Апикальный периодонтит – это воспалительное заболевание, вызванное реакцией иммунной системы хозяина на присутствие микроорганизмов (планктонное состояние или биопленка) или их продуктов, которые находятся вблизи или в системе корневых каналов, или снаружи вокруг верхушки корня. Целью эндодонтического лечения является предотвращение или излечение апикального периодонтита, следовательно, микроорганизмы как в планктонном состоянии, так и в состоянии биопленки должны быть удалены из системы корневых каналов. К сожалению, из-за сложности системы корневых каналов, имеющей перешейки, плавники и боковые каналы, полное удаление биопленки из системы корневых каналов невозможно во время эндодонтического лечения. Кроме того, структура зуба и корня состоит из дентина, пористого материала, содержащего канальцы с типичным диаметром 0,6–3,2 мкм и длиной 1-2 мм, которые доступны для микроорганизмов. Поэтому следует попытаться свести к минимуму количество микроорганизмов после обработки.
Идеальным был бы неинструментальный метод очистки системы корневых каналов. Это позволило бы избежать недостатков, связанных с инструментацией, таких как образование смазанного слоя и дентинных опилок, ятрогенные ошибки, ослабление структуры корня и образование апикальных трещин. Это было предложено Lussi и его коллегами, которые представили ирригационное устройство для очистки корневых каналов без использования инструментов. Были опубликованы многообещающие результаты (in vitro и in vivo), однако было обнаружено, что необходимы дальнейшие улучшения, и, следовательно, система в настоящее время недоступна на коммерческой основе. Установление чередующегося отрицательного и положительного давления, которое обеспечило бы эффективную процедуру ирригации без использования инструментов и выведения ирриганта, на данный момент представляется невозможным. Поэтому по-прежнему необходимо создавать пространство в системе корневых каналов с помощью инструментов, чтобы иметь возможность вносить дезинфицирующие растворы или медикаменты.
К сожалению, когда система корневых каналов инфицирована, дентинные опилки и смазанный слой также инфицированы. Смазанный слой – это смесь дентинных опилок, остатков пульпы, одонтобластических отростков и микроорганизмов (если они присутствуют), которые прочно прикреплены к стенке корневого канала и могут проникать на глубину до 40 мкм в дентинные канальцы. Как дентинные опилки, так и смазанный слой могут инактивировать лекарственные средства и ирриганты корневых каналов и блокировать их доступ к биопленке. Недавно было показано, что образование дентинных опилок и последующая закупорка перешейков могут оказаться более серьезной проблемой, чем ожидалось. После использования первого инструмента в корневом канале стенка покрывается инфицированным смазанным слоем в местах соприкосновения файла со стенкой канала. В этих местах биопленка механически разрушается, но также сливается со смазанным слоем. В местах, где файлы не соприкасаются со стенками, присутствует биопленка, возможно, покрытая или заблокированная дентинными опилками. Таким образом, удаление дентинных опилок и смазанного слоя играет решающую роль в процессе дезинфекции.
Смазанный слой, дентинные опилки и нетронутую биопленку можно удалить только ирригацией. Для эффективной ирригации необходимо как механическое очищение стенки корневого канала от тканей пульпы, дентинных опилок и смазанного слоя, микроорганизмов (планктонных или биопленочных) и продуктов их жизнедеятельности (в настоящее время называемых субстратом), их удаление из системы корневых каналов, так и их химическое растворение. Оба эти механических и химических аспекта связаны с созданием потока ирриганта. Ирриганты химически инактивируются после их взаимодействия с биопленкой, и поэтому их необходимо смешивать со свежими ирригантами.
Цели создания потока ирриганта:
- прохождение раствора по всей протяженности системы корневых каналов, чтобы войти в тесный контакт с субстратом, унести субстрат и обеспечить смазку инструментов.
- обеспечение адекватной подачи по всей системе корневых каналов, освежение и смешивание ирриганта, чтобы сохранить эффективную концентрацию активного химического компонента(ов) и компенсировать его быструю инактивацию.
- ограничение рамками корневого канала, таким образом, предотвращает выведение ирриганта за верхушку.
Во время процедуры ирригации можно выделить две фазы: фазу потока, во время которой ирригант подается в корневой канал и вытекает из него, и фазу покоя, когда ирригант находится в состоянии покоя в корневом канале. Ирригация одним шприцем позволяет только контролировать поток, активация ирриганта может помочь улучшить распределение ирриганта по всей системе корневых каналов, а также улучшить перемешивание, освежение и химические свойства ирриганта. В этой статье обсуждаются эксплуатационные характеристики, динамика жидкости, а также механические и химические взаимодействия, связанные со звуковой, ультразвуковой и лазерной ирригацией.
