СОВРЕМЕННЫЙ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ СПОРТИВНЫХ КАПП С ПОМОЩЬЮ CAD/CAM СИСТЕМ

Аннотация: В статье приводятся описания и дан сравнительный анализ современных спортивных защитных капп, которые разделяются не только по материалам, из которых они изготовлены, но и по способу изготовления. Описаны современные методы изготовления спортивных капп с помощью CAD/CAM технологий.

Ключевые слова: защитные каппы, занятия спортом, спортивные травмы, единоборства, внутриротовое сканирование, CAD/CAM технологии, стоматология, спортивная медицина.

Для многих видов спорта характерным является физический контакт между участниками состязания. Противоборство на футбольном поле или на хоккейной площадке, единоборство на боксерском ринге, состязания, предусматривающие контакт с техническими средствами передвижения, несут в себе угрозу получения опасных травм. Одним из самых уязвимых участков нашего тела является челюстно-лицевой отдел. В силу анатомического строения человеческого организма лицо представляет собой менее защищенную область. В процессе физического контакта спортсмена с препятствием или в ходе единоборства, больше всего страдают зубы и окружающие их мягкие ткани , . Данные Международной Ассоциации спортивной травматологии свидетельствуют, что ранее более 80% травм спортсменов было связано в той или иной мере с челюстно-лицевым отделом. Изучение проблемы привело к осознанию необходимости ношения спортсменами специальных назубных шин, защитных приспособлений, которые со временем стали называться зубными каппами .

С момента своего появления, каппа, стала обязательным атрибутом для большинства спортсменов. Несмотря на технические недостатки первых моделей, приспособление доказало свою пользу и эффективность. Спортивные каппы позволили существенно снизить процент травматизма, даже в том, первоначальном своем виде, далеком от совершенства. Появление новых технологий изготовления и синтетических материалов открыло возможности для модернизации каппы. Основные усилия были направлены на повышение эффективности конструкции и улучшение защитных свойств приспособления , , .

Современные модели имеют форму, в точности повторяющую анатомическое строение челюсти спортсмена. Каппы, изготавливаемые в индивидуальном порядке, отличаются точностью и практичностью. В дополнение к своим основным функциям, спортивная каппа получила необходимые свойства, повышающие уровень комфорта спортсмена. Нося каппу, спортсмен получает идеальное защитное приспособление зубного ряда. К тому же, нынешние модели приспособлений не ограничивают естественные физиологические потребности человека, такие как дыхание и глотание .

Особого внимания заслуживают материалы, из которых сегодня изготавливают спортивные каппы. Современные полимерные материалы, используемые для изготовления конструкции, обладают высокой прочностью. Полимеры для капп пластичны и гипоаллергенны. Помимо промышленного изготовления капп, обладающих типовой формой и рассчитанных на массовое применение, сегодня активно используются индивидуальные защитные конструкции, изготавливаемые с использованием возможностей стоматологического протезирования. Изделие, выполненное при участии стоматолога, способно полностью обеспечить надежную защиту всего зубного ряда и комфортные ощущения. Специфика такой конструкции заключается в том, что каппа, выполненная с учетом индивидуальных параметров спортсмена, защищает все отделы ротовой полости, включая альвеолярный отросток и нижнюю челюсть . Такая форма позволяет равномерно распределить динамическую нагрузку на зубной ряд, создает защитный барьер для зубов, сохраняет органы и ткани в ротовой полости целыми и невредимыми.

По мнению медиков и самих спортсменов, конструкция каппы должна отвечать следующим требованиям:  материал, используемый для изготовления каппы, должен быть инертным, максимально безопасным для ее владельца;  форма каппы должна обеспечивать полный обхват десен и зубов, одновременно исключив чрезмерное давление на элементы и участки тканей в ротовой полости;  каппа должна обеспечить носителю полноценное дыхание, а форма самого изделия не должна вызывать нарушение работы речевого аппарата.

