Bio-orvosi anyagtan alapjai Prof. Dr. Hegedűs Csaba
Készült: 2015.05.31.
A tananyag elkészítését "Az élettudományi- klinikai felsőoktatás gyakorlatorientált és hallgatóbarát korszerűsítése a vidéki képzőhelyek nemzetközi versenyképességének erősítésére" TÁMOP 4.1.1.C-13/1/KONV-2014-0001 számú projekt támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.
1
TARTALOMJEGYZÉK
1.
BIO-ORVOSI ANYAGTAN ALAPJAI ................................................................................. 3
FELADATOK ............................................................................. Hiba! A könyvjelző nem létezik. Felhasznált szakirodalom .............................................................................................................. 11
2
1.
BIO-ORVOSI ANYAGTAN ALAPJAI
Az orvosi, fogorvosi betegellátásban különféle anyagok, anyagrendszerek kerülnek alkalmazásra. Ezen anyagokat különféle elvek alapján lehet áttekinteni, de a megismerésükhöz feltétlenül fontosak a fizikai, kémiai, alapismeretek. Az egyes beavatkozások, technológiák, melyek a legtöbb esetben szorosan kötődnek az alkalmazott anyagokhoz, szintén fontos részeit képezik azon ismeretanyagnak melyek hiányában ezen tevékenységek, munkafolyamatok megfelelő szintű elvégzése nem megvalósítható. Az alkalmazott anyagok feldolgozás, munkafolyamat szerinti ismertetése a gyakorló orvoslást segítheti azonban ezek áttekintéséhez a mérési módszerek és az alapvető anyagtani ismeretek elengedhetetlenek. Ezen elektronikusan elérhető anyag segíti a hallgatók gyakorlatokra történő felkészülését, elvégzendő gyakorlatokat és feladatokat tartalmaz illetve rövid áttekintését adja a legfontosabb ismereteknek, de semmiképpen nem biztosítja az anyagtan teljes ismeretanyagát, melyhez a speciális szempontokon túl megfelelő fizikai és kémiai ismeretek elengedhetetlenek. Napjainkban rendkívül nagyszámú új anyag jelenik meg hónapról hónapra, a gyártók folyamatosan fejlesztik az új anyagokat, anyagrendszereket. A felgyorsult fejlesztések eredményeként újabb technológiák jelennek meg, teljesen átalakítva a fogászati, fogtechnikai betegellátási protokollokat. Az alkalmazott vizsgáló módszerek bemutatása megismerése is nagy nehézséget jelent, mivel egy-egy módszer ismertetése, leírása is önálló könyvekben, kiadványokban történik. A fogászatban és a bio-orvosi anyagtanban a felhasználási sajátosságok 3
miatt különböző szabványokban megfogalmazott sajátos mérési módszerek is vannak (pl.: ISO, ADA, stb).
1. ábra: Fény hatására polimerizálódó tömőanyag behelyezése a kialakított kavitásba
Egyes szerzők az anyagi tulajdonságok leírását emelik ki, majd ezután kerül ismertetésre az adott tulajdonság jellemzésére alkalmazható mérési módszer bemutatása. Sajnálatos módon bármely útját választjuk a megismerésnek minden esetben módszerek, fizikai kémiai jelenségek nagy számát kell áttekinteni, ha érdemben akarjuk értelmezni a betegellátásban alkalmazott anyagokat. Az anyagok bemutatása kémiai – fizikai tulajdonságaik alapján a legcélravezetőbb, azonban a gyakorló orvosoknak, fogtechnikusoknak inkább a felhasználás szerinti beosztás az, ami érthetőbbé teszi a bio-orvosi anyagtant. Ezen módszerekkel és a gyakorlati tapasztalatokkal kiegészítve a napi munkát segítheti, és könnyítheti meg az anyagrendszerek megfelelő ismerete. Sok anyag csak viszonylag rövid ideig kerül alkalmazásra, kerül be a szájüregbe, mások optimális esetben évekig, évtizedekig a szájüregben lesznek, kitéve jelentős hőingadozásnak,
4
savas lúgos hatásoknak. A természetes hőmérséklet a szájüregben 32ºC és 37ºC között van, de szélsőséges esetekben akár 0ºC és 60-70ºC is kialakulhat hideg és forró ételek italok fogyasztásánál
A szájüregi pH 4-től 8,5 körül található, de savas gyümölcsök, italok,
gyógyszerek esetében ez az érték pH 2 és pH 11 is lehet. A folyamatos fárasztó igénybevétel is egyike a fontos szempontoknak. Normál rágás esetén maximum 300 – 400 N erő éri a fogműveket, helyreállított fogakat, azonban kivételes alkalmak esetén (pl.: vicsorgás) akár 1000N is felléphet, amely erő jelentősen igénybe veszi az alkalmazott polimereket (pl.: tömések), fémeket, ötvözeteket (pl: fogpótlások), illetve kerámiákat (pl.: fogpótlások).