Исследования по оценке смазанного слоя стенки корневого канала не обсуждаются в этой статье, поскольку надежность методологии не полностью разработана.
Механические свойства биопленок относительно гидродинамики
Биопленка состоит из прочного внеклеточного матрикса и микроорганизмов. Матрикс состоит в основном из белков и полисахаридов (EPS, внеклеточная полимерная субстанция), он эффективно защищает микроорганизмы. Внеклеточная полимерная субстанция может составлять более 80% биопленки, что превращает биопленку в вязкоупругую жидкость, заставляя ее проявлять упругие свойства при низком напряжении и вязкостно-текучие свойства при высоком напряжении, тем самым защищая содержащиеся в ней бактерии. Следовательно, для получения эффективной дезинфекции необходимо разрушение матрицы. Специфическое строение матрицы зависит от вида микроорганизмов (например, в одном корневом канале было обнаружено около 600 видов бактерий) и условий окружающей среды во время роста, таких как питание и присутствие типичных веществ. Например, ионы металлов, такие как Ca++, могут быть включены в матрицу, вызывая поперечные связи отрицательно связывающих сторон полисахаридов, таким образом укрепляя матрицу.
Усилия, оказываемые на биопленку потоком ирриганта, могут разрушить верхние слои биопленки или ее матрицу из полисахаридов (разрушение сцепления) или могут полностью удалить биопленку (разрушение адгезии). Разрушение верхних слоев матрицы или её полисахаридной основы облегчает проникновение ирригантов в биопленку и, следовательно, может усилить химический эффект ирригантов. Однако в литературе имеется не так много информации о влиянии потока жидкости на биопленку, главным образом из-за большого разнообразия компонентов и связанных с ними физических свойств, что делает ее сложной междисциплинарной темой. Кроме того, измерение механических свойств должно проводиться в короткие сроки (в течение нескольких минут), поскольку биопленка является живым организмом и адаптируется к окружающей среде. Недавно были рассмотрены критические нагрузки, необходимые для разрушения биопленок с помощью множества различных методов. Было обнаружено, что чувствительность биопленок к определенным режимам нагружения сильно варьируется в зависимости от биопленки. Кроме того, сообщаемые значения адгезионной прочности в значительной степени зависят от метода тестирования, который варьируется от грубых измерений в макромасштабе до атомно-силовой микроскопии, работающей в наноразмерном масштабе. Типичные значения, приведенные в литературе, дают модуль упругости порядка от 10-1 до 102 Па и прочность на сдвиг при сцеплении от 101 до 103 Па. Давления и напряжения сдвига, создаваемые различными методами ирригации, показывают, что некоторые методы способны полностью удалять биопленку (таблица 1). К сожалению, механические свойства эндодонтической биопленки неизвестны, таким образом, предсказать влияние жидкостных нагрузок на удаление биопленки в корневом канале пока невозможно.
Таблица 1 Характеристики методов ирригации и активации ирриганта при условии, что корневой канал размером 35.06 заполнен водой.
Недавно проведенное численное трехмерное исследование влияния потока жидкости на биопленку показало, что высокую стабильность полисахаридной матрицы обеспечивает поверхностная структура биопленки. Низкая стабильность полисахаридной матрицы может привести к отслоению больших участков от верхней части биопленки (Рисунок 1). Интересно, что после отслоения остается гладкая структура поверхности базальной биопленки. Это подтверждается другим исследованием, в котором биопленки с гладкой основой остаются после того, как биопленка была подвергнута высоким сдвиговым напряжениям с использованием метода гидродинамического измерения. Эти наблюдения могут быть объяснены расслоением биопленок, в результате которого у основания биопленки остаются более старые, прочные слои, обычно прочно прилипающие к субстрату. Таким образом, полное удаление биопленки со стенки корневого канала может оказаться сложной задачей, и сочетание механического и химического воздействия на биопленку остается решающим. На рисунке 2 показаны возможные механизмы удаления биопленки, связанные с потоком ирриганта.
Рисунок 1. Структура биопленки до и после отслаивания при различной прочности σcrit. (BцL и др. Рисунок 7. Воспроизведено с разрешения John Wiley and Sons, Inc.)
