Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Профилактика заболеваний, обусловленных электрохимическими процессами в полости рта при ортопедическом лечении

} I. I > Г) ЛГ.П-!

на правах рукописи

УДК: 615.462.03

Гожий Антон Григорьевич

Профилактика заболеваний, обусловленных

электрохимическими процессами в полости рта при ортопедическом лечении

14.00.21 - Стоматология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Московском медицинском стоматологическом

институте

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Г.В .Большаков

Официальные оппоненты: Доктор медицинских наук, профессор Х.А. Каламкаров. Доктор медицинских наук, профессор И.Ю.Лебеденко.

в У/ часов на заседании диссертационного совета Д.084.08.02 в Московском медицинском стоматологическом институте. Адрес: 103474, г. Москва, ул. Долгоруковская, д.4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института по адресу: ул. Вучетича, 10а

Ведущее учреждение - ЦНИИС

Защита состоится СИЦъеПЙ 1997 г.

г.

Автореферат разослан __1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат медицинских наук

доцент

Н.В.Шарагин

Актуальность исследования.

Коррозионно-стойкая сталь (устаревшее название "нержавеющая сталь") до настоящего времени является наиболее распространенным материалом, применяемым в различных конструкциях зубных протезов. Эта сталь наряду с положительными качествами (высокая механическая прочность, хорошие физико-химические свойства) имеет и недостаток: в условиях полости рта сталь подвергается электрокоррозии. Продукты электрокоррозии являются этнологическим фактором развития целого ряда заболеваний полости рта. В соответствии с клиническими данными, количество осложнений у лиц, пользующихся несъемными протезами из стали, в последнее время не уменьшается, а постоянно увеличивается (Асланов К.Л. 1983).

Работами Макеева В.Ф., Пыркова С.Т., Овчаренко А.Н., Погодина B.C. (1990) показано, что металлические зубные протезы подвергаются в полости рта электрохимической коррозии. Клинические исследования Дойникова А.Й. (1989,1990), Воложина А.И., Калиниченко Т.П., Гервазиевой В.Б., Шарагяна Н.В. (1990,1991,1992) и ряда других исследователей позволили установить, что продукты коррозии являются одной из причин развития токсико-аллергических реакций, гальваноза, обострения заболеваний слизистых оболочек, таких как красного плоского лишая, лейкоплакии, кандидоза, ксеростомии, заболеваний желудочно-кишечного тракта, а также провоцируют глоссалгии, неврозы, канцерофобии (Götze W. с соавт. 1985, Herrmann D. с соавт. 1985, Hassler С. с соавт. 1990, Edgar W.M. ссоавт. 1976, Bragirard J. с соавт. 1971, Sulong M.Z. с соавт. 1990.Weber H. с соавт. 1995).

Ряд исследователей: Нападов М.А., Анресв A.A., Сапожников А.Л., Масленников ММ. (1986,1990), Зотов В.М., Мурашкин Н.И. (1990) - предлагают уменьшать электрокоррозито путем применения покрытия на основе нитрида титана, а также цельнолитых металло-пластмассовых и керамических несъемных протезов (Каламкаров X. А., Каральняк Д.М. 1982, 1996). Первый путь представляется несовершенным, т.к. часто нарушается технологический регламент нанесения покрытия, а второй путь экономически дорог для населения, трудоемок в реализации, требует дорогостоящих материалов и не получил сегодня массового применения:

Работами Гернера М.М. с соавт. ( 1962, 1984), Копейкина В.Н., Демнера Л.М. (1985 ), Кортукова Е.В., Воеводского В. С. (1988 ) показано, что хорошо отполированная поверхность протеза улучшает противокоррозионные качества металла, противостоит разрушающему действию слюны в полости рта, способствует гигиеничному содержанию'протеза.

Наши наблюдения (Большаков Г.В., Гожий А.Г., Сагателян Г.Р. 1994, 1995) также показали, что профилактика заболеваний, обусловленных электрохимическими процессами в полости рта у пациентов с металлическими протезами, возможна и за счет обеспечения высокой коррозионной стойкости зубного протеза путем повышения качества отделочной обработки его поверхности.

Формирование параметров качества зубных протезов (износостойкость, коррозионная стойкость) из коррозионностойкой стали в значительной степени происходит на этапе отделочной обработки, включающем технологические операции шлифования и полирования. Рядом исследований показано, что существующая технология отделочной обработки зубных протезов не обеспечивает стабильно их высокой коррозионной стойкости.

По нашему мнению это обусловлено неоптимальным характером формирования свойств поверхностного слоя при применении традиционных для стоматологии инструментальных материалов для шлифования и полирования зубных

протезов: абразивных кругов на вулканитовой связке ("резиновые круги"), полировальных паст ГОИ.

Свойствами поверхностного слоя, обеспечивающими коррозионную стойкость изделия, являются:

1) шероховатость обработанной поверхности;

2) геометрические и физико химические особенности локальных микрообластей поверхностного слоя.

Однако, обоснованные технические требования, относящиеся к нормированию указанных свойств, в настоящее время отсутствуют в рекомендациях по отделочной обработке зубных протезов.

Цель исследования: профилактика болезней пациентов с зубными протезами из коррозионно-стойкой стали, обусловленных электрохимическими процессами в полости рта, путем совершенствования этапа отделочной обработки (шлифование и полирование) в технологическом процессе изготовления несъемных протезов.

Задачи исследования.

1. Исследовать особенности формирования структуры поверхностного слоя стальных зубных протезов в технологическом процессе их изготовления.

