XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изменение твердых тканей зубов человека после воздействия 37% ортофосфорной кислотой
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
На сегодняшний день сформировалось устойчивое мнение, что зубы человека приспосабливается к неблагоприятным факторам внешней и внутренней среды, с выраженной изменчивостью и вариабельностью макроскопической и микроскопической структуры, которая происходит в течение всей жизни человека [1,11] и его рассматривают как защитный физиологический процесс [11]. Известно, что 100% зубов у детского населения поражены кариозным процессом [3,8,9,11]. Большинство исследователей считают, что первостепенной причиной возникновения кариеса во временных зубах можно считать неудовлетворительную гигиену полости рта, употребление сладкой пищи в неограниченном объеме [9,14]. Однако ряд исследователей отводят большое внимание анатомической структуре временных зубов, которые чаще подвергаются действию кислот в полости рта, указывая, что гигиене полости рта отводится второстепенная роль [11,12]. Принимая во внимание весь объём накопленного материала по данной проблеме необходимо отметить, что наблюдается малое количество работ, которые обобщали результаты исследований об анатомии временных зубов в сравнении с постоянными в норме и при воздействии на них агрессивных факторов внешней среды.
Цель.
Изучить макроскопическую и микроскопическую структуру коронковой части временных и постоянных зубов человека.
Задачи.
1.Дать количественную оценку макроскопической структуре коронковой части временных зубов в 10-14 лет.
2. Дать количественную оценку макроскопической структуре коронковой части постоянных зубов 15-20 лет.
3. Дать микроскопическую оценку структуре коронковой части временных и постоянных зубов после воздействия 37% ортофосфорной кислоты.
4. Дать характеристику временным и постоянным зубам в норме и после воздействия 37% ортофосфорной кислоты.
Гипотеза.
Временные зубы характеризуются недостаточным уровнем зрелости, что увеличивает риск возникновения кариеса и его осложнений, при недостаточном соблюдении гигиенических процедур.
Объект исследования.
Временные зубы в 10-14 лет и постоянные зубы в 15-20 лет человека.
Предмет исследования.
Макроскопическая и микроскопическая структура временных и постоянных зубов человека.
Материал и методы исследования.
Исследование проходило в несколько этапов:
На первом этапе исследования был произведен анализ литературы с целью выяснения степени разработанности проблемы, настоящего научного исследования. Были сформированы задачи научной работы и ее цели, построены рабочие гипотезы, выбраны объекты исследования, определены методы их исследования.
На втором этапе исследования в ходе набора первичного исследовательского материала использованы, как методы эмпирического (экспериментальный метод, систематическое наблюдение, счет, измерение), так и методы теоретического познания (выявление и разрешение противоречий, анализ и синтез, сравнение).
На третьем этапе проводился забор временных и постоянных зубов, которые были удалены по ортодонтическим показаниям или по смене прикуса в детском возрасте. При исследовании большое внимание уделено исследованию внешней структуры зубов (цвет, дефекты, сколы, форма и другие изменения).
На четвертом этапе – изучались макроскопические параметры временных и постоянных зубов человека с помощью линейки Stainless и циркуля ErichKrause. В макродиапазоне у указанных зубов исследовали коронковую часть (толщину эмалевого и дентинного слоя), пульповую камеру (ширина, высота), изменчивость и вариабельность которых указывает на уровень зрелости 3.8 зубов.
На пятом этапе – изучалась микроскопическая структура временных и постоянных зубов человека на световом микроскопе Nicon SMZ645, где анализировали шероховатость и неровность коронковой части временных и постоянных зубов в норме и после воздействия 37% ортофосфорной кислоты.
На шестом этапе исследования произведена статистическая обработка набранного первичного материала с определением средней арифметической величины.
В исследовании приняло участие 10 человек, у каждого было удалено по одному временному зубу в возрасте 10-14 лет (исследованная группа) и постоянному зубу в возрасте 15-20 лет (группа сравнения).
Обзор литературы по исследуемой проблеме.
