Czas. Stomat., 2005, LVIII, 11 Ocena powierzchni szkliwa zębów po strippingu turbinowym z wykorzystaniem replik w badaniu profilometrem laserowym Evaluation of dental enamel surface following air-rotor stripping after replicas were used for the examination with laser profilometer Marcin Mikulewicz 1, Teresa Matthews-Brzozowska 1,2, Andrzej Cellary 3, Henryk Filpowski 4 Z Katedry i Zakładu Ortopedii Szczękowej i Ortodoncji AM im. Piastów Śląskich we Wrocławiu 1 Kierownik: prof. dr hab. T. Matthews-Brzozowska Z Katedry i Kliniki Stomatologii Zachowawczej i Periodontologii AM im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu 2 Kierownik: prof. dr hab. J. Stopa Z Instytutu Technologii Mechanicznej, Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych Politechniki Poznańskiej 3 Kierownik: prof. dr inż. J. Chajda Z Katedry i Zakładu Patofizjologii AM im. Piastów Śląskich we Wrocławiu 4 Kierownik: prof. dr hab. J. Jagielski Streszczenie Wstęp: zabieg strippingu jest często stosowany u pacjentów z występującymi stłoczeniami zębów. Celem pracy była ocena zmiany chropowatości powierzchni szkliwa, przy zastosowaniu profilometru laserowego przed i po zabiegu strippingu turbinowego (ARS). Materiał i metodyka: materiał badawczy stanowiło 14 powierzchni stycznych szkliwa zębów przedtrzonowych osób rasy białej, w wieku 12-18 lat. Pobrano 28 replik (14 przed i 14 po wykonanym zabiegu ARS). Badanie profilometryczne replik przeprowadzono w 48 godzin, po wykonaniu wycisku na profilometrze Perthometer S8P6.22, z końcówką laserową T9 focodyn 250-11. Wyniki: otrzymano wartości, następujących parametrów chropowatości: Ra (przed 3,6, po 3,5), Rq (przed 5,1, po 4,9), Rt (przed 35,5, po 33,8), Rz (przed 23,4, po 22,5). Wniosek: zastosowanie replik, do pośredniej oceny powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu turbinowego (ARS), pozwala na jakościowe i ilościowe oszacowanie jego stanu. HASŁA INDEKSOWE: stripping, profilometria laserowa, chropowatość szkliwa Summary Introduction: The stripping procedure is often performed in patients with tooth overcrowding. The aim of the study: The evaluation of the enamel surface roughness using laser profilometer before and after air-rotor stripping (ARS). Material and methods: The material consisted of fourteen interproximal enamel surfaces in premolar teeth in Caucasian patients, aged between 12 and 18 years. A total of twenty-eight replicas (fourteen each before and after ARS) were taken. The profilometric examination of replicas was conducted 48 hours after impressions were taken with Perthometer profilometer S8P6.22, with laser tip T9 focodyn 250-11. Results: The following parameters of roughness were obtained: Ra (3.6 before, 3.5 after), Rq (5.1 before, 4.9 after), Rt (35.5 before, 33.8 after), Rz (23.4 before, 22.5 after). Conclusion: The use of replicas for an indirect evaluation of enamel surface following air-rotor stripping (ARS) allows for a quantitative and qualitative assessment of its condition. KEYWORDS: stripping, laser profilometry, roughness of enamel 779
M. Mikulewicz i in. Czas. Stomat., Wstęp Zabieg strippingu jest często stosowany u pacjentów ze stłoczeniami zębów. W ostatnim okresie stał się jedną, z częściej stosowanych opcji terapeutycznych w leczeniu stłoczeń (6, 18). Metoda polega na usuwaniu części warstwy szkliwa z powierzchni stycznych zębów, w przednich jak i w bocznych kwadrantach szczęki i żuchwy. Stripping można wykonać różnymi narzędziami: wiertła diamentowe, wiertła z węglików spiekanych, dyski napylone ziarnem diamentowym, dyski polerujące Sof-Lex (3, 11). Zabieg, wykonany na zębach przedtrzonowych i trzonowych z użyciem wierteł na turbinę oraz dysków polerujących, jest nazywany w piśmiennictwie strippingiem turbinowym Air Rotor Stripping ARS (16, 17). W piśmiennictwie jest podnoszony problem integralności powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu. Niektórzy autorzy stwierdzili, że bruzdy i szczeliny powstałe po zabiegu strippingu, ułatwiają gromadzenie się płytki nazębnej (12). W innych doniesieniach podkreślano, że prawie 90% powierzchni szkliwa podanego zabiegowi strippingu, można było wypolerować w stopniu bardzo dobrym bądź dobrym (21). Oceny klinicznej stanu szkliwa można dokonać metodą pośrednią, wykorzystując repliki. W różnych badaniach stomatologicznych, ta metoda jest wykorzystywana między innymi, do oceny elektronowo-mikroskopowej stanu powierzchni szkliwa, po demontażu elementów stałego aparatu ortodontycznego, po zastosowaniu techniki air polishing oraz szczelności brzeżnej wypełnień (5, 15, 19). Cel pracy Analiza zmiany chropowatości powierzchni szkliwa przed i po zabiegu strippingu turbinowego (ARS) (metodą pośrednią repliki) z użyciem profilometru laserowego. Materiał i metody Materiał badawczy stanowiło 28 replik, pobranych od osób rasy białej (w wieku 12-18 lat). Przed wykonaniem strippingu turbinowego (ARS), pobrano u 14 pacjentów repliki nieuszkodzonego szkliwa powierzchni interproksymalnych z bocznych kwadrantów żuchwy, (zęby przedtrzonowe), używając masy President Plus (Coltene). Następnie wykonano zabieg usunięcia warstwy szkliwa. Stosowano wybrane wiertła z instrumentarium, zalecanego przez Sheridana. Początkową redukcję wykonano za pomocą wiertła 699lc Raintree Essix, Inc., a następnie wiertła 848fd Raintree Essix, Inc. (16). Polerowanie powierzchni szkliwa wykonano stosując dyski polerujące Sof-Lex 8692F (3M ESPE). Czas polerowania wynosił 45 sekund, stosowano chłodzenie wodą. Po wykonanym zabiegu ponownie pobrano repliki strippowanych powierzchni masą President Plus (Coltene), a następnie wykonano fluoryzację kontaktową strippowanych powierzchni szkliwa (pianka Floam, Germiphene Corporation, Kanada). Badanie profilometryczne wykonano w 48 godzin od wykonania replik z użyciem profilometru Perthometer S8P 6.22, z końcówką laserową T9 focodyn 250-11. Stosowano filtr Gaussa 0,250 mm. Oceniano powierzchnię wizualnie najgładszą użyto asferycznego szkła trzykrotnie powiększającego ASM o średnicy 63 mm Soligor. Obszar badanego pola wynosił 1,5 x 1 mm. Zakładano badanie 31 profili na każdej próbce, wykorzystując następujące parametry profilu chropowatości: Rq (średnia kwadratowa rzędnych profilu chropowatości, µm), Ra (średnia arytmetyczna rzędnych profilu chropowatości, µm), Rt (całkowita wysokość profilu chropowatości, µm), Rz (największa wartość sumy średnich wartości Rt Rti w obrębie odcinka pomiarowego, µm). Porównanie średnich wartości w poszczególnych grupach dokonano, stosując test t-studenta oraz za pomocą nieparametrycznego testu Wilcoxona dla par. Przedstawienie graficzne uzyskanych wartości 780
2005, LVIII, 11 Szkliwo zębów po strippingu turbinowym poszczególnych parametrów otrzymano, dzięki zastosowaniu testów Kołmogorova-Smirnova, Lillieforsa, Shapiro-Wilksa. Wyniki Wyniki zestawiono w tabeli i na rycinach. Na rycinach 1 i 2 są mapy profilu powierzchni szkliwa przed (ryc. 1) i po zabiegu ARS (ryc. 2) oraz wydruki zestawień komputerowych średnich wartości parametrów profilu powierzchni szkliwa nieuszkodzonego i uszkodzonego. Analiza statystyczna ujawniła brak, istotnie statystycznych różnic pomiędzy wszystkimi wartościami parametrów chropowatości 2D przed i po zabiegu