2. Разработать методику оценки шероховатости поверхностей изделий из исследуемых материалов, которая формируется на этапе отделочной обработки зубных протезов.

3. Установить влияние факторов отделочной обработки на шероховатость поверхности и коррозионные свойства зубных протезов и разработать технологию их отделочной обработки.

4. Разработать шлифовальные и полировальные материалы, улучшающие качество зубных протезов.

5. Произвести сравнительную оценку электрокоррозии исследуемой стали в зависимости от способов ее отделочной обработки и параметров коррозионной среды.

6. На уровне клинических исследований определить влияние методов отделочной обработки стальных зубных протезов на патологию полости рта, обусловленную особенностями протекания электрохимических процессов.

7. Разработать для врачей-сгоматологов и зубных техников методические рекомендации по реализации способа отделочной обработки несъемных протезов.

Научная новизна.

Впервые предложена методика профилактики заболеваний, обусловленных электрохимическими процессами в полости рта, основанная на совершенствовании отделочной обработки стальных протезов.

Разработана новая технология отделочной обработки стальных протезов.

Впервые показано влияние способа отделочной обработки зубных протезов на их коррозионную стойкость.

Практическая значимость исследования.

С цепью уменьшения осложнений заболеваний, обусловленных электрохимическими процессами в полости рта, разработана система оценки качества поверхностного слоя стальных протезов. Коррозионные свойства стальных несъемных зубных протезов оцениваются по соответствию состояния их поверхностного слоя эталонным характеристикам.

Разработанная технология отделочной обработки стальных протезов позволяет: повысить коррозионную стойкость несъемных зубных протезов из стали,

уменьшить электрокоррозию металлических зубных протезов, уменьшить адсорбцию микроорганизмов полости рта к поверхности металлического зубного проте-— за. -----------------------------------------------------------------------------------------------

Предложенные составы абразивных кругов и полировальных паст позволяют обеспечивать такие свойства поверхностного слоя стального зубного протеза, при которых исключаются явления гальваноза в процессе пользования протезом.

Апробация.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на межкафедралыюй конференции кафедр ортопедической стоматологии с курсом зубных техников факультета постдипломного образования и кафедры терапевтической стоматологии стоматологического факультета московского медицинского стоматологического института в июне 1996 г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 5 статей и получено одно положительное решение на выдачу патента РФ.

Положения, выносимые на защиту.

1. Предупреждение болезней, обусловленных электрохимическими процессами в пояоста рта пациентов, пользующихся несъемными стальными протезами.

2. Использование абразивных кругов со связкой из кремнийорганического герметика на операции шлифования зубного протеза в сочетании с применением алмазной пасты и пасты на основе УДП ( ультрадисперсного порошка ) на операциях полирования протеза.

Объем и структура диссер тации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Изложена на 145 страницах, из которых текстовая часть занимает 112 страниц. Работа иллюстрирована 29 рисунками и 7 таблицами. Указатель литературы включает 163 источника, из которых 85 на русском языке и 78 на иностранных.

Материалы и методы исследования.

Материалом исследования служили исходные стандартные гильзы для изготовления зубных протезов, промежуточные заготовки по этапам технологического процесса изготовления зубных протезов, зубные протезы, проработавшие во рту в течении разного времени, а также специально изготавливаемые образцы из исследуемого материала зубных протезов ( табл. 1 ).

Материалами для лабораторных исследований на этапе реализации .экспериментов были выбраны гильзы-заготовки из коррозиениостсжкой стали диаметром 10 мм и высотой 12-13 мм, а также специальные образцы плоской формы. Применение плоских образцов обусловлено необходимостью точного количественного измерения шероховатости обработанной поверхности.

Образцы плоской формы в количестве 54 штук изготавливали из одного листа коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н9Т способом резки на гильотинных ножницах. Требуемую плоскостность поверхностей получали методом сдавливания образца между двумя стальными пластинами. Образующийся наклеп удаляли проведением операции отжига. После отжига образцы отбеливали травлением по существующей технологии.

Всего исследовано 347 образцов материалов для лабораторных исследований.

Таблица 1

Материалы лабораторных исследований

№ п/п Исследовавшиеся материалы Количество шт.

1. Стандартные гильзы по ТУ 642142-77: а) в состоянии поставки (после прокатки) б) после вытяжки до требуемых размеров 48 24

2. Промежуточные заготовки, взятые из технологического процесса изготовления зубных протезов: а) гильзы после операции отжига б) отожженные гильзы после операции отбеливания 15 22

3. Гильзы, подвергнутые отделочной обработке по базовой технологии 26

4. Гильзы, подвергнутые отделочной обработке по различным вариантам предлагаемой технологии 32

5. Мосговидные стальные протезы штамповано-паянной конструкции после работы во рту: а) в течение Зх месяцев - отделка по базовой тех- нологии б) в течение 1,5 лет - отделка по базовой техноло- гии - отделка по новой технологии в) в течение 8 лет - отделка по базовой техноло- гии 14 41 23 48

6. Образцы-имитаторы в форме плоско-параллельных пластин из коррозионно-стойкой стали 54

Материалом клинических исследований являлась слюна больных, пользующихся несъемными стальными протезами в течение различного периода времени ( 3 месяца , 1,5 года , 8 лет ). При этом протезы изготавливались с применением известной технологии отделочной обработки. Исследовалась также слюна больных, пользующихся протезами, подвергнутыми отделочной обработке по новой технологии, в течение 1,5-2 лет. В слюне больных определяли содержание микроэлементов Бе, Си, Мп, N1, Сг, Т1 с целью выявления динамики электрохимических процессов в зависимости от способов отделочной обработки. Обследовано 120 больных, изучены 1440 спектрограмм слюны. Кроме того, определяли рН слюны ( 120 измерений ). У этих больных измеряли разность потенциалов в полости рта между разно металлическими включениями, проводя не менее 5 измерений каждому больному (всего произведено 650 измерений ).

