Иновации и решаване на проблеми със Synea Power Edition на W&H

Концепцията за използване на ротиращи инструменти за рязане на твърди материали, като например гранит, е на поне 6000 години. Още 25 000 г. пр.н.е. нашите предци са използвали ръчни свредла, за да режат черупки, без да ги чупят. Тези инструменти обикновено са били изработени от кремък и са се притискали към предмета, който трябва да бъде пробит, след което са се въртели напред-назад с ниска скорост и относително висок въртящ момент. Мощните съвременни наконечници са издигнали принципа на променливата скорост и високия въртящ момент, за да позволят прецизни разрези в много по-твърди материали като цирконий.

Науката за възстановителните материали се развива бързо, което стимулира иновациите в разработването на инструменти. Издръжливите материали като цирконий все повече имат потенциала да имитират естетиката и функциите на естествените зъби. С тези здрави материали се появява и необходимостта от напредък в технологията на ротационното рязане, тъй като деструктивното отстраняване остава най-безопасният и най-малко травматичен вариант за отстраняване на неуспешна коронка.

Използване на цирконий във възстановителната дентална медицина

Цирконият, ZrO2 циркониев диоксид, се превърна в популярен материал във възстановителната дентална медицина поради своята биосъвместимост, висока якост и рентгенопропускливост. Денталният цирконий по-често е модифициран тетрагонален циркониев поликристал от итрий (Y2O3) (Y-TZP), тъй като има по-оптимизирани механични свойства и по-добра устойчивост на разкъсване от другите керамики. В момента се разработват различни формули, за да продължи подобряването на естетиката и издръжливостта.
Въпреки предимствата на циркония, отказът на възстановяването поради счупване на коронката остава възможност. В неотдавнашно проучване трудностите, свързани с нейното отстраняване или подмяна, са отчетени от практикуващите лекари като един от основните недостатъци на използването на циркония като протезен материал.
Материалознанието е ключов аспект на сондажната наука, а различните материали се описват по отношение на твърдостта с помощта на скалата на Моос за твърдост. Твърдостта на циркония е 8,8; приблизително същата като твърдостта на волфрамовия карбид, който е често използван материал в борчетата. Диамантът е с твърдост 10 по скалата на Моос и е установено, че свръхгрубите диамантени борери са по-ефективни при рязане на цирконий, отколкото други, въпреки че по-голямата сила, необходима за рязане на цирконий, все още води до често износване на борера.

Триене и топлина

Балансирането на съотношението между въртящия момент и скоростта, като същевременно се управляват ефектите от триенето, е огромно предизвикателство при рязане на много твърди материали. Термичното увреждане на пациентите е с повишен риск при интраорална работа поради много високите температури, които се генерират в процеса.
Борерът в един съвременен наконечник може да се върти със скорост от 200 000-400 000 об./мин., а свързаното с това триене може да нагрее целевия материал до 240°C преди да се охлади. При тестове е доказано, че интрапулпално повишаване на температурата с 5,5 °C за 10 секунди води до необратимо увреждане на пулпните тъкани. За да се намалят термичните увреждания на пациентите, високоскоростните наконечници включват функция за разпръскване на вода за охлаждане, обикновено така, че водата да преминава през инструмента и да се разпръсква върху повърхността през отворите в главата по време на рязане.

Топлината, която се генерира в самия наконечник е по-висока при рязане на твърд материал, което може да доведе до нагряване на водата, което потенциално може да навреди на пациента и/или ползвателя, така че се наложиха иновативни техники за намаляване на прегряването и подобряване на охлаждането. Колкото по-бърз е дебитът на охлаждащата течност, толкова по-ефективно се поддържа по-ниска температура. Нормалната скорост на разпръскване е 15 мл./мин. Увеличаването й до 25 мл./мин. не само намалява риска от термично увреждане, но също така подобрява ефективността на рязане и поддържа борчетата по-чисти.

Рязане

От 1890 г. W&H е световен лидер в разработването и производството на продукти за медицински технологии. Новата серия Synea Power Edition е специално разработена за работа с най-твърдите материали, използвани в съвременната дентална медицина, включително цирконий. Ефективността на рязане се увеличава максимално благодарение на оптималното съотношение между въртящ момент и скорост, което ги прави оптималното решение за съвременни керамични материали като цирконий. Превъзходните възможности за охлаждане позволяват дебит от над 50 мл./мин. - повече от три пъти по-голям от нормалния дебит на пръскане - което гарантира по-голяма безопасност и подобрена издръжливост.

Иновациите в една област на технологията често изискват бърз напредък на други технологии, за да не изостават от тях. Докато науките за материалите продължават да се развиват, за да осигурят по-голяма здравина на възстановяването, иновациите в наконечниците, предназначени да поддържат нови клинични нужди, несъмнено също ще се увеличават.

