XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение массовой доли воды в твердых тканях постоянных зубов человека
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 взрослого населения поражены кариозным процессом [3,8,9,11]. Большинство исследователей считают, что первостепенной причиной возникновения кариеса в зубах можно считать неудовлетворительный уровень гигиены рта, употребление сладкой пищи в неограниченном объеме [9,14]. Однако ряд исследователей отводят большое внимание анатомической структуре зубов, которые чаще подвергаются действию кислот во рту, указывая, что гигиене 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 зубов в норме и при воздействии на них агрессивных факторов внешней и внутренней среды.
Цель.
Изучить количество эмалевой и дентинной жидкости в постоянных зубах человека при различном макроскопическом их строении.
Задачи.
1. Дать количественную оценку макроскопической структуре коронковой части постоянных зубов человека.
2. Изучить количество воды в твердых тканях постоянных зубов человека.
3. Дать характеристику обменным процессам в твердых тканях постоянных зубов человека в зависимости от их макроскопического строения.
4. Предложить клинические рекомендации по соблюдению гигиены рта у людей с низким уровнем обменных процессов в твердых тканях постоянных зубов.
Гипотеза.
Постоянные зубы с большим размером коронковой части отличаются низким уровнем обменных процессов, что увеличивает риск возникновения кариеса и его осложнений, особенно при недостаточном соблюдении гигиенических мероприятий.
Объект исследования.
Постоянные зубы человека.
Предмет исследования.
Макроскопическая и структура постоянных зубов человека, вода твердых тканей 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 постоянных зубов, которые были удалены по ортодонтическим показаниям. При исследовании большое внимание уделено исследованию внешней структуры зубов (цвет, дефекты, сколы, форма и другие изменения). Оценивали интенсивность кариеса зубов с помощью индексной оценки (КПУ – зубы с кариесом, пломбированные, удаленные).
На четвертом этапе – изучались макроскопические параметры постоянных зубов человека с помощью линейки Stainless и циркуля ErichKrause. В макродиапазоне у указанных зубов исследовали ширину коронковой части, количество бугров, изменчивость и вариабельность которых указывает на уровень зрелости постоянных зубов.
На пятом этапе – проводилось определение содержания воды в твердых тканях постоянных зубов (эмаль, дентин), что позволило изучить характер обменных процессов.
На шестом этапе исследования произведена статистическая обработка набранного первичного материала с определением средней арифметической величины.
В исследовании приняло участие 20 человек женского пола, у каждого было удалено по одному постоянному зубу 38 или 48 в возрасте 20-30 лет. По результатам клинического обследования сформированы две группы: исследованная группа 1 (лица, с шириной коронковой части зубов менее 10,0 мм, количества бугров менее 5), исследованная группа 2 (лица, с шириной коронковой части зубов более 10,0 мм, количества бугров более 5). Всем обследованным проведена оценка интенсивности кариеса зубов с помощью индекса КПУ.
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.
На первом этапе исследования нами проведен эксперимент, применение которого позволило подготовить образцы твердых тканей зубов (эмаль, дентин) высокого качества (Фотография 1-4). Далее произведено препарирование и дозированное фрагментирование твердых тканей по отделам с помощью алмазных дисков Frios диаметром 8 мм для эмали, 6 мм для дентина и толщиной 0,25 мм. В проекции бугров коронковой части нижнего третьего моляра и его жевательной поверхности в пределах эмалевого слоя погружается алмазный диск на глубину не более 2 мм, на 0,5 мм в направлении полости зуба на глубину не более 2 мм для выделения дентина, далее производится их сепарирование до полного отделения гомогенных слоев твердых тканей. Для профилактики температурного воздействия на органический матрикс и минеральный компонент твердых тканей используется многократное погружение алмазного диска с интервалом не более 2-4 секунд до искомой глубины твердых тканей. Полученные биоптаты эмали, дентина просушиваются чистой салфеткой из целлюлозы для удаления видимых капель воды на поверхности. Контроль толщины биоптатов осуществляется с помощью штангенциркуля до проведения забора и после щадящего отсоединения.
