Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Повышение эффективности ортопедического лечения больных путем совершенствования базисных акриловых материалов (экспериментально-клиническое исследование)

На правах рукописи

Тулагова Нина Амурхановна

УДК - 616.31-089.23-085.242

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРТОПЕДИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БАЗИСНЫХ АКРИЛОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

(экспериментально-клиническое исследование)

14.00.21. - "Стоматология"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации ira соискание ученой степени кандидата медицинских наук

ег. ст.

О

со

I

МОСКВА -1997

Работа выполнена в Московском медицинском стоматологическом институте.

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Б.П. Марков

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор И.Ю. Лебеденко

доктор медицинских наук А.Н. Ряховский

Ведущее учреждение : Центральный научно-исследовательский

институт стоматологии.

Защита состоится 1997 г. в // часов на

заседании диссертационного Совета Д-084.08.02 в Московском стоматологическом институте (127473, Москва, ул. Долгоруковская, дом 4).

С диссертацией можно ознакимиться в библиотеке института (ул. Вучетича, дом 10а).

Автореферат разослан

1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат медицинских наук, доцент

Н.В. Шарагнн

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Акриловые базисные полимеры нашли широкое применение в клинике " ортопедической стоматологии Это объясняется тем, что они удобны при переработке в виде легкоформуемой полимер-мономерной композиции, достаточно эстетичны.

Однако, проблема улучшения прочностных свойств материалов этой группы остается одной из самых актуальных, о чем свидетельствует высокий процент поломок съемных пластиночных протезов, изготовленных из акрилатов. Причиной этого вида осложнений зачастую является недостаточная удельная ударная вязкость, прочность конструкционного материала при изгибе, растяжении, а именно нагрузки такого характера испытывает протез при жевании.

Оставляют также желать лучшего биологические свойства акриловых базисных материалов. Наличие "остаточного" мономера в готовых изделиях часто вызывает аллергические реакции, воспалительные явления на слизистой оболочке полости рта и желудочно-кишечного тракта.

В настоящее время, с появлением сверхпрочных арамидных волокнистых соединений, предназначенных для армирования и наполнения полимеров в условиях повышенных динамических нагрузок, есть возможность улучшения свойств акрилатов. Это направление является актуальным и современным во всем мире, что подтверждается большим количеством зарубежных литературных источников.

К таким сверхпрочным соединениям относится волокно СВМ, предложенное нам для исследования.

Цель исследования

Совершенствование качества пластиночных протезов путем улучшения свойств базисных материалов при использовании сверхпрочного арамидного волокна СВМ.

Задачи исследования

1. Исследовать физико-механические свойства акриловых базисных полимеров при введении в их состав арамидного волокна СВМ.

2. Провести санитарно-химическое и токсикологическое исследования акрилового базисного материала, модифицированного арамидным волокном в сравнении с контролем.

3. Обосновать применение акриловых базисных пластмасс, модифицированных арамидным волокном СВМ в клинике ортопедической стоматологии.

Научная новизна

В работе впервые проведено исследование возможности совершенствования 1 акриловых базисных материалов, используемых в ортопедической стоматологии, методом введения в их состав ароматического полиамидного волокна СВМ. Определено оптимальное процентное соотношение основного материала и модифицирующей добавки в композиции. Исследованы физико-механические, санитарно-химические, токсикологические свойства модифицированного материала, условно названного нами АКР-СВМ. Проанализированы результаты применения АКР-СВМ для изготовления съемных пластиночных протезов при частичной и полной утрате зубов. Доказаны преимущества нового материала перед исходным немодифицированным.

Практическая ценность _ _—- —

Полученные результаты имеют.,, непосредственное отношение к проблеме повышения качества ортопедического лечения, так как способствует решению проблемы увеличения срока пользования протезами, снижения количества их поломок, лечения больных с анатомически неблагоприятными условиями в полости рта.

