Внутриротовая сварка (ILW) и ее применение при протезировании на имплантах. Клинический пример.

Перевод научной статьи. Автор: Carlo Fornaini University of Parma, Италия

Главная цель данной публикации показать и описать клинические возможности использования Nd:YAG лазерного устройства твердотельный лазер. В качестве активной среды используется алюмо-иттриевый гранат («YAG», Y3Al5O12) с добавками неодима (Nd). Генерация происходит на длине волны 1064 нм. Такие лазеры могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме*.

* здесь и далее примечания переводчика

Эти устройства, применяемые в стоматологических клиниках позволяют сваривать металлические элементы непосредственно в полости рта. Авторы, применявшие такую технику ранее в стоматологии протестировали инференционным методом, при помощи растрового электронного микроскопа (РЭМ), тестов EDS по измерению индукции и индуктивности и, в последствии термокамерой и термопары для записи характеристик изменения температур во время процедуры сварки металлических поверхностей на естественных тканях коровьей челюсти. В клинической части исследования четыре импланта, установлены в беззубую челюсть пациента 67 лет (муж). Сразу после внедрения, заблаговремменно изготовленные в зуботехнической лаборатории балка и замковые крепления, были приварены к абатментам в полости рта ND:YAG лазером (лазерная установка Fidelis Plus III, Fotona, Slovenia.) с параметрами 9.90 мдж, 1 Гц, 15 Мсек, световое пятно 0,6. После этого, на полученую балку с аттачменами был наложен съемный протез. Этот клинический случай  наглядно показывает, что интраоральная лазерная сварка может применяться клинически без возникновения побочных эффектов.

1. Вступление

В 1967 году Gordon описал возможность сварки металлических элементов ортопедических конструкций, используя технологию лазера, и эта методика применяется с 1970 в зуботехнических лабораториях, быстро продемонстрировав пререимущества лазерной сварки перед традиционными видами сварки. В итоге, процедура могла быть проведена непосредственно на модели, избегая неточности, погрешности, а также искажения, возникающие при дублировании моделей. Более того, минимизировалось локальное повышение температур в области лазерного светового пятна, и, как следствие существенно уменьшилась возможнось искажения ортопедических конструкций и их елементов. Такая методика позволила проводить сварку металлических элементов протезов, соприкасающихся с акриловыми и керамическими  элементами, совершенно не повреждая последние, не вызывая трещины и изменения цвета. Таким образом, появилась возможность починки протезов и ортодонтических конструкций, не переделывая их. Лабораторные тесты показывают, что конструкция из сваренных лазером элементов действительно прочна.

В научной литературе описано два способа для проведения внутриротовой сварки, оба основанных на возникновении электрической дуги между двумя электродами в аргоновом потоке (среде). «Синкристализация» (Syncrystallization методика немедленной нагрузки имплантов временными коронками, армированными металлическим каркасом*)  и «Електросварка Мондани» : обе методики имели ограничения, так как были применимы только на титане, а это означало, что они не могли использоваться при лечении пациентов, использующих приборы-исскусственные водители сердечного ритма, нельзя было работать с присадочными металлами, и процесс сварки не был локален и распространялся на смежные области (зубы, акриловые части протезов и керамику и т.п)

Лазерная методика описанная в этой статье эффективна в применении для всех металлов, в том числе  для безприсадочных и присадочных металлов и газовых атмосфер, имея чрезвычайно маленькую область сварки (0,6 мм), что позволяло создавать необходимую рабочую температуру на очень ограниченном, локальном участке.

Методика внутриротовой сварки может применяться у всех пациентов и не требует дополнительных приспособлений.

Целью данного исследования: показать возможность внутриротовой сварки используя ND:YAG лазер с фиброоптическим световодом.

Лазер, который использовался в данной работе Fidelis Plus III (Fotona, Ljubljana, Slovenia) с возможностью произведения  двух волн различной длины Er:YAG = 2940 и Nd:YAG = 1064 в этой работе был исользован тип Nd:YAG

Это устройство имеет возможность производить серию микросекундных и милисекундных импульсов, и в процессе использования милисекундных импульсов также достигалась оптимальная температура для сваривания.

Первичные тесты проведены с фиброоптикой 900 μm и использованием дерматологического наконечника, позволяющего менять размер лазерного пятна (минимальный размер 3 мм, однако меняя рабочую дистанцию был достигнут оптимальный размер пятна диаметром 1 мм)

В последствии, компания Fotona создала конструкцию прототипа, производящего пятно размером 0,6 мм такими же параметрами, как у исходной модели, а также компания спроектировала угловой наконечник, что позволило проводить сварку в боковых и дистальных участках.

