СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ И КАРИЕСРЕЗИСТЕНТНОСТИ ЭМАЛИ ЗУБОВ

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ И КАРИЕСРЕЗИСТЕНТНОСТИ ЭМАЛИ ЗУБОВ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА 
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (19) RU (11) 2275217 (13) C1

(51) МПК
A61N 5/067 (2006.01)
A61K 33/08 (2006.01)
A61K 33/40 (2006.01)
A61P 1/02 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 19.06.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.04.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004130405/14 
(22) Дата подачи заявки: 2004.10.19 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.10.19 
(45) Опубликовано: 2006.04.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2127137 C1, 10.03.1999. RU 2118189 C1, 27.08.1998. RU 2214195 C1, 20.10.2003. RU 2053818 C1, 10.02.1996 г. Терапевтическая стоматология. Учебник. Под ред. Боровского Е.В. - М., 2001,с.261-266. ЧУПРАКОВА Е.В. Эффективность внедрения программы профилактики кариеса зубов у 12 летних детей г.Перми с применением света полупроводникового лазера. -
Пермь, 1996, с.20. DR.REINHARDT WINKLER. Надежность есть надежность: коффердам. (http://pub.glavmed.ru/action-08/sub-/id-18905/index.html опубликовал ГлавВрач, 07.07.2004 г. [04.10.2005]. DELBEM AC et al. Effect of Er:YAG laser on CaF2 formation and its anti-cariogenic action on human enamel: an in vitro study. J. Clin. Laser Med. Surg. 2003 Aug; 21(4):197-201.

(72) Имя изобретателя: Баркова Ирина Львовна (RU); Максимовская Людмила Николаевна (RU); Масычев Виктор Иванович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Баркова Ирина Львовна (RU); Максимовская Людмила Николаевна (RU); Масычев Виктор Иванович (RU) 
(98) Адрес для переписки: 119330, Москва, ул. Мосфильмовская, 37, корп.2, кв.7, пат.пов. А.И.Кузнецову 

(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ И КАРИЕСРЕЗИСТЕНТНОСТИ ЭМАЛИ ЗУБОВ
Изобретение относится к медицине, а именно к терапевтической стоматологии, и может быть использовано для повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зуба к кариесу. Для чего перед воздействием лазерного излучения слизистую десны покрывают защитным веществом: воском или светоотверждаемым коффердамом, затем на поверхность зубов наносят воду, или воду, разведенную перекисью водорода при ее концентрации 30-35%, или отбеливающий гель, разведенный перекисью водорода, а затем облучают поверхность зубов непрерывным излучением диодного лазера с длиной волны, выбранной из спектрального диапазона 800-970 нм в течение от 15 до 300 секунд, с плотностью мощности лазерного излучения в диапазоне от 10 до 100 Вт/см, с энергетической дозой облучения в диапазоне от 40 до 3000 Дж при плотности дозы от 200 до 20000 Дж/см2 и при мощности диодного лазера 2,8 Вт с диаметром светового пучка от 3,5 до 5 мм на расстоянии от 1 до 2 мм от поверхности зуба, причем при облучении проводят равномерное сканирование лазерного луча по поверхности зубов. Данный способ обеспечивает эффективность и безопасность выполнения процедуры повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов за счет существенного снижения энергетических параметров путем выбора оптимальных параметров лазерного излучения, а также за счет отбеливания эмали зубов при соответствующем выборе агента. 4 табл., 5 з.п. ф-лы.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к медицине, а именно к терапевтической стоматологии, и может быть использовано для повышения микротвердости и резистентности эмали зуба к кариесу путем воздействия лазерного излучения, а также для отбеливания эмали в косметической стоматологии.

Известен способ повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов путем воздействия на поверхность зубов лазерным излучением (Stem и др., Laser enamel:Ultrastructural observations of pulsed carbon dioxide laser effects. J.Dent.Res., 1972; 51; p.455-460).

В этом способе для повышения микротвердости для непрерывного облучения использовался СО2-лазер ( =10600 нм) с плотностью энергии 250-1000 Дж/см2 и типовыми временами воздействия от 50 мс до 2 с. При этом происходили ультраструктурные кристаллографические эффекты и фазовые изменения на поверхности эмали. Глубина проникновения лазерного света определяется коэффициентом поглощения доминирующего эндохромофора ( а˜700 см-1) и ограничивается глубиной около 50 мкм. Это позволяло локализовать объем выделения энергии. Однако и в этом случае СО2- лазер нагревал и затем оплавлял поверхность зуба одновременно с некоторым перегревом пульпы.