Апробация и внедрение результатов работы

Апробация работы проведена на объединенном заседании кафедры факультетской ортопедической стоматологии, отделения ортопедической стоматологии КДЦ ММСИ в феврале 1997 г.

Разработанная технология изготовления пластиночных протезов из материала АКР-СВМ внедрена в клинике ортопедической стоматологии КДЦ ММСИ.

Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых ММСИ, на конференции, посвященной 75-летию ММСИ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, который включает 193 отечественных и зарубежных источников. Работа изложена на 117 страницах машинописи, содержит 12 таблиц и 10 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Для решения поставленных задач мы провели ряд экспериментальны* исследований АКР-СВМ в сравнении с контролем. В качестве исходного и контрольного материала был взят Этакрил, как наиболее изученный и распространенный в клинике ортопедической стоматологии. Однако, выбор материала не имел принципиального значения в данном случае, так как целью исследования было изучение свойств акрилатов как группы базисных материалов при введении в их состав сверхпрочного арамидного волокна. Смешивание Этакрила с СВМ проводилось путем введения резаного волокна (длина частиц-1,5-2 мм) в готовую полимер-мономерную композицию в количестве 0,5% и 1% от общей массы. Изготавливались также образцы, армированные прореженной сеткой из СВМ.

Для исследований физико-механических свойств использовались образцы трех видов: АКР-СВМ(0,5%); АКР-СВМ(1%); АКР-СВМ (арм. сетка), а также контрольны« образцы из Этакрила.

Проводились экспериментальные исследования удельной ударной вязкости, прочности материалов при статическом изгибе, растяжении, а также их водопоглощение.

Санитарно-химические исследования были направлены на изучение уровне» миграции химических соединений, вымывающихся из базисного материала АКР-СВМ I водные вытяжки. Одновременно с этим изучалось и само сверхпрочное арамиднос волокно, используемое в качестве модифицирующей добавки.

Для оценки суммарного количества продуктов, вымывающихся из изучаемы) материалов, использовались следующие методы:

1. Определение восстановительных примесей ло^расходу-0,02-Н-раствора серноватистойислого натрия, затраченного на их определение.

2. Определение изменения величины рН вытяжки по сравнению с контрольным раствором.

3. Определение ультрафиолетового поглощения, те оптической плотности вытяжек.

4. Опредление индивидуальных химических соединений (остаточного мономера) в вытяжках из Этакрила и АКР-СВМ с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Для решения вопроса о возможности использования АКР-СВМ в клинике ортопедической стоматологии необходимо исследование токсических свойств как самого волокна, так и модифицированного базисного материала. Высокая химическая стабильность волокна СВМ позволила для оценки его токсичности использовать экслресс-методы: изучение гемолитической активности, действие на биологический тест-объект, острую токсичность при пероральном введении.

Изучение токсических свойств базисного материала АКР-СВМ потребовало более широких экспериментальных исследований, которые проводили на лабораторных животных. 20-ти крысам-самцам ежедневно в течение 4-х недель внутрижелудочно вводили по 5 мл вытяжки из АКР-СВМ. Контрольные животные по той же схеме получали дистиллированную воду. Для оценки состояния организма животных использовали физиологические, гематологические и иммунологические методы. Контролировался прирост массы тела, двигательная работоспособность, состояние центральной нервной системы по способности к суммации подпороговых импульсов-СПП (Сперанский О.В., 1963, Павленко С М., 1975), функциональное состояние печени

по активности аланиновой и аспарагиновой аминотрансфераз и соотношению белковых фракций сыворотки крови.

Оценивалось функциональное состояние почек по содержанию молекул средней молекулярной массы. Определялось содержание гемоглобина, лейкоцитов и эритроцитов в крови. Для выявления сенсибилизирующего действия материала применяли серологическую реакцию дегрануляции тучных клеток РТДК. Мутагенную активность базисного материала АКР-СВМ оценивали с помощью микроядерного теста (МЯТ).

По окончании эксперимента собирали материал для патоморфологических исследований.