2. ábra: Fémre égetett kerámia korona palatinális képe
Sajátos területe a bio-orvosi anyagtannak a fogtechnikai, és a dentoalveoláris illetve maxillofaciális sebészetben alkalmazott anyagok nagy csoportja. Az elmúlt években a hagyományos fogtechnikai munka jelentősen megváltozott. A számítógépes munkafolyamatok
5
egyes munkafázisokat teljesen átalakítottak, illetve megszüntettek. Új anyagok, új technológiák jelentek meg az un. digitális fogászat kialakulásával. Kémiai csoportosítása szerint három fő anyag kerül alkalmazásra a betegellátásban: fémek, polimerek és kerámiák. Természetesen ez egy egyszerűsített, és az eligazodást segítő beosztás, mivel a korszerű bio-orvosi anyagok ettől komplexebb anyagrendszereket is tartalmaznak Egy fogpótlás elkészítésénél pl.: polimerek, fémek kerámiák szinte megszámlálhatatlan fajtája áll rendelkezésre, és egy anyaghoz meglehetősen sok feldolgozási technológia ismerete is nélkülözhetetlen. A fémek csoportjában az ötvözetek és az intermetallidok, a kerámiáknál az anorganikus sók, a különféle kristályos illetve az amorf anyagok, üvegek míg a polimereknél a merev (rideg) és a rugalmas (elasztikus) anyagok kerülnek bemutatásra.
2. ábra: Fémre égetett kerámia híd gingivális képe
3. ábra: Fémre égetett kerámia híd vesztibuláris képe
Összefoglalva mondhatjuk, hogy a fogászatban alkalmazott anyagokat több elv szerint lehet csoportosítani, mint pl. a kémiai szerkezet (fémek, polimerek…), fizikai sajátosságok (keménység, rugalmasság, hővezető
képesség…), fogászati felhasználás (tömőanyagok,
cementek, lenyomatanyagok,…), feldolgozási technológiák (öntés, polimerizációs eljárások, CAD-CAM
technológiák,…),
stb.
Egy-egy
anyagcsoport
alkalmas
lehet
különböző
megbetegedések gyógyítására, de egy típusú kezelésre különböző anyagrendszerek is alkalmazhatóak. Az egyes anyagrendszerek, és rendkívül változatos feldolgozási technológiák megfelelő szintű ismerete segítheti a fogorvost a kezelés számára legmegfelelőbb anyag, ill. feldolgozási mód kiválasztásában. 6
A fogászati betegellátásban a különféle fizikai, kémiai tulajdonságú anyagok általában egymás mellett, ill. együttesen kerülnek alkalmazásra. A gyakorlatban rutinszerűen végzett terápiás beavatkozások minőségét, tartósságát, egyes esetekben a szervezetre gyakorolt hatásait (réskorrózió miatt képződő korróziós termékek, baktériumok bejutása a szájüregből a fogszövet és a polimer közé, gyökérkezelt fogaknál exo- és endotoxinok periapikális térbe történő kijutása, antigén tulajdonságú anyagok közel- és távolhatásai) nagymértékben befolyásolják a fogászatban használatos anyagok között, a határfelületeken létrejövő kapcsolatok. Az alkalmazott anyagok széles skálájából legfontosabbak a fémek, ill. különböző ötvözetek, polimerek, és kerámiák, melyek néhány fizikai tulajdonságát és alkalmazását mutatja az 1. ábra.
