Adheze, biomateriály a CAD/CAM

Věda

Vědecká metoda je teoretickým základem, podle kterého je pomocí důkazů různé úrovně testována určitá hypotéza (znalecké posudky, testy in vitro, prezentace klinických případů, série kazuistik, statistické a náhodné klinické studie, systematické přehledy a metaanalýza). Vědecký přístup má bohužel své nedostatky: Podmínky klinické studie ne vždy odpovídají klinické reali­tě. Z lékařsko-etických důvodů není možné standardizovat všechny klinické podmínky. Výsledky jsou proto „zamořeny“ množstvím matoucích proměnných, jako je osoba lékaře, povaha klinického prostředí, návyky pacienta atd.

V důsledku toho není neobvyklé mít nulovou hypotézu (absence rozdílů mezi testovanou metodou nebo materiálem a kontrolní metodou), zejména u klinických studií, které zahrnují již od počátku řadu faktorů vyvolávajících zmatek. S ohledem na uvedené představují studie kombinované s digitální simulací a testy in vitro podstatně přínosnější výzkumné nástroje, a to díky možnostem extrémní standardizace (Korioth a Versluis, 1997; Magne a kol., 1999).

Zkušenosti

Je prokázáno, že jednou z významných proměnných v klinické praxi představuje sám lékař a jeho dovednosti při zvládnutí konkrétního postupu. Například v oboru kardiologie studie o karotickém stentingu jasně ukázala, že pacienti léčení zkušenými operatéry vykazovali nižší rizika komplikací (Calvet a kol., 2014). Podobné údaje existují i ohledně životnosti upevnění výplní ve stomatologii, a to in vitro i in vivo (Unlu a kol., 2012, Kemoli a kol., 2009). U lékařů, kteří se účastní mnoha školení a kteří neustále rozvíjí své dovednosti, bude tedy pravděpodobnější, že budou vytvářet spolehlivější výsledky (Bouillaguet a kol., 2002).

Zdravý rozum

Je jasné, že velký počet každodenních klinických zákroků postrádá vysokou úroveň vědeckého podkladu. Samotná vědecká komunita připouští existenci „mluvícího prasete“ podle Bandolierova podobenství. Toto podobenství vysvětluje, že i ve vědeckých metodách je nutné používat zdravý rozum.

Podle tohoto podobenství naučil vědec mluvit prase. Možná si myslíte, že to je bláznivé, ale pokud by na vás ono prase promluvilo a popřálo vám hezký večer, byli byste tak překvapeni, že byste nejspíš nepřemýšleli o tom, že je nutné náhodně vybrat 100 prasat, abyste si tento jev ověřili. Nejdůležitější je zkrátka fakt, že prase mluví.

Stejně tak si můžete položit otázku, zda je nutná randomizovaná studie k prokázání toho, že použití padáku zabrání v případě letecké nehody smrti (Verkamp, 2010).

Tyto příklady ukazují, že v každé situaci je třeba použít zdravý rozum. Stejně tak není neobvyklé, že se objevují protichůdné vědecké údaje, a je tedy nutné se rozhodovat na základě zkušeností a zdravého rozumu.

Pacient

Nakonec je možné, že věda, zkušenosti i zdravý rozum povedou ke stejnému terapeutickému řešení, ale pacient si přesto nebude moci toto řešení zvolit, například z finančních důvodů nebo důvodu jeho dostupnosti. Musí proto být navržena i jiná možnost, či „nízkonákladová“ alternativa, která nemusí nutně odpovídat ideálnímu řešení navrhovanému ošetřujícím týmem.

Biomimetický přístup a bioemulace

Retence a typ zpevnění vypreparovaných struktur zubů jsou dlouhodobě považovány za klíčové aspekty pro umístění tradičních rekonstrukcí, ať již protetických (můstky a korunky) nebo konzervativních (výplně). Tyto přístupy (které jsou bohužel nadále součástí praxe některých našich kolegů) neposkytují optimální zachování zdravých tkání a vitality dřeně a mohou vést ke kratší životnosti dotyčného zubu (Simonsen, 1991).

Naštěstí byl v posledních 20 letech novými generacemi zubních lékařů jednoznačně přijat základní aspekt, který je charakteristický přirozenými rekonstrukcemi zubů: vychází z hlubokého respektování zdravých zubních tkání a uznání skutečnosti, že intaktní přirozený zub není výsledkem lidské vůle, ale výsledkem přírodou koncipovaného „dokonalého díla“.