Проводя клинические исследования акрилового базисного материала, модифицированного сверхпрочным волокном СВМ, мы применяли дифференцированный подбор больных в экспериментальную и клиническую группы. Тщательно собирался анамнез с учетом специфики данной работы. Предпочтение отдавалось тем, кому ранее были изготовлены съемные протезы, но имели место их поломки по причине сложных анатомо-физиологических условий в полости рта.

Всего в клиническом исследовании приняли участие 62 человека, изготовлено в экспериментальной группе 43 съемных пластиночных протеза из АКР-СВМ (0,5%), в контрольной - 40 протезов из материала Этакрил. Все протезы изготавливались при помощи одного и того-же техника-лаборанта. Полимеризация проводилась пс общепринятой методике на водяной бане с тщательным соблюдением режима полимеризации.

Нас интересовали три аспекта применения в клинике ортопедическое стоматологии модифицированного базисного материала. Прежде всего - количестве

поломок - протезов, изготовленных из - АКР-СВМ в сравнении с ~ чистым Этакрилом; второй аспект - реакция слизистой оболочки полости рта и организма в целом на новый материал; и, наконец, особенности изготовления протезов из АКР-СВМ.

Результаты всех проведенных »следований подвергались статистической обработке с использованием критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные нами физико-механические исследования показали, что модифицированный материал отличается по свойствам от контрольного. Обработка и

сопоставление полученных результатов выявили, что наиболее оптимальной является композиция АКР-СВМ (0,5%). Она дает стабильное улучшение всех физико-механических свойств: повышение прочности при статическом изгибе на 28 % по сравнению с контролем (табл. 1); повышение устойчивости к растяжению на 15% (табл. 2). Значение удельной ударной вязкости выше на 21 % по сравнению с Этакрилом (табл.3). Гидрофильность модифицированной пластмассы меньше в сравнении с контролем на всех этапах исследования.

Таблица 1

Предел прочности при статическом изгибе

п/И Наименование материала Значение предела прочности при статическом изгибе (МПа) Значение ш

1 Эсакрил 85 0,75

2 АКР-СВМ (0,5%) 109 0, 63

3 АКР-СВМ (1%) 74 0, 65

4 АКР-СВМ (арм.сетка) 91 0,39

Таблица 2

Предел прочности при растяжении

а/Ы Наименование материала Значение предела прочности при растяжении (МПа) Значение т

1 Этакрил 60,0 0,53

2 АКР-СВМ (0,5%) 69,2 0,27

3 АКР-СВМ (1%) 62,0 0,19

4 АКР-СВМ (арм.сетка) 69,5 0,24

Таблица 3

Удельная ударная вязкость

п/И Наименование материала Значение удельной ударной вязкости (кДж/м2) Значение т

1. Этакрил 9,2 0,71

2. АКР-СВМ (0,5%) 11,2 0,42

3. АКР-СВМ (1%) 10,5 0,57

4. АКР-СВМ (арм.сетка) 8, 6 0,45

Таким образом, проведенные лабораторные исследования показали возможность существенного повышения прочностных свойств акриловых полимеров при введении в их состав 0,5% резаного волокна СВМ, что дало основания для проведения санитарно-химических и токсикологических исследований вышеуказанной модификации материала. Параллельно с этим в санитарно-химическом и токсикологическом экспериментах изучалось и само полиамидное волокно СВМ, используемое в качестве

модифицирующей - добавки: Программа' исследований была утверждена ВНИИМТ и базировалась на требованиях международного стандарта.

По данным санитарно-химических исследований арамидное волокно СВМ характеризуется высокой стабильностью в условиях эксперимента. Об этом свидетельствуют низкие уровни химических соединений, вымывающихся из полиамидного волокна. Значения санитарно-химических показателей, а именно -количество восстановительных примесей, изменение величины рН, ультрафиолетовое поглощение значительно меньше допустимых (табл. 4).

