Kalciumsilikátové cementy představují nezbytnou součást vybavení každého praktického zubního lékaře, který se hlouběji zajímá o endodoncii a konzervační zubní lékařství. Od roku 1997, kdy byl na trh uveden první materiál této skupiny - ProRoot MTA (Dentsply, Tulsa, USA), se objevilo velké množství materiálů patřících do této skupiny. Cílem je shrnout chemické, fyzikální a biologické vlastnosti kalciumsilikátových cementů, které stojí za jejich vynikajícími klinickými vlastnostmi.
Historie a vývoj
V endodoncii se vždy vyskytovaly klinické situace, které měly i při vysoké zručnosti a zkušenosti ošetřujícího lékaře velmi nejasnou prognózu (např. krytí perforací). Za selhání byly v těchto případech odpovědné bakterie a jejich toxiny, které pronikaly skrz či kolem netěsnící kořenové výplně do periodoncia. Jednou z hlavních příčin, proč vznikaly tyto netěsnosti, byla přítomnost vlhkého prostředí při tuhnutí kořenové výplně, a tedy i nedokonalé ztuhnutí materiálu a špatná marginální adaptace.
Od roku 1993, kdy byl poprvé popsán materiál MTA (angl. mineral trioxide aggregate) jako materiál vhodný na překrytí perforací vzniklých při endodontickém ošetření, se rozšířilo indikační spektrum využití kalciumsilikátových cementů na retrográdní plnění při chirurgické endodoncii, přímé překrytí zubní dřeně, pulpotomii, plnění kořenových kanálků u zubů s neukončeným vývojem, léčbu dentálních anomálií nebo zaplnění kavit vzniklých vnější resorpcí. Základem materiálu MTA a potažmo i kalciumsilikátových cementů je portlandský cement, což bylo zmíněno i v původním patentu, kde obsahoval zhruba 75 % hmotnosti materiálu MTA. Je nutné podotknout, že dle amerických norem existuje celkem 10 typů portlandského cementu, přičemž portlandský cement využitý v MTA je pouze prvním typem (ASTM Standart C150/C150M - 12 2012 dle Americké společnosti pro testování a materiály).
Historie využití portlandského cementu sahá ale mnohem hlouběji do historie. Poprvé se zmiňuje jeho využití pro plnění kořenových kanálků a přímé překrytí zubní dřeně již v 70. letech 19. století, ale i přes údajnou vysokou úspěšnost se cement nedočkal širšího uplatnění, a tak si na uvedení na trh musel počkat až do roku 1997. Autoři zdůrazňují, že i když je portlandský cement základem kalciumsilikátových cementů, vlastnosti nemedicinálního portlandského cementu jsou velmi rozdílné v závislosti na využitém typu a způsobu přípravy.
Složení a vlastnosti kalciumsilikátových cementů
Neznámějším zástupcem moderních bioaktivních materiálů je MTA (mineral trioxide aggregate). Jedná se o modifikovaný portlandský cement. Dalším materiálem, který je nyní na základě laboratorních a klinických výzkumů často popisován, je Biodentine společnosti Septodont. Biodentine je cement na bázi křemičitanu trojvápenatého, který uvolňuje Ca(OH)2, vyvolává tvorbu opravného dentinu a vykazuje antibakteriální vlastnosti. U nových generací kalciumsilikátových cementů došlo nahrazením některých sloučenin či jiných příměsí ke zlepšení mechanických vlastností a omezení dyskolorací.
Čtěte také: Použití zubního cementu
Hlavní složky
- Portlandský cement: Jako hlavní složka původního materiálu MTA se udává portlandský cement, který zaujímá zhruba 75 % hmotnosti MTA. Obsahuje trikalciumsilikát (alit) a dikalciumsilikát (belit), které tvoří zhruba 75-80 % původního portlandského cementu. Reakce dikalciumsilikátu je oproti trikalciumsilikátu pomalejší.
