СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО РЕСТАВРАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ЗУБНОЙ ТКАНИ ПАЦИЕНТОВ РАЗНЫХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУПП INVITRO

CALCULATION OF THE EFFECT OF AN EXPLOSION OF A NON-CONTACT CHARGE

OF A CONDENSED EXPLOSIVE ON A STATIONARY BARRIER IN WATER

G.T. Volodin, D.S. Kochergin

The force field created by the explosion of a non-contact charge of a condensed explosive substance (BB) near a fixed rigid barrier in water is considered. In contrast to the known approaches, where a certain model law of pressure change in the shock wave is assumed, the real load from the explosion of a concentrated or elongated explosive charge is determined in this paper. The compressibility of the medium and the effects of shock wave reflection from the barrier are taken into account.

Key words: force field, charge of condensed explosives, non-contact explosion, reflection effects, rigid barrier.

Volodin Gennady Timofeyevich, doctor of technical sciences, professor, g. volodinayandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Kochergin Denis Sergeyevich, postgraduate, sir. cod4ayandex. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 616.314; 535.3

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО РЕСТАВРАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ЗУБНОЙ ТКАНИ ПАЦИЕНТОВ РАЗНЫХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУПП IN VITRO

Е.Е. Майоров, Л.И. Шаламай, Д.А. Кузьмина, Е.Ю. Мендоса, Н.С. Нарушак, А.И. Сакерина

В статье приведены данные по изучению спектров отражения твердых тканей зуба и стоматологических реставрационных материалов. Определен метод исследования твердых тканей зубов и стоматологических реставрационных материалов - метод спектроскопии отражения. Показана актуальность работы, так как высокий уровень эстетики реставрации в терапевтической стоматологии важен. Спектры отражения исследуемых образцов проводилось на автоматизированном спектрофлуориметре «ФЛЮОРАТ-02-ПАНОРАМА». Получены спектральные зависимости коэффициента отражения шлифов эмали и дентина, а также интактных зубов пациентов разного возраста. Проанализированы спектральные зависимости коэффициента отражения стоматологических реставрационных материалов: ««Filtek Ultimate flowable A1», «Filtek Ultimate flowable A2», «Filtek Ultimate flowable A3», «Filtek Ultimate flowable A4», «Filtek Ultimate flowable ОA2», ««Filtek Ultimate flowable ОА3», «Filtek Ultimate flowable ОA3,5», ««Filtek Ultimate flowable ОA4». Дана сравнительная характеристика отражающих свойств твердых тканей зубов пациентов разных возрастных групп.

Ключевые слова: спектрофлуориметр, спектроскопия отражения, эмаль, дентин, интактный зуб, длина световой волны, коэффициент отражения.

В настоящее время спектральные методы исследования материалов в различных областях науки и техники имеют важную роль. Благодаря спектроскопии возможно проводить количественный и качественный анализ состава вещества, также можно извлекать данные об электронной и молекулярной структуре молекул [1-5].

Методы спектроскопии отражения - современные неразрушающие методы исследования свойств поверхности твердых веществ и жидких систем разной природы. В их основе лежат процессы, происходящие при взаимодействии двух форм материи - вещества и поля, излучения ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра [1, 6, 7]. Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально в виде поглощенного, отраженного, рассеянного и люминесцентного электромагнитных излучений (рис. 1). В методах, рассматриваемых в данной главе, измеряется интенсивность света, дискретно (избирательно) отраженного от поверхности вещества в соответствующем диапазоне длин волн [2, 8, 9].

В экспериментальной и клинической медицине возрастает интерес к разработкам инновационных методов диагностики, лечения и профилактики различных заболеваний, что, обусловлено появлением многочисленных электронных приборов, позволяющих проводить качественное и количественное исследование биологических жидкостей и тканей на уровне нанотехнологий.

Рис. 1. Общая картина взаимодействия электромагнитного

излучения с веществом

На сегодняшний день активно в медицинскую практику внедряются новейшие достижения в области физико-химических методов анализа, в первую очередь - спектральные [3, 10, 11]. Спектральные методы анализа в медицине реализованы далеко не в полной мере, что объясняется постоянным развитием аппаратурной базы методов с одной стороны, и со сложными по составу и свойствам биологическими жидкостями и тканями - с другой. Несмотря на это, нельзя не отметить успешное применение атом-но-адсорбционной спектроскопии, метода пламенной фотометрии, спектроскопии в инфракрасной области электромагнитного спектра, раманов-ской спектроскопии, рентгеноспектрального анализа. Ультрафиолетовая, люминесцентная и метод ядерного магнитного резонанса и некоторые другие находятся в стадии научной разработки и практического освоения [4, 12-17].

