Фотополимеризация. «Светоотверждаемые (светоактивируемые) композиты (фотополимеры) – важный и существенный успех стоматологии»

Для активации фотополимера требуются специальные приборы, которые называют по-разному: стоматологические фотополимеризационные устройства (СФУ), фотополимеризационные активирующие лампы, светополимерные лампы, гелиолампы, фотополимеризаторы, фотополимеризационные лампы. Технически точнее название фотополимеризатор, но фотополимеризационная лампа более привычно и удобно. Фотополимеризационная лампа (ФЛ) — это электронно-оптический прибор, который способен дозированно излучать свет с необходимой длиной волны и интенсивностью — плотностью мощности, измеряемой в милливаттах на сантиметр квадратный (мВт/ см2).

По принципу излучения ФП делятся на галогеновые, светодиодные, плазменные и лазерные. Плазменные и лазерные не получили широкого распространения, останавливаться на них не будем.

Галогеновые фотополимеризационные лампы

Галогеновые ФЛ (ГФЛ). Конструктивно ГФЛ состоит из блока питания и светильника (пистолета), соединенного с блоком питания электрокабелем. В блоке питания находится понижающий трансформатор и электронный таймер. Трансформатор понижает напряжение сети до значения необходимого лампочке (от 8 В до 15 В, чаще 12 В). Таймер обеспечивает необходимое время экспозиции. Иногда в корпус помещают дополнительный элемент — радиометр, для замера плотности мощности светового потока.

В светильнике находятся:

  • источник света – галогеновая лампочка,
  • система охлаждения – датчики температуры и вентилятор,
  • оптическая система – интерференционный фильтр и световод.

В рукоятке светильника обычно имеется кнопка, при нажатии на которую электрический ток по кабелю подается на светильник. Лампочка загорается, таймер начинает отсчитывать секунды. Галогеновая лампочка помещена в специальный отражатель. Отражателем производится первичная фильтрация и концентрация оптических лучей на интерференционном фильтре. Задача фильтра — пропустить нужные лучи и отразить все остальные. Отфильтрованные лучи, посредством световода, направляются в рабочую зону.

В 1990-е гг. были распространены ГФЛ с гибким длинным световодом и лампочкой 15 В 150 Вт в одном общем корпусе с блоком питания, а так же ГФЛ со стеклянным фильтром вместо вентилятора. Пользоваться ими, если у кого-то они сохранились, не следует.

Рассмотрим подробнее главные элементы ГФЛ.

Лампочка

Общим местом во всех публикациях о ГФЛ является требование периодического контроля уровня плотности мощности светового потока и замены лампочки не тогда, когда она сгорит, а тогда, когда плотность мощности упадет ниже допустимых 300 мВт/см2. А вторы расходятся только в рекомендованной частоте проверки: каждый день перед работой, раз в неделю или не реже раза в месяц. Снижение, с течением времени, уровня излучения галогенной лампочки является научным фактом, связан он с осаждением на внутренней поверхности колбы атомов вольфрама с нити накаливания, из-за чего снижается ее прозрачность. Однако, за двадцать лет контроля, мне не попались ГФЛ у которых плотность мощности снизилась бы с первоначальных 600 — 800 мВт/см2 до нижнего порога в 300 мВт/см2, лампочка сгорает раньше. Проверять, тем не менее, необходимо — для снижения эффективности есть и другие причины.

Выбор лампочки

В 90-е гг. в ГФЛ использовалась широкая гамма лампочек: 8 В — 50 Вт; 10 В — 52 Вт; 12 В — 75 Вт; 14 В — 35 Вт; 15 В — 150 Вт. С разным диаметром отражателей и с разной формой контактов. Тогда все (или почти все) лампочки были «фирменные», сейчас гамма резко сузилась, однако количество наименований внешне схожих лампочек возросло. Условно их можно разделить на три группы:

1) Лампочки «фирменные» — это лампочки на отражатель которых нанесено название, соответствующее названию ГФЛ.

2) Лампочки, по внешнему виду и основным параметрам (напряжение и мощность) соответствуют фирменным. На отражатель нанесено название известного производителя лампочек.

3) Лампочки, похожие на фирменные, но название малоизвестно.

Распространено два полярных, но оба ошибочных мнения. Первое — покупка «фирменной» лампочки напрасная переплата за бренд. Второе — если купить «фирменную» лампочку, то она должна служить долго, а лучше вечно.

Производитель ГФЛ, не производит лампочку сам, а заказывает известным мировым лидерам, но со своими техническими требованиями. Более того, полученную партию подвергает жесткому входному контролю, при этом главный критерий не долговечность, а эффективность. Часть лампочек отсеивается и возвращается производителю. Только после этого на отражатель наносится название ГФЛ. Естественно эти лампочки самые дорогие, только плата не столько за бренд, сколько за гарантию эффективности.

