность термических оксидных пленок, стационарные электродные потенциалы при этом увеличиваются у титанового сплава - в 7 раз, кобальтохромового - в 19 раз, никельхромового - в 7 раз, циркониевого - в 2 раза

4 При контакте конструкционных стоматологических сплавов с титановыми дентальными имплантатами развивается разная электродвижущая сила контактных пар (реально до 73,1 мВ) и плотность тока менее 0,1 мкА/см2, наименее выражена ЭДС контактной пары при использовании протезов из титана (теоретическая 30 мВ, реальная 1,2 мВ)

5 Время полной репассивации при нарушении поверхности металлокерамических протезов на имплаптатах составляет 3 секунды, в этот период времени на обновленной поверхности протезов регистрируется плотность тока до 320 мкА/см" при использовании кобальт - и никельхромового сплавов, до 250 мкА/см2 - при использовании титанового и циркониевого сплавов, наименьшие токи (10 мкА/см ') регистрируются на обновленной поверхности золотых протезов

6 Время полной репассивации при нарушении поверхности титанового имплантата составляет около 3 секунд, в это время на поверхности имилантата регистрируется незначительная плотность тока (до 6 мкА/см 2) при наличии протеза и? iojioia, титана или циркония, до 420 мкА/см 2 - из никсльхромового и 150 мкА/см из кобальтохромового сплавов

7 По данным расчетных методов дпительное обновление поверхности ме1аг1лически\ про!езов на имплашатх при развиши контактных токов свыше 300 мкА/см 'может привести к снижению эксплуатационных ресурсов протезов

8 По данным клиники титановые имплантаты не увеличивают субъективные и объективные проявления электрохимических реакций при протезировании с использованием неблагородных сплавов за счет лучшего гигиенического ухода за имплантатами и зубами и более частого применения металлокерамическич протезов с полной керамической облицовкой

Практ пческие рекомендации

1 При использовании титановых имплантатов в качестве опор зубных протезов рекомендуется изготовление металлокерамических протезов с полной облицовкой поверхности протеза, при этом целесообразно руководствоваться последовательностью преимущественного выбора материала протезов титановый сплав, циркониевый сплав золотоплатиновый сплав, кобальтохромовый сплав и никельхромовый сплав

2 При необходимости изготовления цельнолитых протезов, особенно в контакте с аналогичными протезами - антагонистами, и протезов с металлической пришеечной гирляндой рекомендуется отдавать предпочтение конструкционным материалам в следующей последовательности золотоплатиновый став, титановый сплав, циркониевый сплав, применение кобалыохромовою и никельхромового сплавов ограничено

3 При эксплуатации протезов на дентальных имплантатах в целях профилактики электрохимических проявлений необходимо избегать повреждений поверхности протезов и имплантатов и тщательно выполнять мероприятия по уходу за имплантатами и полостью рта

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Электрохимические характеристики контактных пар металлов на основе титана // Материалы международной конференции «Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине» - Томск - 1719 мая 2004 - стр 393-395 (соавт Олесова В Н , Поздеев А И , Филонов М Р )

2 Экспериментальное исследование износостойкости никелида титана // Материалы международной конференции «Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине» - Томск - 17-19 мая 2004 -стр 411-412 (соавт Олесова В Н , Поздеев А И , Филонов М Р )

3 Электрохимическая совместимость сплавов при ортопедическом лечении с использованием дентальных имплантатов // Российский вестник дентальной имплантологии - № 2 - 2004 - стр 12-16 (соавт Олесова В Н , Поздеев А И , Филонов М Р и др )

4 Взаимодействие различных сплавов металлов в контактной паре со сплавом №Т1 // Материалы 6-й научно-практической конференции ИПК ФМБА России «Научные достижения в практическое здравоохранение» -Москва - 2006 - стр 266-268 (соавт Олесова В Н , Филонов М Р )

5 Оценка скорости коррозии контактных пар с №Т1 в условиях стационарного режима // Материалы 6-и научно-практической конференции ИПК ФМБА России «Научные достижения в практическое здравоохранение» - Москва - 2006 - стр 268-270 (соавт Олесова В Н , Филонов М Р )

6 Экспериментальная опенка пролиферации мезенхимальных стволовых клеток человека на металтических сплавах // «Российский стоматологический журнал» - 2007- № 3 - стр 7-9 (соавт Поздеев А И , Олесова В Н , Мушеев И У , Зорин В Л и др )

Актуальность исследования. Возросшие функциональные, профессиональные и эстетические требования к ортопедической реабилитации в стоматологии обуславливают очевидную перспективность несъемных конструкций зубных протезов. С развитием технологии точного литья и появлением стоматологических сплавов с малой усадкой в клинике несъемного протезирования широко применяются несъемные цельнолитые (чаще всего, металлокерамические) мостовидные протезы [1, 6, 63, 100, 116, 153].

