מבוא
חרסינה נמצאת בשימוש נרחב כחומר שחזור ברפואת שיניים. היא מאופיינת באסתטיקה מצויינת, עמידות טובה, שקיפות טבעית וביוקומפטביליות [1].
אחת הבעיות בשימוש בחרסינה היא נטיית החומר להישבר. החוזק ללחיצה של החרסינה יחסית גבוה (350 MPa), אך החוזק למתיחה שלה (50 MPa) והחוזק לכוחות גזירה שלה (130 MPa) נמוכים בהרבה מהחוזק ללחיצה, ולכן בסביבה האורלית, בה קיימים כוחות מתיחה וגזירה, נוטה החרסינה להישבר [2].
זירקוניה היא תחמוצת של מתכת הזירקוניום, ועשויה להימצא במספר פאזות של קריסטל הגביש. מצבים אלו משתנים כתלות בכמות וסוג החומרים הנוספים לגביש כגון calcia (CaO), magnesia (MgO), yttria (Y2O3) או ceria (CeO2). הפאזות הקיימות הן הקובית, הטטרגונלית והמונוליטית. המעבר בין הפאזות הוא תהליך דורש אנרגיה, ולכן, כאשר מתהווה סדק, האנרגיה הדרושה להתקדמותו "מתבזבזת" על המעבר בין הפאזות, וכך נבלמת התקדמות הסדק [3].
תוצאה נוספת של המעבר בין הפאזות, הם שינויי הנפח, היוצרים כוחות דחיסה, ומונעים את התקדמות הסדק [3].
זירקוניה מחוזקת בyttria (Y203) היא הצורה הנחקרת ביותר. הyttria מייצבת את הזירקוניה במצב הטטרגונלי [4].
עקב תכונות הקשיחות של הזירקוניה, היא נמצאת לאחרונה בשימוש אלטרנטיבי לחרסינה בשחזורים אחוריים.
זירקוניה מיוצבת בyttria עמידה יותר לשברים. ערך הfracture toughness שלה ביחידות MPa m1/2הוא 5.5 (0.34)4, לעומת הערכים של החרסינה הנעים בין 1.2 (0.14)1 לבין 2.9 (0.51)2 [5]. חוזק הזירקוניה, הנמדד בפרמטר ה flexural strength שלה, הוא 680 (130)4 ביחידות MPa ,לעומת ערכי החרסינה הנעים בין 106 (17)1 לבין 306 (29)2 [5].
הזירקוניה מאד ביוקומפטבילית, נעשו מחקרים in vivo שהוכיחו זאת [4,6].
הזירקוניה הצבעונית החדשה מאד אסתטית ויכולה להתאים מאד לצבע השן [7]. עם זאת, קיימת בעיה אסתטית בשיניים קדמיות, שכן חסרה לה השקיפות המדמה שן טבעית, תכונה הקיימת דווקא בחרסינה [3].
במקרים שונים רופא השיניים והטכנאי נדרשים ללטש או לקדוח בחרסינה או בזירקוניה. ברוב המקרים זאת העבודה תבוצע באמצעות מקדחי יהלום, הנמצאים בשימוש נרחב ויום יומי ברפואת השיניים.
דרגת החיספוס של המקדח חשובה ובעלת השפעה רבה על חומר השן או חומר השחזור עליו פועל המקדח. הקידוח או ההשחזה עשויים להשפיע על התכונות המכניות של השן או חומר השחזור בפרמטרים של רמת חספוס ויצירה של סדקים [8,9,10], כמו כן יש להם השפעה על עליית הטמפרטורה,ויעילות הקידוח [11].
בעבודה In vitro שנעשתה בשיניים עקורות, נמדדה העלייה בטמפרטורה כתלות בסוג המקדח תוך שימוש בthermocoupling בלשכת המוך. במחקר זה נמצא שהטמפרטורה במוך השן עלתה עם העליה בחיספוסם של המקדחים המלטשים. מידע זה הוא חשוב כיוון שמוך השן עלול לעבור נמק בטמפ' שמעבר ל42 מעלות צלזיוס [12].
בניגוד לזאת, מחקר אחר מצא כי כל עוד יש רמה מספקת של קירור מים, אין עליה של הטמפרטורה במוך עד לרמה המסכנת אותו [11].
