fbpx

Подпишитесь на бесплатную рассылку обновлений сайта

Регистрируясь, Вы автоматически принимаете условия Соглашения на обработку персональных данных

Ультразвук в пародонтологии: от теории к практике

Целью любого пародонтального лечения является уменьшение присутствия микробных патогенов. Важно способствовать пародонтальному здоровью путем разрушения и удаления зубных отложений, от биопленки до камня без переинструментации поверхности корня.
Ручные инструменты удаляют зубные отложения за счет режущей кромки и разрыва связи между поврехностью зуба и отложением (Lea and Walmsley, 2009).
Ультразвуковые инструменты колеблются, при этом затупленный металлический инструмент совершает высокочастотные механические колебания, также имеются кавитационные и акустические силы и микропотоки, которые в совокупности удаляют / разрушают отложения. (Walmsleyet al., 1984; Khambay and Walmsley, 1999).

Звук — это вид энергии, создаваемой вибрациями. Люди могут слышать звук на частотах до 20 000 Гц или 20 кГц. Термин ультразвуковой относится к энергии, имеющей частоту выше 20 кГц, то есть выше диапазона слышимого человеческим ухом (Walmsley,1989). Ультразвук используется во многих отраслях, обычно для проникновения в среду и измерения силы отражения (например, сонографию используется в акушерстве) или для, например, ультразвуковой очистки ювелирных изделий.
Ультразвуковые стоматологические инструменты преобразуют электрический ток в высокочастотные (25-30 кГц) механические колебания (Lea и Walmsley, 2009). Эта трансформация достигается либо через магнитострикционный, либо пьезоэлектрический преобразователь.

Шкала звуковых частот. Частота более 20кГц соответствует ультразвуку

ультразвук


Магнитостриктивные аппараты

Магнитострикция определяется как изменение физических размеров материала в ответ на изменение его намагниченности. Другими словами, магнитострикционный материал изменит форму, когда он подвергается воздействию магнитного поля (Laird andWalmsley, 1991). Примеры магнитострикционных материалов — железо, никель, никелевые сплавы и кобальт.
В ультразвуковых стоматологических устройствах магнитострикция достигается путем прохождения переменного электромагнитного поля через никелевую трубку. В ответ на намагничивание никелевая трубка удлиняется, затем сжимается по длине (т. е. изменяется размеры), обеспечивающие продольные колебания (Oda et al., 2004). Эти вибрации перемещаются из трубки через соединительный корпус к наконечнику, что приводит к его высокочастотному колебанию. Электромагнитная энергия, создаваемая магнитострикционными аппаратами была темой споров относительно любого потенциального взаимодействия с кардиостимуляторами

На рисунке сверху показан магнитостриктивный наконечник, результатом воздействия электромагнитного поля на никелевую пластину являются продольные колебания; снизу показано как продольные колебания перемещаются из никелевой пластины через соединительный корпус к наконечнику. Крестики обозначают точки без вибрации или движения, называемые узловыми точками или пучками

ультразвук

Магнитостриктивные наконечники

3а

Магнитостриктивные аппараты

4а

Пьезоэлектрические аппараты

Кристаллические структуры, такие как кварц и определенные виды керамики, которые подвергаются изменениям размеров при воздействии электрического поля, называются пьезоэлектрическими (Laird and Walmsley, 1991).
В ультразвуковых стоматологических устройствах с пьезоэлектрическим преобразователем, переменный электрический ток проходит через керамический или кварцевый диск. В ответ на чередующееся прохождение тока, кристаллическая структура поочередно расширяется и сжимается, производя вибрации, приводящие к высокочастотным колебаниям (Laird and Walmsley, 1991).

Схема пьезоэлектрического ультразвукового наконечника. Прохождение электрического тока через кристалл заставляет его расширяться, а затем сокращаться, производя при этом продольные колебания, которые передаются на наконечник. Крестики обозначают узловые точки или точки без движение или вибрации