К лампочкам второй группы отношение двойственное. С одной стороны, ГФЛ с такой лампочкой показывает удовлетворительные результаты по плотности мощности. Многие стоматологи годами используют их не замечая ничего подозрительного. С другой стороны, гарантии качества полимеризации нет — проба зондом на твердость недостаточный показатель полноценной полимеризации. Думаю, что несколько сот рублей экономии не оправдывают даже теоретического риска. Лампы этой группы имеют высокое качество исполнения, но пониженная эффективность часто обусловлена заниженной токовой нагрузкой, из-за чего служить они могут даже дольше фирменных, вопрос в том, как служить.

К лампам третьей группы отношение резко отрицательное, не выдерживают даже элементарного контроля радиометром.

Система охлаждения

Датчик температуры, датчик перегрева, вентилятор.

ГФЛ в нужный свет преобразуют менее одного процента потраченной электроэнергии, вся остальная преобразуется в тепло. Большая часть этого тепла выделяется лампочкой, для его отвода в светильник встроен вентилятор. Конструктивно вентилятор расположен в рукоятке или в «голове» за лампочкой. У некоторых ГФЛ вентилятор включается одновременно с лампочкой. Но чаще для управления вентилятором в светильнике имеется датчик температуры, который подает команду на включение вентилятора в блок питания при достижении определенного порога температуры. После снижения температуры вентилятор выключается. Не следует выключать ГФЛ, пока вентилятор не отключится автоматически, так как прекращение циркуляции воздуха до снижения температуры, ведет к короблению и растрескиванию пластиковых деталей.

Бывают технические причины (отказ датчика, обрыв провода и прочее) по которым вентилятор не включается в нужное время. В этом случае можно закончить начатую работу, стараясь делать перерывы между экспозициями. В случае достижения некоторого критического порога температуры дополнительный аварийный датчик отключит лампочку, обычно при этом загорается сигнал красного цвета «ALARM». После охлаждения ГФЛ должен включиться автоматически. ГФЛ требуется сдать в ремонт.

Интерференционный фильтр

Интерференционный фильтр имеет форму диска. На стеклянную поверхность нанесено многослойное оксидное напыление, благодаря которому фильтр пропускает лучи длиной волны от 400 до 500 нм., все остальные, в идеале, должен отразить. Покрытие нанесено с одной стороны, поэтому, для уменьшения нагрева, фильтр устанавливается напылением в сторону лампочки. В процессе экспозиции фильтр нагревается до 200°C, в перерывах охлаждается. Циклическое воздействие высокой температуры постепенно разрушает напыленное покрытие. Разрушение внешне выглядит как чешуйчатое пятно, возникшее в центре и постепенно увеличивающееся в диаметре.

Иногда, чаще из-за падения светильника ФП, фильтр раскалывается пополам. Поскольку, при разрушении фильтра количество лучей синего диапазона не уменьшается, то обнаружить этот факт, даже регулярными замерами радиометром невозможно, особенно если он аналоговый, стрелочный. Опасность негодного фильтра в увеличении теплового воздействия на зуб. О возможных последствиях нагрева зуба написано много, повторяться не буду. Для измерения теплового воздействия существуют специальные тепловые радиометры, а так же универсальные — с переключением режимов: «синий», «тепло». Максимально допустимым порогом считается 50 мВт/см2. Тепловые радиометры большая редкость, поэтому требуется регулярный осмотр ФП. Расколотый фильтр хорошо виден при снятом световоде. Разрушение интерференционного покрытия хорошо видно «напросвет», когда колпачок, для замены лампочки, снят.

Световод

Световод служит для передачи синего света на поверхность композита. Применявшиеся раннее моностеклянные световоды естественного «стеклянного» цвета или заключенные в металлический кожух сейчас не применяются ― из-за больших потерь света при передаче.

Использующиеся сейчас волоконнооптические световоды обычно глубоко-черного или темно-коричневого цвета.

Несмотря на кажущуюся простоту ― производство качественного световода сложный, многоступенчатый капризный процесс. Световод должен передавать свет с минимальными потерями, выдерживать многократную стерилизацию и иметь достаточную прочность. Промышленность освоила целую гамму световодов для различных случаев: толстые короткие, тонкие длинные, сужающиеся «турбосветоводы» и даже раздвоенные. Однако большинство стоматологов пользуется одним, которым укомплектована ФЛ. Обычно это световод диаметром 8 мм.

Главное требование ― содержать световод в чистоте. К счастью сейчас уже не встречаются (как в 90-е гг.) световоды передний торец которых безобразно «зарос» фотополимером. Небольшое количество случайно прилипшего композита можно осторожно снять. В случае появления на торце скола или облома тела световода его требуется заменить. Работа с обломком световода, а также кустарные эксперименты с обрезкой и шлифовкой недопустимы. Пишу про это, так как многократно наблюдал подобное.