Odpovědností zubního lékaře je proto zachovat biologickou, funkční, mechanickou a estetickou rovnováhu zubních tkání ve vztahu k nezbytným výplním (Magne a Douglas, 1999). Zásadní může být socio-ekonomický zájem. Úspěšnost stále se vyvíjejících výplňových materiálů a technik má v tomto směru okamžitý a dlouhodobý dopad na stomatologii, a to stejně tak v chudých jako v bohatých zemích celého světa.

S ohledem na výše uvedené je studium přirozeného zubu na všech úrovních nadále hnací silou přístupu známého jako „biomimetický“ nebo jako „bioemulace“ (Magne, 2006; Bazos a Magne, 2014; Bazos a Magne, 2011).

Přirozené zuby se skládají z „mozku“ (dřeně), který je chráněn hybridní mechanickou strukturou, jak rigidní, tak elastickou. Dentin samozřejmě tvoří elastickou strukturu, schopnou absorbovat opakované šoky způsobované žvýkáním, a to díky elastické a viskoelastické deformaci. Stejně tak se na této kompenzační deformaci podílejí periodontální vazy a alveolární kost. Sklovina funguje v naprosté synergii s dentinem, a poskytuje zubům navzdory abrazivním, atričním a chemickým erozním „útokům“ morfologickou a funkční stabilitu.

Základní kámen: „trojice“ na pozadí adheze

Zkombinování skloviny a dentinu prostřednictvím dentino-sklovinného spojení (dentino-enamel junction – DEJ) tvoří základní kámen dlouhodobé funkce přirozeného zubu (Lin a Douglas, 1994). Totéž platí pro dentino-sklovinnou adhezi v biomimetickém přístupu, který umožnil úplné opuštění principů retence a typů zpevnění (včetně kořenových čepů) a použití základů absolutní konzervace zdravé zubní struktury, a to i v těch nejbeznadějnějších situacích týkajících se frontálních a distálních zubů (Walls, 1995a; Walls, 1995b; Magne a Magne, 2005a; Magne a kol., 2016).

Pro správné používání biomimetických principů je však nezbytná hluboká znalost principů adheze, aby bylo možno reprodukovat strukturální kontinuitu mezi sklovinou a dentinem (DEJ).

Je nutné uvažovat nad třemi adhezivními mezifázemi (obr. 1): Kompozitní pryskyřice tvoří jádro této „trojice“, protože umožňují zkombinovat výplňový materiál a zub. Je všeobecně známo, že lze snadno dosáhnout pryskyřičné adheze k výplňovému materiálu, ať se jedná o pryskyřici (přímá nebo nepřímá rekonstrukce ve formě vysoce výkonného polymeru) nebo keramiku.

Obecně se doporučuje metodický přístup v podobě mikromechanické retence (leptání kyselinou fluorovodíkovou v případě keramiky, mikroabraze v případě polymerů), důkladného očištění (v ultrazvukové lázni) a poté chemického kondicionování (nanesení silanu a osušení teplým vzduchem) (Roulet a kol., 1995; Jardel a kol., 1999; Magne a Cascione, 2006; Magne a Knezevic, 2009).

Adheze mezi pryskyřicí a zubem má dva odlišné aspekty. Zaprvé propojení se sklovinou prostřednictvím naleptání kyselinou a zadruhé zvlhčení nízkoviskózní pryskyřicí, přičemž oba postupy jsou obecně považovány za stabilní a velmi spolehlivé. Je však třeba poznamenat, že sklovina zůstává po naleptání křehká a jsou nezbytná specifická preventivní opatření (jemný tlak), aby nedošlo k poškození hydroxyapatitových prismat během kondicionování dentinu nebo dokonce při nanášení adheziva na samotnou sklovinu.

Stejně tak důležité je upozornit na význam zkosení preparace za účelem příčného rozdělení prizmat pro optimální adhezi, zejména pak v mezizubní zóně (Carvalho a kol., 2000, Hugo a kol., 1992).

V případě dentinu je adheze mnohem kontroverznějším tématem. Důvodem je skutečnost, že se na světě používají více než stovky adhezivních systémů, z nichž mnohé nejsou dostatečně otestované a klinicky není prokázána jejich účinnost. Adhezivní systémy jsou dokonalým příkladem velkého množství komerčně doporučovaných metod a používaných produktů, které jsou více ovlivněny konkurencí mezi značkami působícími na dentálním trhu než klinickým výkonem. V důsledku toho jsou některá adheziva vyvíjena a propagována pouze s cílem konkurovat jiné značce.

