Особливості мікротвердості зубної емалі у топографічно різних зонах коронки постійних молярів людини та їх взаємозв’язок із внутрішньою будовою емалі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особливості мікротвердості зубної емалі у топографічно різних зонах коронки постійних молярів людини та їх взаємозв'язок із внутрішньою будовою емалі

В.Є. Бреус

Зубна емаль людини є унікальним біологічним матеріалом, ідеально пристосованим для витримки механічних навантажень, пов'язаних з актом жування. Вона поєднує у собі три механічні характеристики: твердість, жорсткість і резистентність до утворення тріщин [15]. Довгий час механічні властивості емалі пов'язували лише з високим вмістом у ній неорганічних сполук (до 96 %), переважно у вигляді кристалів гідроксіапатиту. Проте наразі значна увага приділяється також внутрішній організації цих кристалів, що розташовуються паралельно один до одного, утворюють скупчення, які дістали назву емалевих призм [6; 7].

Механічні властивості емалі є неоднорідними, зокрема твердість її зменшується у напрямку від зовнішніх шарів до емалево-дентинної межі, що логічно пояснюється зменшенням концентрації фтору у відповідному напрямку [8]. Проте без відповіді досі залишається питання: чому механічні властивості емалі відрізняються не лише у різних її шарах, а й на різних поверхнях та у різних частинах коронки зуба? Як морфологи, так і матеріалознавці припускають, що цей феномен можна пояснити анізотропією внутрішньої будови емалі, а саме неоднаковим взає- морозташуванням емалевих призм, що завдяки утворенню складних білково-мінеральних взаємодій створює умови для оптимального розподілу механічної енергії по всьому об'єму емалі [9-11].

Наші попередні дослідження присвячені вивченню внутрішньої будови емалі постійних молярів людини на рівні світлової мікроскопії.

Було проведено низку досліджень, у результаті яких з'ясовано, що зубна емаль постійних молярів характеризується структурною анізотропією, тобто відрізняється неоднаковими варіантами розташування своїх структурних одиниць (емалевих призм) не лише на різних поверхнях коронки зуба, а й у різних частинах однієї його поверхні. Було встановлено, що в цілому трапляються три варіанти розташування, або так званого ходу емалевих призм у товщі емалі: відносно прямолінійний, дугоподібний із верхівкою, спрямованою у сторону жувальної поверхні коронки, та дугоподібний із верхівкою, спрямованою у сторону кореня зуба [12; 13]. Слід зазначити, що з моменту отримання даних, представлених у попередніх роботах, було проведено кілька уточнювальних досліджень, які показали, що емалеві призми як у верхній, так і нижній третині коронки постійних молярів характеризуються дугоподібним ходом.

Наступним етапом дослідження стало визначення, чи дійсно хід емалевих призм є тим фактором, що певною мірою зумовлює механічні властивості емалі, а саме її мікротвердість, та чи справді одні варіанти ходу емалевих призм є, з механічної точки зору, більш оптимальними, аніж інші. Виявлення таких закономірностей може створити підґрунтя для того, щоб класифікувати ділянки коронки зуба відповідно до величини ризику виникнення у них тріщин та інших видів механічного пошкодження.

Метою даного дослідження є визначення числових показників мікротвердості зубної емалі у різних ділянках коронки постійних молярів людини, які характеризуються різними варіантами ходу емалевих призм, а також взаємозв'язків між ходом емалевих призм і мікротвердістю зубної емалі у конкретних ділянках коронки зуба.

Матеріали та методи дослідження

Шліфи постійних молярів людини, виконані у вестибулярно-оральному напрямку, вздовж бокових поверхонь коронки, а також у діагональному напрямку, підготовлені за розробленими нами методиками [14; 15]. Зразки поміщали у форму з порошком і піддавали термічній обробці за температури 180 °С для отримання заготовок. Потім заготовки шліфувалися на кругах із різною фракцією наждачного паперу, під час останнього шліфування використовувався круг із пастою ДОІ. Вимірювання проводилися на приладі Polyvar MET із застосуванням методу Вік- керса.