Светодиодные фотополимеризационные лампы

Большинство стоматологов сейчас используют светодиодные ФЛ или ФЛ LED-типа (от Light Emitting Diodes). Немногие знают, что в основе светодиодных технологий лежит открытие эффекта электролюменесценции полупроводников, сделанное русским физиком О. В. Лосевым в 1923 году. Развитие науки и технологий позволило только в 60-е гг. получить практические результаты. За работы, начатые в то время Сюдзи Накамура, Исаму Акасаки и Хироши Амано 7 октября 2014 года объявлены лауреатами Нобелевской премии. По традиции, в Стокгольме 10 декабря 2014 года, в день смерти Альфреда Нобеля, состоится официальная церемония. Премию лауреатам вручит король Швеции.

Источником синего света является один или несколько светодиодов. Благодаря высокому КПД преобразования электричества в свет и излучению в узком, необходимом диапазоне удалось создать СФЛ с высокой плотностью мощности (до 2000 и более мВт/см2). Низкое потребление светодиодов и прогресс в создании емких компактных аккумуляторов без «эффекта памяти » позволили создать безпроводные СФЛ, которые постепенно заменяют галогенные. Рассмотрим отдельные этапы этого пути.

У первого поколения источником света обычно являлась сборка (матрица) из нескольких светодиодов излучение которых, посредством оптической системы, концентрировалось на световоде. Плотность мощности таких СФЛ была сопоставима с показателями ГФЛ.

Со времени появления первых СФЛ КПД и светоотдача светодиодов массового производства возросла на порядок, то есть в десять раз. Один мощный светодиод способен обеспечить плотность мощности далеко за 1000 мВт/см2.Тем не менее производители не редко ставят два светодиода.

Причина первая. Хорошо помню свое удивление, когда прочитал лет десять назад в рекламном проспекте СФЛ, что: «спектр излучения синего светодиода идеально накладывается на спектр поглощения камфорохинона». На самом деле стабилен спектр поглощения камфорохинона, а спектр излучения светодиода на него еще надо наложить. Видимо поэтому кривые спектра у известных производителей несколько отличаются в соответствиями с собственными представлениями идеала. Некоторые перестраховываются и ставят два светодиода с несколько отличными пиками спектра, чтобы наверняка накрыть спектр поглощения камфорохинона.

Причина вторая. В последние годы в продаже появились композиты у которых, главным образом, для увеличения глубины полимеризации помимо камфорохинона введен дополнительный фотоинициатор с отличным от камфорохинона спектром поглощения. Такие материалы не полимеризуются обычной СФЛ, «заточенной» под камфорохинон. Их можно полимеризовать ГФЛ, а еще лучше новыми СФЛ у которых в дополнение к синему, добавлен фиолетовый светодиод (именно фиолетовый, а не ультрафиолетовый).

Ошибки и заблуждения

Встречаются утверждения, что светодиод при свечении не выделяет тепло или что тепло практически не выделяется. На самом деле тепло, по законам природы, выделяется и приличное количество, только гораздо меньше, чем у ГФЛ. Именно поэтому производители сочли возможным отказаться от вентилятора в большинстве конструкций. Как правило «обычная» СФЛ способна до перегрева произвести 5-6 экспозиций по 20 сек. подряд. Большинству стоматологов этого хватает. Для манипуляций требующих большего числа экспозиций выпускаются СФЛ с встроенным вентилятором, включающимся по необходимости как у ГФЛ.

По темпам развития светодиодные технологии можно сравнить разве что с интернетом и сотовой связью. Поэтому, в ближайшем будущем, от вентилятора, вероятно, откажутся окончательно.

Вывод: в публикациях на тему СФЛ обычно причудливо смешаны в одну кучу две разные проблемы: нагрев светодиода как конструкции и нагрев зуба и композита. Для примера приведу длинную цитату: «Поскольку спектр излучения LED практически не имеет тепловой составляющей, исключается возможность значительного перегрева твердых тканей зуба, периодонта и композиционного материала. Ряд производителей светодиодных полимеризаторов утверждают, что для предотвращения внутреннего перегрева светодиодов вентилятор не нужен, поэтому нет шума и вибрации. Однако исследователями Женевского университета (Швейцария) доказано повышение температуры на поверхности засвечиваемых зубов человека от 7,8°С до 22,4°С, а в пульпе зуба – от 2,6°C до 10,6°C в зависимости от вида используемого светодиодного полимеризатора».