Výzkum dentální adheze

V roce 2012 byla provedena metaanalýza parametrů souvisejících s dentální adhezí, která měla vnést přehled do komerčně dostupných neprověřených adhezivních systémů (tabulka 1). Studie vedla k vytvoření seznamu 10 nejvíce testovaných adhezivních systémů. Na první dvě pozice se dostaly systémy Optibond FL (Kerr) a Clearfil SE Bond (Kuraray).

Optibond FL (obr. 2), který byl poprvé uveden na trh v roce 1992 (první verze s duální polymerací) a pak v roce 1994 nahrazen současnou verzí, zůstává na trhu bezkonkurenčním lídrem, s adhezí blízkou 50 MPa a nejnižší mírou rozkladu.

Studie dentino-sklovinné adheze provedená čistě za účelem srovnání odhalila hodnotu mezi 47,7 a 51,5 MPa (Urabeet a kol., 2000). Bylo také prokázáno, že nejlepšího potenciálu adhezivních systémů reprodukovat spojení dentinu a skloviny nedosáhneme používáním zjednodušených systémů, konkrétně systémů typu „vše v jednom“ (De Munck a kol., 2012).

Dalším zásadním bodem je nanášení adheziva. Hybridizace dentinu závisí na demineralizaci povrchové vrstvy dentinu. Nicméně, hybridní vrstva zůstává extrémně tenká – mezi 1 a 3 mikrony, podle konkrétního systému. Z důvodu ochrany hybridní vrstvy je proto důležitá adekvátní polymerace adhezivní vrstvy (Van Landuyt a kol., 2009).

Z tohoto důvodu je důležité rozpoznat inhibiční vliv kyslíku na polymeraci pryskyřic, který může dosáhnout hloubky 40 mikronů (Shawkat a kol., 2009) a mít vliv na kvalitu adheze na dentinu (Endo a kol., 2005) (obr. 3).

Dokonalá polymerace přechodové vrstvy tedy vyžaduje vrstvu adhezivní pryskyřice o zhruba 60 až 80 mikronech. Adhezivní systém s mikroplnivy jako je Optibond FL tak nabízí jednoznačnou výhodu díky viskozitě pryskyřice, která obsahuje přibližně 48 % plniv (plnivo je zřetelně rentgenkontrastní).

Toto adhezivum samo o sobě působí jako kompozitní liner a umožňuje strukturální propojení s výplní. Samozřejmě se kvůli zlepšení adaptace výplně doporučuje silná vrstva adhezivní pryskyřice (Pecie a kol., 2013). Tomuto strukturálnímu aspektu je důležité rozumět, hovoří-li se o adhezivním dentinu. Extrémně jemné adhezivum typu „vše v jednom“ s sebou nese riziko, že nebude správně zpolymerováno (Van Landuyt a kol., 2009), a to se všemi komplikacemi, které z toho mohou vyplynout (komprese s poškozením hybridní vrstvy během zhotovování výplně, zvýšená rozpustnost atd.).

• 

  Pro použití biomimetického principu jsou nutné tři úrovně adheze

• 

  Strukturální adheze k dentinu vyžaduje adhezivum s plnivy jako je Optibond FL, který obsahuje 48 % plniv (hmotnosti)

• 

  Problematika inhibiční vrstvy při adhezi k dentinu. Tato vrstva může dosáhnout tloušťky až 40 mikronů, což představuje problém při polymeraci adhezivních systémů, které jsou v příliš tenké vrstvě. Sama hybridní vrstva představuje tloušťku 1 a 3 mikrony.

• 

  Výplně bez čepů nebo korunky u kazem značně zasaženého prvního moláru. Situace na RTG snímku (a)

• 

  Výplně bez čepů nebo korunky u kazem značně zasaženého prvního moláru. Klinická situace (b) po zvýšení distálního okraje pomocí přímé adhezivní výplně.

• 

  Klinická (c) situace po umístění nepřímé onleje z kompozitní pryskyřice.

• 

  Radiologická (d) situace po umístění nepřímé onleje z kompozitní pryskyřice.

• 

  Dlouhodobé sledování případu postranního řezáku neošetřeného ani čepem ani korunkou. Počáteční stav v roce 1994 (a, b).

• 

  Dlouhodobé sledování případu postranního řezáku neošetřeného ani čepem ani korunkou. Počáteční stav v roce 1994 (a, b). Zub 12 je devitalizovaný, diskolorovaný a vykazoval značně velký kaz (b).

• 

  Klinická situace po vnitřním bělení a zhotovení přímé adhezivní výplně (c).

• 

  Kontrola po 11 letech z bukální strany (d)

• 

  Kontrola po 11 letech z lingvální strany (e). Výplň je v současnosti po více než 20 letech stále funkční (2015).