5а

Пьезоэлектрический наконечник и насадки к нему

6

Пьезоэлектрические аппараты

7а

Колебанием наконечника: модель движения

Направление движения (модель колебаний) производимая кончиком ультразвукового скейлера влияет на технику работы, в частности, важно понимать как кончик ультразвукового инструмента
адаптируется к зубу.
Известно, что тип колебания наконечника или так называемая модель движения, определяется типом преобразователя, пьезоэлектрические устройства производят линейный тип (рисунок колебаний), а магнитострикционные создают эллиптический рисунок.
Линейный ход — это тот, в котором кончик инструмента движется в продольном направлении вперед и назад в одной плоскости. При этом линейном рисунке, кинетическая энергия, создаваемая движением, распределяется между двумя поверхностями наконечника — спинкой и лицо. Поэтому, адаптируя инструмент либо спинкой либо лицом создается высокая и потенциально опасная степень силы, действующая перпендикулярно поверхности зуба. Было рекомендовано избегать такого размещения и применения чрезмерной силы. Важно, чтобы боковые поверхности кончика линейно колеблющегося инструмента адаптировались параллельно поверхности зуба с подметающими движениями.
Модель эллиптического хода включает в себя движения в нескольких плоскостях, кончик инструмента перемещается в продольном и поперечном направлениях, создавая картину в форме овала или «эллипса».
С помощью этого эллиптического рисунка кинетическая энергия распределяется между всеми поверхностями — спинка, лицо и две боковые поверхности — наконечника.
Это, довольно «широкое» (среди всех поверхностей) распределение энергия уменьшает ее количество, направленное на любую из поверхностей; поэтому любая поверхность наконечника эллиптического движения можно адаптировать к зуб, не прикладывая при этом дополнительную силу на поверхность зуба.
Данные, что пьезоэлектрические аппараты производят «линейные рисунки движения», а магнитострикционные -«эллиптический ход» , были получены в результате исследований (Walmsley et al., 1986; Gankerseer and Walmsley, 1987), в которых использовалась световая микроскопия (измерение отраженного света) для демонстрации характер колебаний наконечника (Lea et al., 2002, 2009a).
С тех пор, как эти исследования были проведены, появились новые технологии, которые используют сканирующую лазерную виброметрию для измерения колебаний ультразвуковых устройств. Используя 3D-лазерную виброметрию, Lea et al. (2009a) оценили модели колебаний пьезоэлектрических и магнитострикционных ультразвуковых приборов.
В отличие от выводов исследований световой микроскопии, это исследование продемонстрировало что и пьезоэлектрические и магнитострикционные приборы колеблются по эллиптической модели. При этом величина боковой магнитуды зависит от формы и мощности наконечника.
Другими словами, тип преобразователя, пьезоэлектрический или магнитострикционным, не определяет
рисунок хода, создаваемый наконечником, как ранее думали; оба производят эллиптический ход. Эллиптический рисунок будет изменяться в поперечном направлении от почти линейного до широкого в зависимости от настройки мощности и формы наконечника. Тонкий наконечник, более вероятно, создает широкие эллиптические рисунки, особенно при более высоких настройках мощности; низкая мощность и более широкие формы наконечника более вероятны производить узкое (почти линейное) эллиптическое движение (Lea et al., 2009a, 2009b).

 

Типы колебаний а- эллиптический, б-линейный

8а

а- конструкция пьезоэлектрического наконечника; в- конструкция магнитострикционного наконечника. Обратите внимание на более широкую / плоскую конструкцию пьезоэлектрического наконечника и более тонкой / цилиндрической конструкции магнитострикционного наконечника

9а

Ультразвук, механизмы действия

Высокочастотные колебания, вызванные как магнитострикционными так и пьезоэлектрическими преобразователями, в конечном счете, направляются на наконечник ультразвукового инструмента.
Высокочастотное колебание наконечника являются источником механических и биофизических сил, которые разрушают и удаляют отложения на поверхности зуба (Walmsley et al., 2008). Эти силы считаются основными механизмами действия, посредством которых работают все ультразвуковые приборы.

Механическое воздействие

Первичный механизм ультразвуковой обработки -это механический (Walmsley et al., 1984, 1988; Lea et al., 2009b). Зубные отложения разрушаются и удаляются, прежде всего, за счет прямого воздействия колеблющегося наконечника УЗ инструмента. Удаление камня ультразвуком обычно возникает либо путем абляции (или истощение) кальцинированного осадка из внешней поверхности отложения до поверхности собственно зуба либо за счет «отлома» камня от поверхности зуба. Напротив, за счет ручных инструментов происходит отрыв отложений от поверхности зуба (разрывается имеющаяся связь).
Хотя доказано, что частичная абляция (истончение камня) может происходить также при работе ручными инструментами, но этот процесс уже зависит от ряда рабочих параметров, таких как острота рабочей кромки инструмента и приложения сил на боковую часть инструмента (Lea and Walmsley, 2009). Неполная абляция
отложений, будь то ручная или ультразвуковая обработка, называется полированием камня.