- Trikalciumaluminát: Vyznačuje se zvýšenou reaktivitou s vodou, rychlým tuhnutím a tvrdnutím. Jeho obsah je ale oproti výše zmíněným složkám výrazně nižší a pohybuje se pod 10 % objemu cementu.
- Tetrakalciumaluminoferit (celit): Jeho procentuální zastoupení v původním portlandském cementu je podobné jako u trikalciumaluminátu a pohybuje se pod 10 %.
- Oxid bismutitý: V původním materiálu ProRoot MTA zaujímal téměř 20 %. Jeho hlavním účelem je dostatečná rentgenkontrastnost materiálu, jelikož silikáty rentgenkontrastní nejsou. Oxid bismutitý se ale rozpouští v kyselém prostředí a může se při aplikaci materiálu MTA do blízkosti zánětlivé tkáně uvolnit, což může snížit biokompatibilitu.
- Sádra: V původním materiálu ProRoot je přítomna zhruba v 5 % hmotnosti a její množství je tím oproti původnímu portlandskému cementu zhruba poloviční. Účinkuje jako regulátor tuhnutí.
- Uhličitan vápenatý: Jde o významnou příměs u Biodentinu. Částice uhličitanu vápenatého jsou poměrně velké oproti ostatním částicím prášku a hydratační produkty jsou přítomny okolo krystalů uhličitanu vápenatého, čímž mění jeho mikrostrukturu, neboť funguje jako nukleační místo.
- Oxid zirkoničitý: Sloučenina, která je u Biodentinu zodpovědná za rentgenkontrastnost a mechanické vlastnosti, jež jsou řádově vyšší než u ostatních kalciumsilikátových cementů. Na rozdíl od oxidu bizmutitého se považuje za biokompatibilní sloučeninu odolnou vůči korozi.
- Hydrogenfosforečnan vápenatý: Je to významná složka u nejmodernější generace kalciumsilikátových cementů, nicméně je přítomný i u BioAggregate. V prvním týdnu umocňuje vznik apatitových precipitátů na povrchu materiálu díky svému obsahu fosforečnanové skupiny, která u původního materiálu není přítomna.
Chemické a fyzikální vlastnosti
Výjimečná vlastnost kalciumsilikátových cementů v rámci zubního lékařství spočívá v tom, že patří mezi tzv. hydraulická pojiva. U všech současných materiálů probíhá hlavní reakce, kdy reaguje trikalciumsilikát s vodou a vzniká hydratovaný kalciumsilikát v gelové fázi. Prostředí, které takto vzniká, je zásadité a liší se mezi jednotlivými materiály zanedbatelně. Kde ale existuje výrazný rozdíl, je doba tuhnutí, kdy u Biodentinu díky příměsi katalyzátoru chloridu vápenatého dochází k výraznému urychlení reakce. Nicméně ne všechny částice kalciumsilikátového cementu plně zreagují a nezreagovaný prášek může být přítomný i za sedm nebo 30 dní. Taktéž dochází postupem času ke zrání neboli maturaci kalciumsilikátových cementů.
Rentgenkontrastnost
Mezi různými materiály existují velké rozdíly v radioopacitě, které se odvíjejí od využitého rentgenkontrastního materiálu. Velmi dobře rentgenkontrastní materiály jsou 1. a 3. generace. Poměrně málo rentgenkontrastním materiálem je Biodentin. I když podstatná část studií udává, že má vyhovující rentgenkontrastnost odpovídající větší tloušťce, než jsou 3 mm hliníkové fólie, což je bráno jako minimální rentgenkontrastnost materiálu kořenové výplně, tak při klinickém použití je velmi obtížné rozeznat materiál Biodentin od dentinu.