Изучали скорость слюноотделения у практически здоровых лиц без металлических протезов ( 15 человек ), при гальванозе и после лечения гальваноза металлическими протезами, обработанными по новой технологии ( 60 больных ). У той же группы больных изучали микробный состав налета на стальных протезах. Исследовано 144 мазка отпечатка. Производили визуальную оценку состояния поверхности стальных зубных протезов, проработавших в полости рта разное время.

Методы исследования

Оптико-микроскопические, электронно-микроскопические, и рентгено-структурные исследова1Шя проводили в два этапа. На первом этапе исследовались особенности поверхностного слоя зубных протезов, формируемого при существующем технологическом процессе их изготовления. Второй этап экспериментальных исследований заключался в проведении основных экспериментов, включавших варьирование условий отделочной обработки материалов для зубных протезов в широких пределах. Применялись электронный сканирующий микроскоп Сатмап 40У, а также оптический микроскоп БМИ-1. Угол наклона образца был принят равным нулю. Производили электронно микроскопическое исследование поверхности зубных протезов штампованно-паяной конструкции после их работы в полости рта. Рабочая поверхность протезов была подвергнута отделочной обработке в соответствии с применяемым в ММСИ технологическим процессом, а также отделочной обработке по предложенной нами технологии.

Методика профилографических исследований.

Для контроля шероховатости обработанной поверхности, осуществляли снятие профилограмм. С этой целью применяли профилограф - профилометр модели 202 завода "Калибр".

Методика обработки зубных протезов новыми материалами.

Для отделочной обработки неплоских поверхностей гильз-заготовок применялся стенд на базе модернизированного вертикально-сверлильного станка. Преимуществом стенда является возможность варьирования скоростью резания V при исследовании одного инструмента. Обработке подвергались гильзы-заготовки из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т.

Были реализованы две технологии отделочной обработки. 1То каждому из исследуемых вариантов было обработано не менее 25 гильз. Первая технология соответствовала известному варианту этапа отделочной обработки зубных протезов. Отделочная обработка состояла из двух операций: шлифования и полирования. Операцию шлифования осуществляли кругом на вулканитовой связке диаметром 50 мм, применяемым в ММСИ. Скорость резания составляла V-!0 м/с. Операцию полирования осуществляли, используя щеточный нитяной полировальный круг диаметром 120мм, применяемый в ММСИ в сочетании с пастой ГОИ. Скорость резания составляла 30 м/с. Вторая технология соответствовала предлагаемому нами варианту этапа отделочной обработки в технологическом процессе изготовления зубных протезов. Отделочная обработка состояла из трех технологических операций: чистового шлифования, чистового и отделочного полирования. Операцию шлифования производили кругом собственного изготовления на кремнийорганической связке диаметром 30 мм оптимального состава при скорости резания у=10 м/с. Операция чистового полирования производилась с применением. алмазной насты АСМ 1/0 и войлочного круга диаметром 120 мм. Операция отделочного полирования производилась с применением полировальной пасты на основе УДП и фетрового круга диаметром 120 мм. Скорость резания па операциях чистового и отделочного полирования составляла 30 м/с.

Для операции шлифования этапа отделочной обработки зубных протезов по нашей технологии, исследовали влияние зернистости абразививного материала, а также материала связки абразивного круга на качество обработанной поверхности. В качестве абразива исследовали зяектрокорунд белой марки 24А зернис-

тостью М20 ( размер основной фракции 20 мкм ), №6 ( размер основной фракции 80 мкм) и N10 ( размер основной фракции 120 мкм ).

Толщина слоя обрабатываемого материала, который удалялся в процессе полирования, составляла 10 мкм. Алмазные пасты наносились на периферийную поверхность полировальных кругов, изготавливаемых из фетра по ГОСТ 10684-75. Кроме алмазных паст, исследовали также возможности полирования зубных протезов пастами на основе специального абразивного материала - ультрадисперсного порошка (УДП) оксида алюминия сферической формы, полученного газодисперсным синтезом. Содержание АЬОз в составе УДП 98,8 %. Модификация

кристаллической решетки оксида алюминия^/ - АЬОз.

Методика подготовки образцов к обработке ( шлифование, полирование) заключалась в следующем.

Образцы подвергали нанесению защитного покрытия на все поверхности, кроме обрабатываемой. В качестве покрытия использовались фторопластовая суспензия Ф4МДА по ТУ 60052012-86. Фторопластовое покрытие, обладая достаточно высокой химической стойкостью, выполняло функцию защиты не подлежащих исследованию поверхностей образца на этапе исследования их на коррозионную стойкость обработанных поверхностей.

Далее образцы блокировали по три на металлическом диске (плане) диаметром 90 мм. В качестве клеящего материала применяли наклеенную смсшу марки СН-5. Шероховатость поверхностей записывалась профилографом при сблокированном состоянии образцов. Сблокированные образцы подвергали обработке шлифовкой и полированием по описанной ниже методике. Для предварительной обработки плоских образцов применялся настольный доводочный станок КЗА801. Исследования возможностей полирования плоских образцов из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т производили с применением другого оборудования оптического плоско-доводочного станка иод. 2ШП-200М. Далее образцы подвергали разблокировке для исследований.

