Нурт_Стоматологическое материаловединие

Основы

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ

Ричард ван Нурт

Профессор отдела Восстановительной стоматологии Шеффилдского Университета, г. Шеффилд, Англия

Второе издание

М Mosby

EDINBURGH LONDON NEW YORK PHILADELPHIA ST LOUIS SYDNEY TORONTO 2002

УДК 616.314-77 ББК 56.68

Н90

MOSBY

©1994 Times Mirror International Publishers Limited

©2002 Elsvier Science Limited. Все права защищены.

Права Ричарда ван Нурта, являющегося автором данной работы, декларированы им в соответствии с законом об Авторских правах, Проектах и Патентов, 1988.

Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена, храниться в системах поиска или передаваться в любой форме или электронным, механическим, фотографическим, записывающим способом без предварительного разрешения издателя (Permissions Manager,

Elsvier Science Limited, Robert Stevenson House, 1-3, Baxter's Place, Leich Walk, Edinbourgh EH1 3AF) или на основании лицензионного разрешения по ограничению копирования в Великобритании, установленного Агентством по защите авторских прав, 90, Tottenham Court Road, London WIT 4LP.

Первое издание в 1994 году Второе издание в 2002 году

ISBN 0 7234 3215 5 (англ.)

Зарегистрировано в Каталоге Британской Библиотеки в Разделе публикаций

Номер каталога этой книги можно получить в Британской библиотеке

Зарегистрировано в Каталоге Конгресса в Разделе Публикаций

Номер каталога этой книги можно получить в Библиотеке Конгресса

Примечание

Медицинские знания постоянно обновляются. По мере поступления новой информации возникает необходимость изменения методов лечения, оборудования и использования лекарственных средств. Авторы и издатели позаботились о том, чтобы информация, представленная в этой книге, являлась достоверной и соответствовала бы современным данным. Вместе с тем, читателям рекомендуется убедиться, что информация, и особенно относящаяся

киспользованию медикаментов, соответствует современному законодательству

истандартам клинической практики.

©2004 Перевод и права в РФ Инкоралрус

Руководитель проекта Пахомов Г.Н.

	Научные редакторы
	Добровольский П.В.
	Гринева ТВ.
	Поюровская И.Я.	Издатель
		придерживается
		политики использования
		бумаги, производимой из дерева
	ISBN 5-9900267-1-4 (русс.)	при устойчивом сохранении леса
	2004 Издательство КМК-Инвест

Отпечатано в ГМП «Первая Образцовая типография». Тираж 2 000 экз. Заказ 564.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие				7
Ричард ван Нурт				7
К читателям				8
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
Основы стоматологического материаловедения				9
1.1	Биоматериалы, б и о с о в м е с т и м о с т ь и б и о м е х а н и к а			11
1.2	Исторический ракурс			14
1.3	Атомное строение вещества			19
1.4	Структура к е р а м и к и			26
1.5	Структура металлов и сплавов			32
1.6	Структура п о л и м е р о в			39
1.7	Механические свойства			49
1.8	Ф и з и ч е с к и е свойства			57
1.9	Химические свойства			68
1.10	Принципы адгезии			75
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
Стоматологические материалы для клиники				87
2.1	Стоматологические а м а л ь г а м ы				89
2.2	Полимерные к о м п о з и т ы и м о д и ф и ц и р о в а н н ы е п о л и к и с л о т а м и п о л и м е р н ы е к о м п о з и т ы			104
2.3	Стеклоиономерные цементы т р а д и ц и о н н ы е и с т е к л о и о н о м е р н ы е цементы,
	модифицированные п о л и м е р а м и			132
2.4	Промежуточные п л о м б и р о в о ч н ы е материалы			149
2.5	Адгезивы для эмали и дентина			157
2.6	Эндодонтические материалы			174
2.7	Оттискные материалы			187

6 ОГЛАВЛЕНИЕ

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
Основные конструкционные и вспомогательные материалы
в ортопедической стоматологии		211
3.1	Гипс	213
3.2	П о л и м е р н ы е материалы для базисов съемных зубных протезов	219
3.3	Литейные сплавы для металлических з у б н ы х протезов	231
3.4	Стоматологическая к е р а м и к а	242
3.5	Металлокерамика	261
3.6	Материалы для ф и к с а ц и и	273
3.7	Нержавеющая сталь	297

ПРЕДИСЛОВИЕ

Профессор Ричард ван Нурт

Профессор Ричард ван Нурт — руководитель Отдела Стоматологической помощи взрослому населению Шеффилдского Университета Клинической стомато­ логии (Англия).