Таблица 4

Результаты санитарно-химических исследований волокна "СВМ" и базисных материалов "АКР-СВМ" и "Этакрил"

Санитарно-химические показатели Изучаемые материалы Допустимые значения санитарно-химических показателей

Волокно "СВМ" "Этакрил" "АКР-СВМ"

Л рН 0, 13 0, 65 0, 65 ±1,0

ДУ, мл 0,02 Н раствора ЯагБгОз 0, 03 0, 30 0, 12 ±1, 0

Д ед. С.П. при = 220 нм - 3 60 нм 0, 003 0,749 0, 267 ±0, 30

Сопоставление санитарно-химических характеристик исследуемых материалов свидетельствует о том, что содержание восстановительных примесей в вытяжках из АКР-СВМ в 2,5 раза меньше в сравнении с Этакрилом, значение рН на 0,2 ед. меньше (табл. 4).

Анализ УФ-спектров свидетельствует о том, что оптическая плотность вытяжм из АКР-СВМ равна 0,267 ед., в то время как у Этакрила это значение равно 1,749 ед (рис. 1).

ЗЙМР Я£Р

Рис. 1. УФ-спектры вытяжек из Оазисных материалов.

1 - "АКР-СВМ"

2 - "Этакрил"

Изучение миграции "мономеров^ проведенноё^с помощью^ высокоэффективной жидкостной хроматографии показало, что метилметакрилат идентифицирован в обоих случаях.

Однако, концентрация его в вытяжках из модифицированной пластмассы в несколько раз меньше, чем для Этакрила, о чем можно судить по электрическому сигналу на хроматсграмме (рис. 2). Значительное уменьшение уровней миграции мономера из модифицированного материала может быть обусловлено тем, что введение

i

о

г

4

з

10 12 . 14 16 18

К 31 vc AS СО SS Т!1 S'-' СА Е

<SC> Shift Overlay Chroiaat

Рис.2. Хроматограммы 3-х суточных вытяжек из базисных материалов.

1 - "Этакрил"

2 - "АКР-СВМ"

Шкала самописца 32 мВ.

в полимерную массу резаного волокна делает ее более однородной, уменьшает количество пор, раковин в полимеризованном материале.

Улучшение санитарно-химических свойств базисного материала, модифицированного волокном СВМ сочетается с отсутствием токсического действия на организм экспериментальных животных.

В течение эксперимента не отмечено случаев гибели животных, внешних проявлений интоксикации (изменение поведения, состояния шерстяного покрова и др.) как в опыте, так и в контроле. Как показано в таблице 5, изменений коэффициента массы внутренних органов у подопытных животных по сравнению с контролем не выявлено.

Таблица 5

Коэффициентов массы внутренних органов мышей в остром токсикологическом эксперименте по изучению волокна

СВМ

Изучаемые показатели Статистические параметры Опыт Контроль

Масса тела а г М ± m 20,58+0,29 20,10±0,46

Печень М ± m 57,02±1,59 62,62±3,40

Почки М ± m 14,72±0,78 14,91±0,71

Селезенка М ± m 4,09±0,52 5,0б±1,14

Изучение биологического действия базисного материала АКР-СВМ проводилось по схеме (рис. 3).

Результаты обследования животных через месяц после начала введения вытяжек представлены в табл. 6 и 7.

Рис. 3. Схема изучения биологического действия материала АКР-СВМ.

Таблица 6

Показатели функционального состояния организма животных,

получавших вытяжку из базисного материала "АКР-СВМ"

Изучаемые показатели Статистические параметры Опыт Контроль

Суммарно-пороговый показатель (мА) М ± m 5,б±0,24 5,5±0,13

Работоспособность (сек.) показатель (мА) М ± m 10,4±1,59 10,9±0,73

Количество эритроцитов в крови 1012/л М ± m 7,72±0,17 7,60±0,15

Содержание гемоглобина в крови г/л М ± ш 168,0±1,3 169, 3±0,92

Количество лейкоцитов в крови 109/л М ± m 15,9±0,32 15,6±0,51

Активность АлТ в сыворотке крови ед экст. М ± ш 1, 63±0,18 1, 66±0,17

Активность АсТ в сыворотке крови ед экст. М ± ш 0,14±0, 009 0,15±0,005

Содержание молекул средней молекулярной массы в сыворотке крови ед. экст. М ± m 0,18±0,007 0,19±0,013

