Строение и поведение зубной эмали в аспекте стоматологического лечения

На поперечном срезе эмалевые призмы представляют собой структуры, состоящие из «головки» или «тела» и «хвостика», которые, соединяясь между собой, формируют сетку. Закругленная головка призмы (ширина 5 мкм) располагается между узкими хвостиками (длина 5 мкм) двух соседних призм. Обычно «головка» призмы ориентирована в направлении окклюзионной поверхности или режущего края, а «хвостик» — в направлении шейки.

Структурными компонентами эмалевых призм являются миллионы небольших продолговатых кристаллов апатита различных формы и размера. Кристаллы расположены строго определенным образом, что придает призмам прочность и структурную идентичность. Длинные оси кристаллов апатита в области «головки» призмы расположены параллельно длинной оси призмы, а в области «хвостика» кристаллы расположены под углом к длинной оси призмы. Чувствительность кристаллов к кислоте (при травлении или кариесе) во многом зависит от их ориентации в призме. Разрушение кристаллов под воздействием кислоты в большей степени происходит в области «головки» призмы, в то время как кристаллы, расположенные в области «хвостика» и по периферии «головки», относительно устойчивы к кислотам. Кристаллы имеют неправильную форму. Их средняя длина составляет 1600 Е, средняя ширина - 200-400 Е. Каждый кристалл состоит из тысяч ячеек, которые представляют собой строго упорядоченную последовательность атомов. Так, кристалл может иметь следующую шестиугольную конфигурацию: 300 ячеек в длину, 40 — в ширину и 20 — в толщину.

Органическая матрица, или оболочка призмы, окружает каждый кристалл. Ее следует рассматривать не как отдельную структурную единицу, а как богатое органическим веществом пространство.

Эмалевые призмы, скручиваясь в спираль, формируют неоднородную структуру каждой группы или слоя призм, так как они меняют свое направление от границы с дентином до поверхности эмали, где заканчиваются, не доходя до наружной поверхности зуба несколько микрометров. Эмалевые призмы редко располагаются строго радиально по отношению к коронке зуба, чаще они расходятся по направлению часовой стрелки (или против часовой стрелки). Некоторые группы призм могут сплетаться между собой, и эмалевые столбики искривляются. В этих участках эмаль носит название грубой. Грубая эмаль наблюдается в пришеечной области и в области режущего края и окклюзионной поверхности. Такая эмаль не подвержена сколам, она с трудом поддается действию режущих инструментов при препарировании зуба.

Изменение направления эмалевых призм, позволяющее минимизировать сколы эмали в аксиальном направлении, обуславливает оптическую неоднородность призм, называемую кольцами Гунтера—Шрегера. Эти кольца представляют собой чередующиеся светлые и темные зоны различной ширины, которые имеют слегка различную проницаемость и органическую составляющую. Кольца обнаруживаются в различных областях всех групп зубов. Поскольку ориентация эмалевых призм в каждом зубе различна, количество колец Гунтера— Шрегера также варьируется. На фронтальных зубах они (кольца) обнаруживаются в области режущего края. Их число увеличивается в направлении от клыков к премолярам. В молярах кольца располагаются от пришеечной области до вершин бугров. Ориентация эмалевых призм в «головке» и «хвостике», а также участки грубой эмали обеспечивают ее прочность за счет распределения и рассеивания ударной силы.

Эмалевые пучки — это гипоминерализованные участки эмалевых призм и межпризменного пространства, проходящие между соседними группами призм от эмалево-дентинного соединения. Эти пучки образуются в дентине и проникают в эмаль по направлению длинной оси зуба. Считается, что они могут играть определенную роль в распространении кариозного процесса. Эмалевые пластинки (ламеллы) представляют собой тонкие листовидные дефекты, располагающиеся между группами эмалевых призм и иногда внедряющиеся в дентин. Они содержат в основном органическое вещество, что делает их слабыми участками, способствующими проникновению бактерий и распространению кариеса. Иногда отростки одонтобластов пересекают эмалево-дентинное соединение и внедряются в эмаль. В этих случаях они носят название эмалевые веретена. Они имеют утолщенные концы и могут служить болевыми рецепторами, чем объясняется чувствительность эмали при препарировании у некоторых пациентов.
Формирование эмалевых призм происходит линейно путем последовательной цикличной минерализации.

Образующаяся в результате неоднородность в структуре и минерализации эмали носит название линии Ретциуса, которые, по существу, являются кольцами роста. На горизонтальном срезе зуба линии Ретциуса имеют вид концентрических колец, а на вертикальном срезе они аркообразно пересекают в поперечном направлении бугры и режущие края зубов, косо спускаясь в пришеечной области и заканчиваясь на границе между эмалью и дентином.