Образование получил в Суссекском Университете (Англия), специалист в области материаловедения и биомедицинской инженерии. По окончании универси­ тета прошел полный курс постдипломного образова­ ния и с тех пор неизменно трудится в Шеффилдском Университете, пройдя путь от научного сотрудника до профессора и руководителя отдела.

Первые годы своей профессиональной научной карьеры он посвятил разработке материалов для изго­ товления сердечных клапанов из силикона и полиуре­ тана, а также высвобождению лекарственных средств из силиконов и акриловых волокон.

Постепенно его научный интерес переключается на создание и использование стоматологических ма­ териалов, и с 1984 года этот предмет стал основным объектом его исследований по трем направлениям:

а) разработка индикаторов для клинической оцен­ ки свойств материалов, включая их дизайн, изучение свойств и клиническое поведение;

б) биосовместимость стоматологических материа­ лов с акцентом на исследования механизмов взаимо­ действия керамических материалов и окружающей биологической среды. Многолетний труд о побочном влиянии стоматологических материалов в настоящее время представлен в Интернете (www.shef.ac.uk/pro- ject/arrp) и имеет большое практическое значение;

в) создание материалов с улучшенными адгезив­ ными свойствами. Предметом исследований автора были связующие вещества, праймеры для металлов и другие бондинг системы, представляющие, как изве­ стно основу современного стоматологического мате­ риаловедения.

Профессор Нурт автор около 200 научных работ, большинство которых опубликовано в ведущих меж­ дународных журналах, и монографий по материалове­ дению. Один из наиболее значимых его трудов — учеб­

ник «Основы стоматологического материаловедения», который издается во второй раз. Выбор для перевода этого издания на русский язык был не случайным. Де­ тальное ознакомление с содержанием учебника убеди­ ло группу научных редакторов в том, что его автору удалось гармонично изложить обширные данные по материаловедению в сжатой, но доступной форме для понимания читателя, не являющегося специалистом в этой области. Фундаментальные положения учебника базируются на личном опыте автора, стремившегося увязать сложный состав, строение и функцию матери­ ала с клинической потребностью в нем и перспектива­ ми долгосрочного использования. Автор убедительно доказывает необходимость для студентов приобрете­ ния знаний по стоматологическому материаловеде­ нию. Он настаивает, что только врач-стоматолог (а не зубной техник) полностью ответственен за использо­ вание материалов при оказании любого вида стомато­ логической помощи и, поэтому, он должен владеть ос­ новами науки о стоматологических материалах и быть постоянно осведомлен о новых разработках, использо­ вание которых определяет успех лечения пациентов.

При научном редактировании этой книги возника­ ли трудности терминологического порядка, которые характерны для перевода с английского на русский язык любого раздела стоматологии, в том числе и в секторе материаловедения. По мере возможности многие проблемы подобного рода были преодолены, однако некоторые из них находятся вне компетенции редакторской группы и требуют дальнейшего рассмот­ рения. В целом, мы полагаем, что настоящая книга явится надежным пособием для студентов и врачейстоматологов в приобретении ими знаниий, которые обеспечат им уверенность выбора и использования для лечения и протезирования наиболее подходящих ма­ териалов для конкретного пациента.

Г.Н.Пахомов,

профессор, руководитель редакторской группы

8 ПРЕДИСЛОВИЕ

К читателям

Материаловедение в стоматологиинаука, которой, к сожалению, в России уделяется недостаточно внима­ ния. Зарубежный опыт подготовки стоматологов по­ казывает, что этот предмет студенты начинают изучать уже на первых семестрах обучения в университете, с последующим изучением клинических аспектов мате­ риаловедения на старших курсах. Никто и никогда не сомневался, что стоматологическое материаловеде­ ние, как прикладная наука, изучающая строение, сос­ тав, химические свойства и физико-механические ха­ рактеристики стоматологических материалов играет существенную роль в подготовке грамотного специа­ листа. Именно от знания свойств материалов, с кото­ рыми ежедневно работает врач-стоматолог, зависит во многом качество лечения. Актуальные аспекты мате­ риаловедения, так или иначе, рассматриваются и изу­ чаются на всех профильных стоматологических ка­ федрах, однако наибольшее внимание там уделяется вполне конкретным вопросам той или иной специаль­ ности.

Созданная в 2000 году, первая в России кафедра материаловедения стоматологического факультета МГМСУ им. Н.А. Семашко, ставила перед собой зада­ чи изложения проблем стоматологического материа­ ловедения, а также вопросов системного порядка к изучению специальности, включая названия материа­ лов, их классификацию и другие. Эту задачу впервые в стоматологическом ВУЗе удалось решить группе мате­ риаловедов практиков и научных работников, кото­ рые сумели организовать учебный процесс в универ­ ситете. Первыми шагами в этой области были разработанные на кафедре учебные программы по курсу стоматологическое материаловедение.