Кроме того, известен способ повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов путем воздействия на поверхность зубов лазерным излучением (P.-O.Beeking, Ch.Herrmann und R.Zuhrt. Untersuchung laserbearbeiteter Zahnoberflächen nach Säureexposition. Dtsch. Stomatol. 40, 1990, s.490-492. Verlag Gesundheit GmbH Berlin).

В этом способе при воздействии излучением СО 2-лазера (плотность энергии излучения 50 Дж/см2 ) происходит оплавление поверхностного слоя эмали на глубину до 50 мкм. При воздействии излучением СО2-лазера, при мощности 4-10 Вт и скорости обработки 10-50 мм·с -1, на эмаль зуба было обнаружено повышение микротвердости эмали в зоне оплавления и ее гомогенизация, а также частичное повышение кислотной резистентности по сравнению с контрольными поверхностями в in vitro кариесной модели. Пограничная с оплавленными участками эмаль (зона теплового воздействия) проявляет еще большую сопротивляемость кислотам в искусственной кариозной среде.

Однако при данном методе обработки возникают нежелательные побочные эффекты - частичное разрыхление тканей, появление трещин эмали, усиливающиеся при увеличении мощности лазера.

Известен способ (прототип) повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов путем воздействия на поверхность зубов лазерным излучением (RU 2127137 С1, Альтшулер Г.Б., Беликов А.В., 10.03.99).

Однако импульсный лазер, используемый в известном из RU 2127137 техническом решении, оплавляет поверхность эмали и дентин при значительно более низких уровнях накопленной энергии, чем непрерывный лазер. При этом импульсный лазер создает увеличение температуры (более 1000°С) на поверхности зуба, достаточное для сращивания и оплавления кристаллов эмали, которые состоят из карбонизированного апатита. Эта зона поверхностного оплавления составляет обычно около 5 мкм. Под этой зоной находится область взаимодействия глубиной 10-40 мкм. В этой области увеличение температуры недостаточно для процесса карбонизации ткани (выпадения углерода), однако достаточно для некоторых композиционных изменений в кристаллах. Инфракрасный анализ показывает, что содержание углерода хотя сильно уменьшается, однако он есть (окрашивание поверхности), а поверхностными фазами являются гидроксиапатит и окись тетракальций-дифосфата. Кроме выпадения углерода на поверхности этому способу свойственны также и другие недостатки, характерные для импульсных Nd:YAG-лазеров, связанные с высоким давлением света, ударной волной и ионизацией поверхностного слоя эмали зуба.

Следовательно, использование в известном способе (прототипе) высокоэнергетических импульсов лазерного излучения (т.е. использование лазерного излучения в импульсном режиме) и воздействие высокого давления лазерного света и ударной волны вызывают дополнительные механические напряжения в структуре зуба и ведут к повышению вероятности образования микротрещин, а следовательно, к возможному разрушению зуба.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа, обеспечивающего эффективность и безопасность выполнения процедуры повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов за счет существенного снижения энергетических параметров лазерного излучения и путем выбора оптимальных параметров лазерного облучения. Выбор оптимальных параметров позволяет снизить тепловую нагрузку, действующую на поверхность и на пульпу зуба, и полностью исключить действие ударной волны и плазмообразование на поверхности зуба. Наряду с этим покрытие защитным веществом слизистой десны позволяет избежать опасного воздействия на нее лазерного луча и агента, наносимого на поверхность зубов для активации лазерного излучения. Кроме того, решается задача повышения эффективности способа за счет отбеливания эмали зубов при соответствующем выборе агента, наносимого на поверхность зубов перед лазерным облучением. При этом агент обеспечивает не только отбеливание эмали при лазерной активации, но и способствует повышению микротвердости и кариесрезистентности.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов путем воздействия на поверхность зубов лазерным излучением, согласно изобретению, перед воздействием лазерного излучения слизистую десны покрывают защитным веществом. Затем на поверхность зубов наносят воду или воду, разведенную перекисью водорода при ее концентрации 30-35%, или отбеливающий гель, разведенный перекисью водорода, а затем облучают поверхность зубов непрерывным излучением диодного лазера с длиной волны, выбранной из спектрального диапазона 800-970 нм в течение от 15 до 300 секунд. Причем при облучении проводят равномерное сканирование лазерного луча по поверхности зубов.