strippingu turbinowego (ARS), przy zastosowaniu testów: t-studenta i Wilcoxona dla par (tab. I). T a b e l a I. Wartości parametrów chropowatości 2D przed i po zabiegu strippingu turbinowego (ARS) Parametr Charakterystyka wartości test t-studenta test par Wilcoxona Średnia SD N p p Rz I 23,4 4,8 Rz II 22,5 6,7 Ra I 3,6 0,9 Ra II 3,5 1,2 Rq I 5,1 1,2 Rq II 4,9 1,7 Rt I 35,5 7,5 Rt II 33,8 9,9 Legenda: Rn I wartości przed zabiegiem strippingu turbinowego (ARS), Rn II wartości po zabiegu strippingu turbinowego (ARS), Rz największa wartość sumy średnich wartości Rt Rti w obrębie odcinka pomiarowego, Ra średnia arytmetyczna rzędnych profilu chropowatości, Rq średnia kwadratowa rzędnych profilu chropowatości, Rt całkowita wysokość profilu chropowatości. Ryc. 1. Mapa profilu powierzchni szkliwa przed zabiegiem ARS oraz wydruk zestawienia komputerowego średnich wartości parametrów profilu powierzchni nieuszkodzonego szkliwa. 781
M. Mikulewicz i in. Czas. Stomat., Ryc. 2. Mapa profilu powierzchni szkliwa po zabiegu ARS oraz wydruk zestawienia komputerowego średnich wartości parametrów profilu powierzchni uszkodzonego szkliwa. Ryc. 3. Przykładowe przedstawienie rozkładu wartości parametru Rq przed i po zabiegu ARS. Ryc. 4. Graficzny rozkład wartości parametru Rq przed i po zabiegu ARS. Do przedstawienia graficznego wybrano jeden parametr Rq. Na rycinie nr 3 zawarto graficzny rozkład wartości parametru Rq przed i po zabiegu ARS w mikrometrach przed (wartość średnia 5,1 ± 1,2) i po zabiegu (wartość średnia 4,9 ± 1,7), a na rycinie 4 graficzny rozkład wartości parametru Rq przy zastosowaniu testów Kołmogorova- Smirnova, Lillieforsa, Shapiro-Wilksa. 782
2005, LVIII, 11 Szkliwo zębów po strippingu turbinowym Dyskusja Przypisanie powierzchni cech jakościowych i ilościowych wymaga dokonania analizy oraz pomiarów parametrów tej powierzchni. Chropowatość, można oceniać dwoma technikami: pomiarami stykowymi i bezstykowymi (optyczne) (20). Matthews-Brzozowska i wsp. opisali zastosowanie pomiarów stykowych i bezstykowych, do analizy naturalnych zmian na powierzchni szkliwa informując, że dla zakrzywionych powierzchni np. koron zębów ludzkich, (na obszarze od kilku do około 10 mm²) pomiary stykowe (o średnicy końcówki pomiarowej 10 µm) były bardziej odpowiednie. Podkreśli oni, że bezstykowa metoda pomiaru chropowatości pozwoliła na badanie materiałów miękkich (np. mas wyciskowych), bez narażenia ich na uszkodzenie (8, 10). W piśmiennictwie brak jest doniesień dotyczących, stanu chropowatości powierzchni szkliwa, po zabiegu strippingu, ocenianej z zastosowaniem profilometru laserowego. Badania oceny stanu powierzchni szkliwa po zabiegu, z wykorzystaniem profilometru, przeprowadzili Lundgren i wsp. (7), używając do oceny chropowatości profilometru kontaktowego (Form Talysurf 120). Materiałem badawczym były zęby przedtrzonowe umocowane w formach imitujących ustawienie w łuku zębowym. Stripping wykonali paskami ściernymi, napylonymi różnej wielkości drobinami diamentowymi oraz dyskami polerującymi Sof-Lex. Do oceny stanu powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu, autorzy wybrali następujące parametry chropowatości: Ra (średnia arytmetyczna rzędnych profilu chropowatości), Rt (całkowita wysokość profilu chropowatości), Rz (największa wartość sumy średnich wartości Rt-Rti w obrębie odcinka pomiarowego). Uzyskane przez nich wyniki w mikrometrach wykazały duże zróżnicowanie, pomiędzy otrzymanymi wartościami parametrów chropowatości. Autorzy stwierdzili, że paski sztrypsowe, o napyleniu największej średnicy drobinami diamentowymi, pozostawiły bruzdy praktycznie