Těsnost a rozpustnost
Od počátku využívání kalciumsilikátových cementů byla zmiňována vynikající schopnost utěsnění oproti ostatním materiálům v podobných indikacích. Zjistilo se, že pokud je kalciumsilikátový cement uchováván ve fosfátovém pufru, vytváří se na něm precipitáty. Při podrobnějším zkoumání se zjistilo, že chemicky se jedná o apatitové struktury velmi podobné hydroxyapatitu. Navíc byla zjištěna specifická mezivrstva, která se tvoří mezi kalciumsilikátovým cementem a dentinem (Obr. 1). Tato vrstva je důsledkem chemické reakce vápenatých kationtů z hydroxidu vápenatého, který vzniká při reakci trikalciumsilikátu s vodou, a fosforečnatých aniontů. Bylo prokázáno, že těsnost kalciumsilikátových cementů a potažmo jejich vazba na dentin je vyšší, pokud tuhnou za přítomnosti fosfátového pufru než při kontaktu s destilovanou vodou. Žádanou vlastností kořenové výplně je, aby nebyla rozpustná a naopak byla prostorově stabilní. I když existují drobné rozpory mezi studiemi, většina ukazuje minimální nebo téměř žádnou rozpustnost materiálu MTA.
Tvrdost a dyskolorace
Tvrdost materiálu je vlastnost vztažená k odporu proti pronikání cizího tělesa a u kalciumsilikátových cementů může být ovlivněna různými faktory. Mezi tyto faktory patří vlastnosti okolního prostředí jako pH, teplota, vlhkost nebo tloušťka materiálu, kvalita kondenzace, přítomnost chelatačního prostředku a leptání povrchu materiálu kyselinou fosforečnou. Podstatné je, že je tvrdost materiálu brána jako udavatel kvality hydratačních procesů a proběhlého tuhnutí kalciumsilikátových cementů. Současné poznatky naznačují, že při méně vlhkém prostředí, nižších hodnotách pH, přítomnosti chelatačního činidla nebo velmi homogenní kondenzaci materiálu hydratační procesy neprobíhají optimálně a následná tvrdost ztuhlého kalciumsilikátového cementu je nižší.
Jednou z hlavních nevýhod některých starších kalciumsilikátových cementů (zvláště materiálů MTA) je jejich potenciál k dyskoloracím zubů. Poprvé byly tyto estetické komplikace popsány v souvislosti s pulpotomiemi dočasných molárů, neboť při aplikaci hluboko do kořenového systému nebo při retrográdní chirurgii se tyto dyskolorace klinicky neprojevily, i když byly laboratorně potvrzeny. Zvláště s nástupem maturogeneze byly popisovány nežádoucí dyskolorace stále častěji. Tyto dyskolorace jsou výraznější, pokud je materiál v kontaktu s chlornanem sodným nebo krví. Nejpravděpodobnějším zdrojem těchto dyskolorací se zdá být oxid bismutitý.
Čtěte také: Složení a využití provizorních cementů
Bioaktivní vlastnosti
MTA způsobuje bezprostředně po nanesení nekrózu dřeně jen omezeně, ale zdá se být v tomto ohledu méně účinný než hydroxid vápenatý. MTA vyvolává osteoblastickou diferenciaci s buňkami MC3T3-E1, zvýšenou mineralizaci a aktivuje působení alkalické fosfatázy způsobem závislým na čase. Bioaktivní materiál Biodentine navíc obsahuje bezprostředně po namíchání relativně velké množství vody. I přes větší množství protichůdných studií lze vyvodit závěr, že MTA má antimikrobiální a antimykotické působení. Tyto protichůdné výsledky jsou z velké části důsledkem použití různých druhů mikroorganismů a přípravy materiálu MTA v jednotlivých studiích.
Bezpočet in vitro studií prokázalo, že kalciumsilikátové cementy jsou biokompatibilními materiály. Studiemi na buněčných kulturách se sleduje cytotoxické působení materiálu vzhledem k životaschopnosti buněk, aktivita alkalické fosfatázy nebo množství odloučených buněk. Velmi dobře biokompatibilním materiálem je MTA a podobně se chovají i materiály novějších generací jako Biodentin nebo zástupci 3. generace.
