СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЗУБНОЙ ЭМАЛИ
METHOD FOR CONTROLLING QUALITY OF TOOTH ENAMEL

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано в стоматологии для контроля эффективности процесса реминерализации зубной эмали.
Известен способ измерения ранней диагностики эмали зуба с использованием стоматологического зонда. Система включает в себя металлический стержень с острием и ручкой, скрепленный с приемником акустических сигналов. Выход приемника соединен с частотным фильтром, частота пропускания которого свыше 10000 Гц (см. заявка на изобретение № 99115245/14, МПК A61C 19/04, A61B 8/08, опуб. 10.12.2001).
Недостатком этого способа является ручная установка датчика на поверхности зуба и удержание в процессе измерения. При таком способе измерения трудно сохранить положение датчика на искривленной поверхности зуба неизменным, что может привести к снижению точности результатов измерений.
Известен также ультразвуковой способ диагностики эмали зуба, который заключается в измерении толщины зубной эмали с помощью ультразвукового преобразователя Sonopen V260-RM («Olimpus NDT Corp.», США), наконечник датчика которого размещается на поверхности зуба с помощью каппы из тонкого материала с отверстиями. Излучаемый ультразвуковым преобразователем импульс отражается от границы «звукопровод-эмаль» и «эмаль-дентин» со временем задержки. Значение произведения скорости ультразвука в эмали и времени задержки будет пропорционально толщине эмали (статья Ф.С. Русанов, Р.Г. Маев, С.А. Титов «Неразрушающий метод измерения толщины эмали с помощью ультразвуковых волн» медицинский журнал «Стоматология» 2012, №4, стр. 4-6).
Недостатком известного способа является то, что все измерения проводятся в результате контакта измерителей с зубами, что вызывает дискомфорт пациента. Кроме того, неопределенность скорости звука, значение которой может разниться в зависимости от химического состава эмали, используемая при расчете толщины эмали, приводит к неконтролируемой погрешности ее определения.
Известен способ ранней диагностики эмали зуба с использованием терагерцовой спектроскопии. Система включает в себя устройство для диагностики кариозного поражения эмали зуба, содержащее фотопроводящую антенну и фемтосекундный волоконный лазер, а так же электрооптический детектор; портативное записывающее устройство; синхронный усилитель сигнала (статья С.И. Воллодарская, К.И.Зайцев, В.Е. Красик, Е.В. Новицкая, И.Н. Фокина «Экспериментальное обоснование возможности ранней диагностики кариозных поражений эмали зуба с помощью терагерцовой спектроскопии» Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, Сер. «Приборостроение» 2013, №2, стр. 47).
Недостатком способа является применение в исследовании набора преобразователей частот и спектрофотометра, что не дает возможности достичь оперативного применения на практике. Также данный метод характеризуется низкой локальностью измерений.
Ни один из вышеперечисленных способов не предназначен для контроля процедуры реминерализации зубной эмали.
Наиболее близким по технической сущности является способ исследования результатов реминерализации, включающий нанесение на поверхность зуба карбоната кальция (см. патент на изобретение РФ 2667003, МПК A61K 8/19, опубл. 13.09.2018). Способ включает деминерализацию образцов зуба в кислой среде с последующей реминерализацией и оценкой эффективности, которую осуществляют по микротвердости поверхности (SMH) анализа образцов, при этом реминерализацию выражают как изменение SMH. Измерение базового значения SMH после деминерализации и после реминерализации регистрируют с использованием хронометра. Поверхностную структуру образцов исследуют при помощи автоэлектронного сканирующего микроскопа и детектора вторичных электронов с переменным давлением.
Способ, представленный выше, обладает рядом недостатков, среди которых высокая сложность процедуры оценки эффективности, необходимость в большом количестве дорогостоящего оборудования, возможность применения исключительно в лабораторных условиях in-vitro.
Техническая проблема заключается в необходимости создания относительно простого способа поэтапного контроля эффективности процесса реминерализации зубной эмали, применимого in-vivo.
Технический результат заключается в повышении простоты, удобства и скорости процесса измерений действий с наглядным представлением результатов.
