Ocena elektronowo mikroskopowa zgładów szkliwa po zabiegu strippingu turbinowego

PRACE ORYGINALNE Dent. Med. Probl. 2008, 45, 2, 169 173 ISSN 1644 387X Copyright by Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław and Polish Stomatological Association MARCIN MIKULEWICZ 1, TERESA MATTHEWS BRZOZOWSKA 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 AM we Wrocławiu 2 Katedra i Klinika Stomatologii Zachowawczej i Periodontologii AM w Poznaniu Streszczenie Wprowadzenie. Zabieg strippingu turbinowego, często stosowany podczas leczenia ortodontycznego, polega na kontrolowanym usuwaniu określonej warstwy szkliwa zębów z powierzchni stycznych. Stan warstw podpo wierzchniowych szkliwa może mieć znaczenie dla ewentualnych powikłań próchnicowych po tym zabiegu. Cel pracy. Ocena stanu podpowierzchniowych warstw szkliwa na powierzchniach stycznych zębów poddanych zabiegowi ARS (Air Rotor Stripping). Materiał i metody. Materiał badawczy stanowiło 15 ludzkich zębów przedtrzonowych. Stripping wykonano wy branymi wiertłami z zestawu Sheridana: wiertła 699LC i 848FD Raintree Essix. Badania obrazowania topografii szkliwa przeprowadzono z użyciem elektronowego mikroskopu skaningowego BS300 firmy Tesla. Obrazy topo grafii powierzchni dokumentowano przy powiększeniach około 100 i 1000 razy. Wyniki. Stwierdzono występowanie uszkodzeń warstw podpowierzchniowych szkliwa o różnej intensywności. Głębokość podpowierzchniowej demineralizacji po zabiegu wynosiła 350 500 µm. Wnioski. Stripping zmniejszając warstwę podpowierzchniową, przesuwa obszar demineralizacji ku powierzchni (zalecana jest fluoryzacja kontaktowa po zabiegu) (Dent. Med. Probl. 2008, 45, 2, 169 173). Słowa kluczowe: stripping, skaningowy mikroskop elektronowy, zęby ludzkie. Abstract Background. Air Rotor Stripping a procedure which is applied in orthodontic therapy during crowding treatment enables the removal of enamel layer from proximal surfaces. Condition of deeper enamel layers is crucial for hy pothetic cariogenic implications. Objectives. Evaluation of deeper layers of enamel on proximal surface of teeth which had undergone ARS pro cedure. Material and Methods. Research material were 15 human premolars. Stripping was conducted using Sheri dan 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 found prevalence of demineralization of deeper enamel layer with different intensity. Depth of demi neralization varied between 350 and 500 µm. Conclusions. Stripping reduces enamel layer and therefore transmits demineralization area towards surface (con tact fluorization is recommended) (Dent. Med. Probl. 2008, 45, 2, 169 173). Key words: stripping, scanning electron microscopy, human teeth. Zabieg strippingu, stosowany podczas lecze nia ortodontycznego, polega na kontrolowanym usuwaniu określonej warstwy szkliwa z po wierzchni stycznych zębów siecznych, przedtrzo nowych i kłów. W piśmiennictwie wyróżnia się: stripping ręczny wykonywany z użyciem pa sków ściernych oraz stripping turbinowy ARS (Air Rotor Stripping) wykonywany z użyciem obrotowych narzędzi tnących i polerujących [1]. Zalecane jest usunięcie około 0,20 0,30 mm z po

170 M. MIKULEWICZ, T. MATTHEWS BRZOZOWSKA wierzchni stycznej siekaczy, 0,30 0,40 mm kłów i 0,25 0,40 mm zębów przedtrzonowych [2, 3]. W piśmiennictwie często pojawia się pytanie o możliwe, hipotetyczne, powikłania próchnicowe po wykonaniu zabiegu strippingu. Niektórzy auto rzy zalecają wzmożoną higienę jamy ustnej po wykonaniu zabiegu strippingu, inni natomiast sto sowanie laków fluorkowych [4, 5]. Opisanymi na rzędziami stosowanymi do oceny powierzchni szkliwa po zabiegu strippingu są m.in. profilome try kontaktowe i bezkontaktowe, a także skaningo we mikroskopy elektronowe (SEM) [6 8]. Anali za powierzchni próbek za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego daje takie cechy, jak: wysoka rozdzielczość i duża głębia ostrości. SEM umożliwia dokładną