Покрытие карбидвольфрамовых боров Dia-Tessin для увеличения срока их использования, электронная микроскопия и клиническая оценка

Кафедра стоматологии общей практики СЗГМУ им. И.И. Мечникова
д.м.н. Силин А.В., к.м.н. Абрамова Н.Е, к.м.н. Киброцашвили И.А., к.м.н. Гордеева В.А.
Ресурсный центр СПбГУ
д.ф-м.н. Вывенко О.Ф

Каждый стоматолог, организуя свою практику, много внимания уделяет режущему инструментарию, в частности борам. От качества режущего инструмента зависит эргономичность работы стоматолога, качество препарирования твердых тканей, комфорт для пациента, в итоге производительность труда и оптимизация экономической составляющей стоматологической услуги.

Стоматологические боры предназначены для обработки твердых тканей зубов и отвержденных стоматологических материалов. Твердосплавные боры изготавливают из карбида вольфрама, сплава (примерно в три раза жестче, чем сталь), который может выдерживать высокие температуры. При обработке твердых тканей разогрев поверхности достигает высоких температур (до 400 С°) и требует охлаждения для исключения повреждения биологической ткани. Твердость сплава, позволяет сделать режущие кромки достаточно острыми, что увеличивает эффективность обработки.

Карбидвольфрамовые боры используют для удаления кариозного дентина, формирования полости, вскрытия пульпарной камеры в случае лечения осложненного кариеса. Также подобные боры используются для финишной обработки, начиная с окончательной обработки стенок полости, заканчивая шлифовкой реставрационной поверхности. Они лучше всего работают при высоких скоростях с небольшим давлением.

К сожалению, боры из карбида имеют тенденцию к разрушению под давлением, поэтому продолжается поиск технологий, позволяющих продлить долговечность работы этих экономичных и эффективных режущих инструментов.

Фирма Vanetti SA (бренд Dia-Tessin) разработала специальное покрытие, влияющее на остроту граней рабочей части бора, увеличивающее устойчивость к разрушению режущей поверхности. В начале исследования, с помощью электронной микроскопии, проводилась оценка качества поверхности режущих граней боров. На СЭМ снимках, поверхность режущих граней боров с покрытием более однородная и четкая. Даже при больших увеличениях нет видимых дефектов, поверхность остается гладкой.

Целью нашего клинического исследования является тестирование долговечности работы карбидвольфрамовых боров разного назначения со специальным покрытием.

Материал и методы.

Для клинического тестирования, были выбраны 30 боров следующих конфигураций:

№ бора в исследовании	вид	код бора по каталогу производителя	размер
1		1 316 FGXL	014
2		1 316 FGXL	018
3		1 316 FGXL	023
4		33 FGXL	016
5		21RX 314 FG	012
6		23R 314 FG	012
7		46 314 FG	023
8		46 314 FG	014
9		212L 314 FG	014
10		13 314 FG	010

Боры: 1 316 FGXL,014, 018, 023; 33 FGXL 016; 21RX 314 FG012; 23R 314 FG 012 использовались для экскавации кариозного дентина в обработке кариозный полостей всех классов, а также для препарирования доступа к корневым каналам. Поверхности, которые подвергалась обработке: эмалево-дентинная граница, дентин различной степени твердости: деминерализованный и склерозированный.

Следующие конфигурации боров: 46 314 FG023; 46 314 FG 014; 212L 314 FG 014; 13 314 FG 010 использовались для финишной обработки отвержденных композиционных материалов.

Дополнительно, боры №№ 46 314 FG023; 212L 314 FG 014 использовались для обработки эмали.

Боры № 21RX 314 FG012использовались для внутриротового разрезания металлических и металлокерамических коронок.

Для внутриротовой работы боры использовали в высокоскоростном турбинном наконечнике с водяным охлаждением. В тестировании боров с покрытием принимали участие три стоматолога, имеющих стаж работы более 15 лет.

Хронометрировалась непосредственная работа в полости, а также отмечался цикл стерилизации. Фиксировались субъективные ощущения оператора в каждом цикле. Отмечалась субъективная оценка режущей эффективности, усилие нажима для эргономичной работы, ощущение «отдачи» при не эргономичном использовании. Визуально, под увеличением в 2,5 – 3,0 раза оценивалось наличие покрытия. Если глазом покрытие не определялось, бор снимался с исследования.

Перед первым использованием, боры погружали в раствор Deconex Dental BB (Borer Chemie AG, Швейцария) на 5 минут; повторно использующиеся боры на 15 минут в ультразвуковой ванне, стерилизация - автоклавирование 135°С, под давлением 2,7 бар. 5 минут, 12 минут для повторноиспользующихся боров.