Модели колебаний нагруженных и свободных наконечников P (широкие / плоские) и узких (нижние квадранты) (тонкие / цилиндрические) на высокой и низкой мощности (правые и левые квадранты). Обе конструкции демонстрируют эллиптическое движение под нагрузкой. Графики показывают точку P на (a) малой и (b) высокой мощностях и узкие насадки на (c) малой и (d) высокая мощностях. Оси показывают амплитуды смещения зонда, измеренные в микрометрах

10а
1УЗа

Ирригация

Поток ирриганта (обычно это вода) охлаждает наконечник инструмента и создает непрерывный лаваж во время работы, который помогает удалять «мусор» от места лечения и улучшает обзор операционного поля. Поскольку промывание продолжается в полной мере в момент проникновения кончика инструмента в пародонтальный карман (Nosal et al., 1991), осуществляется удаление свободно прикрепленной биопленки и эндотоксина с поверхности корня.
Moore et al. (1986) показал, что 39% эндотоксина с поверхности корня может удаляться очень легко путем ирригации. Эффект был продемонстрирован in vitro (Parini et al., 2005) при одноминутном промывании водой в ходе обработки пародонтального кармана с низкой скоростью потока, при этом образовывались пузырьки воздуха, усиливающие эффект.

Удаление отложений путем (а) абляции или истощение камня вплоть до поверхности зуба (в) полный отрыв отложений от зуба

11а

Кавитация и микростримминг

Когда охлаждающая вода проходит по колеблющемуся наконечнику, ультразвуковая энергия передается в воду, генерируя две биофизические силы, которые, вероятно, способствуют удалению биопленки — кавитацию и акустические микропотоки (микростриминг) (Walmsley et al.,1992).
Кавитация — это гидродинамическое явление, которое может быть определено как образование и дальнейшее схлопывание пульсирующих полостей или «пузырьков» в потоке жидкости, сопровождающееся шумом и гидравлическими ударами (Laird and Walmsley, 1991).
Пузыри заполняются водяным паром / газом, именно поэтому схлопывание пузырьков сопровождается
волнами или высокоскоростными струями жидкости, которые имеют способность удалять связанные частицы вещества с твердых поверхностей (Walmsley et al., 1984, 1985; Laird and Walmsley, 1991).
Микростримминг — явление, которое характеризуется мелкомасштабной («микро») циркуляцией жидкости. Микростримминг происходит вблизи любого объекта в колебательном движении, включая звуковые, ультразвуковые насадки и пульсирующие кавитационные пузырьки (Nyborg,1977; Khambay and Walmsley, 1999).
Этот энергичный, но мало скоростной ток жидкости производит гидродинамические силы сдвига в тесной близости к колеблющемуся наконечнику или газовому пузырьку (Nyborg, 1977, Khambay и Walmsley, 1999). Эти силы сдвига достаточно сильны для разрушения или повреждения биологических клеток (Nyborg, 1977) и продемонстрировали эффективность удаления заменителя зубного налета со стеклянной поверхности (Khambay and Walmsley, 1999). Это указывает на то, что акустический микропоток может, вероятно, играть определенную роль в разрушение и удаление биопленки и свободно прикрепленных отложений с поверхностей зубов.
Кавитация и акустический микростриминг являются связанными процессами и синергичны в своих механизмах (Khambay andWalmsley, 1999). Объединенный эффект кавитации и микростримминга способен к удалению биопленки при удалении на 0,5 мм наконечника в состоянии колебания (Walmsley et al., 1988).
Эти данные свидетельствуют о том, что эффективность ультразвукового оборудования при разрушении и удаление биопленки — это не только результат механическое действие осциллирующего наконечника, но также усиливается генерируемыми биофизическими силами в охлаждающей воде, окружающей наконечник (Walmsley et al., 1988).

Картина свободного,коллапсирующего пузыря, разрывающегося на более мелкие фрагменты и излучающего ударную волну. (1) пузырь на твердой поверхности; (2) подвергается деформации; (3) создание высокоскоростной струи жидкости; (4) струя пробивает пузырь и повреждает твердую поверхность

12а

Максимальная мощность ультразвукового наконечника. Светлые области указывают на участки высокой кавитационной активности, темные области указывают на места, где мало или нет активности

13а

Микрофотография магнитострикционного наконечника, показывающего акустический микропоток как перемещение частиц стеарата цинка на поверхности воды, в которой наконечник колеблется при амплитуде смещения 10,5 мкм

14а

Темная область на микрофотографии -окрашенная зубная поверхность. Удаление бляшки без воды (а) и с водой (b) серповидным наконечником, колеблющимся со скоростью 31 мкм. На обоих изображениях бляшка удаляется вибрирующим действием наконечника (область A). Дополнительное удаление (область B) вызвано кавитационной активностью, показано на изображении (b). Направление потока воды обозначенные стрелками.