Методика исследования коррозионной стойкости образцов.

Для исследования на коррозионную стойкость были применены образцы коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н9Т, полированные тремя способами:

1) пастой ГОИ;

2) алмазной пастой;

3) алмазной пастой, затем пастой на основе ультрадисперсного порошка (УДП).

Подготовку образцов к испытаниям проводили в соответствии с РТМ 260121-84. Коррозионные исследования проводили при двух уровнях рН реакционной среды, равных 6 и 5 (подкисление осуществляли за счет введения в рабочий раствор молочной кислоты) и двух уровнях температуры 37 и 50 "С в кварцевых сосудах, снабженных рубашками, обратными холодильниками и магнитными мешалками. Нагрев осуществляли посредством термостатирования. В каждом из сосудов испытывали образцы коррозионно-стойкой стали, подвергнутые только одному способу полирования. Образцы в виде пластин размером 50x20x2 мм тщательно промывали, обезжиривали и закрепляли фторопластовыми лентами по три параллельно в кварцевых сосудах. .Образцы располагали таким образом, чтобы они не касались друг друга и стенок сосуда, а уровень раствора был не менее чем на 20 мм выше верхнего края образца. Для выявления особенностей коррозионного процесса в течение эксперимента периодически снимали образцы через 100,250, 500,1000 часов и оценивали скорость коррозии материала; кроме того, исследовали кинетику перехода основных компонентов, входящих в состав коррозионно-стойкой, стали 12Х18Н9Т, в исследуемую среду путем анализа отбираемых проб

методом атомно-эмиссионной спектрометрии индуктивно связанной плазмы на - приборе фирмы Baird (США) с допустимым значением относительной суммарной погрешности в пределах 1,0% при доверительной вероятности 95%. Коррозионную стойкость оценивали на основании визуального осмотра образцов и реакционной среды, обследования образцов гравиметрическим методом, а также анализа рабочего раствора. Скорость коррозии определяли по изменению массы единицы поверхности образца в единицу времени.

Методика клинических исследований.

Производили обследование 3-х групп больных в возрасте 49-59 лет, пользующихся мостовидными протезами из разнородных металлов (коррозионно-стойкая сталь, припой, амальгамы). Первую, контрольную группу (15 человек) составили лица без явлений гальваноза. Во вторую группу (45 человек) вошли лица, страдающие гальванозом. Обработка несъемных протезов 1-й и 2-й групп проводилась по базовой технологии: шлифование кругами на вулканитовой связке с последующим полированием пастой ГОИ. Третья группа ( 60 человек) была составлена из лиц, прошедших лечение, особенность которого заключалась в том, что несъемные протезы обрабатывались по новой технологии: шлифование абразивными кругами со связкой из кремнийорганического герметика с последующим полированием алмазной пастой и пастой на основе ультрадисперсного порошка оксида алюминия (УДП).

Измерения ЭДС (разности потенциалов) проводили гальванометром типа 2510 австралийской формы "Norma". Концентрацию водородных ионов (рН) слюны определяли рН-метром модели РН340. Содержание микропримесей в слюне определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе фирмы "Baird" ( США ).

Для анализа микробной флоры на металлических зубных протезах, обработанных по базовой и новой технологи™, материалом служил налет, собранный с вестибулярной поверхности коронок в области экватора у 22 пациентов в возрасте 49-59лет. Налет собирался предварительно простершшзованными, эластичными брусками, изготовленными из кремнийорганического герметика марки ВИКСИ11КТ. Окраску мазков проводили по Граму. Исследовали качественный и количественный состав микрофлоры под микроскопом. У шести пациентов, образовавших 1-ю группу, конечная обработка несъемных протезов (шлифование, полирование) осуществлялось но базовой технологии, а вторую группу составили 16 человек, которым обработку несъемных протезов проводили по новой технологии.

Исследовали также скорость слюноотделения ( мл/мин), определяя количество смешанной слюны за 30 минут сбора.

Срок наблюдения за больными составил 1,5-2 года.

Результаты собственных исследований и их обсуждение.

Результаты оптико-микроскопических, электронно-микроскопических, и рептгено-структурных исследований похазали, что поверхность, полированная оксидом хрома, содержит точечные дефекты. Рассмотрение отдельного точечного дефекта укрупнённо указывает на наличие хрупкого разрушения в микрообъёмах поверхностного слоя. Хрупкое разрушение проявляется в форме выкрашивания микрообъёма. С целью определения особенностей состава выкрашиваемых микрообъёмов был проверен их рентгено-структурный анализ, который показал, что микрообъем, подверженный выкрашиванию, состоит практически полностью из титана. Можно предположить, что выкрашивающиеся микрообъёмы представляют собой ликвации карбидов или нитридов титана, являющихся твёрдыми, хруп-

кими веществами. Электронно-микроскопическое исследование поверхностей, обработанных по предложенной нами технологии, показывает, что поверхностные дефекты практически отсутствуют, хотя можно найти отдельные точки. Рентгено-структурный анализ, проведённый в пределах этих точек показывает, что химический состав точки почти идентичен химическому составу применяемой коррозионно-стойкой стали в целом.

При выполнении операции полирования коррозионно-стойкой стали оксидом хрома проявляется механо-химический механизм процесса полирования. Частички оксида хрома вступают в химическое взаимодействие с полируемой поверхностью. Это взаимодействие может носить в частности характер адгезии или взаимной диффузии. Поскольку микрообъёмы ликвации титана представляют собой весьма твёрдые включения в относительно вязкой матрице железо-хром-никель, то эти включения "выдираются" с разрушением из основного объёма обрабатываемого материала присоединившимися к ним частицами оксида хрома при взаимном смещении относительно друг друг а рабочей поверхности полировальника и полируемой поверхности зубного протеза.