Современная стоматология огромное внимание уделяет эстетической реставрации, применяя перспективные оптические методы для исследования зубной эмали, дентина, а также новейших композитных материалов.

о

>

Поглощение света

I

Люминесценция

Грамотно подобранная форма цвет зубов - это хороший уровень эстетики реставрации. Восстановительный материал (керамический или композитный) может существенно отличаться по оптическим свойствам от натурального зуба. Особенно это может проявляться при различном освещении.

Из литературных источников известно, что процесс отражения твердых зубных тканей зависит от органической фракции зуба. Эта фракция меняет диффузно отражающую поверхность зуба, что приводит к изменению коэффициента отражения. Соответственно, дентин должен отражать свет слабее эмали.

Для идеального эстетического эффекта реставрационный материал должен обладать таким же отражением, как и натуральный зуб. Некоторые стоматологические реставрационные материалы плохо отражают, поэтому добиться эффекта соответствия реставрации и естественного зуба иногда бывает трудно. Если композит хорошо отражает, это не означает, что спектр его отражения совпадет с натуральной поверхность зуба.

Поэтому целью работы явилось проведение спектрального анализа стоматологического реставрационного материала и зубной ткани пациентов разных возрастных групп in vitro.

Материал и метод исследования. Спектральные характеристики отражения исследованы на 100 интактных зубах, удаленных по ортопедическим и хирургическим показаниям у пациентов младшей (до 25 лет) и старшей (от 45 до 60 лет) возрастных групп, 40 шлифах интактных зубов, удаленных у пациентов тех же возрастных групп, 50 образцах стоматологического реставрационного материала («Filtek Ultimate flowable A1», «Filtek Ultimate flowable A2», «Filtek Ultimate flowable A3», «Filtek Ultimate flowable A4», «Filtek Ultimate flowable OA2», «Filtek Ultimate flowable OA3», «Filtek Ultimate flowable OA3,5», «Filtek Ultimate flowable OA4»).

Измерение спектров отражения исследуемых объектов проводилось на автоматизированном спектрофлуориметре «ФЛЮОРАТ-02-ПАНОРАМА», состоящем из оптической схемы, в которой есть приемник и источник излучения, электронный измерительный блок, источник питания (ФЭУ), система сканирования монохроматоров, пульт контроля с цифровым индикатором и все необходимое для питания приемников излучения (выпускается ООО «Люмэкс», Россия, Санкт- Петербург). В качестве источника света выступает ксеноновая лампа с короткими импульсами 1 мкс. Спектр испускания (190...2500) нм, при частоте в 25 Гц. Ксено-новя лампа работает под высоким давлением. Также есть защита от внешних загрязнителей. Регистрация светового сигнала после прохождения мо-нохроматора осуществлялась с помощью фотоумножителя (ФЭУ) (диапазон 380.800 нм).

Данные об отражении с исследуемых образцов получали с передней грани. Угол между плоскостью передней грани и осью регистрации составлял 900.

Сравнение интенсивности составляющих отражения от различных образцов обеспечивалось их жесткой фиксацией в аналогичных условиях регистрации. Погрешность при измерениях спектров исследуемых объектов не превышала 3 %.

Экспериментальные результаты. Спектральные зависимости коэффициента отражения шлифов эмали и дентина, а также интактных зубов пациентов разного возраста представлены на рис. 2, 3, 4.

100 90 80 70

50 40 30 20 10 о

380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780

Я, нм

Рис. 2. Спектральные зависимости коэффициента отражения (Я) эмали: сплошная - младшей возрастной группы, пунктирная - старшей возрастной группы

40 35 30 25

£

й 20 15

10

0

380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780

X. нм

Рис. 3. Спектральные зависимости коэффициента отражения (R) дентина: сплошная - младшей возрастной группы, пунктирная - старшей возрастной группы

/

t

\

и

\

\

vv

90 SO 70 60

£

tí 50

40 30 20

10

0

ЗЕО 400 420 440 460 4S0 500 520 540 560 5S0 600 620 640 660 6Е0 700 720 740 760 780

X. нм

Рис. 4. Спектральные зависимости коэффициента отражения (R) интактных зубов пациентов: сплошная - младшей возрастной группы, пунктирная - старшей возрастной группы

Наибольшие значения коэффициента отражения зарегистрированы для эмали разных возрастных групп (рис. 2). При этом значение коэффициента отражения от поверхности эмали зубов пациентов молодого возраста достигает наибольшего значения при длине волны 425 нм и соответствует 85 %, а для пациентов старшей возрастной группы находится на длине волны 430 нм и соответствует 60 %. Такие высокие значения коэффициента отражения эмали обусловлены минимальной высотой вариации рельефа в этой области зуба.