Процесс возникновения человека и длительного его существования на Земле обусловлен реализацией таких свойств живого, как наследственность и изменчивость. Выдвигаемые сегодня теории происхождения человека объясняют очень многие особенности строения и физиологических функций организма [12]. Тем не менее, в мировой литературе происходит накопление все большего числа фактов, не укладывающихся в рамки существующих парадигм и ставящих под сомнение или опровергающих признанные теории появления и развития человека, как целого организма, так его систем и отдельных органов [12].
В течение эволюции зубочелюстная система непрерывно претерпевает процесс редукции [3,8,14]. Значение направленности и темпов развития одонтологических признаков очень важно, так как позволит сделать предположение о дальнейшем эволюционном процессе, происходящим в зубочелюстном аппарате, и составить прогнозы на будущее [14].
Известно, что со сменой исторических эпох (в частности со времен палеолита) происходило постепенное изменение размеров зубов и зубочелюстной системы человека в целом в меньшую сторону, что в наибольшей степени наблюдается при сравнении премоляров древнего и современного человека [8,9,12,14]. Отечественные ученые объясняют эту тенденцию, с одной стороны, изменением пищевого поведения и, как следствие, уменьшением нагрузки на зубочелюстную систему с сокращением размеров альвеолярного отростка, а с другой стороны наблюдается изменение генетического состояния организма, появление генетических заболеваний и состояний от предков, которые накапливаются из поколения в поколение, что в литературе определяется как явление сомнеленции, и актуально для современного человека [3,5].
Согласно исследованиям, наибольшую чувствительность к факторам окружающей среды демонстрирует именно зубочелюстная система, что особенно касается окклюзии зубных рядов [7]. Все чаще исследователи обращаются к проблеме выявления специфических изменений одонтометрических показателей населения в зависимости от рассматриваемых территорий, этнических, половых, возрастных особенностей организма [8,9,10]. Обращение к данной тематике дает представления о степени влияния адаптационных механизмов и процессов акселерации на особенности строения зубочелюстной системы в отличие от старшей возрастной группы [3,8].
При сопоставлении размеров зубов людей разного возраста была обнаружена регрессионная зависимость язычной высоты коронки первого верхнего премоляра от возраста, коэффициент корреляции которой составляет -0,43 [13,14]. Общеизвестно, что зубы человека являются наиболее информативными параметрами определения возраста, например, в судебно-медицинской экспертизе [4]. В процессе изучения одонтологических особенностей были отмечены такие характерные черты, как уменьшение размеров зубов, уплощение структуры коронки, изменение ее формы в группах моляров, премоляров и резцов, что свидетельствует о редукции жевательного аппарата. Анализ одонтологического материала позволяет определить процесс адаптации населения к изменяющимся условиям окружающей среды. Удалось выявить наиболее информативные параметры состояния здоровья зубочелюстной системы, которые на прямую связаны с адаптационными процессами [1,2,5,9].
Образование в процессе эволюции многокорневых зубов млекопитающих со сложным рельефом коронки из простых конических зубов рептилий до сих пор является объектом научных споров [14]. Об актуальности этого вопроса говорит тот факт, что гетеродонтность зубочелюстной системы является ведущим признаком эволюции млекопитающих, обусловившим наряду с другими анатомическими и физиологическими особенностями, расцвет этого класса. В связи с этим пониманием направленности развития зубов млекопитающих позволит прогнозировать дальнейшее образование зубочелюстной системы человека [13,14].
Морфологию зубов человека изучали с древних времен так как зубы составляют большую часть антропологического материала, который наиболее хорошо сохранился в останках ископаемых людей [5]. Попытки объяснить различия в морфологии зубов человека были предприняты многими авторами, однако они ограничивались описанием и анализом рельефа коронки и корня, не выявляя взаимосвязь между этими структурами зуба [11]. Помимо этого, установления основных закономерностей изменчивости зубочелюстной системы человека немыслимо без сравнения одонтологических признаков зубов человека, характеризующимися разными типами питания, пола, возраста, типа конституции [9,11]. Перечисленные факты свидетельствуют о необходимости дальнейшего изучения закономерности созревания и развития многокорневых зубов человека в процессе онтогенеза, филогенеза и проведения сравнительного одонтологического, морфологического исследования зубов человека в различные возрастные периоды.