Протекание указанных явлений фактически приводит к образованию на полированной поверхности зубного протеза микрокаверн, причём поверхность микрокаверны состоит практически полностью из титана. В процессе работы протеза во рту, микрокаверны являются очагами гальванических пар титан-железо, титан-хром, титан-никель, что приводит как к возникновению гальваноза у пациента, так и к дальнейшему растравливанию микрокаверн. Микрокаверны служат источником точечной питгинговой коррозии и снижают коррозионную стойкость протеза.

Результаты профилографических исследований.

Оптико-микроскопическое исследование образцов после полирования алмазной пастой показало наличие на обработанной поверхности многочисленных точечных дефектов. Для выявления природы этих дефектов произвели профило-графирование поверхности, отполированной алмазной пастой. Профилограмма указывает на наличие на обработанной поверхности выступов высотой до 0,5 мкм. Следовательно, наблюдаемые в оптический микроскоп точечные дефекты являются выступами. Для объяснения механизма возникновения этих выступов следует рассматривать саму природу процесса полирования.

Наличие указанных пиков на полированной поверхности готового зубного протеза может иметь неблагоприятные последствия, заключающиеся в том, что такие пики могут служить участками, на которых может закрепляться микроорганизмы микрофлоры полости рта. Кроме того, выступы на гладкой поверхности могут воспринимать нагрузку, возникающую в процессе работы протеза, что должно приводить к выкрашиванию твёрдых частичек карбида титана с образованием каверн, служащих основой для последующей питгинговой коррозии.

Преимущество микроабразивного механизма полирования состоит в том, что этот механизм не допускает (вследствие чрезвычайной малости действующих на обрабатываемую поверхность сил) вырывания твердых частиц из структуры материала. Эти частицы, представляющие собой локализованные микросгустки титана, должны подвергаться постепенному абразивному срабатыванию.

Поскольку алмазные пасты не содержат в своем составе химически активных компонент, можно утверждать, что основным при реализованной нами схеме полирования стали алмазными пастами является микроабразивный меха-низы удаления материала. Тогда наличие выступов на полированной поверхности можно объяснить повышенной износостойкостью отдельных, не связанных между собой элементарных площадок на этой поверхности. Локализованная повышенная износостойкость является следствием наличия обладающей высокой микротвёр-

достью металлургической структурной фазы в толще материала. Такой фазой могут быть карбиды титана, поскольку известно, что коррозионно-стойкая сталь марки 12Х18Н9Т имеет склонность к ликвациям титана, а содержание углерода в ней относительно велико.

Общий механизм образования микровыступов на поверхности, подвергнутой полированию алмазной пастой, заключается в следующем. Известно, что зёрна алмаза обладают весьма высокой абразивной способностью, следовательно, при полировании алмазной пастой происходит весьма интенсивное удаление образующего относительно вязкую матрицу Ре-МьСг сплава коррозионно-стойкой стали. Однако эта матрица содержит отдельные твёрдые и хрупкие включения -ликвации карбида титана размерами до 5 мкм, распределённые равномерно по толщине материала. В итоге, в процессе полирования образуются условия, когда скорость съёма материала с большей части обрабатываемой поверхности, соответствующей вязкой матрице, всегда превышает скорость съёма материала с отдельных участков обрабатываемой полированием поверхности, соответствующих ликвациям карбидов титана. Высота формируемых таким образом пиков не превышает 0,5-1,0 мкм, поскольку с увеличением высоты пика возрастает интенсивность воздействия на его вершину при полировании, т.е. вершина пика в процессе полирования постоянно срабатывается.

Результаты обработки зубных протезов новыми инструментальными материалами.

Применяли изготовленные нами для данных исследований абразивные круги на основе кремыийорганического герметика ВГО-1 в качестве связующего материала. Варьировали зернистостью абразива и соотношением компонент (абразив и связующее) по массе. Чистовому шлифованию подвергали плоские образцы, которые были обработаны предварительным шлифованием.

В целом результаты исследований обработанных поверхностей образцов сводятся к следующему. Шероховатость шлифованной поверхности составляет Ка=0,08 мкм при среднем шаге микронеровностей профиля 8 =15 мкм. На операции шлифования зубных протезов наилучшие результаты обеспечивает абразив -злектрокорунд нормальной зернистостью N6 (размер зерен основной фракции абразивного порошка - 60-80 мкм).

В качестве связующего материала для новых шлифовальных абразивных кругов предлагается применение однокомлонентного кремни «органического герметика ВГО-1.

Наивысшая производительность чистового шлифования при требуемой шероховатости обработанной поверхности и приемлемой интенсивности изнашивания рабочей поверхности наблюдается при соотношении абразива и связующего А:С=5:1-6:1 (по массе).

Предложено производить две операции полирования: чистовое полирование алмазной пастой и отделочное полирование пастой ультрадисперсного порошка (УДП) оксида алюминия. Частицы УДП, имеющие сферическую форму и размер 0,1 мкм, производят усиленное абразивное воздействие на выступы из карбидов титана при незначительном абразивном воздействии на вязкую матрицу железо-никель-хром коррозионно-стойкой стали.

Предложен композиционный инструментальный материал для изготовления абразивных шлифовальных кругов. Этот материал содержит в качестве наполнителя шарообразные частицы из корунда размером 10-60 мкм, производящие на обрабатываемую поверхность коррозионно-стойкой стали выглаживающее воздействие.