Klinické aplikace
V každodenní praxi zubního lékaře je náročným diagnostickým i terapeutickým momentem ošetření hlubokého kazu (diagnostika, odhad rizika obnažení dřeně, volba materiálu). Za zmínku jistě stojí věnovat pozornost rozdílům v pojmech hluboký a velmi hluboký kaz. Hluboký kaz je klinická situace, kdy kariézní procesy dosahují hloubky ¼ dentinové vrstvy, ale mezi dření a kazem je zachována zóna tvrdého nebo hutného dentinu. V takových případech je riziko obnažení dřeně během preparace kavity nízké. V případech velmi hlubokého kazu jsou při klinickém a radiologickém vyšetření zjištěny tkáně zasažené destrukcí v celé vrstvě dentinu a riziko obnažení dřeně je prakticky nevyhnutelné.
Management hlubokého kazu
Hlavní cíle managementu zubního kazu v rámci vitální terapie pulpy (Vital Pulp Therapy = VPT) proto jsou: management zóny bakteriální infekce, zastavení progrese kazu, stimulace tvorby terciárního dentinu a podpora zhojení dřeně. Optimální platformu pro úspěšnou proceduru VPT samozřejmě poskytuje udržení aseptického pracovního prostředí.
Zubní dřeň chráníme při preparaci zejména tím, že odstraňujeme změklý dentin přerušovaně, za stále kontroly, zda-li jsme nepronikli do pulpy. Nepoužíváme rychloběžné násadce na mikromotory a malé vrtáčky, které by mohly způsobit přehrátí pulpy a došlo by k termické nekróze.
Čtěte také: Zubní cement: Co potřebujete vědět
Techniky preparace kavity
- Neselektivní technika: Zubní lékař má teoreticky možnost zvolit neselektivní techniku preparace kavity, tedy odstranění kariézních tkání po úroveň tvrdého dentinu, což je procedura proveditelná během jedné návštěvy ordinace. Tato strategie managementu je však považována z hlediska zachování vitality dřeně za nejagresivnější.
- Selektivní technika: Doporučované techniky selektivní preparace kavity naopak využívají osvědčených vlastností bioaktivních materiálů a umožňují pouze lokální použití ručních nástrojů v podobě exkavátorů. Tyto techniky je také možné provést během jedné návštěvy (jednofázově) nebo přechodnou formou během dvou návštěv. Při selektivní preparaci kavity je možné ponechat na pulpální straně kavity měkký dentin (zde je pak obzvláště žádoucí baktericidní účinek materiálu, např. Biodentine), zatímco periferní kariézní dentin se odstraní až k tvrdému dentinu. Použití biomateriálu při nepřímé technice selektivního odstraňování kariézních hmot rozložené do dvou návštěv sestává ze zhotovení provizorní výplně zubu mezi návštěvami.
Nepřímé překrytí zubní dřeně
Nepřímé překrytí zubní dřeně provádíme pouze v případě splnění několika podmínek. Je nutné, aby pulpa byla zdravá a neinfikovaná, rozsah změklého ale neinfikovaného dentinu ponechaného v kavitě byl maximálně 1 mm2 a aby kaz byl pouze u dřeně (caries pulpae proxima) a ne ve dřeni (caries ad pulpam penetrans). Tento způsob ošetření kazu blízkého dřeni je také doporučeno provádět u mladých pacientů do 21 - 29 let. Kavitu vydezinfikujeme pomocí 1 - 2,5 % NaOCl, poté ji jemně opláchneme a osušíme. Preparát Ca(OH)2 působí u nepřímého překrytí zubní dřeně tak, že vysuší a sklerotizuje změklý dentin, dezinfikuje kavitu a aktivuje alkalické fosfatázy v pulpě změnou pH ze 7,4 - 7,6 na 8,6 - 9,0.