В молодой эмали количество воды достигает 20%, с возрастом это количество уменьшается. В зрелой эмали определяется до 3,8% воды [3]. По эмалевой жидкости постоянно диффундируют ионы и молекулы — происходит обмен веществ. Эмаль постоянно насыщается микроэлементами из слюны, а также через дентин из пульпы зуба. Поэтому, в молодом возрасте особенно эффективны все виды профилактики (только при правильной гигиене полости рта). В зрелом возрасте восстановительные свойства эмали снижены, поэтому пациенты часто испытывают гиперестезию (повышенную чувствительность) эмали [8].
Неорганические вещества зрелой эмали составляют 94-95%, а в незрелой формирующейся эмали их всего 5%. Поэтому, кариесу наиболее подвержены дети и подростки. Минеральный состав эмали может колебаться в зависимости от характера питания и состояния гигиены.
Неорганические компоненты дентина также увеличиваются с возрастом. Кроме того, в процессе жизни постоянно образуется вторичный (заместительный) дентин.
Увеличение слоя дентина защищает пульпу от инфицирования, но приводит к уменьшению размеров пульповой камеры. Развивается склероз сосудов пульпы и сужение корневых каналов (пропорционально возрасту), снижаются трофическая, защитная и пластическая функции пульпы. Все это может значительно затруднять эндодонтическое лечение зубов.
Одним из внешних признаков старения зубов является изменение окраски эмали, которая с возрастом становится желто-коричневой [6,12].
Потемнение зубов объясняют образованием значительного количества вторичного дентина, ретракцией и изменением пульпы. Окраска зубов зависит также от степени проникновения красящих элементов из слюны и пищи в органические вещества эмали. Эмаль не регенерирует, ее повреждения необратимы.
В процессе старения твердость эмали увеличивается вследствие накопления минеральных солей, отмечается возрастное утолщение вестибулярной, оральной и контактных стенок зубов. С возрастом толщина окклюзионных стенок полости зубов в области фиссур увеличивается, а в области большинства бугров уменьшается [6,12].
Признаками возрастных изменений эмали являются трещины на губных поверхностях фронтальных зубов, а также атрофия амелобластов, вследствие которой эмаль перестает реагировать на процессы, происходящие в организме [9,10,13].
На сегодняшний день в достаточном объеме и общепризнанными остаются вопросы макроскопических изменений зубов человека, которые прочно вошли в клинику стоматологических дисциплин [11]. В частности, на поверхности коронки временных зубов мы видим блестящую эмаль, многочисленные тонкие горизонтальные линии, которые видны на вестибулярной поверхности передних резцов, после прорезывания передних резцов видны бороздки, которые называются мамелонами, наблюдаются сращенные корни с извитой корневой системой и множественными дополнительными корневыми каналами [3]. На поверхности коронки постоянных зубов также происходят макроскопические изменения, в частности горизонтальные линии с возрастом истираются и в пожилом возрасте не визуализируются, цвет эмали с возрастом также приобретает более темный цвет, эмаль подвержена стиранию, при котором обнажается дентин, который имеют желтоватый цвет, порой визуализирующийся в виде темных пятен [8,13].
В возрасте 7-14 лет сохраняется нестабильная и рельефная структура твердых тканей зубов [3,11]. На большей части эмали определяется призменная структура, дентинные канальцы расширены, пульповая камера имеет большие размеры. При этом головки призм могут выступать над поверхностью эмали, лежать на одном с ней уровне или представлять собой углубления. Так, в эмали зубов молодого возраста легко обнаруживаются расширенные межпризматические пространства, высокая контрастность линий Ретциуса, микрощелей, микропор.
Зубы человека в возрасте 20-30 лет отличаются меньшей рельефностью микроструктуры твердых тканей, которая становится более стабильной, по сравнению с временными зубами [11]. К 20 годам перикиматии стираются и могут сохраняться лишь частично в пришеечной области. Структура их беспризменная, как и часть поверхностного слоя эмали. Призмы контурируют в пришеечной и проксимальной области, причем более характерно возвышение головок призм над поверхностью эмали. Корневая система также претерпевает выраженные изменения, при этом корни становятся более структурированные и часто сращены между собой. Для зубов лиц старших возрастных групп более характерна гомогенизация структур (снижение микропористости), протекающая на различных системных уровнях [5,8,14].