Предложена система контроля качества зубных протезов, которая заключается в следующем. Каждая новая партия стали для зубных протезов должна подвергаться испытанию на достижимое качество отделочной обработки.

Сущность испытания состоит в том, что из исследуемого материала изготавливают образцы-свидетели плоской формы, которые подвергают шлифованию и полированию на плоскодоводочных станках. Толщина удалённого слоя материала должна превышать 20 мкм.

На плоских образцах профилографическим методом определяют шероховатость обработанной поверхности, которая должна быть не более Яа=0,02 мкм.

Далее, используя оптический микроскоп с увеличением 250х, исследуют полированную поверхность на предмет обнаружения и измерения размеров точечных дефектов. Размеры точечных дефектов на поверхности не должны превышать ОД мкм.

Если указанные условия выполнены, то качество зубного протеза, подвергнутого отделочной обработке абразивными материалами, применявшимися в процессе изготовления образцов-свидетелей, будет обеспечено. В противном случае производится корректировка рецептуры абразивного инструмента для шлифования на основе кремнийорганического связующего. Можно варьировать маркой применяемой алмазной пасты. Паста на основе ультрадисперсного порошка может модернизироваться за счет подбора оптимального материала связующего вещества.

Результаты исследований образцов на коррозионную стойкость

Результаты коррозионных исследований приведены в табл.2, где показаны средние скорости коррозии образцов и содержания микроэлементов в реакционной среде в зависимости от параметров среды, длительности коррозионных испытаний и способа отделочной обработки исследуемых образцов.

Установлено, что увеличение температуры реакционной среды с 37°С до 50°С при одновременном повышении кислотности с рН 6,9 до рН 5,0 приводит к росту как скорости коррозии образцов, так и содержания микроэлементов в реакционной среде. Видно, что соответственно возрастанию скорости коррозии происходит и увеличение содержания микроэлементов в реакционной среде.

Данные, приведённые в табл. 2, показывают, что коррозионная стойкость образцов, полированных алмазной пастой, ухудшается по сравнению с образцами, полированными по базовому способу.

В то же время коррозионная стойкость образцов, полированных за две операции: вначале алмазной пастой, а затем пастой на основе УДП - возрастает по сравнению с образцами, полированными по базовой технологии.

Таким образом, наши данные также свидетельствуют о том, что снижение шероховатости полированной поверхности стали само по себе не гарантирует повышения коррозионной стойкости протеза.

Так, несмотря на то, что шероховатость обработанной поверхности образцов после полирования алмазной пастой составила Яа=0,02 мкм, что намного меньше, чем шероховатость поверхностей, полированных по базовой технологии (Ка=0,16 мкм), тем не менее коррозионная стойкость образцов, полированных алмазной пастой, оказалась ниже (см. табл.2). Это обусловлено образованием на полированных алмазной пастой поверхностях микроскопических выступов, материал которых - титан - отличается от состава стали в целом.

Поэтому, мы предлагаем визуальное микроскопическое исследование полированной поверхности для оценки ее структуры. Если в поле зрения микроскопа наблюдаются множественные точечные дефекты, занимающие до 2% площади рассматриваемой поверхности, то в результате полирования образовалась гетеро-

Таблица 2.

Средние скорости коррозии и содержание микропримесей в среде, имитирующей по химическому составу слюну человека при

температуре среды 50°С

№ Технология от- Длительность Средняя скорость Содержание примесей, х 10 й % по массе эле- Примечания

делочной обра- испытаний коррозии ментов

ботки Т, час V, х10"3, г/м*-ч

Ре Сг № Ti 1

1 исходный рас- - - 4 2 8 0.7 рН 5 1

твор

2 вулканитовый 100 0.54 7 4 9 0.7 раствор без изме-

круг, паста 250 0.48 6 4 9 0.7 нений; |

1 ии 500 0.48 6 6 10 0.7 на образцах-

светлые пятна

1000 0.49 7 5 10 0.7 !

3 круг ИКГ, ал- 100 0.61 8 8 10 0.7 раствор без изме-

мазная паста 250 0.58 9 6 10 0.7 нении;

500 0.56 8 8 10 0.7 на образцах -

светлые пятна

1000 0.58 9 8 10 0.7 1

4 круг ИКГ, ал- 100 0.49 5 4 7 0.7 раствор без изме-

мазная паста, 250 0.46 6 4 9 0.7 нений;

паста УДП 500 0.48 5 5 8 0.7 на образцах - мел-

кие светлые пятна

1000 0.46 5 4 8 0.7

генная структура поверхности, что будет способствовать протеканию электрохимических процессов в полости рта пациента.

Тот факт, что содержание ионов титана в реакционной среде практически не изменяется с изменением способа отделочной обработки, свидетельствует о том, что сгустки титана на поверхности образца являются микроскопическими локальными катодами, вызывающими анодное растворение близлежащих окрестностей точечного микродефекта.

Приведённые в табл.2 данные подтверждаются электронно-микроскопическими исследованиями образцов после их испытаний на коррозионную стойкость. Характерные дефекты поверхностного слоя имеют вид:

- крупных растравленных каверн - для образцов, полированных пастой ГОИ по базовой технологии;

- структуры "апельсиновая корка" - для образцов, полированных только алмазной пастой;

- нерастравленных пор на стыке зерен поликристаллической структуры исследуемой стали - для образцов, полированных алмазной пастой, а затем пастой на основе УДП.