15а

Операционные показатели

При работе как с звуковыми, так и с ультразвуковыми (магнитострикционными и пьезоэлектиеческими) аппаратам имеются 3 операционных показателя, которые может изменять оператор в процессе лечения.

2УЗа

Частота колебаний

Частота определяется как скорость, с которой что-то происходит или повторяется в пределах определенного периода времени. Тогда для колебляющегося объекта частота -это число полных циклов (вперед-назад) в секунду.
Для ультразвукового оборудования- это количество движений (ходов) рабочего кончика наконечника в секунду. Стандартная единица измерения частоты герц, сокращенно Гц. Если объект колеблется 1 цикл в секунду, то частота 1Гц; 100 циклов в секунду равно 100 Гц. Существует и большая единица частоты — это килогерц (кГц), которая равна тысячи циклов в секунду. Современные ультразвуковые аппараты имеют частоту колебания 30 кГц (магнитострикционный и пьезоэлектрический) или 25 кГц (только магнитострикционные). Именно поэтому аппараты, работающие на частоте 30 кГц завершают 30 000 эллиптических циклов в секунду.
Резонансная частота является собственной вибрацией объекта, которая определяется физическими параметрами вибрационного объекта. Например, каждая строка на гитаре, когда на ней играют, будет вибрировать на своей резонансной частоте, определяемая длиной, массой и степенью натяжения струны, т.е. ее физическими параметрами. Эта резонансная частота создает высоту звука, уникальную для этой струны.
Аналогичным образом изготавливаются и ультразвуковые аппараты, так, чтобы
колебаться на резонансной частоте, обеспечиваюей оптимальную вибрацию наконечника с минимальной затратой энергии (Lea and Walmsley, 2009).
Устройство заблокировано на резонансную частоту преобразователя и регулировка частоты колебания клиницистом невозможна.
Термин автонастройка иногда используется в справочной литературе, прилагаемой к аппарату. Обычно это означает, что оно работает на заблокированном резонаторе.
Небольшое количество клиницистов выступают за использование ультразвуковых устройств с ручной настройкой, которая позволяют регулировать рабочую частоту в попытке улучшить комфорт пациента или улучшить видимость при эндоскопической периодонтальной обработке (Kwan, 2005). Изменения операционной частоты колебания наконечника относительно резонансной частоты, обеспечивающей
оптимальную производительность, снижает эффективность удаления отложений, тем самым увеличивая рабочее время, необходимое для завершения обработки.

Перемещение максимальной вибрации вдоль наконечника ( значения представляют собой среднее значение 10 показаний ± 1 стандартное отклонение) Видно, как далеко насадка смещается от нулевого положения. Амплитуда смещения измерена как половина смещения насадки от пика до пика и наибольшая на ненагруженном наконечнике

16а

Мощность

В то время как количество колебательных движений в секунду производимое ультразвуковым устройством величина, как правило, фиксированная, длина этих движений является переменной.
Диапазон перемещения или длина хода осциллирующего наконечника определяется амплитудой смещения, то есть, как далеко перемещается наконечник с нулевой позиции.
Амплитуда смещения ультразвуковых наконечников измеряется в микронах (мкм), 1 мкм равен 0,001 мм и составляет половину расстояния от пиковых смещений наконечника (Walmsley et al.,1986).
Максимальная амплитуда смещения свободного, неограниченного в движении кончика инструмента определяется мощностью, подаваемой на преобразователь и дизайном инструмента (Walmsley et al., 1986; Lea et al., 2003a, 2009a, 2009b; Felver et al., 2009; Walmsley et al., 2013).

Влияние настроек мощности на амплитуду смещения (длина хода) наконечника

17а

Влияние мощности на амплитуду смещения

Настройку мощности устройства можно изменять для колебания величины потребляемой преобразователем мощности. Увеличение подаваемой электроэнергии
на вход преобразователя увеличивает амплитуду хода наконечника, и удлиняет его ход; уменьшение входной мощности преобразователя уменьшает амплитуду смещения наконечника, укорачивает ход (Walmsley et al., 1986; Chapple et al., 1995).
Из-за этой прямой, но не обязательно линейной корреляции между мощностью и амплитудой смещения, уровень мощности может служить для оценки хода инструмента (Lea et al., 2003a). Именно поэтому в современных ультразвуковых устройствах производится непосредственная оценка уровень мощности от низкой до высокой по соответствующей шкале, избегая измерения смещения амплитуды осциллирующего наконечника в микронах.