A felsorolt anyagok felhasználhatóságának megértéséhez célszerű a legfontosabb pótlás, ill. beavatkozás típusok rövid áttekintése, definíciójának megismerése –
Fogmű minden pótlás, ill. eszköz, mely kapcsolatban van a fogakkal
–
Fogpótlás minden fogmű, mely hiányzó fogakat pótol
A leggyakoribb fogpótlások meghatározásai az alábbiak: 1. A betét A betét (inlay) a fogkorona hiányzó részét pótló fogmű 2. A korona A korona olyan fogpótlás, amely beborítja a fog klinikai koronájának megfelelően előkészített felszínét, és arra cementtel rögzítjük. 3. A gyökércsapos fogművek Olyan
fogpótlások, melyek a gyökércsatornába vezetett csap segítségével
elhorganyozva, abban cementtel rögzítve pótolják a fog hiányzó klinikai koronáját vagy annak egy részét. 4. A híd
7
A fix híd olyan fogpótlás mellyel a hiányt pótló műfogakat a maradék fogakra, gyökerekre, vagy az azokat helyettesítő implantátumokra cementtel rögzítjük 5. A sín Sínnek nevezzük azokat a fogműveket, melyek az egész maradék fogazatot, vagy annak egy részét merev egységbe foglalják, s ezáltal a rágóerő, a fogív, ill. a maradékfogazat egészén egyenletesen oszlik el. 6. A részleges lemezes fogpótlás A részleges lemezes fogpótlás olyan fogmű, amely a szájban nagyobb helyet foglal el, mint a természetes fogak, beborítja a szájnyálkahártya jelentős területeit is. A kivehető fogpótlást a paciens el tudja távolítani a szájából.
4. ábra: Fémre égetett kerámia híd, mintára öntött fémlemez képe
7. A teljes lemezes fogpótlás A fogatlan állcsontok szájüregi felszíne, a rágóizmok, a mimikai izmok, valamint a fizikai
tényezők
segítségével
elhorganyzott, 8
a
nyálkahártyacsont
alapzaton
támaszkodó a processus alveolarist és a fogakat pótló kivehető fogművet teljes lemezes fogpótlásnak nevezzük.
5. ábra: Teljes felső fogsor vesztibuláris képe
6. ábra: Teljes alsó fogsor vesztibuláris képe
8. A tömés A tömés alatt azt a műveletet értjük, mely során különböző anyagok a fogba helyezésével helyreállítjuk a sérült fog integritását.
9
1. táblázat: A fogászatban alkalmazott anyagok főbb csoportjai
Anyagok/Tulajdonságok
Hővezetés
Hőtágulás Fajsúly
Inlay, onlay overlay, gyökércsapos fogművek, sinek, CoCr, részleges kivehető fogpótlások, koronák, hidak (polimerrel, vagy kerámiával együttesen)
Nagy
Alacsony Nagy
AuPt, NiTi
Intermetallid Nagy -ok
Alacsony Nagy
Amalgám
Anorganikus Alacsony sók
Alacsony Közepes
Gipsz, foszfát
Kristályos anyagok
Alacsony Közepes
ZrO2, Al2O3
Gyökércsapos fogművek, koronák, hidak
Porcelán
Inlay, onlay overlay, koronák, hidak
Ötvözetek Fémek
Kerámia
Fontosabb fogászati alkalmazás
Példa
Üvegek
Alacsony
Alacsony
Alacsony Közepes
Tömés készítés Lenyomatanyag, cink mintaanyag, ragasztóanyag (cement)
Alacsony
Nagy
Polimetil metakrilát Alacsony (PMMA), kompozitok
Elasztikusak Alacsony
Nagy
PolivinilAlacsony sziloxán, poliéter
Rideg Polimerek
(Oldalszám) 10
Részleges kivehető fogpótlások, teljes kivehető fogpótlások, tömés készítés Lenyomatanyag
FELHASZNÁLT SZAKIRODALOM
[1] Kenneth ANUSAVICE, Chiayi SHEN, H. Ralph RAWLS: Philips' Science of Dental Materials. ed. 12. St Louis: Saunders, 2012. ISBN-9781437724189 [2] John F. McCABE, Angus WALLS: Applied Dental Materials. ed. 8. Blackwell Science Ltd, 2006. ISBN 0 6320 4208 7 [3] VAN NOORT, R.: Introduction to dental materials. Mosby, 1994. ISBN 0 7234 1963 9 [4] MCLEAN JW, HUGNES TH: The reinforcement of dental porcelain with ceramic oxides. Brit Dent J 1965. 119:251-267
(Oldalszám) 11