• 

  Přirozené zuby je možno použít jako databanku v podobě stereolitografických složek, které umožňují trojrozměrný náhled na protetické struktury

• 

  Metaanalýza De Muncka a kol. ukázala adhezivní výkon (odolnost dentální vazby při mikrotenzi) u 10 nejvíce testovaných adheziv ve výzkumu a také ztrátu adheze po jednom roce v procentech

Okamžité utěsnění dentinu v preparacích

Strukturální dentinová adheze vyžaduje vydatnou a rovnoměrně hustou vrstvu adheziva silnou zhruba 80 mikronů. Je proto nezbytné, aby se s touto vrstvou počítalo při zhotovování otisku (pro částečně přímé či nepřímé výplně), ať již analogového nebo digitálního. Nanesení adhezivního systému na dentin ihned po dokončení preparace (Magne, 2005) přináší řadu výhod: Kromě prokazatelně lepší kvality adheze než u tradiční techniky, byla prokázána celá řada ochranných funkcí během i po provizorní fázi a bylo možno se vyhnout použití anestetika při fázi definitivního ošetření, a také byly snazší okluzální úpravy po adhezivním utěsnění.

Metodika použití okamžitého utěsnění dentinu je dobře popsána (Magne, 2014) a autor, který má více než 20 let zkušeností, uvedl více než 20 výhod této techniky.

Adhezivum s plnivy, jako je Optibond FL, představuje jednoznačnou výhodu díky své vlastnosti, která umožňuje vytvářet konzistentní pryskyřičnou vrstvu, zatímco pryskyřice bez plniv má v konvexních zónách preparací zubů nedostatečnou tloušťku (Stavridakis a kol., 2005).

Ani čepy ani korunky: dosažitelný cíl?

V této souvislosti je zvláště zajímavé prozkoumat možnost úplného upuštění od používání čepů a korunek, a to i v případě extrémních situací. Klinické údaje se zdají být velmi příznivé (Walls, 1995c; Magne a kol., 2000; Magne a Magne, 2005b). Autor tento přístup používá více než 20 let hlavně z důvodu lékařsko-biologického aspektu (konkrétně jde o zachování zdravých tkání a vitality zubu) a socio-ekonomického kontextu (snížení nákladů ve srovnání s tradičním, invazivnějším protetickým přístupem).

Základy koncepce „ani čepy ani korunky“ byly rovněž zdokumentovány experimentálním a numerickým způsobem (Magne a Douglas, 1999). U zubů vykazujících podstatnou ztrátu koronární struktury zubu (obr. 4a–d, obr. 5a–e) zahrnovalo tradiční ošetření protetickými korunkami odstranění velkého množství intaktní struktury zubu (Edelhoff a Sorensen, 2002a; Edelhoff a Sorensen, 2002b), s potenciálně negativními vlivy na biomechaniku koronální struktury zubu a periodontální tkáně (nutnost prodloužení korunky u krátkých zubů), a také podstatně vyšší finanční náklady.

Použitím adhezivního systému jsme schopni v největší možné míře zachovat strukturu zubu a snížit náklady. Několik publikací, které autor spolu se svým výzkumným týmem právě připravuje, také dokazují, že používání kořenových čepů není nutné, a to ani když frontální nebo distální zuby zcela postrádají možnost retence.

Také bylo prokázáno, že v případě komplikací se adhezivní výplně obvykle velmi ekonomicky vymění nebo opraví, což je v ostrém kontrastu se selháním protetické korunky, které často vyžaduje nákladné a rozsáhlé ošetření kořenových kanálků nebo extrakci zubu (Smales a Berekally, 2007).

A nakonec adhezivní technika někdy umožňuje zachování značně ohrožených zubů, zejména pokud jde o mírně subgingivální kariézní léze. V tomto případě se doporučuje použití techniky zpřístupnění hlubokých okrajů (Dietschi a Spreafico, 1998; Magne a Spreafico, 2012; Kielbassa a Philipp, 2015). V případě nepřímých výplní (obr. 4a–d) tato technika usnadňuje postup otiskování (zejména skenované otisky), izolace a nasazení definitivní náhrady.

Volba typu výplňového materiálu

Jakmile je zvládnuta adheze, je dalším významným aspektem volba typu výplňového materiálu. Rozhodnutí použít keramiku nebo kompozitní pryskyřici však nesmí být založeno čistě na fyzikálních vlastnostech a mechanickém výkonu materiálů. Kritickými prvky jsou také pozice zubu v zubním oblouku a typ antagonistů. U distálních zubů byla provedena řada studií in vitro, které zkoumaly odolnost vůči zatížení a jasně prokázaly, že nejlepší jsou vysoce výkonné polymery (HPP) a materiály na bázi lithium disilikátu (Schlichting a kol., 2011; Magne a kol., 2010).