согласно решению,
Технический результат достигается тем, что в способе контроля качества зубной эмали, включающем измерение параметров зубной эмали до и после процесса реминерализации, оценку эффективности процесса реминерализации путем сравнения параметров,  перед измерением параметров осуществляют воздействие на зубную эмаль в нескольких контрольных точках зуба до и после процесса реминерализации излучением СВЧ-диапазона с помощью измерительного зонда, формирующего ближнее поле, преобразуют отражённый от эмали СВЧ-сигнал в автодинный сигнал, при этом в качестве параметра регистрируют мощность оцифрованного автодинного сигнала, а оценку эффективности осуществляют путем сравнения оцифрованных сигналов до и после реминерализации, при отсутствии изменений численного значения оцифрованного сигнала до и после реминерализации делают вывод об отмене проведения процедуры реминерализации, т.е. о неэффективности процедуры реминерализации, а при изменении численного значения оцифрованного сигнала после реминерализации по сравнению с оцифрованным сигналом до реминерализации, делают вывод о необходимости повторной реминерализации до достижения отсутствия изменений оцифрованных сигналов до и после реминерализации, т.е. об эффективности процесса.
Изобретение поясняется чертежами, где представлены: на фиг. 1 – блок-схема экспериментальной установки; на фиг. 2. – результаты эксперимента: зависимость напряжения на детектирующем диоде СВЧ-автодина (В) при отражении от участка зуба при воздействии на него деминерализирующим и реминерализирующими составами (интактный клык, муж, 55л) в контрольных точках зуба 1-5, с убывающей толщиной зубной эмали. Ряд 2 – изначальное состояние, Ряд 1 – после 10 минутного воздействия 10% соляной кислоты, Ряд 3 – после последующего суточного воздействия фторсодержащей пасты; на фиг. 3 - зависимость значения качества зубной эмали (в относительных единицах) при воздействии на него реминерализирующим составом в контрольных точках зуба 1-3 (отсчет контрольных точек ведётся от режущего края до шейки зуба). Ряд 1 – изначальное состояние, Ряд 2 – после трехминутного воздействия реминерализирующего состава. (а) – муж, 39 лет, (б) – жен, 63 года.
На чертежах приняты следующие обозначения: 1 – опытный образец; 2 – СВЧ-автодин; 3 –линия передачи; 4 – измерительный зонд; 5 – модуль обработки данных.
Способ осуществляется следующим образом.
На поверхность зубов, предварительно очищенных профессиональными процедурами, наносят реминерализирующий состав, который восстанавливает и укрепляет структуру эмали. В зависимости от состояния зубов пациента и типа реминерализирующего состава процедура может занимать произвольное время и при необходимости повторяться.
Контроль эффективности процесса реминерализации зубной эмали заключается в генерации и направлении на эмаль электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, приёме отражённого от эмали СВЧ-сигнала, преобразовании его в автодинный сигнал,  регистрации его мощности, оцифровке, оценке величины оцифрованного сигнала. СВЧ-излучение действует в области ближнего поля, управление размером которого, за счет изменения конфигурации измерительного зонда, позволяет точно и без влияния сторонних факторов измерить контролируемый параметр. В ходе сравнения оцифрованных сигналов  до и после процедуры реминерализации можно сделать экспертное заключение об эффективности данной процедуры.
По наличию факта изменения оцифрованных сигналов до и после реминерализации в данной контрольной точке (не менее чем на 10% с учетом погрешности измерений), делают вывод о том, что процедура реминерализации эффективна, что свидетельствует о плохом качестве эмали. При этом требуется проведение дополнительной реминерализации.
При отсутствии изменений оцифрованных сигналов до и после реминерализации делают вывод об отсутствии необходимости дальнейшей процедуры реминерализации, что свидетельствует о хорошем качестве эмали.
Контроль качества нанесения осуществляют с помощью устройства фиг. 1. Возможность выбора различной конфигурации устройства, его геометрических параметров и возможность контролировать поток энергии, значение которого должно отвечать санитарно-техническим нормам [СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96], обеспечивает возможность применения изобретения in-vivo.
Как было сказано ранее, процедура состоит из нескольких этапов. Для начала происходит предварительная профессиональная очистка зубов (процедура, эквивалентная деминерализации эмали), затем наносится реминерализирующий состав и в течение определенного количества времени остается на зубах, чтобы проникнуть в структуру эмали и оказать свой положительный эффект. После процедуры излишки реминерализирующего состава удаляют.
Предлагаемый способ имеет относительный характер и требует снятия измерений до нанесения и после удаления реминерализирующего состава. Полученные результаты сравнивают и производят оценку качества проведённой процедуры.
Рассмотрим поэтапное применение предлагаемого способа реминерализации.
После подготовки зуба к нанесению реминерализирующего состава используется устройство, представленное на фиг. 1.
Измеряемый образец 1 помещают в ближнее поле измерительного зонда 4, созданное СВЧ-автодином 2. Измерение можно проводить, как в контактном, так и бесконтактном режиме, при этом применение в контактном режиме не оказывает разрушающего воздействия на образец, а переход между режимами не требует технических операций и/или высокой квалификации оператора, однако в течение одного конкретного измерения менять режим не рекомендуется. Фиксация образца зависит от конфигурации измерительного зонда и условий проведения эксперимента.