Управление мощностью (а) магнитострикционные и (б) пьезоэлектрические аппараты

18а

Влияние дизайна наконечника на амплитуду

Необходимо помнить, что степень, в которой потребляемая мощность увеличивает или уменьшает амплитуду смещения является переменной и зависит от конструкции наконечника. При одинаковой настройке мощности разные дизайны инструментов, а также различные кончики одного и того же дизайн, будут колебаться с различным изменением амплитуды (Walmsley et al., 1986; Gankerseer и Walmsley, 1987; Trenter et al., 2003, Lea et al., 2002, 2003a, 2003b, 2006, 2009a, 2009b).
Клиническое значение этой изменчивости того, что для достижения такого же уровня производительности, требуются разные настройки для разных инструментов (Lea et al., 2003a); поэтому, клиницисты следует вносить корректировки в настройки мощности для каждого инструмента, используемого на практике.
Также важно понимать, что стандартных настроек мощности не существуют между типами преобразователей (пьезоэлектрические или магнитострикционные) или между разновидностями одного типа генераторов.
Исследования продемонстрировали большую амплитуду смещения (Lea et al., 2003a) и, тем самым, более значительное повреждение корня (Busslinger et al., 2001) от пьезоэлектрических устройства по сравнению с магнитострикционными устройствами, работающие при одинаковых настройках мощности с наконечниками аналогичного дизайна. Таким образом, настройки мощности необходимо учитывать в зависимости от типа преобразователя, а также дизайна наконечника и типа отложений.

Уровень подачи воды

Контакт между высокочастотным колеблющимся наконечником и поверхностью зуба может приводить к увеличению температуры, называемой фрикционным нагревом (Walmsley andWilliams, 1986; Lea et al., 2004).
Это тепло может поглощаться зубными тканями и приводит к повышенной температуры тканей зуба (Walmsley and Williams, 1986).
Чтобы свести к минимуму этот эффект, все ультразвуковые приборы работают с непрерывной подачей воды, проходящей по осциллирующему наконечнику, действуя как хладагент.
В момент прохождения воды, все тепло переходит в поток воды и удаляется с поверхности инструмента (Walmsley 1986; Lea et al., 2004). В магнитострикционных аппаратах, вода проходит и охлаждает никелевые пластинки преобразователя.
Во время работы фрикционный нагрев будет производиться, если количество воды, протекающей по кончику инструмента, будет недостаточным, это в свою очередь происходит из-за неадекватного потока воды или образование водного аэрозоля.
Аэрозолизация- это результат высоких настроек мощности. При этом вода «сбрасывается» с поверхности наконечника в виде легкой дымки не достигая кончика инструмента. Таким образом, регулировка тепла не осуществляется (Lea et al., 2002).
Достаточное количество воды для наконечника также необходим для генерации «лаважа» и обеспечения биофизических сил кавитации и акустического микростриминга. В нормальных условиях эксплуатации, скорость потока 20-30 мл / мин обеспечивает достаточное количество воды для охлаждения (Walmsley and Williams, 1986; Kocher and Plagmann, 1996; Nicoll and Peters, 1998; Trenter and Walmsley, 2003) и возникновение кавитации и микростриминга (Walmsley et al., 1984, 1986, 1988, 1990; Walmsley and Williams, 1986).
При изменении амплитуды, дизайна наконечника и уровня мощность также меняется количество воды, создаваемое колеблющимся наконечником. Количество воды варьируется между инструментами разных дизайнов, а также среди инструментов одного и того же дизайна (Lea et al., 2002; Koster et al., 2009).
Высокие настройки мощности распыляют воду, создавая аэрозоль, тогда как более низкие параметры мощности обычно приводят к постоянному потоку воды, которая течет по всей длине наконечника (Lea et al., 2002). Исходя из этого, врачу следует корректировать скорость подачи воды для каждого наконечника, используемого на практике.
В настоящее время контроль расхода воды на ультразвуковых аппаратах невозможен; скорее, он обеспечивает произвольную оценку расхода от низкого до высокого (Koster et al., 2009). Как правило, расход, который эффективно охлаждает и максимизирует кавитацию и микропотоковую активность — та, которая производит прерывистые капли на активированном наконечнике. Чтобы установить эффективную настройку для работы, необходимо установить средний уровень мощности и такой поток воды чтобы капли периодически (непостоянно) капали с кончика инструмента.
Эта рекомендация по образованию капель на кончике инструмента основаны на научных данных и, находятся в неком противоречии с технической документацией, в которой говориться о необходимости образования мелкого тумана или эффекта гало на кончике инструмента (Nield-Gehrig, 2008). Как только что обсуждалось, аэрозольный туман недостаточен для нейтрализации фрикционного нагрева (Lea et al., 2002). Дополнительно, такой неадекватный уровень подачи уменьшает возникновение эффекта кавитации и микропотоков на поверхности (Walmsley et al., 1988).