Přímé krytí dřeně a pulpotomie
V rámci výkonů se zachováním vitality zubní dřeně může dojít k jejímu odhalení a poškození. Za určitých podmínek mohou nediferencované mezenchymální kmenové buňky opustit svoji perivaskulární niku a následně diferencovat v buňky podobné odontoblastům, které mohou produkovat osteodentin. Přímé krytí dřeně, které se konvenčně provádí pomocí hydroxidu vápenatého, bylo kvůli nejisté prognóze vyplývající z velkého množství komplikací po mnoho let klasifikováno jako riziková procedura. To způsobilo, že mnoho zubních lékařů od této metody upustilo ve prospěch ošetření kořenových kanálků.
V klinické praxi se setkáváme s různými příčinami obnažení dřeně. Existují situace definované jako obnažení dřeně I. třídy, kde nebyly před ošetřením patrné známky hluboké kariézní léze, a k obnažení dřeně došlo v důsledku traumatu zubu nebo iatrogenně. Ošetření takto asymptomatického zubu materiálem Biodentine se zdá být relativně jednoduchou procedurou pro jednu až dvě návštěvy ordinace. U obnažení dřeně II. třídy se ale už zabýváme přítomností hluboké nebo velmi hluboké kariézní léze. Obnažení pulpy je klinicky považováno za zónu bakteriální infekce i tehdy, je-li dřeň asymptomatická. V těchto situacích doporučuje ESE (Evropská endodontická společnost) rozšířený protokol ošetření (aseptická procedura se zvětšením, dezinfekce a použití cementu na bázi křemičitanu vápenatého).
Největší terapeutickou výzvu představují případy odhalení kazu s příznaky svědčícími pro ireverzibilní pulpitidu, nebyl-li použit kofferdam a při odstraňování kazu byly kontaminovány nástroje. Tyto případy by měly být v danou chvíli ošetřeny asepticky pomocí pulpektomie. Ve studii Uesrichai a kol. byly s velkým úspěchem ošetřeny stálé zuby dětí ve věku 6-18 let s příznaky naznačujícími ireverzibilní pulpitidu, a to metodou částečné pulpotomie za použití materiálů ProRoot MTA a Biodentine. Autoři uvádějí, že rozhodnutí klasifikovat dřeň jako reverzibilně zanícenou není určující, pokud jde o skutečný opravný potenciál tkání.
Je nesmírně důležité, aby byly zuby, především pak ty mladé, mnohem častěji vystaveny minimálně invazivním nebo neinvazivním strategiím odstraňování kariézních lézí, tj. více se po obnažení dřeně využívalo nepřímé krytí dřeně, selektivní odstraňování kazu nebo pulpotomie. Pro zajištění podmínek potřebných pro hojení dřeně je také důležité sledování situace po ošetření. V daný okamžik je třeba předpokládat, že diagnóza ireverzibilní nebo reverzibilní pulpitidy je čistě klinickým termínem a nikoli biologickým, protože ji nelze ověřit. Podle prohlášení ESE je potřeba v případě reverzibilního zánětu nebo v počátečních fázích ireverzibilních zánětlivých procesů vyhodnocovat vitalitu dřeně velice pečlivě a za použití všech dostupných metod. Klinická diagnóza a následná volba bioaktivního materiálu se zde jeví jako zásadní problém.
Autoři jedné studie z roku 2017 došli k závěru, že za vhodnou formu dlouhodobého managementu lze v případě symptomatického kariézního obnažení dřeně maturovaných zubů považovat částečnou pulpotomii s použitím bioaktivního materiálu, která byla po 2 letech úspěšná z více než 80 %. Provedení pulpotomie vyžaduje vyhodnocení stavu dřeně zubním lékařem i v průběhu ošetření. Nejlepší metodou se zdá být kontrola doby krvácení při irigaci roztokem NaOCl.
Taha a kol. doporučuje dosáhnout hemostázy přiložením vatového tampónku napuštěného 2,5% NaOCl na dobu 2 minut a dalším suchým tampónkem na něm. Ve studii byla tato procedura opakována podle potřeby až po dobu 6 minut. Pokaždé byla přesně měřena a důsledně kontrolována doba krvácení. Poté byl na dřeň za použití amalgámového nosiče nanesen Biodentine, který byl šetrně adaptován a kondenzován ve 3 mm silné vrstvě. Po 12 minutách byla zhotovena pevná výplň ze skloionomerního cementu, kompozitu nebo kovová korunka.