Основная часть.
К настоящему времени доказано наличие возрастных изменений временных и постоянных зубов человека. Объективная оценка одонтометрических параметров зубов необходима в комплексном изучении изменчивости зубочелюстного аппарата в детском и взрослом периоде. Оценка одонтологических различий зубов человека находится в поле зрения не только врачей стоматологического профиля, но и также гистологов, патологоанатомов, судебно-медицинских экспертов.
Опытный клиницист по очертаниям, размерным характеристикам зубов может установить не только групповую принадлежность зуба, но и также ориентировочный возраст и пол человека. Однако меняющиеся условия жизни, появление детей акселератов, кардинальным образов изменило представления о макроструктуре зубов человека, которая имеет строго индивидуальные характеристики, зачастую отличаясь вариабельным характером внешних изменений (Рисунок 1). Поэтому необходимость определения одонтометрических параметров временных и постоянных зубов человека.
На первом этапе исследование нами была изучена анатомия временных и постоянных зубов и определены основные ее структурные элементы, которые определяют видовую и групповую принадлежность зубов (Рисунок 1). Из основных макроскопических характеристик зубов мы обнаружили: коронковую часть, которая возвышается и выступает в полость рта человека, характеризующаяся определенной формой, буграм и индивидуальными размерными характеристиками эмалевого и дентинного слоев, что определяется ее физическими характеристиками. После распила зубов в коронковой части можно визуализировать эмаль (белого цвета) и дентин (желтого цвета) и пульповую камеру. Отдельно необходимо выделить пульповую камеру, которая делится на коронковую, расположенную в коронковой части и корневую, в корневой части зуба.
Анализ измеряемых макроскопических признаков для всех сравниваемых параметров во временных и постоянных зубах позволил выявить определенные закономерности и установить наиболее значимые варианты между сравниваемыми группами (Таблица 1,2). Мы видим, что временные зубы отличаются маленькой толщиной эмали и большим размером пульповой камеры, в постоянных зубах наоборот размер пульповой камеры меньше, а толщина эмали увеличивается с возрастом (Рисунок 2,3). В 15-20 лет обнаружена изменчивость эмалевого и дентинного слоев, в сторону увеличения в отличие от временных зубов, где исследованные анатомические структуры маленького размера.
Для изучения микроскопической структуры нами в лаборатории был проведен эксперимент. Зуб распиливали в продольном направлении, отпиливали корни, заливали в эпоксидную смолу (Рисунок 4). Далее шлифовали и полировали зубы до ровной поверхности, высушивали. В течение 5 секунд протравливали 37% ортофосфорной кислотой, промывали водой, высушивали и помещали в поле светового микроскопа.
По данным световой микроскопии мы видим шероховатую и неровную поверхность коронковой части временных зубов (Рисунок 5), в постоянных зубах шероховатостей и неровностей значительно меньше (Рисунок 6). Расстояние между эмалевыми полосами больше во временных зубах, и они толще (Таблица 3).
Заключение.
1) Пульповая камера в отличие от эмалевого слоя во временных зубах в 10-14 лет отличается большими размерами.
2) Толщина эмалевого слоя в постоянных зубах в отличие от временных зубов характеризуется большими размерами, величина пульповой камеры уменьшается.
3) Эмаль временных зубов после травления 37% ортофосфорной кислотой характеризуется большей шероховатостью в отличие от постоянных зубов, где шероховатость выражена в меньшей степени. Величина полос эмали во временных зубах толще.
4) Изученная изменчивость зубов указывает на недостаточный уровень зрелости временных зубов и большую подверженность воздействию кислот, что увеличивает риск кариеса в детском возрасте.
Практические рекомендации по профилактике кариеса временных зубов.
1) Выбор средств гигиены полости рта должен иметь строго индивидуальный характер.
