Лабораторное исследование способности новых высокоскоростных турбинных наконечников самостоятельно противостоять обратному всасыванию

В исследовании проведена оценка способности пяти моделей новых высокоскоростных турбинных наконечников противостоять обратному всасыванию. В первую очередь измерили давление обратного всасывания с вытеснением воды в стеклянной трубке. Далее при трех различных условиях подсчитали, сколько раз необходимо включить и выключить прибор перед тем, как на кусочке марли, расположенном на воздуховоде, появится след от флуоресцентного красителя. Также исследовали следы от флуоресцентного красителя, появившиеся на воздуховодах. В результате было выявлено: уровень воды для каждой части одного наконечника TwinPower Turbine PAR-4HX-O был меньше 0 мм. В этой модели не наблюдали какого-либо заметного проникновения флуоресцентного красителя в воздуховод даже после 500 включений и выключений в условиях появления дыма/водяной пыли, за исключением условия полного погружения. Что касается прочих наконечников (Ti-Max X700L, T1 Control, Synea TA-98 CLED, GENTLEsilence LUX 8000B), в них отмечено обратное всасывание. Новый турбинный наконечник TwinPower Turbine PAR-4HX-O не обладает способностью самостоятельно обратно всасывать жидкость. Тем не менее необходимо избегать полного погружения недостаточно герметичной головки наконечника во избежание всасывания жидкости.

---

The anti-suck-back ability of five new high-speed air turbine handpiece models was evaluated in this study. First, suck-back pressure with water displacement within a glass tube was measured.
Next, under three different conditions, how many on-off times it takes before fluorescent stains became visible on a piece of gauze at the exhaust vent was counted and the presence of fluorescent
stains on the exhaust vents itself was examined. As a result, the water height for each part of one handpiece, the TwinPower Turbine PAR-4HX-O, was below 0 mm. Except for under full emersion,
this model did not have any visible fluorescence penetration to the exhaust vent even after 500 on-off switches under fume/mist conditions. Conversely, the other handpieces (Ti-Max X700L, T1 Control, Synea TA-98 CLED, GENTLEsilence LUX 8000B) showed suck-back. In conclusion, the first mentioned new turbine handpiece, the TwinPower Turbine PAR-4HX-O had a possibility of no suck-back
by itself. However, full immersion of the whole head of the handpiece which is not completely sealed must be avoided to prevent liquid intake.

Высокоскоростные турбинные наконечники вращаются путем захвата воздуха, называемого приводным, в крыльчатке внутри головки наконечника. Когда турбинный наконечник перестает вращаться, прекращается подача приводного воздуха. Если приводной воздух не подается к крыльчатке, она будет продолжать вращаться в течение нескольких секунд перед остановкой. Во время вращения внутри головки крыльчатка выполняет функции вытяжного вентилятора и всасывает наружный воздух через выпускную трубку в турбинный наконечник и в блок очистки [3, 4, 6, 11]. Это явление называется обратным всасыванием [6, 11].

Обратное всасывание приводит к всасыванию слюны и крови из полости рта, а также спиленных частиц, что загрязняет не только турбинный наконечник, но и муфту, трубку и блок очистки. Может возникнуть перекрестная инфекция, даже если производить замену турбинного наконечника для каждого пациента [2–4, 6, 7, 11, 14–17].

оэтому некоторые компании разрабатывают наконечники, которые содержат обратный клапан, лабиринтные уплотнения и прочие компоненты для минимизации обратного всасывания. Тем не менее эти изделия не способны устранить его полностью. Более того, данные устройства требуют дополнительного встроенного оборудования, устанавливаемого на блоках очистки [8–10, 12, 13], предотвращающего обратное всасывание. Возможность полностью устранить его, что означает отсутствие всасывания за счет внутреннего вращения турбинного наконечника, даст отличный шанс предотвратить заражение пациента перекрестной инфекцией с помощью наконечника.

Цель исследования

Оценка способности пяти высокоскоростных турбинных наконечников противостоять обратному всасыванию.

Материалы и методы

Исследованы пять моделей новых наконечников (A: Ti-Max X700L, NSK, Тотиги, Япония, B: T1 Control, Sirona, Бенсхайм, Германия, C: Synea TA-98CLED, W&H, Бюрмос, Австрия, D: GENTLEsilence LUX 8000B, KAVO, Биберах, Германия, E: TwinPower Turbine PAR-4HX-O, Morita, Киото, Япония), произведенных разными независимыми компаниями (табл. 1). Исследования проводили с использованием специального устройства для точного контроля вращения наконечников и давления воздуха вместо обычного блока очистки. Для обеспечения согласованности результатов в месте подсоединения каждого наконечника применяли давление воздуха, равное 0,25 МПа, но зачастую использовали давление 0,2–0,3 МПа.