Результаты клинических исследований.

Для подтверждения степени выраженности электрохимических процессов в полости рта между разнородными металлами, исследовали смешанную, нестиму-лированную слюну на содержание ыикропримесей железа, меди, никеля, хрома, титана, марганца у лиц без явления гальваноза (1 группа), с гальванозом (2 группа), после лечения (3 группа). Обработку протезов пациентов 1-й, 2-й групп проводили по базовой технологии, а у пациентов 3-й группы - по новой технологии (табл. 3).

Таблица 3.

Содержание химических элементов ( в % ) в слюне в зависимости от способа обработки (шлифование, полирование) металлических зубных протезов.

Химический элемент Базовая (старая) технология Новая технология

1-я группа 2-я группа 3-я группа

железо 510* МО* 11<Н

медь 410* 21(Н 1.5ИН

никель 310« 81<Н 1№7

хром 610* 4!(Н 210«

титан 8-10-7 21<Н 2 10"7

марганец НО7 8-10* 0,7 1 (И

Коэффициент вариации п = (в / х)100 % для данных таблицы составил от 6 до 12%.

Анализ таблицы 3 показывает, что протезы го нержавеющей стали, обработанные по базовой ( известной ) технологии усиливают электрохимические процессы (увеличение содержания в слюне Ре, Си, N1, Сг, Т1, Мп ). Новая технология

обработки протезов резко уменьшает содержание микроэлементов в слюне, т.е. уменьшаются электрохимические реакции.__ ______________________________ ____________

Наши данные показывают, что электрохимические реакции в полости рта между разнородными металлами меняют не только химический состав слюны по показателям микроэлементов, но и слюноотделение. Гальвакоз резко тормозит слюноотделение (3 мл за 30 мин) по сравнению со скоростью слюноотделения у лиц 1 -й (8 мл) и 3-й (10 мл) групп ( табл.4 )

Таблица 4.

Скорость слюноотделения (в миллилитрах за 30 минут) в зависимости от способа обработки металлических зубных протезов.

№ Группа обследуемых Скорость слюноотделения

1 контроль (без металлических протезов) 10

2 1-я группа 8

3 2-я группа 3

4 3- группа 10

Новая технология обработки обеспечивает уменьшение электрохимических процессов (установлено по показателям количества микроэлементов). Это в свою очередь нормализует количество слюны в полости рта. Базовая обработка металлических зубных протезов уменьшает слюноотделение.

При гальванозе рН слюны сдвигается в кислую сторону р! 1-6,5-5,5 (табл.5) с одновременным повышением разности потенциалов ( РГ1 ) от 50 до 120 мВ (обработка протезов производилась по базовой технологии). В 1-й группе (без явлений гальваноза) рН слюны также смещена в кислую сторону (6,8 - 6,7). В норме (без протезов) по литературным данным рП=7,05 . РП в этом случае составляет 2030 мВ при норме до 50 мВ.

Таблица 5.

Взаимосвязь между рН слюны и разностью потенциалов в зависимости от способа обработки металлических зубных протезов.

Клинические показатели старая технология новая технология

1-я группа 2-я группа 3-я группа

рН 6,8-6,7 6,5-6,0-5,-5 6,9

разность потенциалов (РП), мВ 20-30 50-120 10

Новая технология обработки выравнивает показатели рН (6,9) и РП (10 мВ), что связано с уменьшением электрохимических процессов в полости рта между разнородными металлами за счёт улучшения физико-химического состояния поверхности металлических зубных протезов.

По показателям минерального состава слюны выявлена зависимость между разностью потенциалов и электрохимической коррозией в полости рта (табл. 6).

Таблица 6.

Сравнение РП с показателями электрокоррозии.

Обследуемые группы Разность потенциалов (РП), мВ Содержание микропримесей, %

Т1 Ре № Сг Си Мп

1-я группа 20-30 810"7 510-5 310* 610< 410* 110*

2-я группа 50-120 210* 310-» 81<Н 41<Н 210* 81(Н

3-я группа 10 2-10"7 11СН 11<Н 2-10-4 1,5-10* 0,7 Ю-«

Увеличение микропримесей железа, никеля, хрома, марганца, титана в слюне лиц с гальванозоы по сравнению с содержанием их в 1-й группе - без явлений гальваноза, подтверждает электрохимическую коррозию. В группах 1 и 2 протезы обрабатывались по базовой технологии. В 3-ей труппе протезы обрабатывались по новой технологии. Результат сказался - содержание микропримесей в слюне уменьшилось, что подтверждает уменьшение электрокоррозии в полости рта.

Продукты электрохимической коррозии ( по литературным данным ) являются питательной средой дня микробной флоры полости рта. Наши исследования налёта с зубных протезов показали, что кокковая флора присутствует на поверхности металлических зубных протезов из коррозионно-стойкой стали в большем количестве там, где обработка протезов осуществлялась по базовой технологии, по сравнению с обработкой по новой технологии. Чаще встречались грамноложи-тельные кокки на поверхности коронок, обработанных по базовой технологии. Новая технология обработки металлических протезов значительно уменьшает количество микробной флоры (единичные грамположительные кокки в поле зрения), однако остается небольшое количество эпителиальных клеток.

Ингредиентами этой питательной среды являются микроэлементы - ионы железа, хрома, никеля, выходящие из металлических протезов в результате электрохимических процессов между разнородными металлами.