analizę powierzchni zewnę trznych, badań struktury, szlifów, a także analizy chemicznej próbek ciał stałych. Analiza obrazów otrzymanych w wyniku zastosowania SEM do oceny powierzchni tkanek zęba powinna uwzglę dniać złożoność budowy zęba oraz różnorodność otrzymanych informacji diagnostycznych [9, 10]. Mikroskopy elektronowe znajdowały zastosowa nie między innymi w badaniach dotyczących obra zu próchnicy w zębach mlecznych, obrazu szkliwa w próchnicy początkowej oraz morfologii twar dych tkanek zęba w pobliżu ubytku próchnicowe go bądź oceny stosunków anatomicznych w obrę bie szyjek zębowych w zębach z abrazją, oceny warstwy powierzchniowej w stadium próchnicy początkowej i zaawansowanej, a także zastosowa nych do jej rekonstrukcji materiałów wypełniają cych [11 15]. Celem pracy była ocena jakościowa stanu podpowierzchniowych warstw szkliwa na po wierzchniach stycznych zębów poddanych zabie gowi ARS. Materiał i metody Materiał badawczy stanowiło 15 ludzkich zę bów przedtrzonowych, usuniętych ze wskazań ortodontycznych, bez klinicznie stwierdzanych zmian próchnicowych i wypełnień, pochodzących od osób rasy białej obojga płci w wieku 12 16 lat. Zęby po ekstrakcji oczyszczano szczotką do zębów pod bieżącą wodą, płukano wodą destylowaną, umieszczano w pojemniku zawierającym zdejoni zowaną wodę destylowaną. Każdy pojemnik był oznaczony metryczką zawierającą dane o płci pa cjenta, wieku, numerze zęba. Tak opisane i zabez pieczone zęby w ciągu 72 godzin poddawano dal szym procedurom. Przygotowanie 15 zębów do zabiegu strippingu wyglądało następująco: umoco wanie zębów w formach imitujących ustawienie w łuku zębowym Frasaco AG 3 GOK, zalanie form niebieskim gipsem 3 klasy ścieralności Kro motypo type3, uwolnienie modelu doświadczalne go z formy. Ustawione w modelu zęby zostały pod dane zabiegowi strippingu. Redukcję szkliwa wy konano na mezjalnej i dystalnej powierzchni każdego zęba. Stripping wykonano wybranymi wiertłami (metodyka według Sheridana): począt kowa redukcja szkliwa wiertłem 699LC przy oko ło 450000 obrotów/minutę Raintree Essix, INC, końcowe polerowanie z użyciem wiertła 848FD przy około 450000 obrotów/minutę Raintree Essix, INC [1] i z użyciem dysków polerujących Sof Lex Fine (3M ESPE). Czas polerowania wynosił 45 s. Stosowano chłodzenie wodne podczas usuwania warstwy szkliwa i polerowania. Po wykonanym zabiegu zęby wycinano z łuku używając tarczy dia mentowej na wysokości szyjki zęba. Następnie de likatnie oczyszczano powierzchnię korony zęba szczotką do zębów pod bieżącą wodą i płukano w wodzie destylowanej. Wszystkie zęby cięto na dwie części piłą wolnoobrotową z tarczą diamento wą (grubość tarczy 0,1 mm) firmy Büchler, chło dzoną wodą destylowaną. Powierzchnia cięcia przechodziła przez powierzchnie styczne bliższą i dalszą w długiej osi zęba przez powierzchnie pod dane zabiegowi. Po rozdzieleniu korony zębów na dwie części, zgłady szkliwa i zębiny wykonano dyskami Sof Lex Fine i przesłano do badania SEM. Badania obrazowania topografii szkliwa (powierzchni i warstw głębszych) przeprowadzono z użyciem elektronowego mikroskopu skaningo wego BS300 firmy Tesla. Procedura przygotowaw cza próbek do badania w SEM wyglądała następu jąco: 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, zmost kowanie preparatu z powierzchnią stolika. Obrazy topografii powierzchni utworzone przez elektrony wtórne (SEI) dokumentowano przy powiększe niach 100 i 1000. Wyniki Otrzymano 60 (analizowano 30 stycznych po wierzchni) zgładów powierzchni interproksymal nych po zabiegu strippingu. Wyniki oceny zgła dów powierzchni interproksymalnych zębów przedtrzonowych przedstawiono na 7 reprezenta tywnych rycinach. Stwierdzono występowanie de mineralizacji warstw podpowierzchniowych szkli wa o różnej intensywności na wszystkich po wierzchniach analizowanych próbek. Podpowierzchniową demineralizację stwier dzono w szkliwie w zębach po zabiegu strippingu