Полученные данные свидетельствуют, что коэффициент отражения в области эмали от поверхности «молодых» зубов на 25 % выше, чем от поверхности зубов пациентов старшей возрастной группы. Падение коэффициента отражения связано с накоплением пигментов, «проникающих» в эмалево-дентинное соединение через трещины и микропоры эмали.

Исследования отражательной способности дентина показывают, что величина коэффициента отражения младшей возрастной группы дентина в среднем на 10 % выше, чем у пациентов старшей возрастной группы (рис. 3). Максимальное значения коэффициента отражения от поверхности младшей возрастной группы дентина наблюдается на длине волны около 450 нм и соответствует 37 %. Пик коэффициента отражения у пациентов старшей возрастной группы дентина находится на длине волны 452 нм и составляет 25 %. Отражательная способность дентина зависит от структурных свойств тканей, их физиологической и метаболической активности (обмен белков). Высокая отражательная способность «молодого» дентина обусловлена относительно высоким содержанием белка и большой метаболической активностью. Несоответствие спектров флуоресценции «моло-

109

дого» и «пожилого» дентина объясняется наличием пигментов во вторичном и склерозированном дентине зубов пациентов старшей возрастной группы.

Установлено, что отражательная способность интактных зубов пациентов разных возрастных групп также отличается (рис. 4). Максимум коэффициента отражения «молодых» интактных зубов соответствует 85 % при длине волны 430 нм, а пациентов старшей возрастной группы 60 % при длине волны 440 нм соответственно. При сравнительном анализе спектров отражения интактных зубов пациентов разных возрастных групп выявлено, что разным возрастным группам необходимо подбирать такой стоматологический реставрационный материал, который совпадал бы с приведенными спектрами.

При исследовании стоматологических реставрационных материалов текучего происхождения выявлены различные отражательные способности. Наибольший коэффициент отражения обнаружен для двух композитов: «Filtek Ultimate flowable A1», «Filtek Ultimate flowable A2». Полученные данные представлены на рис. 5 (кривые 1, 2).

).. нм

Рис. 5. Спектральные зависимости коэффициента отражения (R) стоматологических реставрационных материалов: 1 - «Filtek Ultimate flowable A1»; 2 - «Filtek Ultimate flowable A2»; 3 - «Filtek Ultimate flowable A3»; 4 - «Filtek Ultimate flowable A4»; 5 - «Filtek Ultimate flowable ОA2»; 6 - «Filtek Ultimate flowable ОА3»; 7 - «Filtek Ultimate flowable ОA3,5»; 8 - «Filtek Ultimate flowable ОA4»

Максимальные значения коэффициента отражения для стоматологических реставрационных материалов эмали составили: «Filtek Ultimate flowable A1» R = 99 % при I = 432 нм, «Filtek Ultimate flowable A2»

110

R = 85 % при X = 440 нм, «Filtek Ultimate flowable A3» R = 60 % при X = 442 нм, «Filtek Ultimate flowable A4» R = 38 % при X = 460 нм. Сравнивая спектральные зависимости рис. 2 с рис. 5, видно, что для пациентов младшей возрастной группы больше подходит «Filtek Ultimate flowable A1» и «Filtek Ultimate flowable A2», а для пациентов старшей возрастной группы «Filtek Ultimate flowable A3».

У стоматологических реставрационных материалов для дентина максимальные значения спектральных зависимостей находятся в диапазоне длин волн от 450 нм до 500 нм. Анализируя зависимости, представленные на рис. 3 и рис. 4 можно сделать следующий вывод: для пациентов младшей возрастной группы целесообразно использовать «Filtek Ultimate flowable OA2» и «Filtek Ultimate flowable OA3», а для пациентов старшей возрастной группы «Filtek Ultimate flowable A3,5» и «Filtek Ultimate flowable О A4».

Заключение. Таким образом, при исследовании шлифов зубов пациентов разного возраста наибольшие коэффициенты отражения выявлены у эмали. Для зубов пациентов младшей возрастной группы 85 % при длине волны 425 нм, для зубов пациентов старшей 60 % при длине волны 430 нм. Максимальной отражательной способность из стоматологических реставрационных материалов обладают композиты: «Filtek Ultimate flowable A1» для эмали R = 99 % при X = 432 нм и «Filtek Ultimate flowable OA2» для дентина R =30 % при X = 480 нм.