Таблица 7

Содержание белковых фракций в сыворотке крови животных, получавших вытяжку из базисного материала "АКР-СВМ"

Изучаемые Статистические Опыт Контроль

показатели % параметры

Альбумины М ± m 32,0±0,98 30,4±0,70

а:-глобулины М ± ш 15, 5+0, 54 16,2±0,79

а2-глобулины М ± m 13, 34+0, 52 13,75±0,44

р-глобулины М ± ш 19,25±0,45 20,12+0,56

у-глобулины М ± m 22,0+0,80 19,62+1,19

Альбумино- глобулиновый коэффициент М ± m 0,4 6+0,02 0,445+0,02

Статистически достоверных изменений всех показателей не обнаружено.

Реакция дегрануляции тучных клеток (РДТК) и в опыте, и в контроле была примерно одинаковой, что указывает на отсутствие сенсибилизирующего действия материала. Результаты микроядерного теста (МЯТ) показали отсутствие повышения спонтанного уровня частоты проявления микроядер в ретикулоцитах, что позволило сделать вывод о мутагенной инертности базисного материала (табл. 8).

Таблица 8

Результаты определения РДТК и микроядерного теста

Изучаемые показатели % Статистические параметры Опыт Контроль

Показатель РДТК М ± m 8,4 8±2,89 8,96±2,12

Показатель МЯТ М ± m 2,2 2,4

Макроскопическая картина и гистологические исследования препаратов печени, почек, желудка, селезенки не выявили нарушений морфологической структуры.

Токсикологическое исследование свидетельствует о безвредности материала АКР-СВМ для организма при длительном нахождении его в полости рта. Результаты проведенных экспериментов позволили выявить ряд преимуществ наполненного СВМ акрилата в сравнении с исходным.

Однако, определяющим показателем качества базисного материала является его успешное применение в клинике ортопедической стоматологии, так как функциональная полноценность протеза находится в прямой зависимости от многих факторов: рН слюны, микроорганизмов полости рта, распределения жевательного давления и т.д.

В клиническом эксперименте изготовлено 53 съемных протеза при частичной утрате зубов. Из них 28-с добавлением волокна, 25-контрольных из Этакрила. Втечение года в экспериментальной группе имело место 1 поломка протеза. В этом случае был изготовлен съемный протез на верхнюю челюсть при дефекте 2 класса по Кеннеди. На нижней челюсти- интактный зубной ряд, но имела место деформация в виде зубоальвеолярного выдвижения. От выравнивания окклюзионной поверхности нижнего зубного ряда больной отказался. Поломка протеза произошла в области искусственных премоляров, антагонирующих с выдвинувшимися зубами. Причиной этого было, по всей вероятности, длительное напряжение в базисе протеза, что привело к его перелому в нетипичном участке.

Из 25 протезов, изготовленных в контрольной группе, поломки имели место в 3-х случаях.

Это соотношение количества поломок сохранилось и при изготовлении съемных протезов при полной утрате зубов из АКР-СВМ и Этакрила. Было изготовлено по 15

протезов в экспериментальной и контрольной группахГ В первом случае зафиксирована 1 поломка протеза, во втором - 4 (табл. 9).

Таблица 9

Результаты клинического исследования материалов АКР-СВМ и Этакрил

Материал протеза Количество изготовленных протезов при: Количество поломок % поломок

частичной утрате зубов полной утрате зубов

АКР-СВМ 28 15 2 4,6

Этакрил 25 15 7 17,5

Таким образом, общий процент поломок в экспериментальной группе составляет 4,6%, в контрольной - 17,5%.