Это явление можно объяснить, по-видимому, тем, что эпителиальные клетки попадают на поверхность коронок из слюны во время забора исследуемого материала. Уменьшение микробной флоры на металлических протезах, обработанных по новой технологии, можно объяснить, по-видимому уменьшением сорбционных свойств поверхностного слоя металла, и за счёт этого - уменьшением адсорбции микроорганизмов к гладкой поверхности металлической коронки.

Нами показано, что обогащение полости рта пациента микроэлементами может происходить также и вследствие образования гальванических пар между различно поляризованными локальными участками собственно стального протеза. Уменьшение интенсивности электрохимического процесса обеспечивает ухудшение питания микробной флоры микроэлементами. При этом увеличение рН среды (рН=6,9) косвенно говорит о том, что уменьшается интенсивность образования кислых продуктов, имеющего место за счёт наличия зубного налёгга.

Таким образом, данные исследовании (рН слюны, разность потенциалов между разнородными металлами, содержание микропримесей в слюне, скорость слюноотделения, микробная флора на поверхности коронок) показывают, что металлические протезы меняют состояние внутренней среды полости рта. В наибольшей степени это связано с электрохимическими процессами. На выраженность

последних оказывает влияние способ отделочной обработки зубных протезов.

Новая технология отделочной обработки по сравнению с базовой технологией ___________

уменьшает электрокоррозшо. Эти улучшения связаны ¿^оптимизацией качества поверхностного слоя, обеспечиваемого новой технологией обработки металлических зубных протезов шлифованием и полированием.

О характере протекающих процессов коррозии в полости рта можно судить также по состоянию поверхностного слоя зубного протеза, проработавшего во рту некоторое время ( 3 месяца, 1,5 года, 8 лет).

Наши исследования показали что, основной разновидностью дефектов, образуемых на поверхности зубного протеза в процессе его эксплуатации, являются точки - каверны. Можно предположить, что зги точечные дефекты представляют собой отдельные каверны питтинговой коррозии. Иными словами, поверхность зубного протеза в процессе работы во рту разрушается вследствие особенностей строения коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т в сочетании с теми грубыми дефектами, которые имелись на поверхности зубного протеза после его отделочной обработки. Процесс протекает по механизму питтинговой коррозии с образованием и расширением коррозионных каверн.

Из изложенного следует, что базовая технология отделочной обработки не является оптимальной с точки зрения обеспечения удовлетворительной коррозионной стойкости зубных протезов из коррозионно-стойкой стали в условиях полости рта.

Выводы.

1. Предлагаемая технология обработки несъемных протезов из нержавеющей стали является одним из видов профилактики заболеваний, обусловленных электрохимическими процессами.

2. Новая технология заключается в том, что шлифование протеза из нержавеющей стали производят новым инструментом - кругом на кремний-органической связке (по старой методике - абразивные круги на вулканитовой связке). Процесс полирования отличается тем, что производится в два этапа (по старой методике - один этап: полирование пастой ГОVI) новыми пастами:

- полирование алмазной пастой;

- полирование ультрадисперстной пастой.

3. Обработка несъемного протеза из нержавеющей стали по предлагаемой нами методике уменьшает коррозию но сравнению с протезами, обработанными по старой технологии.

4. Электронно-микроскопические и рентгено-структурные исследования поверхностей образцов для коррозионных испытаний и поверхностей зубных протезов после работы во рту показывают, что причиной ускоренной коррозии стали, подвергнутой отделочной обработке по базовой технологии, являются точечные дефекты поверхности, представляющие собой микроскопические сгустки титана, который содержится в зуботехнических коррозионно-стойких сталях в количестве 1%. Эти сгустки образуют в своих окрестностях гальванические пары, что и приводит к протеканию электрохимических процессов в полости рта.

5. Несъемные зубные протезы, обработанные по новой технологии, исключают возникновение очагов точечной (питтинговой) коррозии.

6. Электрохимические процессы в полости рта (по показателям микроэлементного состава слюны, разности потенциалов между металлическими протезами, скорости слюноотделения, рН слюны) у лиц, пользующихся несъемными протезами из нержавеющей стали, обработанными по новой технологии, уменьшаются.

Практические рекомендации

1. В целях уменьшения электрохимических процессов в полости рта рекомендуем производить отделочную обработку (шлифование, полирование) стальных протезов из нержавеющей стали по следующей технологии:

- шлифование абразивными кругами со связкой из кремнийоргани-ческого герметика;

- предварительное полирование алмазной пастой АСМ 1/0;

- окончательное полирование пастой на основе ультрадисдерсного порошка оксида алюминия.

2. Составлены методические указания по теме: "Новая технология отделочной обработки несъемных зубных протезов из стали" для зубных техников и врачей - стоматологов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Профилактика электрохимических процессов в полости рта. //Тезисы докладов научной сессии, посвященной 50-летию Российской Академии Медицинских наук. М., 1994. -С.28.

2. Отделочная обработка металлических зубных протезов полированием // Сборник научных трудов. Межвузовская конференция.- Ижевск. 1994. -С. S-9.

3. Повышение эксплуатационных свойств зубных протезов из коррозионно-стойкой стали путем совершенствования технологии их полирования //Стоматология, -1995, 5. -С.58-62.

4. Состояние факторов нсспецифической рсзистснаносш организма у больных пожилого и старшего возраста с протезным стоматитом. // Стоматология.-1995, МЬ 6. -С.52-55.

5. Способ отднлочной обработки зубных протезов из коррозионно -стойкой стали // Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке Мв 96106641 от 08.04.1996 г.

6. Отделочная обработка зубных протезов из коррозионно-стойкой сгаш // Стоматология. -1997, N° 1. С. 40-44.