Часть излучения, отраженного от образца 1, возвращается в СВЧ-автодин 2 через линию передачи 3, например, на основе волноводной, коаксиальной, микрополосковой и других известных линий. Сигнал с СВЧ-автодина детектируется и поступает на модуль обработки 5, которым может выступать любой прибор, способный измерять параметры электрических цепей, например, напряжение.
Измеренное значение на приборе сохраняют и проводят реминерализацию зубной эмали. После проведения процедуры процесс измерения производят повторно, а новый результат сравнивают с предыдущим. По разнице результатов измерения до и после процедуры реминерализации производят оценку качествапроведённой процедуры.
В связи с тем, что в ходе контроля эффективности процесса реминерализации зубной эмали используют относительные величины, калибровка установки не требуется, однако в ходе одного эксперимента не рекомендуется производить изменения в конфигурации прибора.
Пример результатов контроля эффективности процесса деминерализации и реминерализации зубной эмали представлен в качестве гистограмм на фиг. 2.
В качестве образца был использован удаленный зуб. Вне зависимости от конфигурации измерительного зонда, формирующего ближнее поле, можно использовать образец произвольной формы в любом состоянии. Изначальное состояние зуба, измеренное прибором, предложенным для реализации способом, представлено на фиг. 2 столбцами со сплошной заливкой (ряд 2). На образцах был применён раствор соляной кислоты в течение 10 минут, после чего контроль состояния эмали был проведён повторно. Результат контроля представлен на фиг. 2 столбцами со штриховкой вниз (ряд 1). Можно увидеть, что значения, полученные в ходе повторного изменения, значительно ниже изначальных. После, на поврежденный деминерализирующим составом (соляной кислотой) зуб была нанесена фторсодержащая паста (вариант реминерализирующего состава). Воздействие на зуб реминерализирующего состава оказывалось пассивно в течение суток, после чего был проведён итоговый контроль состояния эмали. Результат контроля представлен на фиг. 2 столбцами со штриховкой вверх (ряд 3). По результатам видно, что реминерализирующий состав восстановил структуру эмали зуба почти до изначального состояния.
Как видно из результатов фиг. 2, изобретение позволяет контролировать как толщину зубной эмали, так и её общее состояние. На основе полученных данных можно сделать вывод о том, насколько эффективно воздействуют на образец деминерализирующие и реминерализирующие составы, а также о целесообразности дальнейшего проведения данных процедур.
Способ позволяет быстро и эффективно контролировать процесс реминерализации зубной эмали на образцах в любом состоянии, не требует большого количества операций и высокой квалификации оператора. Относительные измерения не требуют калибровки, а подбор конкретной конфигурации прибора для измерений позволит проводить контроль процесса реминерализации зубной эмали in-vivo.
Результаты контроля реминерализирующей терапии in-vivo представлены на фиг.3.
Для удобства восприятия данных пользователем значения из напряжения переводились в относительные единицы. Абсолютный результат ДО делился на абсолютное значение самого себя и принимался за единицу (фиг. 3, ряд 1, часть столбца со сплошной заливкой). Абсолютное значение ПОСЛЕ делилось на абсолютное значение результата ДО, после чего из полученного значения вычитался относительный результат ДО, то есть, единица. Модуль полученного результата накладывался на относительный результат ДО для сравнения (фиг. 3, ряд 1, заштрихованная часть столбца).
По результатам измерений, представленным на фиг. 3, можно оценить качество процедуры реминерализации в контрольных точках зуба in-vivo. По представленным результатам можно оценить качество процедуры. Например, в случаях (а) и (б) можно увидеть, что воздействие реминерализирующего состава оказалось неравномерным и возможно потребуется повторная процедура. Также, в случаях (а) и (б) в точке 3 (шейка зуба) результат всегда ниже, чем в точке 2. Это характеризуется тем, что шейка зуба граничит с десной, что усложняет тщательное нанесение реминерализирующего состава, поэтому контроль процедуры реминерализации на данном участке зуба особенно важен.
Заключение о неудовлетворительном результате процедуры в точках с низким относительным приростом обусловлено тем, что реминерализирующая паста должна оказывать одинаковый эффект на любом участке зубной эмали и наноситься равномерно. При наличии точек с более низким приростом можно сделать вывод, что процедура в данных точках требует повторного проведения процедуры реминерализации.
По результатам контроля процедуры реминерализации зубной эмали можно оценить воздействие множества факторов, таких как время воздействия реминерализирующего состава, тип реминерализирующего состава, влияние чистоты зуба на процесс реминерализации и т.д.