Вид аэрозольного облака

19а

Контроль расхода воды (а) пьезоэлектрических и (б) магнитострикционных блоков

20а

Верный уровень подачи воды в виде прерывистых капель на активном наконечнике при средней мощности

21а

Акустическая мощность ультразвуковых скейлеров


Этот показатель является совместным результатом всех операционных переменных — частоты, амплитуды смещения и уровня подачи воды, которые в сумме и определяют общую акустическую мощность, создаваемую ультразвуковым скейлером.
Акустическая мощность, производимая ультразвуковым аппаратом является продуктом (a) эффективности механического действия устройства и (б) количества кавитационной и микропотоковой активности, которую можно точно измерить амплитуде смещения (Walmsleyetal., 1986).
Эффективность механического действия
Эффективность вибрирующего наконечника при отрыве зубных отложений от поверхности зуба коррелируют с величиной силы, оказываемой кончиком инструмента.
Чем больше силы, приложенной кончиком инструмента, тем эффективнее отложение разрушится.
По второму закону Ньютона, степень силы объекта, такого как ультразвуковой наконечник, определяются тем, ускоряется или замедляется объект в определенном направлении.
Сила (F) –это произведение массы объекта (m), умноженное на его ускорению (а) (Hewitt, 1997).
Ускорение движущегося объекта (т. е. колебания ультразвукового наконечника) зависит от расстояния и
рассчитывается путем деления расстояния на квадрат времени (Hewitt, 1997). Расстояние в этом расчете-это амплитуда смещения колеблющегося наконечник.
Поэтому, когда масса объекта остается постоянной, увеличение расстояния увеличит ускорение объекта, что приводит к увеличению в чистую силу, оказываемую объектом. Другими словами, чем больше амплитуда смещения, тем больше сила, оказываемая осциллирующим кончиком инструмента.
Учитывая влияние амплитуды смещения на силу, амплитуда смещения осциллирующего наконечника может влиять на эффективность обработки (скейлинга), а также на повреждения поверхности корня. Увеличение уровня мощности (т. е. увеличение амплитуды смещения) приводят к увеличению в потере корневого вещества или шероховатости корня (LieandLeknes, 1985; Flemmigetal., 1998a, 1998b; Folwacznyetal., 2004; Leaetal., 2009b)
Flemmigetal. оценили влияние различных рабочих параметров — включая низкие, средние и высокие установки мощности — на глубину и объем дефектов поверхности корня после контрольно-измерительной оценки. Использовались магнитострикционные и пьезоэлектрические ультразвуковые скейлеры.
Обобщенные данные этих исследований показывает, что по мере увеличения уровня мощности, количество тканей корня, которое было удалено всегда увеличивается, что бы не измерялось, глубина дефектов или их объем.
Leaetal. (2009b) провели аналогичную оценку рабочих параметров по форме, глубине, и объем дефектов поверхности корня, создаваемых магнитострикционными и наконечниками. В соответствии с выводами Flemmig увеличение мощности привело к увеличению амплитуд смещения, а также увеличению глубины и объема поверхностных дефектов корня для обоих типов устройств.
Выраженность кавитационных и микропотоковых эффектов
Количество кавитационной и микропотоковой активности, которая возникает в окружающей охлаждающей воде колеблющегося наконечника, соотносится с общей акустической мощностью, и это также влияет эффективность и силу удаления биопленки. По мере увеличения смещения наконечника имеется корреляционное увеличение как кавитации (Leaetal., 2005; Felveretal., 2009; Walmsleyetal., 2013) , так и микростриминга (Khambay andWalmsley, 1999).
Однако степень, с которой амплитуда увеличивает или уменьшает выраженность кавитации и микропотоковой активности зависит от конструкции ультразвукового наконечника . Наконечники с более широким диаметром и прямоугольным поперечным сечением обычно создают большие гравитационные активности, чем тонкие с цилиндрическим поперечным сечением (Walmsleyetal., 1988; Khambay и Walmsley, 1999; Leaetal., 2005; Felveretal., 2009).
Рабочие инструменты колеблются в определенной последовательности узлов и анти-узлов с максимальной амплитудой колебания на свободном, нефиксированном кончике инструмента. Соответственно, наибольшая сила микропотока находится в непосредственной близости кончика инструмента (Khambay andWalmsley, 1999). Однако максимальная кавитационная активность происходит дальше вверх по неограниченно осциллирующему инструменту на вибрационных анти-узлах (Felveretal., 2009; Walmsleyetal., 2013) .
Чтобы быть клинически полезным для удаления биопленки с поверхностей корня, кавитация должна происходить при более низких настройках мощности и при максимально свободном кончике инструмента.
Walmsley и другие. (2012) продемонстрировали, что боковое давление, прилагаемое для поддержания контакта наконечника к зубу влияет на кавитационную активность.
При более низких настройках мощности выраженность кавитации растет вплоть до нагрузки 2,0 Н. Нагрузка также изменяет распределение кавитационной активности, прежде всего в анти-узлах, прежде всего в клинически более значимых областях инструмента. Причем этот эффект более выражен в узких насадках, чем широких. (Walmsleyetal., 2013).
По мере увеличения кавитационных и потоковых сил, увеличивается и площадь поверхности зуба, где биопленка была удалена благодаря этим силам. То есть удаление биопленки происходит в соответствии с ориентацией наконечника к поверхности зуба (Walmsleyetal., 1988; Khambay and Walmsley, 1999).
Вертикальная адаптация наконечника к поверхности зуба (расположение как периодонтальный зонд) привело к восьмикратному увеличению удаления биопленки по сравнению с увеличением в шесть раз, когда наконечник был ориентирован под наклоном к поверхности зуба (адаптирован как серповидный скейлер) (Walmsleyetal., 1988).