Подводя итог исследованию, полученные данные свидетельствует, что ткани зубов пациентов разного возраста, а также стоматологические реставрационные материалы обладают различными отражательными свойствами. При изготовлении эстетических реставраций необходимо учитывать эти особенности при подборе композитных материалов как для имитации различных тканей зуба, так и для пациентов разного возраста.

Список литературы

1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука. 1970. 855 с.

2. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука. 1976. 926 с.

3. Богомолов А.С. Голографические методы исследования и контроля геометрических параметров отражающих изделий // Канд. дисс. М. 1983. 181 с.

4. Hausler G., Bickel G., Maul M. Optica in modern science and technology // Conf. Dig. ICO-13. 1984. P. 534.

5. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения. М.: Машиностроение. 1987. 264 с.

6. Луцкая И.К. Практическая стоматология. Мн.: Бел. наука, 1999.

360 с.

7. Котов И.Р., Майоров Е.Е., Хопов В.В. Интерферометрические исследования биологических объектов // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2004. №15. С. 70-72.

111

8. Maiorov E.E., Prokopenko V.T., Ushveridze L.A. A system for the coherent processing of specklegrams for dental tissue surface examination // Biomedical Engineering. 2014. Vol. 47. No. 6. P. 304-306. DOI: 10.1007/s10527-014-9397-2.

9. Прокопенко В.Т., Майоров Е.Е., Машек А.Ч., Удахина С.В., Цыганкова Г. А., Хайдаров А.Г., Черняк Т. А. Оптико-электронный прибор для контроля геометрических параметров диффузно отражающих объектов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2016. Т. 59. Вып. № 5. C. 388-394. DOI: 10.17586/0021-3454-2016-59-5-388-394.

10. Майоров Е.Е, Попова Н.Э., Шаламай Л.И., Цыганкова Г.А., Черняк Т.А., Пушкина В.П., Писарева Е.А., Дагаев А.В. Цифровая голо-графическая интерферометрия как высокоточный инструмент в стоматологии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 10. С. 249-256.

11. Майоров Е.Е., Машек А.Ч., Цыганкова Г.А., Писарева Е.А. Исследование спектрофотометра ультрафиолетовой области длин волн для анализа спектров пропускания дисперсных сред // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 4. С. 357- 365.

12. Майоров Е.Е., Туровская М.С., Литвиненко А.Н., Черняк Т.А., Дагаев А.В., Пономарев С.Е., Курлов В.В., Катунин Б.Д. Исследование разработанного спектрофотометра для ультрафиолетовой области спектра и его технико-экономическое обоснование // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2018. № 7. С. 38-43.

13. Maiorov E.E., Shalamay L.I., Dagaev A.V., Kirik D.I., Khokhlova M.V. An interferometric device for detecting subgingival caries // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. P. 258-261. DOI: 10.1007/s10527-019-09921-0.

14. Майоров Е.Е., Туровская М.С., Шаламай Л.И., Черняк Т.А., Хохлова М.В., Таюрская И.С., Константинова А.А., Арефьев А.В. Обработка интерференционного сигнала, отраженного от биологического объекта методом дифференцирования // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2019. № 11. C. 23-31. DOI: 10.25791/ pribor.11.2019.1003.

15. Прокопенко В.Т., Майоров Е.Е., Шаламай Л.И., Хохлова М.В., Катунин Б.Д., Капралов Д.Д. Исследование in vivo минерализованных областей эмали под десной с помощью интерферометрического прибора // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2019. Т. 62. № 7. С. 643-649. DOI: 10.17586/0021-3454-2019-62-7-643-649.

16. Майоров Е.Е, Прокопенко В.Т., Шаламай Л.И., Хохлова М.В., Туровская М.С., Ушакова А. С., Дагаев А.В. Применение сканирующей интерферометрии в низкокогерентном свете для измерения in vivo деминерализованных областей эмали под десной // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2019. Т. 62. № 2. С. 128-135. DOI: 10.17586/00213454-2019-62-2-128-135.

17. Майоров Е.Е, Шаламай Л.И., Попова Н.Э., Коцкович А.В., Дага-ев А.В., Хайдаров Г.Г., Хайдаров А.Г., Писарева Е.А. Исследование кариеса на ранней стадии образования когерентной сканирующей интерферометрией в низкокогерентном свете // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2018. № 11. C. 25-30. DOI: 10.25791/ pribor. 11.2018.000.