2) Профилактические осмотры у врача стоматолога необходимо проводить не менее 1 раза в 4-6 месяцев.
3) Чистку зубов с помощью зубной щетки необходимо проводить 2 раза в день (утром и вечером).
4) При употреблении сладкой пищи чистку зубов необходимо проводить после каждого приема пищи.
Список использованных источников и литературы.
1. Аболмасов Н.Г. Значение исследования зубов для определения пола и возраста // Стоматология. - 1969. - №3. - С.78-79.
2. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия / Автандилов Г.Г. - М.: Медицина. - 1990. – 384 с.
3. Алимский А.В. Возрастная динамика роста распространенности и изменения структуры аномалий зубочелюстной системы среди дошкольников и школьников/ /Стоматология. - 2002. - №5. - С.67-72.
4. Аюб Ф.Х. Исследование состояния зубов и рисунка спинки языка с целью установления индивидуальных особенностей личности: Дис. ... канд. мед. наук. - М., 1993.
5. Васильев С.В. Основы возрастной и конституциональной антропологии / С.В. Васильев. - М.: Изд-во РОУ, 1996. - 217 с.
6. Гончаров В.В., Дмитриенко С. В., Краюшкин А.И., Сидоров В.В. Методы измерения зубов. – Волгоград. - 1998. - 48с.
7. Дмитриев И.Б. Значение феномена: высыхания зубных тканей в определении возраста // Вопросы – судебной медицины. - М – 1968. - С. 428-432.
8. Заксон М.Л. Состояние зубов у лиц пожилого и старческого возраста // Стоматология. - 1969 - №4. - С.29-32.
9. Зубов А.А. Некоторые антропологические аспекты морфологии больших коренных зубов современного человека: Автореф. дис...канд. мед. наук. - М.,1964. с.24.
10. Зубов А.А. Одонтология. Методика антропологических исследований - М.: Наука, 1968. - 199с.
11.Коршунов А.С. Клинико-морфологические и морфометрические параметры постоянных зубов при дисплазии соединительной ткани / А.С. Коршунов, В.П. Конев, С.Н. Московский, В.О. Фирсова [и др.] // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. - 2018. - Т.20. - 7. - С. 71-74.
12. Павловский О.М. Биологический возраст человека /О.М Павловский. - М., 1987. - С. 235.
13. Позовская Е.В. Вариативная изменчивость зубочелюстной системы человека / Е.В. Позовская // Современные проблемы науки и образования. – 2018. - №4. - С.34-13.
14. Скапкарева В.О., Жигальский О.А. Эволюция восьмого зуба (третьего моляра) у человека // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 3-2. – С. 72-74.
Приложение.
Таблица 1 - Макроскопическое строение коронковой части временных и постоянных зубов
-
Возрастная группа / Показатель
10-14 лет
15-20 лет
Размер эмалевого слоя, мм
1,0*
1,5
Размер дентинного слоя, мм
3,1*
4,2
*Статистическая значимость рассчитана с группой сравнения
Таблица 2 - Размеры пульповой камеры временных и постоянных зубов
-
Возрастная группа / Показатель
10-14 лет
15-20 лет
Ширина пульповой камеры, мм
5,5*
4,5
Высота пульповой камеры, мм
-
3,5/2,5/2,5
*Статистическая значимость рассчитана с группой сравнения
Таблица 3 - Микроскопическое строение коронковой части временных и постоянных зубов
|
Возрастная группа / Показатель |
10-14 лет |
15-20 лет |
|
Наличие неровностей |
да |
нет |
|
Наличие шероховатостей |
да |
нет |
Рисунок 1 - Макроструктура эмали зубов человека
Рисунок 2 – Размеры пульповой камеры постоянного зуба в 15-20 лет
Рисунок 3 - Размеры пульповой камеры временных зуба в 10-14 лет
Рисунок 4 – Заливка зубов в эпоксидную смолу
Рисунок 5 - Поверхность эмали временных зубов в 10-14 лет.
Световая микроскопия Ув*1000
Рисунок 6 - Поверхность эмали постоянных зубов в 15-20 лет.
Световая микроскопия Ув*1000