На кожний шліф за допомогою алмазної пірамідки наносили по 30 відбитків, по 3 у кожній зоні вимірювання. Зони для вимірювання були обрані відповідно до тих, що використовувалися для вивчення розташування емалевих призм у попередніх дослідженнях, тобто коронкова частина кожного шліфа була умовно поділена на три зони -- верхню, середню та нижню третини [12; 13]. Відбитки наносили під навантаженням 50 г і часом експозиції навантаження 10 с.

Дослідження проводилося на базі ДП «Міжнародний центр електронно-променевих технологій» Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона.

Результати дослідження та їх обговорення

Середні значення мікротвердості зубної емалі у різних зонах коронки постійних молярів людини наводяться у табл. 1.

У середній третині коронки постійних молярів на всіх поверхнях середні показники мікротвердості емалі статистично не відрізняються та не перевищують 440 HV.

На вестибулярній, бокових та оральній поверхнях коронки середні показники мікротвердості зубної емалі у верхній та нижній її частинах (у межах однієї поверхні) статистично не відрізняються, проте є вищими, ніж у середній частині коронки.

У ділянці переходу між боковою поверхнею коронки та вестибулярною/оральною середні показники мікротвердості емалі статистично не відрізняються між собою у середній та нижній третині (440 HV в обох третинах). При цьому середній показник мікротвердості емалі у верхній третині ділянки переходу між боковою поверхнею та вестибулярною/оральною становить 370 HV, що є найнижчим серед показників, зафіксованих у всіх ділянках коронок постійних молярів.

Найвищі середні показники мікротвердості зубної емалі визначаються у верхній та нижній третинах оральної частини коронки постійних молярів.

Якщо порівняти отримані дані з варіантами ходу емалевих призм у відповідних зонах коронки, то видно, що на вестибулярній, оральній та бокових поверхнях коронки, у тих її зонах, які характеризуються прямолінійним ходом емалевих призм, середні показники мікротвердості емалі не тільки не відрізняються статистично один від одного, але є меншими, ніж у тих ділянках коронки, у яких хід емалевих призм є дугоподібним.

Така тенденція не простежується у ділянці переходу між боковими поверхнями та вестибулярною/оральною, яка характеризується дугоподібним ходом призм, оскільки там середній показник мікротвердості зубної емалі у середній третині коронки статистично не відрізняється від таких у середній третині вестибулярної, оральної та бокових поверхонь, де хід призм є прямолінійним. Більше того, у нижній третині ділянки переходу між боковими поверхнями та вестибулярною/оральною, у якій відмічається дугоподібний хід емалевих призм, середній показник мікротвердості емалі статистично відрізняється -- є меншим від таких у нижній третині вестибулярної, оральної та бокових поверхонь, де хід призм також є дугоподібним. Проте у верхній третині цієї ділянки коронки, де хід призм є прямолінійним, показник мікротвердості найменший серед усіх досліджуваних частин коронки.

зубна емаль коронка мікротвердість

Размещено на http://www.allbest.ru/

Це дозволяє зробити припущення про те, що ділянка переходу між боковими поверхнями та вестибулярною/оральною загалом характеризується найменшою мікротвердістю емалі. Проте той факт, що навіть у тих третинах коронки, які характеризуються дугоподібним ходом емалевих призм, показники мікротвердості виявилися статистично вищими, ніж у третині з прямолінійним ходом призм, підтверджує, що напрямок ходу емалевих призм є одним із факторів, які впливають на механічні властивості зубної емалі.

Ті випадки, коли значна різниця показників мікротвердості (близько 200 HV) виявляється навіть серед ділянок, які характеризуються однаковим, а саме дугоподібним ходом призм, цілком можливо, можна пояснити різницею хімічного складу емалі таких ділянок, проте ця гіпотеза має бути доведена у ході подальших досліджень.

Висновки

У результаті проведених досліджень були встановлені такі особливості механічних властивостей зубної емалі у різних ділянках коронки зуба:

На вестибулярній, бокових та оральній поверхнях коронки постійних молярів людини середня третина коронки відзначається статистично нижчими показниками мікротвердості емалі, ніж верхня та нижні її третини.