При высоких технологических, физических и механических характеристиках металлические материалы нельзя отнести из-за химической нестабильности к полностью индифферентным для организма человека. По мнению ряда исследователей, применение в ортопедической стоматологии несъемных металлических протезов представляет собой вмешательство, изменяющее биоравновесие в полости рта. При этом характер и выраженность этих изменений зависит от вида и характеристик металлических сплавов, из которых изготовлены протезы. При функционировании металлических конструкций зубных протезов в полости рта происходят сложные коррозионные электрохимические процессы, связанные со взаимодействием металлических включений со слюной, являющейся электролитически коррозионно-активной средой, что в ряде случаев может оказывать патологическое воздействие, проявляющиеся в виде аллергических и токсико-химических реакций со стороны органов и тканей зубочелюстной системы и организма в целом [13, 19, 21, 27, 61, 68, 74, 81].

На современном этапе развития ортопедической стоматологии альтернативой традиционному несъемному протезированию с опорой только на естественные зубы является изготовление ортопедических конструкций с использованием дентальных имплантатов [32, 34, 55, 73, 76, 86, 95]. В сложившейся практике применяются в подавляющем большинстве случаев внутрикостные имплантаты из титана. При этом, учитывая нередкое применение на практике неоднородных конструкционных материалов при протезировании на имплантатах, важнейшей проблемой становится фактор совместимости металлических сплавов различного состава и химической природы, присутствующих в полости рта. Несмотря на общепринятые представления о биосовместимости титана, нельзя исключить развитие неблагоприятных электрохимических процессов при использовании некоторых стоматологических сплавов в протезах на титановых имплантатах. Аспекты клинического материаловедения при протезировании на имплантатах недостаточно изучены, чем обусловлена необходимость выполнения данного исследования.

Цель исследования: повышение эффективности метода дентальной имплантации путем оптимизации выбора конструкционных материалов протезов на имплантатах.

Задачи исследования:

1) сравнить стационарные электродные потенциалы стоматологических сплавов в модельном растворе, имитирующем слюну человека, до и после их термической обработки перед облицовкой керамикой;

2) выявить значения стационарных электрохимических параметров контактных пар «титановый имплантат - отожженные стоматологические сплавы различного состава» в модельном растворе;

3) изучить влияние нарушения целостности (обновления) поверхности имплантата или протеза на электрохимические параметры в условиях их контактирования в модельном растворе;

4) провести ранжирование стоматологических сплавов с позиций электрохимической совместимости с титановыми имплантатами;

5) в клинических условиях установить частоту и интенсивность электрохимических проявлений после протезирования на титановых дентальных имплантатах в сравнении с традиционными несъемными протезами.

Научная новизна исследования. Впервые проведены измерения стационарных электропотенциалов стоматологических сплавов после термической обработки и выявлено значительное повышение их коррозионной устойчивости после термоциклирования. Даны электрохимические характеристики контактных пар «титановый имплантат — металлокерамические протезы из разных сплавов».

Впервые проведен эксперимент по изучению влияния нарушений поверхности имплантата или металлической части протеза на электрохимические показатели контактной пары «имплантат - протез» (ЭДС в сопоставлении теоретических и экспериментальных значений, плотность тока, скорость репассивации). Проведены расчеты коррозионных потерь при использовании стоматологических сплавов в протезах на титановых имплантатах.

Впервые в клинике проведено сравнение частоты электрохимических проявлений в полости рта у больных с несъемными протезами на имплантатах и на зубах.

Практическая значимость исследования. С позиций электрохимии подтверждены преимущества металлокерамических протезов с полной облицовкой поверхности при протезировании на дентальных имплантатах.

Представлен ряд преимущественного выбора стоматологических сплавов для протезирования на титановых имплантатах, обосновано предпочтение использования золотоплатинового и титанового сплавов.

Показана необходимость адекватной эксплуатации протезов на имплантатах и ухода за полостью рта для профилактики местных электрохимических проявлений.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Электрохимические характеристики стоматологических сплавов меняются в зависимости от технологии изготовления протеза и условий его эксплуатации. Термоциклическая обработка стоматологических сплавов значительно повышает их коррозионную устойчивость, что обуславливает преимущества металлокерамических протезов при выборе конструкции протеза на имплантатах.

2. Нарушения поверхности протеза или имплантата уменьшает коррозионную устойчивость контактной пары «имплантат - протез», что обуславливает целесообразность расширения площади облицовки металлокерамических протезов на имплантатах, аккуратности при эксплуатации протезов и уходе за имплантатами.

3. К преимущественным материалам зубных протезов на титановых имплантатах относятся титановый, золотоплатиновый и циркониевый сплавы; допустимо использование кобальтохромовых и никельхромовых сплавов в качестве каркасов металлокерамических протезов с полной облицовкой их поверхности.