Ocena elektronowo mikroskopowa zgładów szkliwa po zabiegu strippingu turbinowego 171 Ryc. 1. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymal nej. Demineralizacja podpowierzchniowa z widocz nym miejscem demineralizacji oraz szczeliną biegnącą od powierzchni preparatu do połączenia szkliwno zę binowego 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 proksymal nej. Widoczne miejsce demineralizacji Fig. 4. Dental slay of proximal surface. Demineraliza tion area Ryc. 2. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymal nej. Powiększenie miejsca demineralizacji z ryc.1 Fig. 2. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area form Fig. 1 Ryc. 5. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymal nej. 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, form Fig. 4 Ryc. 3. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymal nej. Widoczne miejsce demineralizacji Fig. 3. Dental slay of proximal surface. Demineraliza tion area Ryc. 6. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymal nej. Powiększenie obszaru podpowierzchniowej demi neralizacji Fig. 6. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area

172 M. MIKULEWICZ, T. MATTHEWS BRZOZOWSKA Ryc. 7. Zgład ściany bocznej powierzchni proksymal nej. Powiększenie obszaru podpowierzchniowej demi neralizacji Fig. 7. Dental slay of proximal surface. Enlargement of demineralization area na głębokości 350 500 µm. Uszkodzenie szkliwa przebiegało według I, II i III typu według Silver stona [16]. Zaobserwowano występowanie w czę ści preparatów szczelin od powierzchni w głąb szkliwa lub w okolicy strefy połączenia szkliwno zębinowego. Omówienie Ocenę topografii i morfologii stycznych po wierzchni szkliwa zębów przedtrzonowych po za biegu strippingu turbinowego dokonano z uży ciem elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM). Zastosowanie SEM ukazało występowa nie obszarów podpowierzchniowej demineraliza cji na zgładach ścian bocznych na różnych głębo kościach. Ze względu na brak doniesień w pi śmiennictwie oceniających stan warstw głębszych szkliwa po zabiegu strippingu dyskusję można od nieść tylko do badań powierzchni szkliwa. W wielu pracach autorzy oceniali stan po wierzchni szkliwa po zabiegu strippingu z pomocą SEM, stwierdzając obecność bruzd i rys powsta łych w wyniku zabiegu nawet do roku od przepro wadzenia zabiegu [17, 18]. Podobne obrazy, a za tem i wnioski wyciągnęli także Arcuri et al. [19], podkreślając, że powierzchnia szkliwa po prepara cji instrumentami obrotowymi może zostać bar dziej wygładzona po zastosowaniu odpowiednich narzędzi polerujących. Największą gładkość po wierzchni w ich doświadczeniu uzyskano po zasto sowaniu finierów diamentowych, polerowaniu za pomocą szczotek i mieszanki fluoru z pumeksem oraz gumek polerujących [19]. Pawlicki et al. [20] stwierdzili w badaniu SEM, że wiertła diamentowe turbinowe powodują mniejsze uszkodzenia szkliwa w stosunku do wierteł niskoobrotowych. We wszy stkich wyżej cytowanych pracach oceniono tylko powierzchnię szkliwa, a zatem trudno było odnieść się do stanu głębszych jego warstw. W badaniach własnych w analizowanych zgładach powierzchni szkliwa stwierdzono występowanie ognisk demi neralizacji przebiegającej według I, II, III typu (typ I demineralizacja rdzeni pryzmatów, typ II de mineralizacji 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 nie możność prowadzenia obserwacji jednoczaso wych. Istnieją jednakże doniesienia potwierdzające taką zależność [7]. Arends i Christofferson [21] na podstawie modelu termodynamicznego powstawa nia próchnicy szkliwa wywnioskowali, że powsta nie ubytku podpowierzchniowego może być wyja śnione przez zmiany gradientu rozpuszczalności produktu szkliwa, porowatości szkliwa i stałej szybkości reakcji rozpuszczalności. Te trzy gra dienty nie występują, kiedy tworzy się warstwa po wierzchniowa w ubytkach powstałych w miej scach