Кроме того, в качестве защитного вещества используют воск.

Также в качестве защитного вещества может быть использован светоотверждаемый коффердам.

Целесообразно, чтобы плотность мощности лазерного излучения была выбрана в диапазоне от 10 до 100 Вт/см2.

Рекомендуется, чтобы энергетическая доза облучения бала выбрана в диапазоне от 40 до 3000 Дж при плотности дозы от 200 до 20000 Дж/см2.

Предусмотрено, что облучение проводят при мощности диодного лазера 2,8 Вт с диаметром светового пучка от 3,5 до 5 мм на расстоянии от 1 до 2 мм от поверхности зуба.

В таблице 1 приведены средние значения относительных приращений микротвердости эмали зубов трех типов при различных сроках лазерного воздействия.

В таблице 2 приведены средние значения микротвердости эмали зуба при различных сроках лазерного воздействия в процессе отбеливания.

В таблице 3 приведены приращения микротвердости эмали зуба в процентах от контроля при различных сроках лазерного воздействия в процессе отбеливания.

В таблице 4 приведены средние значения микротвердости эмали зуба при различных сроках лазерного воздействия на увлажненную водой поверхность зуба.

Способ повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зуба осуществляется следующим образом.

В качестве источника излучения использовалась лазерная установка типа Opus - 5 или Opus - 10, включающая электрически связанные диодный лазер как таковой, блок питания, блок управления с таймером и средство подвода лазерного излучения к облучаемой поверхности зубов, состоящее из гибкого световода, снабженного на выходе сменными наконечниками.

Пациента располагают в удобном положении в зубоврачебном кресле. Перед воздействием лазерного излучения слизистую десны покрывают защитным веществом, например воском или светоотверждаемым коффердамом. Затем на поверхность зубов наносят агент, включающий кислородсодержащие компоненты. Покрытие защитным веществом слизистой десны позволяет избежать опасного воздействия на нее лазерного луча и агента. Агент обеспечивает не только отбеливание эмали при лазерной активации, но и способствует повышению микротвердости и кариесрезистентности. После нанесения агента поверхность зубов облучают непрерывным излучением диодного лазера с длиной волны, выбранной из спектрального диапазона 800-970 нм. Облучение проводят в непрерывном режиме в течение от 15 до 300 секунд. При облучении проводят равномерное сканирование лазерного луча по поверхности зубов. Облучение проводят при мощности диодного лазера 2,8 Вт с диаметром светового пучка от 3,5 до 5 мм на расстоянии от 1 до 2 мм от поверхности зуба. С целью получения дополнительного эффекта отбеливания эмали зубов агент рекомендуется разводить перекисью водорода при ее концентрации 30-35%. В качестве агента может быть использован отбеливающий гель, разведенный перекисью водорода. В случае получения только эффекта повышения микротвердости и кариесрезистентности в качестве такого агента предложено использовать воду, которая может наноситься различными способами, в том числе, например, путем постоянного орошения зуба или впрыскивания воздушно-водяного спрея.

Как показали проведенные эксперименты, в целях безопасности нанесения лазерной травмы, а именно разрушения эмали, облучение зубов рекомендуется производить при плотности мощности лазерного излучения, находящегося в диапазоне от 10 до 100 Вт/см2 . Также рекомендуется, чтобы энергетическая доза облучения была выбрана в диапазоне от 40 до 3000 Дж при плотности дозы от 200 до 20000 Дж/см2.

Результаты экспериментов приведены в таблицах. В таблицах n - это число точек измерения, а уровни значимости различий р<0.05, р<0.01 и р<0.001 обозначены *, ** и *** соответственно. Причем достоверность различий для средних значений признаков определялась с использованием параметрического критерия Стьюдента.

Положительный эффект лазерного воздействия наблюдается для всех исследованных типов зубов, а именно произошло повышение микротвердости эмали как витальных, так и девитальных (депульпированных) зубов (см. табл.1). Данные экспериментов, приведенные в таблице 2, подтверждают общую тенденцию к увеличению микротвердости эмали зуба при лазерном воздействии независимо от типа зуба.