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 постоянных зубов позволил выявить определенные закономерности и установить закономерности между сравниваемыми группами (Таблица 1). Мы видим, что в исследованной группе 1 наблюдается меньшая ширина коронковой части в отличие от исследованной группы 2, где ширина значительно больше. Аналогичные изменения наблюдаются по показателю количества бугров в постоянных зубах между сравниваемыми группами, когда отмечается их меньшее количество в исследованной группе 1 в сравнении с исследованной группой 2 (Фотография 5-7).
Массовая доля воды в эмали и дентине постоянных зубов в исследованной группе 1 значительно больше, чем в исследованной группе 2, что указывает на более активные обменные процессы в исследованной группе 1, в исследованной группе 2 они значительно снижены (Таблица 2).
Обследованные отличаются различным уровнем интенсивности к кариесу, что продемонстрировано в таблице 3. Лица исследованной группы 1 обладают средним уровнем интенсивности кариеса постоянных зубов, в исследованной группе 2 высоким уровнем.
Выводы.
1.Коронковая часть в исследованной группе 1 отличается меньшими размерами, в отличие от исследованной группы 2, что определяет уменьшение количества бугров.
2. В исследованной группе 1 выявлено большее содержание воды в твердых тканях зубов (эмаль, дентин), что указывает на более высокий уровень обменных процессов в постоянных зубах.
3. Постоянные зубы с меньшей коронковой частью, увеличенным количеством воды в эмали и дентине менее подвержены кариозному процессу, на что указывают более низкие значения индексной оценки.
4. Высокий риск подверженности кариесу в исследованной группе 2 позволяет разрабатывать и внедрять более эффективные меры профилактики возникновения заболевания.
Практические рекомендации по профилактике кариеса постоянных зубов у людей в группе риска.
1) Выбор средств гигиены полости рта должен иметь строго индивидуальный характер.
2) Профилактические осмотры у врача-стоматолога необходимо проводить не менее 1 раза в 3 месяца.
3) Чистку зубов с помощью зубной щетки необходимо проводить регулярно (утром и вечером), после каждого приема пищи.
4) Ограничение употребления продуктов с высоким содержанием сахара.
Список 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 зубов 38,48
|
Сравниваемые группы / Показатель |
Исследованная группа 1 (n=10) |
Исследованная группа 2 (n=10) |
|
Количество бугров коронковой части |
4,0±0,3 |
5,5±0,3 |
|
Ширина коронковой части, мм |
8,61±0,2 |
10,5±0,4 |
*Статистическая значимость рассчитана между группами
Таблица 2 – Содержание воды в твердых тканях зубов 38,48
|
Сравниваемые группы / Показатель |
Исследованная группа 1 (n=10) |
Исследованная группа 2 (n=10) |
|
Эмаль, % |
4,28±0,14 |
2,87±0,19 |
|
Дентин, % |
10,77±0,18 |
8,56±0,23 |
*Статистическая значимость рассчитана между группами
Таблица 3 – Интенсивность кариеса в сравниваемых группах
|
Сравниваемые группы / Показатель |
Исследованная группа 1 (n=10) |
Исследованная группа 2 (n=10) |
|
КПУ |
4,1±0,2 (средний уровень) |
6,1±0,3 (высокий уровень) |
*Статистическая значимость рассчитана между группами
Фотография 1 - Макропрепарат зуба
приготовленный для биохимических исследований
Фотография 2 – Этап фрагментации зуба
Фотография 3 - Подготовка фрагментов зуба к измельчению в костной мельнице Kohler
Фотография 4 - Помещение биоптатов твердых тканей зубов в одноразовый пакет зип-лок
Фотография 5 - Изучение количества корней и ширины коронковой части зуба в исследованной группе 2
Фотография 6 - Изучение количества корней и ширины коронковой части зуба в исследованной группе 2
Фотография 7 - Изучение количества корней и ширины коронковой части зуба в исследованной группе 1