Измерение давления обратного всасывания

Для измерения давления всасывания всей головки наконечника вращение турбинного наконечника осуществлялось в специальной герметичной колбе с дополнительной стеклянной трубкой, находящейся в ее стенке, а конец был погружен в другой лабораторный стакан, заполненный водой, окрашенной в синий цвет (рис. 1). Также для измерения давления обратного всасывания передней и задней поверхностей наконечника каждую из них накрывали герметичной пластмассовой трубкой, отдельно подсоединенной к специальной герметичной колбе (рис. 2). После прекращения подачи сжатого воздуха и остановки вращения определяли количество воды синего цвета, которое попало в стеклянную трубку, путем измерения максимальной высоты/уровня воды. После пяти испытаний каждой части пяти наконечников была рассчитана и записана средняя высота в миллиметрах.

Таблица 1 Модели наконечников, прошедшие оценку

Идентификатор образца	Производитель	Наименование наконечника
A	NSK, Тотиги, Япония	Ti-Max X700L
B	Sirona, Бенсхайм, Германия	T1 Control
C	W&H, Бюрмос, Австрия	Synea TA-98CLED
D	KAVO, Биберах, Германия	GENTLEsilence LUX 8000B
E	Morita, Киото, Япония	TwinPower Turbine PAR-4HX-O

Для определения уровня воды для всей головки наконечника использовали дисперсионный анализ и тест Таки (р<0,01), чтобы определить значимость различия для каждого из пяти наконечников.

Проверка наличия обратного всасывания

Чтобы смоделировать условия, возникающие в полости рта, подготовили три условия.

1. Условие появления водяной пыли
С помощью турбинного наконечника PAR-4HE-O (Morita, Киото, Япония), установленного в 10 см от исследуемого турбинного наконечника в лабораторном стакане, закрытом пищевой пленкой, создавали флуоресцентную водяную пыль (60 мл/мин, рис. 3).

2. Условие появления дыма
Исследуемый наконечник поместили в открытую колбу. К короткой трубке колбы прикрепили ультразвуковой распылитель UN-132 (A&D, Токио, Япония) для образования и подачи в колбу флуоресцентного дыма (1 мл/мл,рис. 4).

3. Полное погружение
Всю головку наконечника полностью погружали в раствор флуоресцентного красителя в колбе (рис. 5).

Вращение турбинного наконечника происходило при каждом условии. Чтобы отследить появление следов флуоресцентного красителя, вызванное явлением обратного всасывания, к концу воздуховода прикрепили кусочек тонкой марли. Чтобы упростить процесс наблюдения за обратным всасыванием, в испытании применяли водный раствор 1%-ного флуоресцентного красителя PUSR-80 (Mitsubishi Pencil Co. Ltd., Токио, Япония).

Систематически проводили цикл двухсекундного вращения с остановкой в 5 с 1, 3, 5, 10, 30, 40, 50, 100, 200, 300, 400 и 500 раз до того момента, пока флуоресцентный краситель не становился видимым на марле через флуоресцентный микроскоп при каждом условии испытания. С помощью флуоресцентного микроскопа VB7010 (Keyence, Осака, Япония) сделали и записали фотографии образцов марли и расположили их в соответствии с шестью категориями для оценки наличия или отсутствия видимого флуоресцентного окрашивания (рис. 6). Пять исследователей присваивали баллы каждому изображению исходя из данных категорий. Если в результате четыре из пяти исследователей присвоили фотографии 3 балла и более, ее относили к той категории, в которой наблюдается обратное всасывание. После проведения
исследований с помощью флуоресцентного микроскопа исследовали компонент на муфте воздуховода и головку наконечника на наличие флуоресцентного окрашивания.

Результаты и их обсуждение

Измерение давления обратного всасывания

Высота воды для каждой части наконечника Е, а также уровень для задней поверхности наконечника В были менее 0. Высота воды для всей головки наконечника Е – значительно ниже высоты воды для других головок наконечников (р<0,01), а уровень воды для всей головки наконечника А оказался самым высоким. При сравнении головок каждого наконечника были выявлены значительные отличия (р<0,01). Лишь между наконечниками В и D большой разницы не обнаружено (табл. 2).

Проверка наличия обратного всасывания

В условиях появления дыма и водяной пыли возможное количество включений и выключений до появления видимой флуоресцентной окраски составляло от 20 до 200 раз при использовании моделей А–D. На наконечнике Е не наблюдали видимого флуоресцентного окрашивания даже после 500 включений и выключений в условиях появления дыма и водяной пыли. Но при полном погружении только при одном включении и выключении у всех моделей отмечено обратное всасывание (табл. 3).

Флуоресцентное окрашивание было замечено на воздуховодах наконечников А–D. Флуоресцентный краситель проник в компоненты воздуховода на муфте, а так-же в головку наконечника. На наконечнике Е появление флуоресцентного окрашивания не наблюдали даже после 500 включений и выключений (рис. 7).

Необходима обязательная стерилизация/дезинфекция как внутренней, так и внешней поверхностей всех наконечников [1, 5, 7, 11, 14, 15]. Однако даже если стоматолог использует только что родезинфицированный наконечник для каждого пациента, существует возможность заражения перекрестной инфекцией за счет обратного всасывания, поскольку сама муфта может быть загрязнена после предыдущих процедур. Более того, возможно загрязнение водяных трубок стоматологической установки микроорганизмами во время обратного всасывания жидкостей из полости рта пациента в высокоскоростных
наконечниках [2, 16, 17].