Для большей наглядности были вычислены величины изменения микротвердости эмали зуба при различной длительности лазерного воздействия по отношению к среднему значению микротвердости, измеренной до лазерного воздействия. В таблице 3 приведены значения приращения в процентах от контроля при различной длительности лазерного воздействия. Из приведенных данных следует, что в среднем наибольшее увеличение микротвердости эмали зуба имело место при длительностях воздействия лазера 2 и 5 минут. Однако достоверное увеличение микротвердости имело место и при всех остальных (меньших) длительностях воздействия, что подтверждает общую направленность изменения микротвердости эмали в сторону ее увеличения в процессе проведения отбеливания с использованием лазерного облучения. Было также установлено повышение микротвердости эмали зубов в процессе их лазерного облучения при нанесении на зубную поверхность не отбеливающего геля, а воды. В таблице 4 приведены средние значения микротвердости эмали зубов и значения приращения в процентах от контроля при различной длительности лазерного воздействия на увлажненный зуб. Все измерения микротвердости эмали зубов проводились in vitro с помощью микротвердомера МТИ-3М.

Было проведено отбеливание зубов с применением лазера у 35 пациентов (20 женщин и 15 мужчин в возрасте от 18 до 58 лет) с исходным цветом зубов (от В2 до С4 по шкале VITA), с различными видами дисколоритов (окрашивание зубов пищевыми красителями, зубы курильщика, тетрациклиновые зубы, флюороз). Удалось добиться осветления зубов на 2-12 тонов.

Процедура отбеливания включает в себя несколько этапов:

1. Определение исходного цвета зубов по шкале VITA.

2. Изоляция мягких тканей десны с помощью жидкого светоотверждаемого кофердама, или воска.

3. Нанесение на зубы отбеливающего геля.

4. Последовательное воздействие на каждый отбеливаемый зуб лазерным облучением с равномерным сканированием по его поверхности в течение 30 секунд 4-6 раз за сеанс.

5. Удаление геля и кофердама, определение полученного цвета зубов по шкале VITA.

Пример 1. Выписка из истории болезни.

Пациентка П., 32 лет, обратилась в клинику 26.06.2004 г. с жалобами на не устраивающий ее цвет зубов. Со слов пациентки цвет зубов с возрастом приобрел более темный тон.

Диагноз: изменение цвета зубов в результате окрашивания пищевыми красителями.

Исходный цвет зубов верхней челюсти С2, нижней челюсти С3. После сеанса отбеливания с применением лазерного облучения цвет зубов верхней и нижней челюсти стал С1. Этой же пациентке для дальнейшего ортодонтического лечения требовалось удаление 35 и 45 зубов (левый и правый вторые нижние премоляры). Поэтому в процессе отбеливания половина коронковой части этих зубов была нами изолирована воском и служила затем контролем. У удаленных 35 и 45 зубов с помощью микротвердомера МТИ-3М была измерена микротвердость эмали контрольной и отбеленной половинок зубов. Полученные данные (среднее значение относительного приращения микротвердости эмали после лазерного воздействия 22,9±1,9%) согласуются с соответствующими лабораторными данными (табл.1).

Пример 2. Выписка из истории болезни.

Пациентка Ч., 22 лет, обратилась в клинику с жалобами на наличие темных пятен на зубах. Со слов пациентки такой цвет зубов у нее всю жизнь. Пациентка родилась и живет в Мордовии в зоне с повышенным содержанием фтора в питьевой воде. При осмотре 05.06.2004 г. эмаль почти всех поверхностей имеет матовый оттенок, на этом фоне выделяются пигментированные пятна желтовато-коричневого цвета А4, которые на центральных верхних резцах занимают 1/2 коронки зуба. Диагноз: флюороз меловидно-крапчатая форма. После сеанса отбеливания с применением лазерного облучения цвет пятен стал А1.

Пример 3. Выписка из истории болезни.

Пациентка А., 18 лет, обратилась в клинику 21.04.2004 г. с жалобами на неэстетичное выступание верхних зубов вперед.

При осмотре выявлено переднее положение верхней челюсти относительно нижней челюсти и основания черепа.

Диагноз: максиллярная прогнатия.

Было предложено ортодонтическое лечение, которое заключалось в исправлении прикуса с помощью брекетов, с предварительным удалением 14 и 24 зубов (левый и правый первые верхние премоляры).