Из 62 больных, получивших ортопедическую помощь, воспалительные явления в полости рта имели в основном ограниченный характер и легко устранялись с помощью коррекции. В двух случаях имело место разлитая гиперемия слизистой оболочки полости рта. После пробы с экспозицией в одном случае воспалительные явления иссчезли через 3-е суток, в другом - в течение недели и болше не возобновлялись. Однако, учитывая пожилой возраст, наличие в анамнезе гипертонической болезни и заболеваний ЖКТ, а также неудовлетворительное гигиеническое состояние протезов на момент обращения, воспалительные явления можно отнести на счет вышеперечисленных факторов.

Таким образом, проеденные нами всесторонние исследования базисного материала, условно названного нами АКР-СВМ, за основу которого был взят акриловый базисный материал, в данном случае - Этакрил, модифицированный резаным

сверхпрочным арамидным волокном СВМ в количестве 0,5% от общей массы,

позволяют сделать следующие выводы:

ВЫВОДЫ

1. Введение в состав акриловых базисных полимеров арамидного волокна значительно улучшает их физико-механичекие свойства (значения удельной ударной вязкости, прочности при статическом изгибе, растяжении, водопоглощение материала).

2. Базисный материал, модифицированный арамидным волокном СВМ, характеризуется значительно меньшими уровнями миграции в контактную среду продуктов полимеризации (компонентов синтеза, примесей в используемом сырье, продуктов полимеризации, других примесей).

3. Модифицированный волокном СВМ базисный акриловый материал АКР-СВМ отвечает требованиям химической безопасности, контролируемой с помощью совокупности санитарно-химических показателей.

4. Полиамидное волокно СВМ и модифицированный им базисный материал биологически инертны, не обладают общетоксическим, сенсибилизирующим, мутагенным действием на организм.

5. Акриловый базисный материал, модифицированный волокном СВМ, отвечает требованиям, предъявляемым к стоматологическим материалам, имеющим контакт с тканями полости рта, и, с гигиенических позиций, может быть рекомендован для изготовления базисов зубных протезов.

Модификация акриловых базисных полимеров резаным волокном СВМ позволяет

улучшить качество и увеличить срок пользования протезами в сравнении с

немодифицированным материалом.

--------------------------ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Исследования базисного акрилового материала, модифицированного сверхпрочным арамидным волокном СВМ, показали его преимущества в сравнении с контролем. Но, на ряду с этим, мы столкнулись с определенными особенностями при изготовлении протезов. В частности, это некоторые неудобства, связанные с необходимостью равномерно смешивать акриловую массу с четко определенным количеством резанного волокна (0,5% от общей массы). Это содержание волокна является оптимальным, что подтверждено физико-механическими исследованиями. Введение большого количества СВМ в базисный материал вызывает изменение прочностных свойств материала в сторону ухудшения, дает желтоватый оттенок протеза и создает сложности при полировке.

2. Изготовление протезов по примененной нами методике существенно не меняет технологический процесс, но требует дополнительных затрат времени техника-лаборанта. В связи с этим, в качестве пракгических рекомендаций для дальнейшей разработки и применения материала, мы считаем необходимым централизованное производство гомогенной смеси акрилового базисного материала, который будет взят за основу, с резанным волокном СВМ в массовом соотношении 99,5% : 0,5% соответственно.

3. Также мы считаем возможным в ходе дальнейшей разработки материала решить вопрос об окрашивании волокна для улучшения эстетических свойств протеза путем воссоздания "сосудистого рисунка" слизистой оболочки полости рта на искусственной десне.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Экспериментально-клиническое исследование акриловых базисных полимеров, модифицированных сверхпрочным арамидным волокном // Сборник научных трудов. Конференция, посвященная 75-летию ММСИ.- Москва, 1997.- С. 130 (соавтор. Б.П. Марковым, A.B. Апариным).

2. Временные методические рекомендации по применению сверхпрочного арамвдного волокна типа СВМ для наполнения акриловых базисных полимеров // Москва, 1997.- Зс (соавтор. Б.П.Марковым).