Хотя явление обратного всасывания происходит за счет сочетания давления всасывания, времени внутреннего вращения и прочих факторов, очевидно, что турбинный наконечник создает бóльшую силу всасывания за счет обратного всасывания, о чем можно судить на основании высоты всасываемой воды.

В данном исследовании использовали высоту воды, чтобы определить появление перепада давления за счет явления обратного всасывания. Степень обратного всасывания зависит от сопротивления потока с передней и задней сторон головки. Во всех испытуемых наконечниках, за исключением наконечника Е, наблюдали поток выходящих газов. В данном наконечнике не было отмечено обратного потока на протяжении всего исследования. Давление всасывания наконечника Е, специально разработанного для предотвращения обратного всасывания, было менее 0 во всех исследованных местах. Результаты показали, что внутри головки наконечника отсутствовало отрицательное давление (всасывание) за счет внутреннего вращения, а отрицательное изменение высоты воды свидетельствовало о том, что воздух выходил через головку.

Таблица 2 Максимальное отрицательное давление турбинных наконечников при максимальной высоте воды

Максимальная высота воды		Среднее значение (стандартное отклонение), мм, n=5
Модель наконечника	Вся головка	Передняя поверхность	Задняя поверхность
A	426,0 (5,5)	358,0 (4,5)	219,0 (1,2)
B	31,4 (0,5)*	34,6 (0,5)	<0
C	56,2 (1,3)	11,6 (0,5)	30,0 (0,7)
D	35,8 (0,4)*	29,8 (0,7)	14,6 (0,5)
E	<0	<0	<0

Прим.: *нет значительного отличия (р<0,01).

Таблица 3 Возможное количество включений и выключений до появления видимого флуоресцентного окрашивания

Модель наконечника	Количество включений и выключений (раз)
	Полное погружение	Водяная пыль	Дым
A	1	20	20
B	1	200	50
C	1	200	20
D	1	100	30
E	1	<50	<50

Что касается наконечника В, с задней стороны головки создавалось небольшое давление. Это давало возможность воздуху выйти наружу. Таким образом, обратное всасывание всего наконечника было немного меньше, чем обратное всасывание с передней стороны головки. Давление с задней стороны головки наконечника В создавалось, возможно, за счет конструкции турбинного наконечника, схожей с конструкцией наконечника Е. Наконечник С с передней стороны головки имеет конструкцию, цель которой – предотвращение обратного всасывания, но она недостаточно эффективна. Возможно, это и есть причина того, почему всасывание с передней стороны головки меньше, чем с задней.

В условиях появления водяной пыли и дыма, которые смоделировали клинические условия, возникающие в полости рта, в наконечнике Е обратного всасывания не наблюдали. Были проведены два испытания в условиях появления водяной пыли и дыма, чтобы определить отличие результатов испытаний, проводимых с использованием частиц разного размера. Частицы дыма (10 мкм) меньше, чем частицы водяной пыли (от 10 до 50 мкм), и поэтому легче попадали в воздуховод и были позже обнаружены в наконечниках А–D. Как правило, условия появления водяной пыли, дыма и условие полного погружения могут возникнуть при проведении процедур в больнице. В наконечнике Е не отмечено обратного всасывания в условиях появления водяной пыли и дыма после его включения и выключения 500 раз.

Результаты показали, что модель наконечника способна самостоятельно предотвратить обратное всасывание, даже если в блоке очистки не установлены дополнительные устройства, помогающие сделать это. Наконечник Е может изменить направление потока воздуха, что вызывает обратное всасывание в других наконечниках, с помощью небольших диффузоров в его головке, когда ротор наконечника вращается внутри нее. Обратный поток отводит воздух, нагнетаемый лопаткой турбины, из головки наконечника. В свою очередь, другие наконечники способны только уменьшить степень обратного всасывания с помощью лабиринтных уплотнений, запорных клапанов и прочих устройств.

Тем не менее при полном погружении во всех моделях наконечников наблюдали полное всасывание. Поскольку головка недостаточно герметична, некоторое количество флуоресцентной жидкости может попасть внутрь, а затем вытечь через выпускную линию. При данном условии приводной воздух направляет жидкость к устройству. Это не входит в понятие явления обратного всасывания, поскольку не является результатом всасывания внутри выпускных линий, происходящего за счет внутреннего вращения. Поэтому следует соблюдать осторожность, что-бы не опустить весь наконечник в слюну или кровь для предотвращения заражения перекрестной инфекцией.

Выводы

Наконечник Е способен самостоятельно предотвратить обратное всасывание. Эта способность крайне важна с практической точки зрения, поскольку обеспечивает дополнительную возможность предупредить заражения перекрестной инфекцией через наконечники. Однако необходимо избегать полного погружения всей головки наконечника для предотвращения всасывания жидкости.

Координаты для связи с авторами:
ozawa-t@tsurumi-u.ac.jp – Озава Тошико; gomi-k@
tsurumi-u.ac.jp – Накано Мазако, Араи Такаши

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ НАХОДИТСЯ В РЕДАКЦИИ