В процессе использования лазера, со световодом, часть энергии теряется фиброволокном, и поэтому периодически проводился контроль мощности и стабильности излучения прибором (Ophir Nova II, thermal head F150A)

По данным ряда анализов, проведенных на CoCrMo (*сплав, применяемый при эндопротезировании) с помощью интерферометрического микроскопа, подтверждено хорошее качество сварки, без искажений, трещин и дефектов при параметрах (исходящая мощность 9.90 W, энергия 9.90 J, частота 1 Hz, размер светового пятна 0.6 mm, длительность импульса 15 msec, поток 3300 J/cm2 фокусное расстояние 30 mm)

Для измерения локального изменения температур тканей вокруг области сварки, использовалась кость и ткани коровьей челюсти.

К молярам были прикреплены U — образные пластины, затем была измерены температуры костных тканей зубов с помощью термокамеры во время процесса сварки двух пластин. Затем, эксперимент по измерению температур был повторен с использованием термопар, помещенных в пульпарную камеру, в десневую борозду, в костную ткань и в ткань корня зуба.

Наибольшее повышение температуры менее 5.5С было зафиксировано в пульпарной камере на всех двенадцати образцах биоматериала, и не угрожает жизнеспособности пульпы.

Для обеспечения качества процесса, сварка проводилась в зуботехнической лаборатории (Rofin, Germany) используя лазер Fidelis и образцы анализировались и сравнивались с использованием техник SEM и EDS.

Была выявлена  разница в наблюдениях количества трещин поверхности сваренных пластин в  оптическом микроскопе и SEM, она заключалась в том, что при отсутствии использования металла наполнителя при сварки помощью Fidelis III пластин количество трещин возрастало. Группы пластин, сваренных с помощью металла наполнителя, не показали существенных дефектов.

Тесты EDS в зоне сварки показали гомогенную структуру в конструкции из материала CoCrMo и не выявили существенной разницы между группами.

Механические исследавания сварки проводились по группам образцов, сваренных с помощью Fidelis и Roffin круглых ортодонтических лигатур (Filo Tondo Duro Leone. 030 C8080-30, Leone, Florence, Italy and 14′′ Straight Wire, Ortho Organizers Inc, San Marcos, CA, USA). Первая группа: лигатуры без сварки, вторая и третья: сварка Fidelis с использованием и без металлического наполнителя соответственно; четвертая и пятая группы: Сварка Roffin также c наполнителем и без него.

Группы исследовались механическим динамометром (DMA тест), что позволяло достаточно просто измерить силу и описать характер стресса металлической поверхности с помощью прибора Dynamic Mechanical Analyser Q800 (TA Instruments, New Castle, DE, USA).

Во всех случаях образцы выдерживали действие силы 20Н и анализ модуля упругости не показал существенных различий между образцами.

Эти данные также подтверждены тестами in vivo на клиническом приеме пациентов.

Эти тесты проводились с согласия пациентов и сопровождались взаимным информированным согласием врача и пациента по форме IRB нашей клиники при согласии и соответствии Declaration of Helsinki.

2. Презентация клинического случая

MC, возраст 67 лет, мужчина, пришел в клинику для профилактического осмотра. При осмотре: полная потеря зубов на  верхней челюсти, пациент пользуется полным съемным протезом. Основной жалобой пациента была плохая фиксация старого протеза, дискомфорт при разговоре, приеме пищи.

Было решено стабилизировать протез с помощью внедрения четырех имплантов вверхнюю челюсть.

Изучение истории болезни пациента не выявило противопоказаний и пациент подтвердил, что не находится на лечении у другого врача и иной другой терапии не проводится.

Были сняты оттиски для изготовления хирургического шаблона, позволяющего правильно позиционировать импланты.

Анестезия в операционной области проводилась двумя карпулами 36mg Мепивакаина гидрохлорида + 0.018 Адреналина (1:100.000)

Проведена установка четырех имплантов 4.5X11 mm (AoN, Vicenza, Italy) в точном соответствии с хирургическим протоколом и с использованием хирургического шаблона. В ходе данной операции, использовался физиодиспенсер (Implantmed, W&H, Austria) с ирригацией операционного поля физраствором (Eurospital, Italy).

После того как была выполнена хирургическая процедура, были установлены абатменты.

А Импланты установлены в тело челюсти

B Установлены абатменты

Затем в зуботехнической лаборатории была изготовлена балка с атачменами учитывая положение имплантов

А Вид наложенной балки

B Интраоральная сварка

Балка, необходимая для крепления съемного протеза, была приварена к абатментам непосредственно в полости рта лазерным аппаратом  Fidelis plus III c параметрами мощность 9.90 W, энергия 9.90 J, частота 1 Hz, размер светового пятна 0.06, длительность импульса 15 Msec; поток 3300 J/cm2  фокальная дистанция 30 mm.