На данный момент в спорте активно используются два вида спортивных капп – это одночелюстные и двухчелюстные приспособления. Оба вида используются спортсменами в зависимости от вида спорта. Двухчелюстные каппы полностью защищают обе челюсти, верхнюю и нижнюю, фиксируя их в сомкнутом положении. Такой вид конструкции предназначен для обеспечения защиты зубного ряда и языка от механических повреждений при динамических нагрузках высокой интенсивности. В каждом отдельном случае рекомендуется использовать каппу, разработанную в индивидуальном порядке стараниями стоматологов и протезистов. Конструкция, соответствующая зубному слепку клиента, идеально сидит на месте, сбалансирована и полностью повторяет анатомическое строение ротовой полости, форму и величину каждого зуба. Такое изделие способно защитить зубы от прямого удара, механического воздействия, как сверху, так и снизу. Каппа с правильной формой разделяет мягкие ткани ротовой полости и зубы, снижая риск получения травм при ударах, рваных ран щек и губ, а также защищая от повреждений язык.

Защитные каппы, которые сегодня используются в спорте, могут быть стандартными, термопластичными и изготовленными по индивидуальным параметрам. В зависимости от сложности конструкции, сферы использования и способа изготовления, каппы подразделяются на легкие спортивные, полупрофессиональные каппы и профессиональные изделия.

К первому виду относятся приспособления, изготовленные из термопластичного пластика, имеющего один мягкий слой толщиной до 2-4 мм. Такая каппа лишена оттиска зубов, расположенных на нижней челюсти, используется в основном в детском и юношеском спорте, во время занятий фитнесом и физкультурой .

Изделия для спортсменов – любителей и для профессиональных занятий в некоторых видах спорта, отличаются своей конструкцией и формой. Для изготовления используется двухслойный термопластичный материал. Оптимальная толщина двух слоев не более 6 мм. Подобные изделия имеют отпечаток зубов нижней челюсти и позволяют обеспечить надежную защиту всех элементов ротовой полости. Профессиональные спортивные каппы отличаются повышенной прочностью, специально рассчитанной на противодействие интенсивным динамическим нагрузкам и ударам. Жесткость конструкции достигается за счет наличия вставки во фронтальном отделе. Для изготовления используется трехслойный термопластик, в котором, что особенно важно, два мягких слоя разделены третьим слоем пластика твердой фактуры, толщиной 0,8 мм. Отпечатки зубов нижней челюсти, а также сбалансированность конструкции позволяют спортсменам вполне безопасно участвовать в контактных видах спорта, таких как футбол, хоккей, баскетбол и ряда видов единоборств .

Высокие требования безопасности, предъявляемые к спортсменам во время спортивных состязаний, привели к необходимости создания индивидуальных средств защиты. Создание и разработка каппы стали важным звеном в обеспечении безопасности спортсменов во многих видах спорта, которые сопряжены с риском получения травм. Для изготовления приспособлений используются прозрачные, цветные или непрозрачные пластины, толщина которых варьируется в диапазоне 0,5 – 4 мм. Пластины могут так же отличаться по твердости.

Также, со своей стороны, хотим отметить, что в последнее время на рынке стоматологических материалов значительно выросла доля контрафактной, поддельной продукции. К этому факту надо отнестись очень серьезно и приобретать оборудование и расходные материалы только у проверенных поставщиков и производителей .

Готовые каппы, предлагаемые сегодня в продаже, в основном изготавливаются из резины, силикона или из термопластичной пластмассы. В данном случае говорить об индивидуальных модификациях не приходится. Размеры и формы изделий являются типовыми. Стандартная каппа не обладает необходимой степенью фиксации. Ношение приспособления связано с определенной долей дискомфорта для спортсмена. Нарушается речь, возникают проблемы с полноценным дыханием. Гладкая поверхность приспособления не обеспечивает необходимой фиксации челюсти-антагониста. Такие модели имеют очень тонкий жевательный слой, не обладающий достаточной прочностью. При сильном механическом воздействии на челюсть высока вероятность нарушения целостности изделия, что может привести к получению к получению травм.

Наиболее распространенными моделями, пользующимися доверием среди спортсменов, являются индивидуальные каппы, адаптированные к анатомическим особенностям строения ротовой области. Такое приспособление обычно выпускается в готовом виде, однако при необходимости каппу можно модифицировать. Изделия имеют готовую шину, которую при желании можно нарастить по краям, добавив устойчивости всей конструкции. Шина наращивается с помощью термопластика в соответствии с особенностями зубного ряда и формы челюсти. Существенным недостатком является громоздкость всей конструкции. В некоторых случаях придать необходимую форму приспособлению можно путем нагрева в теплой воде, после чего каппа устанавливается и подгоняется во рту спортсменом самостоятельно. Недостатком данных моделей является слабая опорная поверхность для нижней челюсти и незначительная толщина слоя полимера на жевательной поверхности. Адаптация изделия ручным способом не способна полностью обеспечить надежную защиту ротовой области, а кроме того, уровень комфорта спортсмена при ношении подобных изделий заметно снижается.

