OCENA ELEKTRONOWO-MIKROSKOPOWA ZGŁADÓW SZKLIWA PO ZABIEGU STRIPPINGU TURBINOWEGO

ANNALES ACADEMIAE MEDICAE STETINENSIS ROCZNIKI POMORSKIEJ AKADEMII MEDYCZNEJ W SZCZECINIE 2007, 53, SUPPL. 3, 89 93 MARCIN MIKULEWICZ 1, TERESA MATTHEWS-BRZOZOWSKA 1, 2 OCENA ELEKTRONOWO-MIKROSKOPOWA ZGŁADÓW SZKLIWA PO ZABIEGU STRIPPINGU TURBINOWEGO ELECTRON MICROSCOPE EVALUATION OF ENAMEL SLAYS AFTER AIR ROTOR STRIPPING 1 Samodzielna Pracownia Wad Rozwojowych Twarzy Katedry Ortopedii Szczękowej i Ortodoncji Akademii Medycznej we Wrocławiu ul. Krakowska 26, 50-425 Wrocław Kierownik: dr n. med. Janina Szeląg 2 Katedra i Klinika Stomatologii Zachowawczej i Periodontologii Akademii Medycznej w Poznaniu ul. Bukowska 70, 60-812 Poznań Kierownik: prof. dr hab. n. med. Janina Stopa Summary Introduction: Air rotor stripping (ARS) procedure which is applied in orthodontic therapy during crowding treatment enables for controlled removal of enamel layer from proximal surfaces. Condition of deeper enamel layers is crucial for hypothetic cariogenic implications. Objectives: Evaluation of deeper layers of enamel on proximal surface of teeth which had undergone ARS procedure. Material and methods: The research material consisted of 15 human premolars. Stripping was conducted using Sheridan s advocated tools; burr No 699LC i 848FD Raintree Essix Ltd. Scanning electron microscope BS 300 Tesla for enamel evaluation was used. Microscope magnification of 100 and 1000 times was applied. Results: We had conducted occurrence of demineralization of deeper enamel layer with different intensity. The depth of demineralization varied between 350 and 500 μm. Conclusions: Stripping reduces enamel layer and therefore transmits demineralization area towards surface (contact fluoridation is recommended). K e y w o r d s: stripping scanning electron microscopy human teeth. Wstęp: Zabieg strippingu turbinowego (air rotor stripping ARS), często stosowany podczas leczenia ortodontycznego, polega na kontrolowanym usuwaniu określonej warstwy szkliwa zębów z powierzchni stycznych. Stan warstw podpowierzchniowych szkliwa może mieć znaczenie dla ewentualnych komplikacji kariogennych po tym zabiegu. Celem pracy była ocena stanu podpowierzchniowych warstw szkliwa na powierzchniach stycznych zębów poddanych zabiegowi ARS. Materiał i metody: Materiał badawczy stanowiło 15 ludzkich zębów przedtrzonowych. Stripping wykonano wybranymi wiertłami z zestawu Sheridana: wiertła 699LC i 848FD Raintree Essix. Badania obrazowania topografii szkliwa przeprowadzono przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego BS300 firmy Tesla. Obrazy topografii powierzchni dokumentowano przy powiększeniach ok. 100 i 1000 razy. Wyniki: Stwierdzono występowanie uszkodzeń warstw podpowierzchniowych szkliwa o różnej intensywności. Głębokość podpowierzchniowej demineralizacji po zabiegu wahała się 350 500 μm. Wnioski: Stripping, redukując warstwę podpowierzchniową, przesuwa obszar demineralizacji ku powierzchni (zalecana jest fluoryzacja kontaktowa po zabiegu). H a s ł a: stripping skaningowy mikroskop elektronowy zęby ludzkie. Streszczenie Wstęp Zabieg strippingu, stosowany podczas leczenia ortodontycznego, polega na kontrolowanym usuwaniu

90 MARCIN MIKULEWICZ, TERESA MATTHEWS-BRZOZOWSKA określonej warstwy szkliwa z powierzchni stycznych zębów siecznych, przedtrzonowych i kłów. W piśmiennictwie wyróżnia się stripping ręczny wykonywany przy użyciu pasków ściernych oraz stripping turbinowy (air rotor stripping ARS) wykonywany przy użyciu obrotowych narzędzi tnących i polerujących [1]. Zalecane jest usunięcie ok. 0,20 0,30 mm z powierzchni stycznej siekaczy, 0,30 0,40 mm kłów i 0,25 0,40 mm zębów przedtrzonowych [2, 3]. W pracach naukowych często pojawia się pytanie o możliwe, hipotetyczne kariogenne komplikacje po wykonaniu zabiegu strippingu. Niektórzy autorzy zalecają wzmożoną higienę jamy ustnej po wykonaniu zabiegu strippingu, inni stosowanie laków fluorkowych [4, 5]. W piśmiennictwie narzędziami stosowanymi do oceny powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu są m. in. profilometry kontaktowe i bezkontaktowe, a także skaningowe mikroskopy elektronowe (SEM) [6, 7, 8]. Analiza powierzchni próbek za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego daje takie cechy, jak wysoką rozdzielczość i dużą głębię ostrości. Skaningowe mikroskopy elektronowe umożliwiają dokładną analizę powierzchni zewnętrznych, badań struktury, szlifów, a także analizy chemicznej próbek ciał stałych. Analiza obrazów otrzymanych w wyniku zastosowania SEM do oceny powierzchni tkanek zęba powinna uwzględniać złożoność budowy zęba oraz różnorodność otrzymanych informacji diagnostycznych [9, 10]. Mikroskopy elektronowe znajdowały zastosowanie m.in. w badaniach dotyczących obrazu próchnicy w zębach mlecznych, obrazu szkliwa w próchnicy początkowej oraz morfologii twardych tkanek zęba w pobliżu ubytku próchnicowego bądź oceny stosunków anatomicznych w obrębie szyjek zębowych w zębach z abrazją, oceny warstwy powierzchniowej w stadium próchnicy początkowej i zaawansowanej, a także zastosowanych do jej rekonstrukcji materiałów wypełniających [11, 12, 13, 14, 15]. Celem pracy była ocena jakościowa stanu podpowierzchniowych warstw szkliwa na powierzchniach stycznych zębów poddanych zabiegowi ARS. Materiał i metody Materiał badawczy stanowiło 15 ludzkich zębów przedtrzonowych, usuniętych ze wskazań ortodontycznych, bez klinicznie stwierdzanych zmian próchnicowych i wypełnień, pochodzących od osób odmiany białej obojga płci w wieku 12 16 lat. Zęby po ekstrakcji oczyszczano szczotką do zębów pod bieżącą wodą, płukano je wodą destylowaną, umieszczano w pojemniku z zdejonizowaną wodą destylowaną. Każdy pojemnik był oznaczony metryczką zawierającą dane o płci pacjenta, wieku, numerze zęba. Tak opisane i zabezpieczone zęby w ciągu 72 godz. poddawano dalszym procedurom. Przygotowanie 15 zębów do zabiegu strippingu wyglądało następująco: umocowanie zębów w formach imitujących ustawienie w łuku zębowym Frasaco AG-3 GOK, zalanie form niebieskim gipsem 3 klasy ścieralności Kromotypo type3, uwolnienie modelu doświadczalnego z formy. Ustawione w modelu zęby zostały poddane zabiegowi strippingu. Redukcję szkliwa wykonano na mezjalnej i dystalnej powierzchni każdego zęba. Stripping wykonano wybranymi wiertłami (metodyka wg Sheridana): początkowa redukcja szkliwa wiertłem 699LC przy ok. 450 000 obr./ min Raintree Essix, INC, końcowe polerowanie z użyciem wiertła 848FD przy ok. 450 000 obr./min Raintree Essix, INC [1], finalne polerowanie przy użyciu dysków polerujących Sof-Lex Fine (3M ESPE) czas polerowania 45 s. Stosowano chłodzenie wodne podczas usuwania warstwy szkliwa i polerowania. Po wykonanym zabiegu zęby wycinano z łuku przy użycia tarczy diamentowej na wysokości szyjki zęba. Następnie delikatnie oczyszczano powierzchnię korony zęba szczotką do zębów pod bieżącą wodą i płukano w wodzie destylowanej. Wszystkie zęby cięto na 2 części piłą wolnoobrotową z tarczą diamentową (grubość tarczy 0,1 mm) firmy Büchler, chłodzoną wodą destylowaną. Powierzchnia cięcia przechodziła przez powierzchnie styczne bliższą i dalszą w długiej osi zęba przez powierzchnie poddane zabiegowi. Po rozdzieleniu korony zębów na 2 części, zgłady szkliwa i zębiny wykonano dyskami Sof-Lex Fine i przesłano do badania SEM. Badania obrazowania topografii szkliwa (powierzchni i warstw głębszych) przeprowadzono przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego BS300 firmy Tesla. Procedura przygotowawcza próbek do badania w SEM wyglądała następująco: dwukrotne płukanie w wodzie destylowanej, oczyszczenie w płuczce ultradźwiękowej (5 min), suszenie preparatu, naklejenie na stolik, napylenie spektralnie czystym srebrem (100%) w napylarce próżniowej Hochvacuum Dresden B.30.1, zmostkowanie preparatu z powierzchnią stolika. Obrazy topografii powierzchni utworzone przez elektrony wtórne (SEI) dokumentowano przy powiększeniach 100 i 1000 razy. Wyniki Otrzymano 60 (analizowano 30 stycznych powierzchni) zgładów powierzchni interproksymalnych po zabiegu strippingu. Wyniki oceny zgładów powierzchni interproksymalnych zębów przedtrzonowych przedstawiono na 7 reprezentatywnych rycinach. Stwierdzono występowanie demineralizacji warstw podpowierzchniowych szkliwa o różnej intensywności na wszystkich powierzchniach analizowanych próbek. Podpowierzchniową demineralizację stwierdzono w szkliwie w zębach po zabiegu strippingu na głębokości 350 500 μm. Uszkodzenie szkliwa przebiegało wg I, II i III typu Silverstona [16]. Zaobserwowano występowanie w części preparatów szczelin od powierzchni w głąb szkliwa lub w okolicy strefy połączenia szkliwno-zębinowego.

OCENA ELEKTRONOWO-MIKROSKOPOWA ZGŁADÓW SZKLIWA PO ZABIEGU STRIPPINGU TURBINOWEGO 91 Ryc. 1. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymalnej. Demineralizacja podpowierzchniowa z widocznym miejscem demineralizacji oraz szczeliną biegnącą od powierzchni preparatu do połączenia szkliwno-zębinowego Fig. 1. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area-crack deriving from surface to enamel-dentin junction Ryc. 4. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymalnej. Widoczne miejsce demineralizacji Fig. 4. Dental slay of proximal surface. Demineralization area visible Ryc. 2. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymalnej. Powiększenie miejsca demineralizacji (z ryc. 1) Fig. 2. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area from fig. 1 Ryc. 5. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymalnej. Powiększenie obszaru podpowierzchniowej (z ryc. 4.) mikrodemineralizacji typ I i II Fig. 5. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area type I and II, from fig. 4 Ryc. 3. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymalnej. Widoczne miejsce demineralizacji Fig. 3. Dental slay of proximal surface. Demineralization area visible Ryc. 6. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymalnej. Powiększenie obszaru podpowierzchniowej demineralizacji Fig. 6. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area

92 MARCIN MIKULEWICZ, TERESA MATTHEWS-BRZOZOWSKA Ryc. 7. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymalnej. Powiększenie obszaru podpowierzchniowej demineralizacji Fig. 7. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area Dyskusja Ocenę topografii i morfologii stycznych powierzchni szkliwa zębów przedtrzonowych po zabiegu ARS dokonano przy użyciu SEM. Zastosowanie SEM ukazało występowanie obszarów podpowierzchniowej demineralizacji na zgładach ścian bocznych na różnych głębokościach. Ze względu na brak doniesień w piśmiennictwie oceniających stan warstw głębszych szkliwa po zabiegu strippingu dyskusję można odnieść tylko do badań powierzchni szkliwa. W wielu pracach autorzy oceniali stan powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu za pomocą SEM, stwierdzając obecność bruzd i rys powstałych w wyniku zabiegu, nawet do roku od przeprowadzenia zabiegu [17, 18]. Podobne obrazy, a zatem i wnioski wyciągnęli także Arcuri i wsp., podkreślając, że powierzchnia szkliwa po preparacji instrumentami obrotowymi może zostać bardziej wygładzona po zastosowaniu odpowiednich narzędzi polerujących. Największa gładkość powierzchni w ich doświadczeniu była osiągnięta przy zastosowaniu finierów diamentowych, polerowania za pomocą szczotek i mieszanki fluoru z pumeksem oraz gumek polerujących [19]. Pawlicki i wsp. stwierdzili w badaniu SEM, że wiertła diamentowe turbinowe powodują mniejsze uszkodzenia szkliwa w stosunku do wierteł niskoobrotowych [20]. We wszystkich wyżej cytowanych pracach oceniono tylko powierzchnię szkliwa, a zatem trudno było odnieść się do stanu głębszych jego warstw. W pracy własnej w analizowanych zgładach powierzchni szkliwa stwierdzono występowanie ognisk demineralizacji przebiegającej wg I, II, III typu (typ I demineralizacja rdzeni pryzmatów, typ II demineralizacji ulegają pryzmaty na obwodzie, typ III całkowita utrata struktury pryzmatycznej) [16]. Najczęściej obserwowano I i II typ, bardzo rzadko typ III. Powiązanie wzrostu chropowatości na powierzchni z występowaniem demineralizacji podpowierzchniowej jest trudne ze względu na niemożność prowadzenia jednoczasowych obserwacji. Istnieją jednakże doniesienia potwierdzające taką zależność [7]. Arends i Christofferson na podstawie modelu termodynamicznego powstawania próchnicy szkliwa wywnioskowali, że warstwa powierzchniowa pokrywająca podpowierzchniowy ubytek może być wyjaśniona poprzez zmiany gradientu rozpuszczalności produktu szkliwa, porowatości szkliwa i stałej szybkości reakcji rozpuszczalności. Te 3 gradienty nie występują w przypadkach, kiedy tworzy się warstwa powierzchniowa w ubytkach powstałych w miejscach uszkodzonego apatytu i w przypadkach, kiedy szkliwo jest wypolerowane [21]. Nieco odmiennie można wyjaśnić sytuację starcia szkliwa następującego bardzo powoli, ale systematycznie z powodu aktu żucia lub czynnościowych kontaktów szkliwa ze szkliwem zębów lub uzupełnień protetycznych w łuku przeciwstawnym, w takich sytuacjach może nie dochodzić do demineralizacji warstw podpowierzchniowych [22]. W piśmiennictwie, w którym badacze wybrali jako opcję leczenia ortodontycznego stripping, podkreśla się konieczność stosowania fluoryzacji [5, 23, 24]. Jest to istotny i ważny problem podnoszony w pracach, w których zajmowano się zagadnieniem zagrożenia powstania próchnicy w wyniku nie tylko redukcji szkliwa [25, 26, 27]. Konieczność zastosowania fluoryzacji kontaktowej jest również sugestią autorów pracy, ponieważ zaobserwowano występowanie obszarów demineralizacji podpowierzchniowej na powierzchniach stycznych zębów przedtrzonowych, co jest jednoznaczne z wczesną próchnicą. Wnioski Należy pokreślić, że stripping redukując warstwę podpowierzchniową, przesuwa obszar demineralizacji ku powierzchni. Stwierdzono występowanie podpowierzchniowej demineralizacji szkliwa na powierzchniach stycznych w badaniu SEM. Terapia ARS wymaga zatem zastosowania fluoryzacji kontaktowej i monitorowania strippowanych powierzchni szkliwa przez dłuższy czas. Piśmiennictwo 1. Sheridan J.J. : Air-rotor stripping. J. Clin. Orthod. 1985, 19, 43 59. 2. Tuverson D.L. : Anterior interocclusal relations. Am J. Orthod. 1980, 78, 361 370. 3. Sheridan J.J. : Air-rotor stripping update. J. Clin. Orthod. 1987, 21, 781 788. 4. Sheridan J.J., Ledoux P.M. : Air-rotor stripping and proximal sealants. An SEM evaluation. J. Clin. Orthod. 1989, 23, 790 794. 5. De-Harfi n J.F. : Interproximal stripping for the treatment of adult crowding. J. Clin. Orthod. 2000, 34, 424 433. 6. Mikulewicz M., Szymkowski J., Matthews-Brzozowska T. : Pomiary stereometryczne stycznych powierzchni szkliwa zębów doniesienie wstępne. Materiały Kongresowe, 2004, 535 537. 7. Matthews-Brzozowska T., Cellary A. : Zastosowanie pomiarów bezstykowych i stykowych do analizy powierzchni szkliwa doniesienie wstępne. Czas. Stomatol. 2002, 55, 3, 147 152.

OCENA ELEKTRONOWO-MIKROSKOPOWA ZGŁADÓW SZKLIWA PO ZABIEGU STRIPPINGU TURBINOWEGO 93 8. Matthews-Brzozowska T., Cellary A., Chajda J. : Quantitative and qualitative studies on changes in enamel surface roughness using contactless and contact measurments. Ann. Acad. Med. Siles. 2000, 31, 174 179. 9. Magas S., Górski Z., Waligóra W., Fritzkowski G. : Zastosowanie spektroskopii elektronów Augera do badania składu chemicznego powierzchniowej warstwy szkliwa zębów. Czas. Stomatol. 1990, 43, 408 411. 10. Zasada D., Zaborowski P., Żmuda S. : Możliwości zastosowania analitycznej skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) do oceny twardych tkanek zęba. Stom. Współcz. 1998, 5, 160 165. 11. Brauman-Furmanek S. : Stosunki anatomiczne w obrębie szyjek zębowych w zębach z abrazją badanie w SEM. Czas. Stomatol. 2000, 53, 276 283. 12. Haikel Y., Frank R.M., Voegel J.C. : Scanning electron microscopy of the human enamel layer of incipient carious lesions. Caries Res. 1983, 17, 1 13. 13. Knychalska-Karwan Z., Pawlicki R. : Próchnica zębów mlecznych w obrazie morfologicznym w SEM i mikroanalitycznym w mikrosondzie RTG. Czas. Stomatol. 1999, 52, 8 13. 14. Pawlicki R., Knychalska-Karwan Z., Karwan T. : Twarde tkanki zębów u ludzi w młodym, średnim i podeszłym wieku. Badania w elektronowym mikroskopie skaningowym i mikroanalizatorze rentgenowskim. Czas. Stomatol. 1994, 47, 672 680. 15. Pawlicki R., Knychalska-Karwan Z., Nowogrodzka-Zagórska M., Dragan A.: Powierzchnie żujące zębów poddane i niepoddane szlifowaniu przed lakowaniem. Badania porównawcze w skaningowym mikroskopie elektronowym. Mag. Stom. 2000, 10, 52 54. 16. Silverstone L.M., Saxton C.A., Dogon I.L., Fejerskov O. : Variation in the pattern of acid etching of human dental enamel examined by scanning electron microscopy. Caries Res. 1975, 9, 373 387. 17. Radlanski R.J., Jager A., Zimmer B. : Morphology of interdentaly stripped enamel one year after stripping. J. Clin. Orthod. 1989, 23, 748 750. 18. Radlanski R.J., Jager A., Zimmer B., Schwestka R., Bertzbach F. : Ergebnisse rasterelektronenmikroskopischer Untersuchungen zum interdentalen Strippen in vitro. Fortschr. Kieferorthop. 1989, 50, 276 284. 19. Arcuri M.R., Schneider R.L., Strug R.A., Clancy J.M. : Scanning electron microscope analysis of tooth enamel treated with rotary instruments and abrasives. J. Prosthet. Dent. 1993, 69, 483 490. 20. Pawlicki R., Knychalska-Karwan Z., Nowogrodzka-Zagórska M., Dragan A.: Ocena w SEM wpływu wierteł diamentowych na powierzchnię szkliwa w zależności od szybkości obrotów wiertarki lub turbiny. Czas. Stomatol. 1999, 52, 653 658. 21. Arends J., Christofferson J. : The nature of early caries lesions in enamel. J. Dent. Res. 1986, 65, 2 11. 22. Koczorowski R., Włoch S. : Zależność zużycia szkliwa i zębiny oraz niektórych materiałów protetycznych od mikrotwardości tych materiałów. Stom. Współcz. 1998, 5, 89 93. 23. Ogaard B., Arends J., Schuthof J., Rolla G., Ekstrand J., Oliveby A. : Action of fluoride on nitiation of early enamel caries in vivo, a microradiografical nvestigation. Caries Res. 1986, 20, 270 277. 24. Rogers G.A., Wagner M.J. : Protection of stripped enamel surfaces with topical fluoride applications. Am. J. Orthod. 1969, 55, 551 559. 25. Kaczmarek U., Kosior P. : Uwalnianie jonów fluorkowych z wybranych materiałów do wypełnień. X Sympozjum Fluorowe Pom. Akad. Med. Szczecin 2002, 63 68. 26. Silverstone L.M., Wefel J.S., Zimmerman J.S., Clarkson B.H., Featherstone M.J.: Reminalization of natural and artificial lesions in human dental enamel in vitro. Caries Res. 1981, 15, 138 157. 27. White D.J., Nancollas G.H. : Physical and chemical considerations of the role of firmly and loosely bound fluoride in caries prevention. J. Dent. Res. 1990, 69, 587 594.