Для сравнения, использовались карбидвольфрамовые боры подобных конфигураций, но без покрытия.

Результаты и обсуждение:

Карбидвольфрамовые боры с покрытием работали до 10 циклов, когда режущая способность полностью была утрачена. Среднее время работы составило 11,3 ± 0,85 минут. Небольшое усилие, нажим на наконечник с бором для обработки начинает требоваться, начиная с 5-6 цикла обработки для стерилизации, через 6,5 минут суммарного использования. Максимальное число циклов, в которых повторно использовался бор с покрытием оказалось 12, что более, чем в два раза превышает число циклов работы карбидвольфрамовых боров без покрытия.

В то время как карбидвольфрамовые боры без покрытия, показывают следующие результаты: до 5 циклов смогли отработать боры до потери режущей способности. После второго цикла для стерилизации, и непрерывной работы около 3-х минут требовалось усилие при обработке, увеличивающееся в каждом последующем цикле.

При оценке эффективности работы карбидвольфрамовых боров с покрытием при обработке поверхности отвержденных гибридных композитных материалов карбидвольфрамовые боры показывают лучшие результаты: режущие поверхности алмазных боров быстро забиваются остатками обрабатываемой поверхности, тогда, как режущие поверхности карбидвольфрамовых боров остаются чистыми и продолжают работать.

№	код бора по каталогу производителя	размер	кол-во циклов	типы обработанных тканей зуба	общее время использования в мин.	визуальная оценка сохранности покрытия в % по выведению из работы	субьективная оценка режущей способности бора по выведению из работы	примечания (позитивные или негативные ощущения за время работы)
1	1 316 FGXL	014	9	эмаль, дентин,	9,5±0,55	0	требуется средний нажим на наконечник	бор не режет
2	1 316 FGXL	018	9	эмаль, дентин,	11,53±0,35	менее 25	требуется легкий нажим на наконечник	нет ощущения соответствия выбора бора выполняемой работе
3	1 316 FGXL	023	10	эмаль, дентин,	11,6±0,45	менее 25	требуется легкий нажим на наконечник	нет ощущения соответствия выбора бора выполняемой работе
4	33 FGXL	016	8	эмаль, дентин, композит,	8,35±0,33	25	требуется средний нажим на наконечник	ощущение соответствия выбора бора выполняемой работе
5	21RX 314 FG	012	12	эмаль, дентин, композит, кобальтохромовый сплав, керамика	12,51±0,15	15	требуется легкий нажим на наконечник	нет ощущения соответствия выбора бора выполняемой работе
6	23R 314 FG	012	10	эмаль, дентин, композит, кобальтохромовый сплав, керамика	7,75±0,25	менее 25	требуется легкий нажим на наконечник	ощущение вибрации при работе
7	46 314 FG	023	11	эмаль, дентин, композит,	7,81±0,25	25	требуется средний нажим на наконечник	ощущение вибрации при работе
8	46 314 FG	014	11	эмаль, дентин, композит	6,75±0,35	25	требуется легкий нажим на наконечник	ощущение соответствия выбора бора выполняемой работе
9	212L 314 FG	014	12	эмаль, композит, керамика	8,75±0,11	менее 25	требуется легкий нажим на наконечник	ощущение соответствия выбора бора выполняемой работе
10	13 314 FG	010	8	эмаль, композит	5,03±0,02	0	требуется легкий нажим на наконечник	бор не режет

Электронномикроскопическое исследование поверхности после полного завершения работы бора.

Оценка наличия и целостности покрытия боров после фиксации факта клинической неэффективности режущего инструмента, проводилась с помощью электронной микроскопии. Существует корреляция между клиническими данными и анализу СЭМ снимков: потеря клинической эффективности подтверждается отсутствием покрытия на режущих гранях, и их разрушение.

Снимки СЭМ использованных боров для обработки твердых тканей и описание повреждений покрытия и рабочих поверхностей боров.

Для анализа результатов клинического и электронмикроскопического исследования, мы распределили боры по их форме. Боры в форме шара (рис. 1.0; 1.1; 1.2.0), диаметр (размер) отличается по ширине режущих граней. Клинически это не имеет решающего значения, и эти боры используются в приблизительно одинаковых ситуациях. Это боры 1 316 FGXL, диаметром 0,23; 0,18; 0,14. На имиджах видно, что там, что есть покрытие, грань более четкая (рис. 1.0 D и E, 1.1 B и C, D и E). Покрытие на борах лежит равномерно.