Найвищі середні показники мікротвердості відмічаються на оральній поверхні коронки, особливо у її верхній та нижній третинах.

У ділянці переходу між боковою поверхнею коронки та вестибулярною/оральною середні показники мікротвердості емалі статистично не відрізняються між собою у середній та нижній третинах, проте є статистично меншими у верхній третині коронки.

Існує взаємозв'язок між внутрішньою будовою зубної емалі та її мікротвердістю, який полягає у тому, що у тих зонах коронки зуба, де хід емалевих призм є дугоподібним, показники мікротвердості є вищими, ніж у зонах коронки, де емалеві призми розташовуються прямолінійно. Із цього випливає, що дугоподібний хід емалевих призм, причому незалежно від напрямку вершини дуги, є більш оптимальним для забезпечення твердості зубної емалі порівняно з прямолінійним.

Література

1. Nanci A. Ten Cate's oral histology. Development, structure and function, 7th edn. [Text]. St Louis, MO: Mosby, 2007.

2. Kishen A., Ramamurty U., Asundi A. Experimental studies on the nature of property gradients in the human dentine. J Biomed Mater Res. 2000. № 51 (4). P. 650-659.

3. Chen Z. Q., Zhang M., Zhang J. K. Oral materials [4th ed.]. Beijing: People's Medical Publishing House, 2008. P. 18-19.

4. Baumgart F. (2000). “Stiffness -- an unknown world of mechanical science?” Injury. Elsevier.

5. “Toughness”, NDT Education Resource Center, Brian Larson, Editor, 2001-2011, The Collaboration for NDT Education, Iowa State University.

6. Human enamel rods presents anisotropic nanotribolog- ical properties / Y. R. Jeng et al. Mech behave biomed. 2011. № 4 (4). P. 515-522.

7. Anatural functionally graded biocomposite coating -- human enamel / Z. J. Cheng et al. Acta Biomater. 2013. № 9 (5). P. 6330-6337.

8. Roy S., Basu B. Mechanical and tribological characterization of human tooth. Mater Charact. 2008. № 59. P. 747-756.

9. Zhang Y.-R., Du W., Zhou X.-D., Yu H.-Y. Review of research on the mechanical properties of the human tooth. International Journal of Oral Science. 2014. № 6 (2). P. 61-69.

10. Загорский В. А., Макеева И. М., Загорский В. В. Функционирование твердых тканей зуба. Часть III. Российский стоматологический журнал. 2014. № 1. С. 12-15.

11. Xu H. H. K., Smith D. T., Jahanamir S. Indentation damage and mechanical properties of human enamel and dentin. J Dent Res. 1998. № 77. P. 472-480.

12. Тодорова А. В., Бреус В. Є., Ульянов В. О. Особливості розташування емалевих призм на різних поверхнях коронки постійних молярів людини. Одеський медичний журнал. 2016. № 3. С. 54-58.

13. Тірон О. І., Бреус В. Є., Тодорова А. В. Особливості гістоархітектоніки емалі постійних молярів людини на ок- люзійній поверхні коронки та в місцях переходу її бокових поверхонь на вестибулярну та оральну. Запорізький медичний журнал. 2017. Т. 19, № 5 (104). С. 663-667.

14. Бреус В. Є., Ульянов В. О. Спосіб гістологічної оцінки стану емалі зубів людей та тварин: пат. 51804 Україна, МПК (2009): А61В10/00 / заявник та патентовласник Одеський державний медичний університет. № u201003859; заявл. 06.04.2010; опубл. 26.07.2010, Бюл. № 14. 2 с.

15. Бреус В. Є., Тодорова А. В., Ульянов В. О. Спосіб виготовлення поздовжніх шліфів молярів для гістологічного дослідження жувальної поверхні їх коронки: пат. 115215 Україна, МПК (2017.01) G01N 1/00, A61C 1/00, G01N 33/48 / заявник та патентовласник Одеський національний медичний університет. № u201610201; заявл. 07.10.2016; опубл. 10.04.2017, Бюл. № 7.

Размещено на Allbest.ru