Одной из проблем преподавания было отсутствие хорошего современного учебника или учебного посо­ бия по специальности. Многие, в том числе современ­ ные издания по стоматологическому материаловеде­ нию, выпущенные в последнее время, посвящены в основном, клиническим аспектам материаловедения и не могут быть использованы как учебник или посо­ бие по этому разделу специальности. Не спасает поло­ жения и большое количество переводных изданий, посвященных проблемам стоматологического мате­ риаловедения. Как бы хорошо переводчик не знал иностранный язык, он не может быть специалистомстоматологом для того, чтобы правильно употреблять терминологию. Крайне важно при редактировании перевода книги постоянное соблюдение одних и тех же терминов и общепринятых в стоматологии назва­ ний и понятий.

Книга, которую вы держите в руках, — перевод иностранного учебника одного из самых известных специалистов материаловедов и особенностью этого издания является то, что редакторский коллектив представлен именно теми специалистами-материало­ ведами, которых очень мало в стоматологии России. Они смогли обеспечить аутентичность перевода, а также правильное использование терминов и назва­ ний. Надеюсь, что эта книга сможет стать хорошим помощником студентам-стоматологам в изучении ма­ териаловедения и стать учебным пособием по этому разделу специальности.

В.К. Леонтьев, академик РАМН

ЧАСТЬ

ПЕРВАЯ

о с н о в ы

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

В этом разделе дается характеристика взаимосвязи микроструктуры и свойств материалов.

Для того чтобы понять, почему различные материалы обладают неодинаковыми свойствами, и каким образом эти свойства отражаются на использовании материалов, необходимо знать основы научного материаловедения.

Настоящая книга не содержит рекомендаций по выбору лучшего материала. Однако она поможет врачам-стоматологам овладеть основами материаловедения, а также дать представления о тех свойствах материалов, которые в большей мере относятся к их клиническому применению.

В данном разделе освещаются следующие вопросы:

•Каковы особенности микроструктуры материалов?

•Каким образом можно представить реакцию различных материалов при действии на них функциональных нагрузок?

Глава 1.1

БИОМАТЕРИАЛЫ,

БИОСОВМЕСТИМОСТЬ И БИОМЕХАНИКА

БИОМАТЕРИАЛЫ

БИОСОВМЕСТИМОСТЬ

Стоматологические восстановительные материалы, о которых идет речь в этом учебнике, представляют специальную подгруппу так называемых биоматери­ алов. Когда материал вводится в организм человека или находится в контакте с ним, его обычно называ­ ют биоматериалом. Биоматериалом можно называть любой искусственный или неживой материал, соз­ данный для взаимодействия с биологическими сис­ темами.

Существует три основные области применения би­ оматериалов:

•стоматологические восстановительные материа­ лы, к которым относятся металлические и компо­ зитные пломбировочные материалы, а также кера­ мика для несъемного протезирования и материалы для съемных зубных протезов;

•имплантаты, например внутричелюстные, имплантаты челюстно-лицевых суставов;

•сердечно-сосудистые имплантатыы, такие как катетры, протезы клапанов сердца и сосудов, а также материалы для диализа и кислородонасыщающие мембраны.

Вэтой книге речь будет идти только о стоматоло­ гических восстановительных материалах. Большая часть книги посвящена двум важнейшим аспектам их применения: их составу и характерным свойствам. При этом будет также уделяться внимание вопросам биосовместимости и биомеханики материалов при их биологическом применении.

П р и контакте биоматериалов с тканями или жид­ костями организма между н и м и всегда происходят различного рода взаимодействия . Эти ф о р м ы взаи­ модействия и составляют предмет биосовмести­ мости.

Биосовмеситмым называется материал, который не обладает отрицательным действием на биологические ткани. Важно помнить, что взаимодействие между ма­ териалами и биологической средой может проходить по двум направлениям. Одно из них — когда материал подвергается влиянию биологических тканей, а вто­ рое — когда на биологические ткани воздействует ма­ териал.

Биологическая реакция может развиваться в мес­ те введения материала или в отдалении от него, т.е. иметь системный характер. Системное влияние ма­ териала имеет особое значение, поскольку не всегда может рассматриваться в качестве клинического симптома, связанного с его использованием, напри­ мер, различного рода кожные или ревматоидные ре­ акции организма. Такие реакции могут возникать как у пациентов, так и у стоматологического персо­ нала.