Убедиться в факте нагрева тканей синими лучами может каждый, посветив себе на запястье. Но ощущения человеческой кожи не надежный показатель, поэтому я провел простой, но убедительный эксперимент. Поместил в центр удаленного зуба датчик температуры, запломбировал и облучил. Облучение зуба разными ФЛ показало: рост температуры имеет место быть со всеми типами ФЛ, только с разной скоростью в зависимости от модели ФЛ и величины зуба. Понятно, что степень нагрева удаленного зуба не соответствует степени нагрева зуба находящегося в челюсти пациента, однако важен сам факт возможного перегрева твердых тканей зуба, пульпы и периодонта при использовании как ГФЛ, так и самых современных СФЛ. Это следует учитывать при повседневной работе.

Вред для глаз

Из общения со стоматологами и чтения учебников у меня сложилось мнение, что в стоматологической среде укоренилось опасное благодушие в отношении вреда от света ФЛ. Считается, что:

1) опасность излучения ГФЛ из-за ультрафиолетовой составляющей,

2) свет светодиодных ФЛ менее опасен, чем галогенных,

3) смотреть на процесс полимеризации можно, но недолго и не с близкого расстояния,

4) «зайчики» не опасны, главное не смотреть прямо.

Еще в середине 70-х гг. было доказано, что именно синий свет длиной волны 440 – 460 нм. (а это как раз диапазон излучения СФЛ и ГФЛ) в 50 – 100 раз опаснее света диапазоном 500 – 700 нм. С тех пор эту опасность не опровергли, а только уточнили механизмы воздействия, открыли новые риски. Относительно недавно выявлено, что опасность носит накопительный характер.

Рекомендации:

1) смотреть на процесс полимеризации без защитных средств нельзя. Ни сколько, ни с какого расстояния.

2) Обязательно использовать защитные средства: колпачки на световоде, экраны на световоде, экраны ручные, специальные очки. Все защитные средства должны быть только от надежных производителей ФП.

3) Исключить из рабочей зоны кабинета бликующие поверхности (зеркала, керамическую плитку, пластиковые панели).

Некоторые особенности

У многих СФЛ как и у ГФЛ имеется функция «мягкий старт». Некоторые СФЛ имеют функцию импульсной полимеризации.

Хочу уточнить: есть технология пульсирующей (отдаленной светополимеризации), когда материал облучают 3 сек., затем в течении 3 – 5 минут шлифуют и полируют, после чего проводят засветку с экспозицией, рекомендованной производителем. И есть импульсный режим у некоторых моделей ФЛ, когда плотность мощности излучения пульсирует в течении всей экспозиции.

Развитие светодиодных технологий привело к созданию СФЛ с многоцветным излучением, есть режимы синего, зеленого и красного излучения:

Синий используется как обычно ― для фотополимеризации.

Белый ― для местной подсветки, например можно заглянуть в канал и увидеть обломок инструмента.

Зеленый для диагностики первичного кариеса.

Красный ― в терапевтических целях.

Сноски: 

*Уточним какие они — нужные лучи: их называют то синими, то голубыми, вплоть до — синий фильтр пропускает голубые лучи.

Лучи диапазона 380 — 440 нм. — фиолетовые; 440 — 485 нм. — синие; 485 — 500 нм. — голубые. Общепринятый факт: галогеновая ФЛ излучает лучи длиной волны от 400 до 500 нм., то есть фиолетово-сине-голубые. Самым распространенным фотоинициатором является камфорохинон, пик его поглощения приходится на 470 нм., то есть материалы на основе камфорохинона полимеризуются синим светом.

**В этом есть небольшая «засада». Достаточно часто производитель фотополимера не производил свой фирменный ГФЛ, а заказывал ГФЛ со своим брендом надежному производителю. Так появились одинаковые ГФЛ с разными названиями. Поэтому для некоторых ГФЛ, лампочек с аналогичным названием найти невозможно. «Фирменной» для них является лампочка фактического производителя.

 

Список литературы:

  1. Николаев А. И., Цепов Л. М. Практическая терапевтическая стоматология. – М.: МЕДпресс-информ, 2007.
  2. Князева М. А. Ошибки при работе с фотополимеризующими устройствами. – Витебск: УО «Витебский государственный медицинский университет».
  3. Махмудов Д. Т. Функциональное состояние пульпы зубов, подвергшихся влиянию светового потока фотополимеризаторов: Дис. … канд. мед. наук. – М., 2007.
  4. Бакашвили Н. Т. Клинико-лабораторная оценка композитов при использовании стоматологических фотополимеризационных устройств галогенного и фотодиодного типов: Дис. … канд. мед. наук. – Красноярск, 2009.

Ham W. T., Mueller H. A., Sliney D. H. Retinal sensitivity to damage from short wavelength light. Nature. – 1976.

Источник www.dentoday.ru Газета «Стоматология сегодня» №9(139)
0 ответы

Ответить

Хотите присоединиться к обсуждению?
Не стесняйтесь внести свой вклад!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *