Експериментальна оцінка нагрівання кісткового ложа при різній швидкості препарування під час дентальної імплантації

Abstract

Метою дослідження було експериментально оцінити рівень нагрівання кісткової тканини під час різних високошвидкісних і повільношвидкісних протоколів підготовки кісткової порожнини до дентальної імплантації.

Матеріали і методи: 8 зразків скелетованих телячих ребер (довжиною 10,00–12,00 см і товщиною 1,50–2,00 см) розсікли, зробили чотири розрізи за різними швидкісними протоколами на відстані 1,00–1,50 см один від одного. Тривалість кожної маніпуляції становила 15 с. Для роботи без охолодження операційного поля використовували свердло-направляюче Lindemann діаметром 2,20 мм (діаметр вершини – 1,70 мм) і довжиною 35,00 мм (з обмежувачем). Застосовували наступні параметри підготовки: 1000 об/хв, 300 об/хв, 100 об/хв та 50 об/хв; у всіх випадках крутний момент хірургічного свердла становив 35 Н×см. Температуру кісткової тканини вимірювали електронним контактним термометром до та одразу після маніпуляції.

Результати:Вимірювання показали, що розігрів кісткової тканини спостерігався майже у всіх застосовуваних протоколах препарування кісткової тканини. Цей факт може становити небезпеку для пацієнта, збільшуючи ризик розвитку локалізованого остеомієліту альвеолярного відростка внаслідок травми. Це, у свою чергу, може збільшити ризик розпаду встановленого зубного імплантату або розвитку інтеграції волокон. За 15 секунд препарування зі швидкістю 1000 об/хв кісткова тканина нагрілася найбільше; середнє підвищення температури становило 5,64 ± 2,23 °С (М = 4,60 °С), значення – від 3,00 до 10,30 °С. При швидкості 300 об/хв нагрів був меншим – на 3,79 ± 1,76 °C (M = 3,80 °C), значення знаходилися в діапазоні 1,10–6,40 °C. При швидкості 100 об/хв нагрівання кісткового каналу становило 2,99 ± 1,36 °С (М = 2,65 °С), в діапазоні значень 1,10–5,20 °С. Під час препарування зі швидкістю 50 об/хв нагрівання кісткової тканини було мінімальним – 2,06 ± 0,66 °С (М = 1,95 °С), значення реєстрували в діапазоні 1,00–3,20 °С. Враховуючи, що в більшості експериментальних досліджень час препарування кісткової тканини (або її моделі) був більшим – 1 хв, тоді як у нашому дослідженні таке подовження взаємодії з кістковою тканиною було недоцільним (кісткова порожнина повністю препарувалася за 15 с), і мінімізовано взаємодію фрези з навколишньою тканиною, прийнято рішення створити математичну регресійну модель термічної реакції кісткової тканини при такій обробці. Застосування створеної регресійної математичної моделі нагріву кісткової тканини під час препарування без охолодження протягом 1 хв показало, що використання хірургічних бормашин зі швидкістю 1000 об/хв та крутним моментом 35 Н×см могло призвести до критичного нагрівання у 62,50% випадків, при частоті обертання 300 об/хв та моменті 35 Н×см – у 50,00% випадків, при частоті обертання 100 об/хв та моменті 35 Н×см – у 25,00%. Використання швидкості 50 об/хв і крутного моменту 35 Н×см без водяного охолодження не створювало ризику критичного нагрівання кісткової тканини.

Висновки: отримано експериментальні дані про нагрівання кісткової тканини при різних швидкостях під час препарування без охолодження операційного поля. Найбезпечнішим використовуваним методом виявилася схема 50 об/хв з крутним моментом 35 Н×см.

The objective of the study was to evaluate the level of bone tissue heating experimentally during various high-speed and slow-speed protocols for the preparation of the bone cavity for dental implantation.

Materials and Methods: 8 samples of skeletonized veal ribs (length 10.00–12.00 cm and thickness 1.50–2.00 cm) were dissected, four cuts were made according to different speed protocols at a distance of 1.00–1.50 cm from each other. The duration of each manipulation was 15 s. The Lindemann guide drill with a diameter of 2.20 mm (apex diameter – 1.70 mm) and length of 35.00 mm (with a limiter) was used for work without any cooling of the operating field. The following preparation parameters were applied: 1000 rpm, 300 rpm, 100 rpm, and 50 rpm; in all cases, the torque of the surgical drill was 35 N×cm. Bone tissue temperature was measured with an electronic contact thermometer before and immediately after manipulation.

Results: Measurements showed that heating of bone tissue was observed in almost all applied protocols of bone tissue preparation. This fact can represent a danger to the patient by increasing the risk of developing localized osteomyelitis of the alveolar ridge due to trauma. This, in turn, can increase the risk of the installed dental implant disintegration or the development of fiber integration. During 15 seconds of preparation at a speed of 1000 rpm, the bone tissue heated up the most; the average temperature increase was 5.64 ± 2.23 °С (М = 4.60 °С), the value – from 3.00 to 10.30 °С. At the speed of 300 rpm, heating was less – by 3.79 ± 1.76 °C (M = 3.80 °C), the values were in the range of 1.10–6.40 °C. At the speed of 100 rpm, the heating of the bone canal was 2.99 ± 1.36 °С (М = 2.65 °С), in the range of values within 1.10–5.20 °С. During preparation at the speed of 50 rpm, the heating of bone tissue was minimal – 2.06 ± 0.66 °С (М = 1.95 °С), the value was recorded in the range of 1.00–3.20 °С. Considering that in most experimental studies, the time of preparation of bone tissue (or its model) was longer – 1 min, while in our study such prolongation of interaction with bone tissue was impractical (the bone cavity was fully prepared in 15 s) and the interaction of the cutter with the surrounding tissue was minimized, a decision was made to create a mathematical regression model of the thermal reaction of bone tissue during such treatment. The application of the created regression mathematical model of bone tissue heating during preparation without cooling for 1 min showed that the use of surgical drills at the speed of 1000 rpm and torque of 35 N×cm could lead to critical heating in 62.50% of cases, at the speed of 300 rpm min and a torque of 35 N×cm – in 50.00% of cases, at a speed of 100 rpm and torque of 35 N×cm – in 25.00%. The use of the speed of 50 rpm and torque of 35 N×cm without water cooling did not impose the risk of critical heating of bone tissue.

Conclusions: the experimental data on the bone tissue heating when using different speeds during preparation without cooling the operating field were obtained. The safest method used was the scheme of 50 rpm with a torque of 35 N×cm.