Srovnání MTA a Biodentinu
MTA (mineral trioxide aggregate) je modifikovaný portlandský cement, který se skládá z křemičitanu trojvápenatého, křemičitanu vápenatého, hlinitanu vápenatého, dihydrátu síranu vápenatého a oxidu bismutitého. Hlavním důvodem diskolorací u MTA je oxidační reakce oxidu bismutitého, látky s vysokou mírou nepropustnosti pro RTG záření, která vytváří tmavé sraženiny. Z pragmatického hlediska je v případě MTA podstatným a často zmiňovaným problémem dlouhá doba vytvrzení více než 2 hodiny a podle některých dokonce i 4 hodiny.
Biodentine je cement na bázi křemičitanu trojvápenatého. Prášek, který je základní složkou, obsahuje křemičitan trojvápenatý a vápenatý, uhličitan vápenatý, oxid železa a oxid zirkoničitý. Tekutina je směs chloridu vápenatého, který funguje jako akcelerátor reakce vytvrzování, a polymeru jako faktoru snižujícího obsah vody. Při použití Biodentine je také mnohem méně častý výskyt viditelných šedavých diskolorací zubů a lze jej proto používat i v oblastech chrupu, které jsou esteticky exponované. Výhodou manipulace s Biodentine je kratší doba vytvrzení, jen 10-12 minut, a možnost zhotovení celé výplně technikou nanášení velkých vrstev (bulk-fill) během jedné návštěvy, bez nutnosti dalších materiálů (např. skloionomerní cement, kompozit). Bylo prokázáno, že samotný Biodentine může nahradit strukturu zubu až po dobu šesti měsíců. Zhotovit definitivní výplň je nejlepší nejdříve po dvou týdnech. To také poskytne zubnímu lékaři delší čas pro sledování klinického stavu dřeně u diagnosticky nejistých případů. Bioaktivní materiál Biodentine navíc obsahuje bezprostředně po namíchání relativně velké množství vody, což potenciálně ztěžuje použití kompozitů. Doporučuje se proto odstranit Biodentine, který již je zcela připevněný k hmotě zubu, a dokončit definitivní kompozitní výplň při další návštěvě. Je možné používat adhezivní vazebné systémy a techniku total-etch, stejně jako konvenční samoleptací vazebné systémy.
Bioaktivní materiály si určitě zasluhují pozornost zubních lékařů kvůli výhodám daným jejich biostimulačními vlastnostmi. Díky nim je v současné době věnováno tolik pozornosti vitálním metodám ošetření dřeně a amputačním procedurám. Biodentine, dalo by se říci „náhražka dentinu“, je materiál, který se klinicky osvědčil v záchovné stomatologii, endodoncii i dětské stomatologii.
| Vlastnost | MTA (Mineral Trioxide Aggregate) | Biodentine |
|---|---|---|
| Základní složení | Modifikovaný portlandský cement (křemičitan trojvápenatý, křemičitan vápenatý, hlinitan vápenatý, dihydrát síranu vápenatého) | Křemičitan trojvápenatý, křemičitan vápenatý, uhličitan vápenatý, oxid železa |
| Rentgenkontrastní složka | Oxid bismutitý | Oxid zirkoničitý |
| Doba tuhnutí | > 2 hodiny (až 4 hodiny) | 10-12 minut |
| Potenciál dyskolorace | Vysoký (kvůli oxidu bismutitému) | Nízký |
| Uvolňování Ca(OH)2 | Ano | Ano |
| Antibakteriální vlastnosti | Ano | Ano |
| Forma aplikace | Vyžaduje další materiály (např. skloionomerní cement, kompozit) | Bulk-fill, možnost zhotovení celé výplně najednou |
| Doporučená doba pro definitivní výplň | N/A | Nejdříve po dvou týdnech |
tags: #alkalicky #cement #zubni #lekarstvi