Наружный слой эмали, толщиной около 30 мкм не содержит призм и является бесструктурным. Он обычно обнаруживается в пришеечной области, реже — на буграх. Кристаллы апатита в нем расположены параллельно друг другу и перпендикулярно к линиям Ретциуса. Этот слой считается гиперминерализованным. Микроскопически поверхность эмали изначально имеет углубления в тех местах, где заканчиваются эмалевые призмы. Эти углубления имеют различные форму и глубину и способствуют адгезии налета, что приводит к развитию кариеса, особенно в молодом возрасте. К счастью, поверхность эмали с возрастом истирается и становится гладкой.

Граница между эмалью и дентином имеет название эмалево-дентинное соединение. Линия соединения носит фестончатый или волнообразный характер, причем гребни волн обращены к эмали. Таким образом, закругленные участки эмали входят в узкие отростки дентина, тем самым обеспечивая прочное соединение. Зона эмалево-дентинного соединения, толщиной около 30 мкм также является гиперминерализованной.

В области фиссур и естественных углублений на окклюзионной поверхности моляров и премоляров имеются глубокие инвагинации эмали. Это приводит к тому, что толщина эмали в этих участках значительно уменьшается. Поэтому фиссуры служат своего рода ловушками для пищевых остатков и бактерий, предрасполагающими к развитию кариеса. Борозды на окклюзионной поверхности зубов, покрытые здоровым слоем эмали, и бугры, являющиеся противоположными бороздам образованиями, формируют V-образный рельеф, позволяющий пищевым остаткам соскальзывать на щечную и язычную поверхности во время жевания и не задерживаться на окклюзионной поверхности. И борозды, и фиссуры образуются в местах соединения пластов эмали. Однако там, где имело место здоровое соединение, формируются борозды, а в местах, где наблюдался дефект соединения, — фиссуры.
Эмаль не способна к самовосстановлению, так как амелобласты подвергаются дегенерации сразу после формирования эмалевой призмы. Терминальной функцией амелобласта является секреция мембраны, покрывающей «хвостик» эмалевой призмы.

Эта мембрана носит название насмитовой оболочки или первичной кутикулы. Мембрана покрывает коронку каждого зуба при прорезывании и стирается при жевании и чистке зубов. Кутикула заменяется пелликулой, которая представляет собой преципитат протеинов слюны. Микроорганизмы, прикрепляясь к пелликуле, образуют зубной налет — потенциальный фактор развития кариеса.

Хотя эмаль является очень твердой и прочной тканью, она частично или полностью проницаема для некоторых ионов и молекул. Проникновение происходит в основном через гипоминерализованные участки, а так же участки, богатые органическими веществами, такие как межпризменные пространства, трещины и другие дефекты эмали. В факторе транспортировки ионов и молекул через небольшие межпризменные промежутки большую роль играет вода. Проницаемость эмали с возрастом снижается из-за изменений, происходящих в матриксе эмали. Это явление называют процессом созревания эмали.

Эмаль растворяется под воздействием кислотных агентов, однако это не всегда происходит одинаково. Растворимость эмали увеличивается от ее поверхности к эмалево-дентинному соединению. Растворимость поверхностного слоя эмали снижается при наличии фторидов (во время формирования эмали или после их аппликации). Концентрация фторидов уменьшается по мере приближения к эмалево-дентинной границе. Добавление фторидов изменяет химические и физические свойства апатитов эмали и влияет на ее твердость, химическую реактивность и стабильность. Даже ничтожное количество фторидов стабилизирует структуру эмали путем снижения ее растворимости под воздействием кислот, снижения уровня деминерализации и повышения уровня реминерализации. Исследования также показали, что местная аппликация фторидов воздействует на бактериальную флору, что увеличивает кариес-резистентность.

В стоматологии, механизм «сцепления» композитов и герметиков с эмалью основан на кислотном травлении последней. В этих целях обычно используется 35-50% фосфорная кислота. В результате травления поверхность эмали становится неровной, формируется большое количество микроскопических повреждений из-за неравномерного растворения «головок» и «хвостиков» эмалевых призм. Сцепление композита или герметика с поверхностью протравленной эмали происходит за счет образования связей материала, которые проникают в образовавшиеся при травлении микропространства. Таким образом, микроретенция композита или герметика на поверхности эмали обеспечивается свойством последней неравномерно растворяться под воздействием кислоты.