2 закон Ньютона

22а

Концепция минимально эффективной мощности

Хотя большая амплитуда колебания (выше настройки мощности) желательна для эффективного удаления отложений (повышенная сила для эффективного удаления плотных структур, увеличенная кавитация для эффективного удаления биопленки), меньшая амплитуда в тоже время (более низкая мощность) помогает избегать чрезмерной переинструментации корня и минимизировать его повреждение.
Чтобы достичь этих целей для клинициста важно использовать ультразвуковое оборудование с минимальной эффективной мощностью — достаточно высокой, чтобы эффективно разрушить отложения, но достаточно низкой, чтобы предотвратить или минимизировать повреждение поверхности корня.
Требуемая минимальная эффективная мощность будет варьироваться в зависимости от типа отложений и типа преобразователя и дизайна наконечника.
В целом, более высокие уровни мощности необходимы для эффективного удаления прочно прикрепленных отложений, тогда как более низкие уровни мощности достаточны для удаления биопленки и пигментированных отложений.
Примечательно, что пороговый уровень мощности для обработки поверхности корней, то есть длина хода инструмента, при которой создается наибольшая сила кавитации создается без «пергрузки» поверхность корня, находится в среднем диапазоне настроек мощности (LieandLeknes, 1985; Baehnietal., 1987;Walmsleyetal., 1988; Jacobsonetal., 1994;Flemmigetal., 1998a, 1998b; Leaetal., 2005;Felveretal., 2009; Walmsleyetal., 2013), тогда как многим специалистам кажется, что она в зоне малой мощности.
Использование минимальной эффективной мощности обеспечивает эффективное лечение пародонта, минимизируя повреждение поверхности корня. Использование настройки средней мощности было продемонстрировано как самое эффективное по сравнению с высокой мощностью для достижения основных целей лечения пародонтита (Chappleetal., 1995). Поэтому использование ультразвукового скейлера постоянно в диапазоне высоких мощностей с целью улучшения качества лечения не нашло своего подтверждения.

 

Увеличение амплитуды смещения и увеличение силы, оказываемой наконечником

23а
3УЗа

Фотография наконечника без нагрузки при мощности 10/10. Светлые участки обозначают области высокой кавитационной активности, темные области указывают на участки малой активности. Обратите внимание, что в незагруженных условиях области высокой кавитационной активности на вибрационном антиузле напротив свободного конца наконечника

24а

Моделирование эффекта нагрузки на ультразвуковой наконечник при мощности 10/10. Применение нагрузки сдвигает распределение кавитации, что приводит к увеличению кавитационная активность в активной области наконечника

25а

Удаление зубного налета наконечником и кавитационной активностью в результате (а) вертикальной адаптации наконечника и (в) угловой адаптация наконечника. Указано направление потока воды стрелками