4. Важнейшим условием снижения электрохимических проявлений после протезирования на имплантатах является хорошая гигиена полости рта.

Апробация результатов исследования. Результаты исследования доложены на Конференции врачей-стоматологов Федерального медико-биологического агентства (Москва, 2006); Юбилейной конференции, посвященной 30-летию Стоматологической поликлиники ЦМСЧ-50 (Саров, 2006); на совещании сотрудников кафедры клинической стоматологии и имплантологии Института повышении квалификации ФМБА России (Москва, 2007).

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практику работы Клинического центра стоматологии ФМБА России, ЦМСЧ-51 ФМБА России г. Железногорска; в учебный процесс кафедры клинической стоматологии и имплантологии, а также Лаборатории материалов медицинского назначения МИСиС.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 118 листах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, трех глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы. Диссертация иллюстрирована 15 рисунками и 11 таблицами. Указатель литературы включает 169 источника, из которых 116 отечественных и 53 зарубежных.

выводы

1. Экспозиция в модельном растворе (слюна) стоматологических сплавов приводит к смещению их электродных потенциалов в положительную область (анодная поляризация) при увеличении времени выдержки, что свидетельствует о формировании на поверхности сплавов адсорбционных и фазовых защитных слоев.

2. Наиболее высокую химическую устойчивость в коррозионной среде по величине стационарного потенциала имеет золотоплатиновый стоматологический сплав (+0,303 мВ). Близки значения электропотенциалов у титанового (+0,055 В), никельхромового (+0,053 В) сплавов, а также кобальтохромового сплава с покрытием нитридом титана (+0,073 В). Меньшую химическую устойчивость показали циркониевый (-0,046 В) и кобальтохромовый (+0,016) сплавы.

3. Термическая обработка стоматологических сплавов (за исключением золотосодержащих) при нанесении керамических покрытий значительно повышает защитную антикоррозионную способность термических оксидных пленок; стационарные электродные потенциалы при этом увеличиваются у титанового сплава - в 7 раз, кобальтохромового - в 19 раз, никельхромового - в 7 раз, циркониевого - в 2 раза.

4. При контакте конструкционных стоматологических сплавов с титановыми дентальными имплантатами развивается разная электродвижущая сила контактных пар (реально до 73,1 мВ) и плотность тока менее 0,1 мкА/см2; наименее выражена ЭДС контактной пары при использовании протезов из титана (теоретическая 30 мВ, реальная 1,2 мВ).

5. Время полной репассивации при нарушении поверхности металлокерамических протезов на имплантатах составляет 3 секунды; в этот период времени на обновленной поверхности протезов регистрируется л плотность тока до 320 мкА/см при использовании кобальт — и у никельхромового сплавов, до 250 мкА/см - при использовании титанового и л циркониевого сплавов; наименьшие токи (10 мкА/см ) регистрируются на обновленной поверхности золотых протезов.

6. Время полной репассивации при нарушении поверхности титанового имплантата составляет около 3 секунд; в это время на поверхности имплантата регистрируется незначительная плотность тока (до 6 мкА/см 2) л при наличии протеза из золота, титана или циркония, до 420 мкА/см — из л никельхромового и 150 мкА/см — из кобальтохромового сплавов.

7. По данным расчетных методов длительное обновление поверхности металлических протезов на имплантатах при развитии контактных токов свыше 300 мкА/см может привести к снижению эксплуатационных ресурсов протезов.

8. По данным клиники титановые имплантаты не увеличивают субъективные и объективные проявления электрохимических реакций при протезировании с использованием неблагородных сплавов за счет лучшего гигиенического ухода за имплантатами и зубами и более частого применения металлокерамических протезов с полной керамической облицовкой.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При использовании титановых имплантатов в качестве опор зубных протезов рекомендуется изготовление металлокерамических протезов с полной облицовкой поверхности протеза; при этом целесообразно руководствоваться последовательностью преимущественного выбора материала протезов: титановый сплав, циркониевый сплав, золотоплатиновый сплав, кобальтохромовый сплав и никельхромовый сплав.

2. При необходимости изготовления цельнолитых протезов, особенно в контакте с аналогичными протезами - антагонистами, и протезов с металлической пришеечной гирляндой рекомендуется отдавать предпочтение конструкционным материалам в следующей последовательности: золотоплатиновый сплав, титановый сплав, циркониевый сплав; применение кобальтохромового и никельхромового сплавов ограничено.

3. При эксплуатации протезов на дентальных имплантатах в целях профилактики электрохимических проявлений необходимо избегать повреждений поверхности протезов и имплантатов и тщательно выполнять мероприятия по уходу за имплантатами и полостью рта.