1.0
			B	Без покрытия	C	С покрытием
A	Без покрытия	С покрытием	D	Без покрытия	E	С покрытием

1.1
			B	Без покрытия	C	С покрытием
A	Без покрытия	С покрытием	D	Без покрытия	E	С покрытием

1.2
			B	Без покрытия	C	С покрытием
A	Без покрытия	С покрытием	D	Без покрытия	E	С покрытием

После выведения бора из исследования, по причине отсутствия эффективной работы, окончания циклов работы шаровидного бора, после дезинфекции, рис. 1.3. Покрытие кое-где сохранилось, почти все грани имеют дефекты поверхности, которые представлены под различным увеличением (1.4 – 1.9). На рисунке 1.4 более подробно исследовали участок поверхности шаровидного бора с наиболее глубоким дефектом режущей грани. На рисунке 1.5 – участки поверхности с точечной сохранностью покрытия боров. На рисунках 1.8 и 1.9 видно, что покрытие присутствует лишь в отдельных местах. Там, где оно не сохранилось и реализуется самый большой дефект поверхности.

1.3 Головка шаровидного бора под увеличением в 100 раз.

1.4 Дефект под увеличением в 100 раз.

1.5 Поверхность бора под увеличением в 100 раз.

В целом, на шаровидных борах, там, где покрытие сохранилось, участки граней менее повреждены. В том месте, где покрытие изношено, металл граней имеет более глубокие дефекты.

Серия СЭМ снимков шаровидного бора без покрытия (рис. 1.10-1.16), видны значительные дефекты каждой режущей грани, местами дефекты распространяются на всю толщину грани. Вся поверхность граней имеет дефекты и неровности, не только на режущих участках, но и между режущими краями.

1.6 Дефект под увеличением в 380 раз

1.7 Дефект под увеличением в 463 раза

1.8 Увеличение в 670 раз

1.9 Увеличение в 780 раз

1.10 Увеличение в 57 раз, поверхность головки шаровидного бора без покрытия

1.11 Увеличение в 78 раз, поверхность головки шаровидного бора без покрытия

1.12 Увеличение в 200 раз, поверхность головки шаровидного бора без покрытия

1.13 Увеличение в 200 раз, множественные дефекты поверхностей шаровидного бора без покрытия

1.14 Увеличение в 239 раз, множественные дефекты поверхностей шаровидного бора без покрытия

1.15 Увеличение в 300 раз, глубокие дефекты режущих граней шаровидного бора без покрытия

1.16 Увеличение в 300 раз: глубокие дефекты режущих граней шаровидного бора без покрытия

Пламевидная форма головки: 46 314 FG (0,23; 014), 13 314 FG.
Боры, имеющие пламевидную форму различных диаметров. Также покрытие по граням размещено равномерно. Это видно на СЭМ рисунках 2.0 и 2.1, выполненных на неиспользованных борах. Покрытие более четко контурирует режущие грани 2.0 D и E, 2.1 и C. После работы пламевидных боров и электронномикроскопического исследования, можно сказать, что покрытие в этой форме головки бора, в целом продлило срок службы бора. Однако, в некоторых случаях (в 2 из 8), покрытие визуально присутствовало, но режущая эффективность субъективно ухудшалась, на СЭМ имиджах, покрытие неплотно прилегало к поверхности бора (рис. 2.8 и 2.9). Из проведенного исследования можно заключить, что на пламевидной форме головки, особенно на форме «удлиненное пламя» произошло вздутие покрытия.

2.0
			B	Без покрытия	C	С покрытием
A	Без покрытия	С покрытием	D	Без покрытия	E	С покрытием

2.1
			B	Без покрытия	C	С покрытием
A	Без покрытия	С покрытием	D	Без покрытия	E	С покрытием

2.3 Увеличение в 846 раз: глубокие дефекты режущих граней пламевидного бора без покрытия, дефекты поверхностей нережущих участков

2.4 Увеличение в 1346 раз: глубокие дефекты режущих граней пламевидного бора без покрытия

2.5 Увеличение в 248 раз: глубокие дефекты режущих граней кончика пламевидного бора, остатки покрытия

2.6 Увеличение в 1115 раз: дефекты режущих граней кончика пламевидного бора

2.7 Увеличение в 64 раза: дефекты покрытия пламевидного бора после снятия бора из исследования, мелкие дефекты граней

2.8 Увеличение в 839 раз: дефекты покрытия пламевидного бора после снятия бора из исследования, неплотное прилегание покрытия

2.9 Увеличение в 67 раз: дефекты покрытия пламевидного бора после снятия бора из исследования, неплотное прилегание покрытия, его отрыв; и бор с точечными остатками покрытия

2.10 Увеличение в 48 раз: дефекты покрытия пламевидного бора после снятия бора из исследования, неплотное прилегание покрытия, его отрыв

Боры формы прямоусеченный конус, 212L 314 FG, диаметр 0,14. На первоначальных имиджах видно, что покрытие равномерно распределено по всей поверхности бора, рис. 3А и С.