Za výkonem CAD/CAM bločků z kompozitní pryskyřice stojí použití inicializace prostřednictvím HPP, čímž se liší od ručně vrstvených výplňových materiálů, u nichž mohou vznikat mezery a porozity.

CAD/CAM bloček je možno vyrobit za příznivějších podmínek, například za použití tepla a tlaku. Mechanické vlastnosti jsou pak potenciálně lepší, díky čemuž získá materiál kombinaci značné pevnosti (hlavní vlastnost dentinu) a odolnosti vůči opotřebení (vlastnost připisovaná sklovině).

Ve srovnání s keramikou mají HPP materiály zároveň celou řadu praktických výhod, jako je rychlost opracování (bez dodatečného pálení), opracování v tenkých vrstvách (Tsitrou a van Noort, 2008), menší opotřebení frézovacích nástrojů a menší riziko prasknutí během okluzálních úprav před nacementováním (Magne a kol., 2011).

A nakonec, pryskyřice mají chameleon efekt (velice přirozeně se zkombinují se zubními tkáněmi) (Fasbinder a kol., 2005). Cena, se kterou je třeba počítat, je postupná ztráta tvaru a textury povrchu, ke které u keramiky nedochází.

Další výhodou keramiky je výsledný povrch (je-li náhrada vyrobena správným způsobem), který usnadňuje hygienu a údržbu. Vzhledem k tomu, že klinický výkon HPP a keramiky je velmi podobný, je důležité používat zdravý rozum a použít keramiku, je-li stávající antagonista z keramiky, abychom docílili lepší celkové odolnosti vůči opotřebení.

Je-li antagonistický zub intaktní, je vhodné uvažovat nad kompozitními pryskyřicemi, protože nabízejí nejlepší podmínky vůči celkovému opotřebení (Kunzelmann a kol., 2001). Pokud jde o frontální zuby, není pochyb o tom, že zde je ideálním materiálem pro nepřímé fazety keramika.

CAD/CAM revoluce

Dnes je již jasné, že CAD/CAM technologie je mnohem více než pouhý nástroj na výrobu náhrad. Je to také diagnostický nástroj (Kurbad a Kurbad, 2013, Reiz a kol., 2014), prognostický nástroj (Zaruba a kol., 2014) a především velmi dobrá platforma pro biomimetický přístup.

Stejně tak slouží jako výzkumný nástroj, který nemá obdoby, protože je do vysoké míry možno standardizovat design a kvalitu náhrad (Magne a Knezevic, 2009). A konečně, je to nezbytný nástroj při tvorbě virtuálních stomatologických pacientů neboli VDP (D. D. Long a kol., 2002), který umožňuje kompletní zobrazení klinických údajů pacienta a možnost přístupu k dalším datům, jinak nepřístupným.

Rychlé techniky vytváření prototypů náhrad v kombinaci s technikami 3D tisku umožňují tvorbu předem připravených náhrad na základě databáze, která obsahuje nejen tvary zubů, ale také tloušťku dentino-sklovinných vrstev (obr. 6).

Nyní, když bylo jednoznačně prokázáno, že ideálními materiály jsou přirozené zuby, sklovina a dentin, je možno předpokládat zcela inovativní přístupy.

Nedávno publikovaný článek odhalil, že bylo možno vytvořit přirozenou náhradu ze zubu moudrosti poskytnutého dárcem (Schlichting a kol., 2014). Trik byl v tom, umístit přirozenou korunku (ideálně) do frézovací komory tak, aby se zabránilo okluzálním úpravám a výsledek přitom perfektně odpovídal preparaci. Díky CAD/CAM technologii se to podařilo.

Tento průlom otevírá dveře dalším plně biomimetickým řešením, včetně implantátových řešení atd. Je ironií, že zatímco se vynakládají miliony dolarů na výzkum kmenových buněk pro výrobu biomimetického zubu v Petriho misce, každý den je extrahován a zlikvidován bezpočet zubů moudrosti, které by bylo možno recyklovat a použít k výrobě 100% biomimetických náhrad.

Závěr

Díky vědeckým metodám, ale také využití zkušeností a zdravého rozumu, je nyní možno nabídnout našim pacientům minimálně invazivní konzervativní řešení, zakládáme-li své procedury na biomimetickém přístupu.

Důkladné zvládnutí vazebných technik a začlenění nových CAD/CAM nástrojů umožnilo výraznou eliminaci starých konceptů zakládajících se na mechanické retenci a typu odolnosti preparací zubů.