Майоров Евгений Евгеньевич, канд. тех. наук, доцент, majorovee amail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Университет при межпарламентской ассамблее ЕврАзЭС,

Шаламай Людмила Ивановна, канд. мед. наук, доцент, l. shalamayamiail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова,

Кузьмина Диана Алексеевна, д-р медиц. наук, доцент, dianaspharamhler. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет,

Мендоса Елена Юрьевна, ассистент, mendosaMSUMDagmail. com, Россия, Москва, Московский государственный медико-стоматологический университет имени А . И. Евдокимова,

Нарушак Надежда Сергеевна, старший лаборант, 9811680171@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова,

Сакерина Алена Игоревна, студентка, A lyonaSakerinaagmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

SPECTRAL ANALYSIS OF DENTAL RESTORATION MATERIAL AND DENTAL TISSUE OF PATIENTS OF DIFFERENT AGE GROUPS IN VITRO

E.E. Maiorov, L.I. Shalamay, D.A. Kuzmina, E.Y. Mendosa, N.S. Narushak, A.I. Sakerina

The article data on the study of reflection spectra of hard tooth tissues and dental restoration materials are presented. The method of investigation of hard tissues of teeth and dental restoration materials - the method of reflection spectroscopy is defined. The relevance of the work is shown, since a high level of restoration aesthetics in therapeutic dentistry is important. Reflection spectra of the studied samples on an automated spectrofluorometer "FLUORAT-02-PANORAMA" were performed. Spectral dependences of the reflection coefficient of enamel and dentin sections, as well as intact teeth of patients of different ages, were obtained. Spectral dependences of the reflection coefficient of dental restoration materials: "Filtek Ultimate flowahle A1", "Filtek Ultimate flowahle A2"," Filtek Ultimate flowahle A3"," Filtek Ultimate flowahle A4"," Filtek Ultimate flowahle OA2"," Filtek Ultimate flowahle OA3"," Filtek Ultimate flowahle OA3, 5","Filtek Ultimate flowahle OA4" were analyzed. A comparative characteristic of the reflecting properties of dental hard tissues in patients of different age groups was given.

Key words: spectrofluorimeter, spectroscopy reflection, enamel, dentin, intact tooth, wavelength of light, reflection coefficient.

Maiorov Evgeny Evgenievich, candidate of technical sciences, docent, ma-jorov eeamail.ru, Russia, Saint-Petersburg, University at the EurAsEC Interparliamentary Assembly,

Shalamay Ludmila Ivanovna, candidate of medical sciences, docent, l. shalamay@,mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Academician I.P. Pavlov First Saint-Petersburg State Medical University,

Kuzmina Diana Alekseevna, doctor of medical sciences, docent, diana-spbarambler. ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint Petersburg state University,

Mendosa Elena Yuryevna, assistant, mendosaMSUMDagmail. com, Russia, Moscow, A.I. Evdokimov Moscow State University of Medical and Dentistry,

Narushak Nadezhda Sergeevna, senior laboratory assistant, 981168017lamail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Academician I.P. Pavlov First Saint-Petersburg State Medical University,

Sakerina Alyona Igorevna, student, AlyonaSakerinaagmail. com, Russia, Saint-Petersburg, Academician I.P. Pavlov First Saint-Petersburg State Medical University

УДК 528.013

БАЗА ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ, ФОРМИРУЕМАЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОВЕДЕНИЯ РЕКОГНОСЦИРОВОЧНЫХ ИЗЫСКАНИЙ, НАЗНАЧЕНИЕ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Р. А. Ситков

В статье изложены виды и некоторые особенности проведения рекогносцировочных изысканий по выбору участков для строительства объектов. Обоснована целесообразность создания единой базы данных, формируемой по результатам проведённых рекогносцировочных изысканий. Показано, что основой такой базы должны выступать геоинформационные системы. Сформированы требования к геоинформационной системе, на основе которой должна разрабатываться база данных.

Ключевые слова: геоинформационные системы, рекогносцировочные изыскания, базы данных, строительство, земельный участок, исходные данные.

Интенсивное развитие Вооружённых сил Российской Федерации характеризуется активным строительством новых и модернизацией существующих объектов военной инфраструктуры. Важной составляющей данного процесса является проведение рекогносцировочных изысканий по выбору места размещения создаваемых объектов, т.к. от этого во многом зависит эффективность их использования для решения задач по предназначению, а также стоимость их строительства и эксплуатации.

114