Процедура интраоральной сварки заняла в общей сложности 47 секунд, в течении процедуры у пациента не возникло боли и дискомфорта.

А Вид приваренной балки в полости рта

B Абатменты с приваренной балкой сняты со своих опор

Балка с приваренными к ней абатментами выведена из полости рта и затем сварка была продолжена вне полости рта пациента с помощью того же аппарата лазерной сварки, затем абатменты были обрезаны и отполированы, после чего была проведена примерка в полости рта

А Завершение сварки вне полости рта

B Абатменты обрезаны

С Примерка в полости рта и фиксация балки

D Установка матриц и перебазировка протеза

Затем проведена перебазировка в тело полного съемного протеза были установлена матрицы (Rhein 83, Italy) с помощью акриловой пластмассы.

Пациент явился на контрольный осмотр через два дня, в процессе которого не было выявлено проблем и жалоб.

3. Выводы

Данная публикация показывает возможность эффективного и безопасного применения лазера типа Nd:YAG (Fidelis Plus III, Fotona) для сварки металлов интраорально.

Во время процесса сварки пациент не почувствовал боли или дискомфорта.

По прошествии нескольких месяцев не было выявлено повреждений биологических тканей, участвовавших в лечении. Процесс сварки аппаратом Fidelis показал эффективность, по прошествии нескольких месяцев после применения сварки, после немедленной нагрузки, без возникновения рецедивов.

Это предварительное исследование доказавает возможность интраорального применения лазерной сварки ортопедических и других конструкций, без риска возникновения боли и дискомфорта. Это существенно экономит время и финансовые ресурсы пациента, уменьшая необходимое количество оттисков и исключая их неизбежные погрешности. Сила сварочного соединения обеспечивает необходимую прочность конструкции и не уступает лазерной сварке производимой в зуботехнической лаборатории.

Несмотря на то, что  это предварительное исследование, данная статья открывает большие перспективы применения технологии лазерной сварки в повседневной стоматологической практике, позволяя повысить качество лечения, экономить время, создавая больший комфорт пациенту.

 

Научные источники

• E. Gordon and D. L. Smith, “Laser welding of prostheses—an initial report,” Quintessence International, vol. 3, no. 3, pp. 63–64, 1972.
• Fusayama, S. Wakumoto, and H. Hosoda, “Accuracy of fixed partial dentures made by various soldering techniques and one-piece casting,” Journal of Prosthetic Dentistry, vol. 14, no. 2, pp. 334–342, 1964.
• Van Benthem, “Advantages of laser welding compared to conventional joining,” Die Quintessenz der Zahntechnik, vol. 17, no. 9, pp. 1178–1193, 1991.
• Bertrand, “The laser welding technique applied to the non precious dental alloys procedure and results,” British Dental Journal, vol. 190, no. 5, pp. 255–257, 2001.
• Dobberstein, H. Dobberstein, H. Orlick, and R. Zuhrt, “The welding of cobalt-chromium, nickel-chromium and silver-palladium alloys using a solid-state laser,” Zahn Mund, Und Kieferheilkunde Mit Zentralblatt, vol. 78, no. 3, pp. 259–261, 1990.
• Degidi, P. Gehrke, A. Spanel, and A. Piattelli, “Syncrystallization: a technique for temporization of immediately loaded implants with metal-reinforced acrylic resin restorations,”Clinical Implant Dentistry and Related Research, vol. 8, no. 3, pp. 123–134, 2006.
• R. Hruska, “Intraoral welding of pure titanium,” Quintessence International, vol. 18, no. 10, pp. 683–688, 1987.
• Fornaini, C. Bertrand, M. Bonanini, J. P. Rocca, and S. Nammour, “Welding in the dental office by fiber-delivered laser: a new technique,” Photomedicine and Laser Surgery, vol. 27, no. 3, pp. 417–423, 2009.
• Fornaini, C. Bertrand, J. P. Rocca et al., “Intra-oral laser welding: an in vitro evaluation of thermal increase,” Lasers in Medical Science, vol. 25, no. 4, pp. 473–477, 2010.
• Fornaini, F. Passaretti, E. Villa et al., “Intraoral laser welding: Ultrastructural and mechanical analysis to compare laboratory laser and dental laser,” Lasers in Medical Science, vol. 26, no. 4, pp. 415–420, 2011.
• Fornaini, P. Vescovi, E. Merigo et al., “Intraoral metal laser welding: a case report,” Lasers in Medical Science, vol. 25, no. 2, pp. 303–307, 2010.