Взаимодействие между стоматологическим вос­ становительным материалом и биологической средой может проявляться в виде:

•послеоперационной чувствительности;

•признаков проявления токсичности;

•коррозии материала;

•гиперчувствительности/аллергии.

12 ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

П о с л е о п е р а ц и о н н а я чувствительность — это местная р е а к ц и я на восстановительное лечение . Она часто связана с применением некоторых плом­ бировочных материалов, которые могут вызвать неблагоприятную реакцию пульпы зуба, последо­ вавшую после лечебных процедур. Одно время счи­ талось, что причиной раздражения пульпы являют­ ся исключительно п л о м б и р о в о ч н ы е материалы . Однако в настоящее время достоверно известно, что проникновение и н ф е к ц и и в пространство между пломбой и тканями зуба может приводить к воспа­ лению пульпы. В том случае, если врачу удается обеспечить герметичное закрытие кариозной по­ лости с п о м о щ ь ю п л о м б и р о в о ч н о г о материала, раздражения пульпы, как правило, не происходит. Поэтому профилактика п р о н и к н о в е н и я бактерий в обработанную кариозную полость рассматривается как один из важнейших факторов при использова­ нии адгезивных пломбировочных материалов. Од­ нако раздражение пульпы могут вызывать токсичес­ кие вещества, содержащиеся в пломбировочных материалах.

Некоторые материалы обладают положительным воздействием на ткани пульпы, например, гидроксид кальция, стимулирующий образование пульпой вто­ ричного дентина. Этим подчеркивается, что биомате­ риалы должны быть не только инертными по отноше­ нию к биологическим тканям, но и стимулировать их жизненные функции.

Коррозия рассматривается как нежелательная ре­ акция между биологической средой и биоматериала­ ми. Наиболее известной из таких реакций является коррозия амальгамовых пломб. Она вызывает измене­ ние цвета тканей зуба и может быть причиной разру­ шения краевых участков пломбы. Композитные мате­ риалы нередко изменяют цвет под воздействием среды полости рта, что приводит к необходимости за­ мены неэстетичных пломб. До настоящего времени остается проблемой коррозийное воздействие биоло­ гических тканей на литые конструкции съемных и несъемных протезов, изготавливаемых из различных сплавов. Материалы, подвергающиеся коррозии в по­ лости рта, выделяют в большом количестве вредные вещества, которые могут вызывать у пациентов раз­ личные осложнения местного или системного харак­ тера.

У ряда пациентов могут возникать аллергические реакции или реакции гиперчувствительности, даже при воздействии небольших концентраций металлов, таких как ртуть, никель и кобальт, выделяющихся в результате коррозионных процессов. В этой связи, в клинической практике необходимо применять наибо­ лее коррозионностойкие материалы.

Хорошо известно, что ртуть обладает высокой ток­ сичностью при определенных концентрациях. По

этой причине в различных странах в последние годы слышны призывы к запрещению использования амальгамы.

Из выше сказанного можно заключить, что врачустоматологу необходимо иметь прочные знания о сос­ таве и химических свойствах материалов, которые они используют в клинике, и о возможных механизмах взаимодействия этих материалов с тканями полости рта.

Клиническое значение

В конечном итоге врачи-стоматологи несут полную ответственность за использование материалов при лечении своих пациентов. Они обязаны знать их состав и понимать какую реакцию может вызывать тот или иной биоматериал.

БИОМЕХАНИКА

Как известно, проблема биосовместимости матери­ алов связана с различными аспектами безопасности их использования, что зависит от характера их взаи­ модействии с тканями организма. Однако существу­ ет громадное число других факторов, которые могут оказывать отрицательное влияние на эффектив­ ность использования восстановительных материа­ лов. В этой связи, необходимо знать, насколько ус­ тойчивы окажутся материалы при воздействии сил, возникающих при акте жевания и окклюзии, при усадке материала в процессе полимеризации, или расширении и сжатии материала при термических воздействиях. В результате длительного воздействия биологической среды полости рта на некоторые ма­ териалы в них может возникнуть коррозия или про­ изойдет значительная абсорбция (поглощение) ро­ товой жидкости.

В этой связи функциональные свойства пломб и зубных протезов зависят не только от свойств исполь­ зуемых для их изготовления материалов, но и от конструкции, выбранной для восстановительного ле­ чения.

Поведение материалов в реальных конструкциях изучает механика. Инженеры руководствуются прин­ ципами механики при строительстве зданий, мостов и всех других сооружений. Например, зная свойства ма­ териала и конструкцию несущей балки, можно рас­ считать, какую нагрузку она сможет выдержать. По­ добным способом рассчитывается прочность многопролетных подвесных мостов, которые не раз­ рушились бы под влиянием интенсивного движения транспорта.