3.0
			B	Без покрытия	C	С покрытием
A	Без покрытия	С покрытием	D	Без покрытия	E	С покрытием

СЭМ иимджи после использования бора показывают многочисленные дефекты покрытия, его отслаивания, образования пузырей (рис. 3.1 - 3.8).
По результатам клинических исследований, бор проработал дольше, чем его непокрытый аналог.

3.1 Увеличение в 969 раз: дефекты покрытия прямоусеченного конуса после снятия бора из исследования, неплотное прилегание покрытия, его мелкие отрывы

3.2 Увеличение в 969 раз: дефекты покрытия прямоусеченного конуса после снятия бора из исследования, неплотное прилегание покрытия, его мелкие отрывы

3.3 Увеличение в 3900 раз: дефекты покрытия бора прямоусеченного конуса после снятия бора из исследования, мелкие отрывы покрытия, затупленные грани

3.6 Увеличение в 979 раз: дефекты покрытия прямоусеченного конуса после снятия бора из исследования, неплотное прилегание покрытия, его мелкие отрывы, образование пузырей и разрывов покрытия, затупленные грани

3.7 Увеличение в 193 раза: дефекты покрытия прямоусеченного конуса после снятия бора из исследования, неплотное прилегание покрытия, его пузыри

3.8 Увеличение в 49 раз: дефекты покрытия прямоусеченного конуса после снятия бора из исследования

Боры 33 FGXL 0,16; 21RX 314FG 0,12; 23R 314 FG 0,12

4.0
			B	Без покрытия	C	С покрытием
A	Без покрытия	С покрытием	D	Без покрытия	E	С покрытием

4.1 Увеличение в 410 раз: дефекты режущих граней бора после снятия бора из исследования

4.2 Увеличение в 472 раза: дефекты режущих граней, остатки покрытия после снятия бора из исследования

4.3 Увеличение в 108 раз: дефекты режущих граней, остатки покрытия после снятия бора из исследования

4.4 Увеличение в 272 раза: дефекты режущих граней, остатки покрытия после снятия бора из исследования

4.5 Увеличение в 272 раза: дефекты режущих граней, остатки покрытия после снятия бора из исследования

4.6 Увеличение в 272 раза: дефекты режущих граней, остатки покрытия после снятия бора из исследования

4.7 Увеличение в 59 раз: дефекты режущих граней, остатки покрытия после снятия бора из исследования

Боры этой формы практически полностью потеряли покрытие к концу работы бора в исследовании.

По результатам проведенного исследования можно сделать вывод, что покрытие режущей поверхности карбидвольфрамовых боров увеличивает срок эксплуатации без потери эффективности в 2,5 раза. Использовать карбидвольфрамовые боры без покрытия для удаления металлических и металлокерамических коронок не удалось даже однократно. При распиливании одной металлокерамической коронки, приходилось трижды менять бор, из-за того, что он затупился, для поддержания эффективной работы. Боры с покрытием показали новое качество, хорошую опиливающую эффективность, в той же форме режущей поверхности, при использовании их для разрезания металлокерамических конструкций, хотя они не были предназначены для этого. Это покрытие увеличило не только долговечность режущей способности, но и создало возможность расширенного использования карбидвольфрамовых боров с покрытием, так в результате нанесения покрытия, поверхность приобретает новые режущие свойства.

Выводы.

• Покрытие карбидвольфрамовых боров увеличивает срок эксплуатации режущего инструмента более, чем в 2 раза.
• К концу рабочего периода в исследовании, покрытие утрачивается с поверхности граней, бор становится тупым.
• Покрытие рабочей части бора увеличивает твердость режущих граней, позволяя эффективно использовать бор в случаях повышения требований к прочности инструмента, когда необходимо внутриротовое распиливание металлических и металлокерамических коронок и конструкций.

Практические рекомендации:

Можно рекомендовать к использованию для обработки твердых тканей карбидвольфрамовые боры с покрытием для многоразового использования как более долговечные и эффективные, а значит экономически выгодные, для ежедневной стоматологической практики.