את דרגת החספוס שיוצר המקדח בפני השטח בדק מחקר שהשווה דרגות חיספוס של ארבעה מקדחי היהלום על רמת השריטות ויצירת החריצים באמייל. דגימות האמייל נבדקו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM). מחקר זה מצא יחס ישר ומובהק בין גודל חלקיקי היהלום שעל המקדח לבין אורך השברים שנמצא בדגימות האמייל הנבדקות [13].
באשר לחרסינה וזירקוניה, נעשה מחקר שבדק את התכונות המכניות של חרסינה וזירקוניה תחת השפעה של סוגים שונים של מקדחי יהלום: ultrafine (10 מיקרון), fine (41 מיקרון) וcoarse (172 מיקרון). הקידוח נעשה תחת תנאים קבועים של הפעלת כח (2N) על המקדח, ואופן קדיחה זהה. פני שטח דגימות החרסינה והזירקוניה נבדקו על ידי פרופילומטר. בשני החומרים הנבדקים, חספוס פני השטח שנוצר על ידי מקדחי הcoarse היה גדול פי 3 לערך מהחספוס שיצר מקדח Fine, ופי 18 לערך מפני השטח שיצר מקדח ultra-fine. לא נמצא קשר בין משך הקידוח לחספוס פני השטח שנוצר. גודל השבבים שהצטברו על המקדחים השונים נבדקו, כמו גם צורתם, באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM). נמצא כי תהליך הורדת החומר בחרסינה אופיין בעיקר ע"י שברים פריכים, בעוד זירקוניה לא נשברה או נקרעה, ולפי ההתרשמות מהשבבים, נראה כי התנתקו ממנה לאחר עיוות פלסטי. בניגוד לחרסינה, הזירקוניה עברה חיתוך ללא יצירת שבבים בשולי החיתוך. עם זאת, קצב הורדת החומר בזירקוניה היה איטי יותר מאשר בחרסינה [7].
לאחר שהשיניים הוכנו לקבלת שחזור קבוע, נלקחו מידות ונעשו מדידות, והעבודה חוזרת מהמעבדה בפעם האחרונה על מנת להיות מודבקת בפה המתרפא, פעמים רבות יש צורך מצד הרופא בביצוע מודיפיקציות לעבודה המוכנה על מנת שתהיה מותאמת בצורה אופטמלית לשיניים המוכנות. ברוב המקרים בוחר הרופא להשתמש במקדחי יהלום כדי לבצע שינויים אחרונים בעבודה.
באם מדובר בהשחזה של עבודה מחרסינה, הרי שהקידוח בה פוגע בשכבת הגלייז ופוגע בשלמות החרסינה, וכפועל יוצא גם בתכונות המכניות שלה. שליחת העבודה לגלייז נוסף, צורכת זמן ובנוסף עלולה גם היא לפגוע בתכונות החרסינה [21].
עבודת המחקר הנוכחית בדקה האם סוג המקדח, הטכנולוגיה בה נוצר, וגודל חלקיקי היהלום שמרכיב אותו משפיעים על כמות החספוס והסדקים שנוצרים בחרסינה ובזירקוניה.
חיספוס וסדקים הקיימים מיד לאחר המסירה של העבודה יכולים לנבא ולהוות גורם מזרז של שברים בהמשך הזמן של השיקום, במיוחד אם העבודה לא עברה גלזורה מחדש. [22,23].
באם נפגמת שלמות השחזור ונוצר איזור מחוספס בשחזור יותר מאשר איזורים אחרים שלא נפגעו, איזור זה יכול להיות גורם רטנטיבי לפלאק ולאבנית ובהמשך לגרום לנגעי עששת או לדלקת חניכיים. [24].
הצטברות של פלאק יכולה להיות מלווה גם בספיחת צבעים לשחזור המחוספס. איזורים חלקים בשחזור פחות נוטים לצבור פלאק, כמו גם משקעי צבע. לאחר שהתאים רופא השיניים את צבע השחזור לשיניים הסמוכות ולאסתטיקה הכללית של פני המטופל, יהיה זה מאכזב הן לרופא השיניים והן למטופל אם התוצאה האסתטית לא תישמר לאורך זמן עקב איזורים שספחו צבע עם הזמן.
מלבד ספיחת הצבע, גם הקידוח עצמו בחומר השחזור, מוריד ממנו את השכבה החיצונית ביותר, ועלול לפגוע בצבע ובמראה הכללי של השחזור [25].
גם כאשר קיימות עבודות מוכנות ומודבקות בפה המתרפא, לעיתים יש צורך בביצוע מודיפיקציות בהן. למשל כאשר מעוניין הרופא לשנות את המודל הסיגרי של המתרפא, או כאשר העבודה שבפי המתרפא קיימת בסמוך לשן נוספת שצריכה לעבור שחזור ומפריעה בייצור שחזור בעל מתאר תקין. לעיתים מעוניין הרופא להסיר שחזור לקוי, ובאין ברירה נאלץ לקדוח אותו החוצה.
כאשר מדובר במקרים בהם יש צורך בקידוח בפה המתרפא, עניין נוסף הדורש התייחסות הוא כאשר מדובר בשיקום המודבק על שן ויטלית.
פעולת הקידוח במקדחי יהלום מתבצעת באמצעות הhandpiece של ה- high speed, שמהירותו יכולה להגיע עד 400,000 RPM.
לפני שהמקדח בא במגע עם החומר הנקדח, כל האנרגיה מנוצלת לפעולה הרוטטורית של המקדח, אך לאחר שהמקדח בא במגע עם החומר הנקדח, נוצר חיכוך, הפעולה הרוטטורית מהירה פחות, וככל שמדובר בחומר קשיח יותר, יותר אנרגיה מושקעת בהתנגדות לחיכוך והתגברות עליו. אנרגיה זו מתורגמת לחום, אשר מעל סף של 42 מעלות צלזיוס יכול לגרום לנמק מוך השן [26].
מערכת קירור האוויר מים אשר מותקנת בhandpiece, חייבת להיות מופעלת בכל פעולה המערבת שן ויטלית. עם זאת, לא תמיד מצליחה מערכת הקירור להתגבר על החום שנוצר בעת הקידוח. רופא מנוסה אשר מפעיל את מערכת הקירור יוצר כמות מים של 15ml/min [27].
פקטור נוסף המשפיע על רמת החום הנוצרת בזמן הקידוח הוא הכח שמפעיל רופא השיניים עם המקדח. הכח שמופעל אינו אחיד ומושפע מהחומר שבו הוא קודח (אמייל, דנטין, או חומר שחזור) וחיות השן. כמו כן כל רופא שיניים מפעיל כוחות אחרים כתלות בתחושתו הסובייקטיבית.
הכח הממוצע שמפעיל רופא שיניים בקצה המקדח הוא 100g, וזהו כח אופטימלי עבור מקדח ברמת חיספוס medium [28].
גורמים נוספים אשר משפיעים על החימום בזמן הקידוח עם מים הם: טכנולוגיית ייצור המקדח, גודל וסוג המקדח, זמן הקידוח, מהירות הסיבוב של הטורבינה בזמן הקידוח, העומס המופעל בזמן הקידוח וכמות החומר המוסר בזמן הקידוח. כל אלה נשלטים על ידי רופא השיניים המטפל, ותפקידו לווסת פרמטרים אלה על מנת למנוע חימום יתר. [29-33].
בעבודת המחקר הנוכחית, נבחנו התכונות של המקדחים העדינים מסוג "magic touch", ונבדק האם הם פוגעים פחות ממקדחי היהלום מדרגת חיספוס coarse בתכונות המכניות של חרסינה וזירקוניה.
המקדחים מסוג "magic touch" מיוצרים על ידי חברת Strauss® co. (Ranana,Israel).
לפי היצרן, השוני העיקרי בין מקדחים אלו למקדחי היהלום הסטנדרטיים מסוג coarse, הוא בסוג החומר האברזיבי. מקדח ה"magic touch" מצופה בחלקיקי יהלום סינתטיים, בעוד מקדח סטנדרטי מצופה בחלקיקי יהלום טבעיים. גודל חלקיקי היהלום הטבעיים במקדח coarse סטנדרטי נע בין 150-200µm, לעומת גודל חלקיקי היהלום במקדח "magic touch" הנע בין 50-70µm.
לפי היצרן, למרות גודל החלקיקים הקטן של מקדחי "magic touch", מדובר במקדח עם יעילות קידוח טובה מאד, שאינה נופלת מיעילות הקידוח של מקדחי coarse סטנדרטיים.
בהתבוננות במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, ניתן להבחין כי חלקיקי היהלום במקדחי "magic touch" ארוזים באריזה צפופה יותר, ושכבת החלקיקים נראית אחידה יותר מאשר במקדח coarse רגיל [14]. במבט מאקרוסקופי ניתן אף להבחין כי מקדחי "magic touch" נראים חלקים יותר מאשר מקדחי coarse סטנדרטיים [תמונות 1, 2].
תמונה 1:
תמונה 1 מציגה את מקדח magic touch במבט מאקרוסקופי. פני שטח המקדח עדינים.
תמונה 2:
תמונה 2: מקדח ברמת חספוס coarse במבט מאקרוסקופי. גודל החלקיקים נע בין 150-200µm.
במחקר הנוכחי חיתוך של חרסינה וזירקוניה התבצע באמצעות שני סוגי המקדחים, ונעשה שימוש בשיטות אנליזה מדוייקות על מנת לבחון את השפעת המקדחים על החומרים הנבדקים. הפרמטרים שנבדקו הם של חיספוס פני השטח שנוצר, והעליה בטמפרטורה שנגרמת לחרסינה ולזירקוניה בתגובה לקידוח.
כמו כן, התבצעה התרשמות ויזאולית של פני השטח המתקבלים בעקבות שימוש בשני סוגי המקדחים, דרך תמונות של מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM).
שיטות וחומרים
נבדקו בלוקים של חרסינה וזירקוניה.
בלוקים במימדים 8 x 8 x 15 מ"מ.
חרסינה:VITABLOCS® MARK II for CEREC®(VIDENT).
זירקוניה:IPS e.maxZirCAD (IvoclarVivadent).
שני סוגי המקדחים שהיו בשימוש- "magic touch" ו coarse, יוצרו על ידי חברת Strauss® co. (Ranana,Israel), וכולם היו מקדחים בצורת T2. מידע שהתקבל מהיצרן מראה כי גודל חלקיקי היהלום במקדחי הcoarse נע בטווח שבין 150-200 מיקרון, ואילו גודל חלקיקי היהלום במקדחי "magic touch" נע בטווח שבין 50-70 מיקרון.
הטכנולוגיה בה מיוצרים מקדחי ה "magic touch" עדיין חסויה ורשומה כפטנט, אך לפי היצרן, ההבדלים העיקריים שמבדילים את מקדחי "magic touch" ממקדחים אחרים הם העובדה שמדובר בחלקיקי יהלום סינתטיים, לעומת חלקיקי יהלום טבעיים במקדחים הרגילים, שצורתם הגיאומטרית אקראית ואיננה אחידה. כמו כן, מלבד גודלם הקטן של חלקיקי היהלום, ניתן לראות במיקרוסקופ כי סידורם על גבי המקדח הרבה יותר מסודר, אחיד ופחות אקראי מאשר סידור חלקיקי יהלום על מקדח רגיל. חלקיקי היהלום במקדחי "magic touch" יותר דחוסים בהשוואה למקדח רגיל. כמו כן, הציפוי המקשר בין חלקיקי היהלום מיוצר במיוחד למקדחי "magic touch".
מהלך הניסויים
ניסוי 1: ניטור טמפרטורה בעת קידוח בחרסינה ובזירקוניה
לצורך הניסוי נפרסו הבלוקים של החרסינה והזירקוניה לפרוסות בעובי 1 מ"מ.
פעולת החיתוך נעשתה באמצעות דיסק מצופה שבבי יהלום, שהותקן במכשיר Low Speed SawPrecision Sectioning Saw(BUEHLER)®IsoMet.
החיתוך נעשה בטווח מהירויות של 240-300 RPM.
עובי הדגימות נמדד על ידי מד עובי אלקטרוני מסוג Mitutoyo Digital Caliper.
לאחר שהדגימות הוכנו, הן הותקנו במתקן בעל זרוע, כאשר לקצה הזרוע חובר גוש חומר מטבע סיליקוני עם הטבעה של פיסת החרסינה, ובצידו השני הטבעה של פיסת הזירקוניה.
כל הזכויות שמורות להסתדרות לרפואת שיניים בישראל
כיכר דיזנגוף 9, תל אביב יפו