С целью повышения кариесрезистентности эмали и предупреждения возможного развития кариеса в области крепления на зубах замков брекетсистемы перед ее постановкой было проведено лазерное облучение увлажненных водой вестибулярных поверхностей зубов пациентки с помощью диодного лазера (в течение 2 минут каждый зуб).В процессе лазерного облучения половина коронковой части 14 и 24 зубов, предназначенных для последующего удаления, была нами изолирована воском и служила в дальнейшем контролем. У удаленных 14 и 24 зубов с помощью микротвердомера МТИ-3М была измерена микротвердость эмали контрольной и отбеленной половинок зубов. Полученные данные (среднее значение относительного приращения микротвердости эмали после лазерного воздействия 25,21±2,94%) согласуются с соответствующими лабораторными данными (табл.4).

Клиническими преимуществами применения данного способа являются легкость и быстрота достижения желаемого результата: повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зуба, и, в случае использования в качестве химического агента отбеливающего геля, стойкий косметический эффект белизны зубов, а также отсутствие негативных побочных последствий со стороны твердых и мягких тканей полости рта. Все это позволяет рекомендовать способ повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов в широкую стоматологическую практику.

Таким образом, технический результат, заключающийся в повышении эффективности и безопасности лечения при использовании предлагаемого способа, обусловлен в основном тем, что процедуру повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов и отбеливания эмали производят непрерывным лазерным излучением диодного лазера при оптимальных параметрах (характеристиках) облучения, при этом перед воздействием лазерного излучения слизистую десны покрывают защитным веществом, что и позволяет исключить вероятность разрушение твердых тканей зуба (эмали и дентина).

Таблица 1 
Длительность лазерного воздействия (сек) Резцы Витальные премоляры Девитальн. Премоляры 
15" 14.98% ** 14.91% ** 12.07% ** 
30" 8.82% * 4.39% 9.19% 
60" 13.80% *** 9.04% * 8.90% 
120" 37.23% *** 22.68% *** 26.44% *** 
300" 19.68% *** 23.20% *** 26.99% *** 
Среднее приращение независимо от длительности воздействия 18.90±4.90% * 14.84±3.70% *** 16.72±4.12%* 
Среднее приращение независимо от типа зубов и длительности воздействия 16.82±2.32% *** 


Таблица 2 
Длительность лазерного воздействия Контроль (n=60) o) Эксперимент (n=60) Достоверность различий оо) 
15" 366,9±12,6 419,3±14,7 ** 
30" 350,3±7,5 375,9±8,3 * 
60" 317,6±11,8 350,9±12,4 - 
120" 334,6±6,3 431,7±8,7 *** 
300" 342,8±9,6 421,6±10,0 *** 
Таблица 3 
Длительность лазерного воздействия Эксперимент Достоверность различий 
15" 14,0±1,6% *** 
30" 7,5±1,9% ** 
60" 10,6±1,7% *** 
120" 28,8±1,8% *** 
300" 23,3±2,0% *** 
Таблица 4 
Длительность лазерного воздействия Контроль (n=60) o) Эксперимент (n=60) Достоверность различий оо) 
120" 327,7±63 407,9±9,5 *** 
1200" 332,6±5,2 402,3±10,0 *** 





ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ повышения микротвердости и кариесрезистентности эмали зубов путем воздействия на поверхность зубов лазерным излучением, отличающийся тем, что перед воздействием лазерного излучения слизистую десны покрывают защитным веществом, затем на поверхность зубов наносят воду, или воду, разведенную перекисью водорода при ее концентрации 30-35%, или отбеливающий гель, разведенный перекисью водорода, а затем облучают поверхность зубов непрерывным излучением диодного лазера с длиной волны, выбранной из спектрального диапазона 800-970 нм, в течение от 15 до 300 с, причем при облучении проводят равномерное сканирование лазерного луча по поверхности зубов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного вещества используют воск.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного вещества используют светоотверждаемый коффердам.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность мощности лазерного излучения выбирают в диапазоне от 10 до 100 Вт/см2.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергетическую дозу облучения выбирают в диапазоне от 40 до 3000 Дж при плотности дозы от 200 до 20000 Дж/см2 .

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение проводят при мощности диодного лазера 2,8 Вт с диаметром светового пучка от 3,5 до 5 мм на расстоянии от 1 до 2 мм от поверхности зуба.