Эффективным средством для обеспечения безопасности спортсмена во время тренировок и состязаний является индивидуальная спортивная каппа. Особенность данной конструкции заключается в способе изготовления. За основу берется индивидуальная модель пациента, которая ламинируется с помощью специальной вакуумной установки - пластификатора. Несмотря на очевидные преимущества в сравнении с адаптированными и готовыми изделиями, индивидуальная каппа также не в состоянии полностью обеспечить надежную защиту. Конструкция приспособления не позволяет окончательно заполнить полые пространства, имеющие в пришеечной области и между зубами. Как следствие, слабая фиксация изделия при установке. Наличие одной пластины не создает достаточной прочности всей конструкции. В жевательной области и на режущих кромках каппа быстро истончается. Наличие вышеназванных недостатков привело к тому, что данная модель не пользуется популярностью у спортсменов. Медики не рекомендуют использовать такие приспособления в качестве постоянного средства защиты.

Существенными преимуществами и высокой эффективностью обладают многослойные индивидуальные каппы. Как и в случае с выше рассмотренными видами капп, данные модели также формируются на базе моделей верхней и нижней челюсти спортсмена. Для изготовления используется вакуумформер - аппарат создающий пластические конструкции на основе готовой модели. В основе технологии лежит чередование слоев термопластических пластин определенной структуры и толщины. Многослойная каппа способна обеспечить высокую точность прилегания, обладает устойчивостью и хорошей фиксацией в ротовой полости. Режущая область имеет достаточную толщину. В дополнение ко всему, многослойные каппы оснащаются амортизирующими элементами. Толщина пластины также может быть различна, в зависимости от поставленных задач и необходимой степени защиты в определенном виде спорта , .

Наличие нескольких слоев позволяет добиться в жевательной области необходимой толщины. Увеличение общей толщины конструкции за счет количества слове добавляет каппе дополнительной прочности и устойчивости. Такая конструкция способна выдержать значительные динамические нагрузки и равномерно распределить силу удара. Увеличенная толщина каппы снижает риск повреждения во время механического воздействия на челюстно-лицевую область, мягкие ткани ротовой полости, область суставов. В отличие от предыдущих моделей, многослойная индивидуальная каппа удобна в ношении, создает для спортсмена необходимый уровень комфорта, абсолютно не препятствует нормальному дыханию, свободному глотанию, не влияет на работу речевого аппарата.

Индивидуальные спортивные каппы изготавливаются на базе стоматологических клиник и зубопротезных кабинетов. Для этих целей необходимо иметь несложное, компактное оборудование и соответствующие материалы. В стоматологической практике для изготовления индивидуальных капп используются различные материалы. Ранее большой популярностью использовались эластичные пластмассы из группы акриловых полимеров, а также материалы на основе латекса. Практика показала, что перечисленные материалы не могут обеспечить изделию необходимых свойств и характеристик. В качестве удачной альтернативы было принято решение использовать для изготовления изделий термопластичные материалы, полученные на основе винилацетатных соединений и полимеров на базе органических соединений. Обычно рабочий материал - это тонкие пластины винилацетата и этилполимера толщиной от 2 до 4 мм, бесцветные или имеющие различные цветовые оттенки. Материалы, из которых изготавливаются каппы - полностью биосовместимы, инертны к кислой среде, не имеют ни запаха, ни вкуса.

Винилацетатные и этилполимерные пластинки выпускаются различной толщины, которая указывается на промышленной упаковке. Материалы для последующей работы накладываются на готовую модель в определенной последовательности, принимая под воздействием высокой температуры и давления необходимую форму. Физические свойства полимеров успешно компенсируют динамическое воздействие на готовое изделие, сочетают в себе необходимую мягкость и твердость .