Източници

Gwinnett, A. John and Gorelick, Leonard (1998). A Brief History of Drills and Drilling. BEADS: Journal of the Society of Bead Researchers 10: 49-56. Available at: https://surface.syr.edu/beads/vol10/iss1/8
Alexander, S.A. (2016). Diamond bur cutting efficiency of dental zirconia. Thesis. Available at: https://researchrepository.wvu.edu (Accessed: July 2023).
Sharma A, Rahul GR, Poduval ST, Shetty K. Removal of failed crown and bridge. J Clin Exp Dent. 2012 Jul 1;4(3):e167-72. doi: 10.4317/jced.50690. PMID: 24558549; PMCID: PMC3917642.
Bona AD, Pecho OE, Alessandretti R. Zirconia as a Dental Biomaterial. Materials (Basel). 2015 Aug 4;8(8):4978-4991. doi: 10.3390/ma8084978. PMID: 28793485; PMCID: PMC5455532.
Nistor L, Grădinaru M, Rîcă R, Mărășescu P, Stan M, Manolea H, Ionescu A, Moraru I. Zirconia Use in Dentistry - Manufacturing and Properties. Curr Health Sci J. 2019 Jan-Mar;45(1):28-35. doi: 10.12865/CHSJ.45.01.03. Epub 2019 Mar 31. PMID: 31297259; PMCID: PMC6592671.
Alqutaibi AY, Ghulam O, Krsoum M, Binmahmoud S, Taher H, Elmalky W, Zafar MS. Revolution of Current Dental Zirconia: A Comprehensive Review. Molecules. 2022 Mar 4;27(5):1699. doi: 10.3390/molecules27051699. PMID: 35268800; PMCID: PMC8911694.
Alexander, S.A. (2016). Diamond bur cutting efficiency of dental zirconia. Thesis. Available at: https://researchrepository.wvu.edu (Accessed: July 2023).
Lawson NC, Frazier K, Bedran-Russo AK, Park J, Urquhart O. Zirconia Restorations. Journal of the American Dental Association DOI: https://doi.org/10.1016/j.adaj.2020.10.012. Volume 152, Issue 1, P80-81. E2 January 2021
Woodford, C. Explain That Stuff. Drilling science and technology. Available at: https://www.explainthatstuff.com. December 2022. Accessed February 2024
Nakamura, K., Katsuda, Y., Ankyu, S., Harada, A., Tenkumo, T., Kanno, T., Niwano, Y., Egusa, H., Milleding, P. and Örtengren U. (2015). Cutting efficiency of diamond burs operated with electric high-speed dental handpiece on zirconia. European Journal of Oral Sciences, 123(5), pp.375–380. doi:https://doi.org/10.1111/eos.12211.
Nakamura, K., Katsuda, Y., Ankyu, S., Harada, A., Tenkumo, T., Kanno, T., Niwano, Y., Egusa, H., Milleding, P. and Örtengren U. (2015). Cutting efficiency of diamond burs operated with electric high-speed dental handpiece on zirconia. European Journal of Oral Sciences, 123(5), pp.375–380. doi:https://doi.org/10.1111/eos.12211.
Cavalcanti, B.N., Otani, C. and Rode, S.M. (2002). High-speed cavity preparation techniques with different water flows. Journal of Prosthetic Dentistry, 87(2), pp.158–161. doi:https://doi.org/10.1067/mpr.2002.120655.
Farah RI. Effect of cooling water temperature on the temperature changes in pulp chamber and at handpiece head during high-speed tooth preparation. Restor Dent Endod. 2018 Dec 24;44(1):e3. doi: 10.5395/rde.2019.44.e3. PMID: 30834225; PMCID: PMC6387888.
Kwon SJ, Park YJ, Jun SH, Ahn JS, Lee IB, Cho BH, Son HH, Seo DG. Thermal irritation of teeth during dental treatment procedures. Restor Dent Endod. 2013 Aug;38(3):105-12. doi: 10.5395/rde.2013.38.3.105. Epub 2013 Aug 23. PMID: 24010075; PMCID: PMC3761117.
Bhandary N, Desai A, Shetty YB. High speed handpieces. J Int Oral Health. 2014 Feb;6(1):130-2. Epub 2014 Feb 26. PMID: 24653618; PMCID: PMC3959152.
Alexander, S.A. (2016). Diamond bur cutting efficiency of dental zirconia. Thesis. Available at: https://researchrepository.wvu.edu (Accessed: July 2023).
Rytkönen E, Sorainen E, Leino-Arjas P, Solovieva S. Hand-arm vibration exposure of dentists. Int Arch Occup Environ Health. 2006 Jun;79(6):521-7. doi: 10.1007/s00420-005-0079-y. Epub 2006 Jan 18. PMID: 16421714.
Health and Safety Executive. Hand arm vibration at work. Available at: https://hse.gov.uk/vibration/hav/index.htm. Accessed February 2024.
Hetou S, 2018. Comparison of cutting efficiency of different rotary instruments, on two different ceramic materials using electric and air-turbine dental hand-pieces. Master's thesis. Nova Southeastern University. Retrieved from NSUWorks, College of Dental Medicine. (125) https://nsuworks.nova.edu/hpd_cdm_stuetd/125.