niemożliwe do wypolerowania oraz, że procedurę polerowania powinno rozpoczynać się materiałami o większej średnicy napylenia zastępowanymi następnie przez materiały napylone drobinami diamentowymi z mniejszą średnicą. Dla zastosowanych różnych materiałów ściernych wartości parametrów wahały się dla Ra od 0,12 do 2,08 (7). W naszych badaniach wartości Ra wynosiły 3,6 ± 0,9 przed zabiegiem i 3,5 ± 1,2 po strippingu. Nieznaczne zmniejszenie wartości parametru Ra (o 0,1) i Rq (o 0,2) przed i po zabiegu strippingu w naszej pracy świadczy, iż wybrane do analizy pola powierzchni miały zbliżoną chropowatość. Obszary, wybrane ze względu na charakterystykę badania optycznego w tym przypadku, miały niewielkie powierzchnie i były ograniczone do centralnych obszarów poddanych zabiegowi strippingu turbinowego (ARS). W pracach badawczych innych autorów (1) stwierdzono, że najbardziej chropowata powierzchnia pozostawała po zastosowaniu wierteł z węglika spiekanego, najmniej chropowata zaś po zastosowaniu wierteł napylonych drobinami diamentowymi o mniejszej średnicy, wartości parametru Ra od 2,13 do 8,16, Rq od 3,11 do 10,27 (1). Do podobnych wniosków doszli autorzy innej pracy (2) oceniającej metodą stykową chropowatość powierzchni szkliwa po zastosowaniu narzędzi tnących (wierteł), Ra od 1,2 do 8,6 oraz Rq od 1,6 do 10,9. Trudność w porównywaniu wyników oceny wykonanej przy zastosowaniu profilometrii stykowej i bezstykowej wynika z braku kalibracji urządzeń różnych firm, braku stosowania końcówek pomiarowych o jednakowej średnicy oraz braku materiału odtwarzającego ocenianą powierzchnię (repliki). Zasadne wydają się być zalecenia różnych autorów, co do przeprowadzania kontaktowej fluoryzacji po zabiegu (4, 14). Otrzymane przez nas mapy profili powierzchni szkliwa można porównać z obrazami elektronowo-mikroskopowymi (SEM) powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu. Obrazy SEM dostarczają tylko jakościowej informacji o topografii 783
M. Mikulewicz i in. Czas. Stomat., powierzchni szkliwa, zaś badania profilometryczne łączą informacje: jakościową (mapy profilu) i ilościową (średnie wartości parametrów chropowatości analizowanego obszaru). Piacentini i wsp. (11) przeprowadzili doświadczenie na ekstrahowanych ludzkich zębach przedtrzonowych, mocowanych w typodontach, aby symulować naturalne ustawienie łuku zębowego. Stripping wykonywali za każdym razem tylko w jednym łuku, tak by stworzyć powtarzalne warunki przeprowadzania zabiegu. Następnie zęby ocenili w SEM. Autorzy stwierdzili, że w wyniku zastosowania różnego instrumentarium na powierzchni szkliwa, obecne były bruzdy i rysy oraz obszary dobrze wypolerowanego szkliwa (11). Również badania wykonane przez Radlanskiego i wsp. (12, 13) i Zhong i wsp. (21) potwierdziły, że część obszarów szkliwa po zabiegu strippingu była dobrze wypolerowana, a części, mimo staranności wykonania procedury, nie udało się wypolerować. Autorzy (21) analizowali stan powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu, za pomocą wycisków pobranych masą polisiloksanową. Oceniali oni stan powierzchni w trzech strefach; okluzyjnej, środkowej i cerwikalnej. W każdej strefie analizowali najgorzej wypolerowany fragment szkliwa. Badacze stworzyli trzystopniową skalę, służącą do oceny stopnia gładkości powierzchni szkliwa (1º brak szczelin i bruzd, 2º niewielka liczba szczelin i bruzd, 3º duża ilość szczelin i bruzd). W wynikach podali, że w obrazach SEM, więcej niż 90% powierzchni poddanych strippingowi, było wypolerowane w 1 i 2 stopniu (13, 21). Podsumowując, należy zwrócić uwagę, że w naszej pracy oceniano najgładszy fragment repliki, a mimo to stwierdzano dość wysokie wartości parametrów chropowatości szkliwa. Wniosek Zastosowanie replik do pośredniej oceny powierzchni szkliwa, po zabiegu strippingu turbinowego (ARS), pozwala na jakościowe i ilościowe oszacowanie jego stanu. Piśmiennictwo 1. Al-Omari W. M., Mitchell C. A., Cunningham J. L.: Surface roughness and wetability of enamel and dentine surfaces prepared with different dental burs. J. Oral Rehabil., 2001, 28, 7, 645-650. 2. Ayad M., Rosenstiel S., Hassan M.: Surface roughness of dentin after tooth preparation with different rotary instruments. J. Prosthet. Dent., 1996, 75, 122-128. 3. Carter R. N.: Reproximation and recontouring made simple. J. Clin. Orthod., 1989, 23, 9, 636-637. 4. De-Harfin J. F.: Interproximal stripping for the treatment of adult crowding. J. Clin. Orthod., 2000, 34, 7, 424-433. 5. Johnson W. W., Barnes C. M., Covey D. A., Walker M. P., Ross J. A.: The effects of a commercial aluminum airpolishing powder on dental restorative materials. J. Prosthodont., 2004, 13, 3, 166-172. 6. Joseph V. P., Rossouw P. E., Basson N. J.: Orthodontic microabrasive reproximation. Am J. Orthod. Dentofac. Orthop., 1992, 102, 4, 351-359. 7. Lundgren T., Milleding P., Mohlin B., Nannmark U.: Restitution of enamel after interdental stripping. Swed. Dent. J., 1993, 17, 6, 217-224. 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. Matthews-Brzozowska T.: Roughness of enamel surface quantitative and qualitative profilometric studies. J. Dent. Res., 2001, 80, 719, 1537. 10. Matthews-Brzozowska T., Cellary A.: Zastosowanie pomiarów bezstykowych i stykowych do analizy powierzchni szkliwa doniesienie wstępne. Czas. Stomat., 2003, LV, 3, 147-152. 11. Piacentini C., Sfondrini G.: A scanning electron microscopy comparison of enamel polishing methods after air-rotor stripping. Am J. Orthod. Dentofac. Orthop., 1996, 109, 1, 57-63. 12. Radlanski R. J., Jager A., Schwestka R., Bertzbach F.: Plaque accumulations caused by interdental stripping. Am J. Orthod., 1988, 94, 5, 416-420. 13. Radlanski R. J., Jager A., Zimmer B.: Morphology of interdentaly stripped enamel one year after stripping. J. Clin. Orthod., 1989, 23, 748-750. 14. Rogers G. A., Wagner M. J.: Protection of stripped enamel surfaces with topical fluoride applications. Am J. Orthod., 1969, 55, 551-559. 15. Schuler F. S., van Waes H.: SEM-evaluation of enamel surfaces after removal of fixed orthodontic appliances. Am J. Dent., 2003, 16, 6, 390-394. 16. Sheridan J. J.: Air-rotor stripping. J. Clin. Orthod., 1985, 19, 1, 43-59. 17. Sheridan J. 784
2005, LVIII, 11 Szkliwo zębów po strippingu turbinowym J.: Air-rotor stripping update. J. Clin. Orthod., 1987, 21, 11, 781-788. 18. Twesme D. A., Firestone A. R., Heaven T. J., Feagin F. F., Jacobson A.: Air-rotor stripping and enamel demineralization in vitro. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop., 1994, 105, 2, 142-152. 19. Wegner S. M., Wolfart S., Kern M.: In vivo study of the marginal integrity of composite resin buildups after full crown preparation. J. Adhes. Dent., 2004, 6, 2, 151-155. 20. Wieczorowski M., Cellary A., Chajda J.: Przewodnik po pomiarach nierówności powierzchni czyli o chropowatości i nie tylko. Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Mechanicznej, 2003. 21. Zhong M., Jost-Brinkmann P. G., Zellmann M., Zellmann S., Radlanski R. J.: Clinical evaluation of a new technique for interdental enamel reduction. J. Orofac. Orthop., 2000, 61, 6, 432-439. Otrzymano: dnia 28.II.2005 r. Adres autorów: 50-425 Wrocław, ul. Krakowska 26. e-mail: mmikulewicz@poczta.onet.pl 785