Основу производственного цикла составляет процедура создания моделей челюстей пациента. Модели выполняются из прочного гипса, передавая в точности все особенности анатомического строения зубочелюстного отдела. Далее осуществляется прессовка термопластичных пластин на базе слепков в пластификаторе. Устройство представляет собой трансформирующую установку, в которой благодаря высокому давлению и температуры пластичные материалы принимают требуемую форму. Возможности современных вакуумформеров позволяют получать готовые изделия за счет точного вертикального контакта пластин с моделью. В результате готовая каппа отличается высокой точностью полученной формы. Вакуумная установка отличается компактными размерами и высокой производительностью. Подобный аппарат может быть установлен в условиях стоматологического кабинета любого профиля. Функционирование установки не требует дополнительных специальных условий. Технические возможности пластификаторов, выпускаемых сегодня отечественными и зарубежными производителями, позволяют работать с пластинами любой толщины, с различной степенью жесткости , .

Технология изготовления капп построена на формировании с помощью вакуума и разогрева из отдельных листов пластических материалов цельной и единой конструкции. В результате разогрева пластины принимают пластичное, текучее состояние. За счет разности давления в установке, достигается эффект вакуумного прессования. Другими словами, создаются условия для втягивания разогретой пластины по форме и контуру рабочей модели. Разогретый термопластик плотно облегает модель, заполняя все пустоты, в точности повторяя анатомические особенности расположения зубов и строение зубного ряда. После остывания полученное изделие сохраняет требуемую форму, дублируя готовые очертания рабочей модели.

Подобный принцип используется при изготовлении адапт-колпачков. В целях оптимизации производственного процесса, каждая пластина имеет на упаковке параметры обработки, зашифрованные в штрих коде. Необходимые данные о пластинах: толщина, время нагрева и период охлаждения материала считываются сканером, который входит в комплект оборудования. Установки оснащены дисплеем, с помощью которого возможно контролировать все стадии рабочего процесса .

Готовое изделие подвергают финишной обработке, срезая излишки материала. С помощью шлифовальных инструментов зачищаются кромки изделия. Следует отметить, что при изготовлении каппы крайне важно учитывать толщину пластин и физические свойства материала, из которого пластины изготовлены. На практике обычно ориентируются не на время нагрева, а на физические свойства термопластических материалов. Некоторые пластины имеют способность при нагревании менять цвет, сигнализируя о готовности материала для дальнейшей работы.  Другие материалы становятся текучими, сигнализируя о необходимости перехода к последующим этапам работы.

Каждый вид спорта предполагает определенное сочетание количества пластин и их толщины. При интенсивном динамическом воздействии и частых физических контактах, сопряженных с ударами, для получения необходимой прочности и жесткости используются три пластины различной толщины, разделенные между собой пластиной из материала более жесткой и твердой фактуры , , .

Для видов спорта с менее интенсивным физическим контактом, индивидуальная спортивная каппа изготавливается из двух полимерных пластин, общая толщина которых составляет не менее 6 мм. Обязательным условием для создания высокоэффективного защитного приспособления является примерка полученного образца. Стоматолог примеряет на пациенте полученное изделие, после чего начинается процесс адаптации каппы под индивидуальные особенности ротовой полости клиента. Следует отметить, что в ряде изделий устанавливаются небные, щечные и резцовые планки, играющие роль компенсатора динамического воздействия на всю конструкцию.

Готовая каппа должна охватывать первый моляр, полностью закрывать с лабиальной стороны альвеолярный отросток, плотно прилегать к слизистой десны, перекрывая выемки губных и щечных уздечек. Правильно выполненная конструкция на 4 мм перекрывает небо по всей длине готового изделия. При этом небный край готового приспособления должен быть тонким, не провоцируя рвотный рефлекс у пациента. Последующая зачистка краев и полирование поверхности готовой каппы исключает механическое повреждение мягких тканей во рту , .

Готовое изделие проходит обязательную примерку. В случае наличия неприятных ощущений и неплотной фиксации каппы, свойства материала позволяют осуществить коррекцию края изделия и жевательной области.

В последнее время широкое распространение в спортивной стоматологии получил способ изготовления спортивных капп с помощью современных CADCAM систем , , . В программном обеспечении этих комплексов встроен графический редактор, создающий компьютерную модель будущей каппы в процессе сканирования зубных рядов или гипсовых моделей зубов спортсмена , . Получаемая в результате исследований биомеханическая модель является максимально приближенной к естественному состоянию зубочелюстной области спортсмена , , . Дополнительно, анализ информации, полученной на основе такой модели, дает возможность определить максимально допустимые динамические нагрузки по вертикали и горизонтали на готовом изделии, предупредив возможную поломку и деформацию каппы, снижение ее защитных свойств .