uszkodzonego apatytu i kiedy szkliwo jest wypolerowane [21]. Nieco odmiennie można wy jaśnić sytuację starcia szkliwa następującego bar dzo powoli, ale systematycznie z powodu aktu żu cia lub kontaktów czynnościowych szkliwa ze szkliwem zębów lub uzupełnień protetycznych w łuku przeciwstawnym w takich sytuacjach mo że nie dochodzić do demineralizacji warstw podpo wierzchniowych [22]. W badaniach oceniających stripping turbino wy w leczeniu ortodontycznym, podkreśla się ko nieczność stosowania fluoryzacji [5, 23, 24]. Jest to istotny i ważny problem, który był podnoszony w badaniach zajmujących się zagadnieniem za grożenia powstania próchnicy w wyniku nie tylko redukcji szkliwa [25 27]. Konieczność zastoso wania fluoryzacji kontaktowej jest również suge stią własną, ponieważ zaobserwowano występo wanie obszarów demineralizacji podpowierzch niowej na powierzchniach stycznych zębów przedtrzonowych, co jest jednoznaczne z wczesną próchnicą. W podsumowaniu należy pokreślić, że strip ping zmniejszając warstwę podpowierzchniową, przesuwa obszar demineralizacji ku powierzchni. Stwierdzono występowanie podpowierzchniowej demineralizacji szkliwa na powierzchniach stycz nych w badaniu SEM. Terapia ARS wymaga za tem zastosowania fluoryzacji kontaktowej i kon trolowania powierzchni szkliwa poddanej strip pingowi turbinowemu przez dłuższy czas.

Ocena elektronowo mikroskopowa zgładów szkliwa po zabiegu strippingu turbinowego 173 Piśmiennictwo [1] SHERIDAN J.J.: Air rotor stripping. J. Clin. Orthod. 1985, 19, 43 59. [2] TUVERSON DL.: Anterior interocclusal relations. Am. J. Orthod. 1980, 78, 361 70. [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 HARFIN JF.: 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, KM 2004, 535 537. [7] MATTHEWS BRZOZOWSKA T., CELLARY A.: Zastosowanie pomiarów bezstykowych i stykowych do analizy po wierzchni szkliwa doniesienie wstępne. Czas. Stomat. 2002, 147 152. [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 bada nia składu chemicznego powierzchniowej warstwy szkliwa zębów. Czas. Stomat. 1990, 43, 408 411. [10] ZASADA D., ZABOROWSKI P., ŻMUDA S.: Możliwości zastosowania analitycznej skaningowej mikroskopii elektro nowej (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. Stomat. 2000, 53, 276 283. [12] HAIKEL Y., FRANK R.M., VOEGEL J.C.: Scanning electron microscopy of the human enamel layer of incipient ca rious lesions. Caries Res. 1983, 17, 1 13. [13] KNYCHALSKA KARWAN Z., PAWLICKI R.: Próchnica zębów mlecznych w obrazie morfologicznym w SEM i mikro analitycznym w mikrosondzie RTG. Czas. Stomat. 1999, 52, 8 13. [14] PAWLICKI R., KNYCHALSKA KARWAN Z., KARWAN T.: Twarde tkanki zębów u ludzi w młodym, średnim i pode szłym wieku. Badania w elektronowym mikroskopie skaningowym i mikroanalizatorze rentgenowskim. Czas. Stomat. 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 elek tronowym. Magazyn Stomat. 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 rasterelektronenmikroskopi scher 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 ena mel 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 wier teł diamentowych na powierzchnię szkliwa w zależności od szybkości obrotów wiertarki lub turbiny. Czas. Sto mat. 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 initiation of ear ly enamel caries in vivo, a microradiografical investigation. 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 Sympo zjum Fluorowe. Pom. Akad. Med. 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 flu oride in caries prevention. J. Dent. Res. 1990, 69, 587 594. Adres do korespondencji: Marcin Mikulewicz Katedra i Zakład Ortopedii Szczękowej i Ortodoncji AM ul. Krakowska 26 50 425 Wrocław tel. +48 71 784 02 99 e mail: mmikulewicz@poczta.onet.pl Praca wpłynęła do Redakcji: 31.03.2008 r. Po recenzji: 8.05.2008 r. Zaakceptowano do druku: 21.05.2008 r. Received: 31.03.2008 Revised: 8.05.2008 Accepted: 21.05.2008