26а
4УЗа

Технологии звукового скейлинга

Звуковые устройства работают на более низких частотах вибрации по сравнению с ультразвуковыми аппаратами ( звуковой диапазон 16-18 кГц) (Gankerseer and Walmsley, 1987).
Звуковой скейлер прикрепляется напрямую к рукаву на стоматологическую установку. Инструмент на наконечнике колеблется в результате прохождения воздуха через металлический стержень, содержащейся в корпусе инструмента (Gankerseer and Walmsley, 1987). Как и в случае с ультразвуковыми устройствами, охлаждающая вода проходит через наконечник к кончику инструмента, чтобы уменьшить возникновение трения.
Модель колебаний наконечника для звукового скейлера эллиптическая (рис. 3.36), с движением в поперечной плоскости, не меньшим, чем движение по продольной оси (Gankerseer и Walmsley, 1987; Jacobsen et al., 1994).
Амплитуда смещения
На амплитуду смещения осциллирующего звукового наконечника влияет входное давление воздуха, дизайн инструмента и нагрузка. Как и в случае ультразвуковых скейлеров, амплитуда смещения изменяется при изменения дизайна инструмента, но при этом может довольно легко приглушаться более высокой нагрузкой по сравнению с ультразвуковыми скейлерам, что может мешать кончику инструмента совершать колебания (Gankerseer andWalmsley, 1987; Ritz et al., 1991).
Существенное ограничение звукового скейлинга это то, что амплитуда колебания не может быть скорректирована оператором; так как эта величина определяется входным давления воздуха в наконечнике, и соответственно рабочие показатели не так легко могут изменяться во время клинического приема.
Gankerseer and Walmsley (1987) продемонстрировали , что увеличение входного давления воздуха увеличивает амплитуда смещения инструмента с наибольшим увеличением амплитуды в поперечном направление. Клинически, неспособность врача уменьшать амплитуду смещения вызывает больше беспокойство, чем невозможность увеличить этот показатель, поскольку звуковой скейлер по своей природе осциллирует при большей амплитуда, способной повреждать поверхность корня.
Из-за значительного увеличения потери корневой поверхности, возникающие в результате звуковых скейлинга по сравнению с ультразвуковым, использование первых противопоказано для работы под десной и ограничена только корональным скейлингом.

Эллиптическое колебание звукового скейлера, (а) поперечное перемещение (b) продольное перемещение

Created with GIMP

Звуковой наконечник

Created with GIMP

Аппарат "Вектор"

Created with GIMP

Ультразвук: последние разработки в скейлинге

Желание дополнительно уменьшить воздействие на поверхность корня во время ультразвукового скейлинга привело к разработке нового ультразвукового устройства, которое колеблется линейно, но вертикальном (вверх и вниз ) направлении, в отличие от продольного движения (вперед и назад).
Этот вертикальный ход позволяет кончику осциллировать параллельно поверхность зуба, исключая любые поперечные (эллиптические) вибрации относительно зуба, в результате чего значительно меньше удаления корневого вещества по сравнению с обычными ультразвуковыми системами (Rupf et al., 2005; Kawashima et al., 2007).
Ультразвуковые колебания генерируются пьезоэлектрическим преобразователем, но передаются через гибкое кольцо к рабочему наконечнику, которое расположено под углом 90∘ к наконечнику аппарата для облегчения вертикального движения (Guentsch и Preshaw, 2008; Lea and Walmsley, 2009).
Поскольку вертикальный ход уменьшает и эффект механического удаления отложений, аппарат используется в сочетании с абразивными и полирующими жидкостями, которые необходимы для эффективной работы (Braun et al., 2006).
Возникновение кавитации вокруг этого типа устройств не было оценено на сегодняшний день (Lea and Walmsley, 2009). Несколько работ, посвященных анализу эффективности этого нового подхода к ультразвуковой обработке, показали, что при использовании таких устройств клинические результаты сопоставимы с достигаемыми при традиционными ультразвуковом скейлинге (Guentsch, Preshaw, 2008; Walmsley et al., 2008), но лечение занимает больше времени, чем обычное (Braun et al., 2006) и метод не эффективен при удалении крупных и плотных отложений (Guencch and Preshaw, 2008).
Поскольку вертикальные колебания менее разрушительны чем эллиптические, использование этого устройства может быть рекомендовано для поддерживающей пародонтальной терапии и поддерживающего лечения в области имплантов (Guensch and Preshaw, 2008).

Переведено авторами проекта «Современная пародонтология», по материалам «ULTRASONIC PERIODONTAL DEBRIDEMENT Theory and Technique» Marie D. George, Timothy G. Donley, Philip M. Preshaw

Добавить комментарий