Интеллектуальное электрометрическое устройство для диагностики кариеса зубов

А И Кириллов; Ю К Шелковников; М А Плетнев

doi:10.22213/2410-9304-2023-2-130-139

Авторы

А. И. Кириллов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Ю. К. Шелковников Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН
М. А. Плетнев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-2-130-139

Ключевые слова:

электрометрический метод, диагностика кариеса, твердые ткани зуба, кариозный процесс, кариес зубов

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы разработки медицинского прибора для высокоточного измерения и автоматического диагностирования стадии кариозного процесса зубов. Дан анализ состава и особенностей твердых тканей зуба, определяющих причины возникновения и развития кариеса. Установлено, что основной причиной кариозного процесса является действие кислотообразующих бактерий на эмали зуба. Показано, что наиболее перспективным методом для диагностики кариеса является электрометрический метод, заключающийся в измерении электропроводности электролита твердых тканей зуба. Описаны известные устройства для реализации электрометрического метода, использующие применение постоянного тока через биоткань зуба, но не учитывающие электрохимические особенности протекания этого тока. Выполнена электрохимическая интерпретация протекания тока через биоткани и два электрода с переключателем полярности этих электродов, позволяющим исключить эффект поляризации биоткани и электродов как для зубов in vivo, так и in vitro. Приведена эквивалентная схема протекания тока через биоткань, по значению которого можно судить о стадии кариозного процесса: интактная эмаль, предкариозное состояние, начальный, поверхностный, средний и глубокий кариес. Рассмотрено применение для измерения электропроводности биотканей двух токоподводящих к ней электродов: активного из нержавеющей стали с применением 10%-го раствора CaCl2 и пассивного электрода также из нержавеющей стали и с использованием электролита биоткани зуба (имитируемого 0,9%-м раствором NaCl). Выполнена сравнительная оценка электропроводности электролита биоткани зуба и электропроводности электролитов активного и пассивного электродов для оценки погрешности электрометрического метода. Разработано высокоточное интеллектуальное электрометрическое устройство (защищенное патентом на изобретение), позволяющее автоматически по значению электропроводности биоткани зуба определять стадии кариозного процесса; приведено описание работы этого устройства.

Биографии авторов

А. И. Кириллов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

младший научный сотрудник

Ю. К. Шелковников, Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

М. А. Плетнев, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой «Химия и химическая технология»

Библиографические ссылки

Шелковников Е. Ю., Кириллов А. И., Рединова Т. Л. и др. Устройство для электродиагностики твердых тканей зуба: Патент на изобретение № 2654399 МПК A61C19/04, A61B5/053; опубл. 17.05.2018, бюл. №14.

Плотности растворов // Аналитическая химия. URL: https://www.freechemistry.ru/sprav/plot.htm (дата обращения: 1.05.2023).

Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 10, испр. и доп. / под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. СПб.: "Иван Федеров", 2003. 240 с.

Сваровская Н. А., Колесников И. М., Винокуров В. А. Электрохимия растворов электролитов. Ч. I. Электропроводность: учеб. пособие. М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2017. 66 с.

Биоимпедансный анализ состава тела человека / Д. В. Николаев [и др.]. М.: Наука, 2009. 392 c.

Кириллов А. И., Шелковников Е. Ю., Кизнерцев С. Р. Использование имитационного моделирования при выборе способа измерения электропроводности твердых тканей зуба // Ползуновский альманах. 2019. № 4. С. 66-69.

Электрические свойства биологических тканей. URL: https://www.megapredmet.ru/1-70460.html (дата обращения: 21.04.2023).

Белик Д. В., Белик К. Д. Аппаратные подходы к практике измерения импеданса биотканей In Vivo в условиях различной помеховой обстановки ЛПУ / Сибирский научно-исследовательский и испытательный центр медицинской техники. URL: https://studylib.ru/doc/282791/apparatnye-podhody-k-praktike-izmereniya-impedansa (дата обращения: 21.04.2023).

Виды эквивалентных электрических схем тканей организма // Хелпикс. URL: https://helpiks.org/1-103574.html (дата обращения: 21.04.2023).

Huysmans, M.C., Longbottom, C., Christie, A.M., Bruce, P.G., Shellis, R.P., 2000. Temperature dependence of the electrical resistance of sound and carious teeth. J. Dent. Res. 79, 1464-8. https://doi.org/10.1177/00220345000790070601.

Lippert, F., Butler, A., Lynch, R.J.M., 2011. Enamel demineralization and remineralization under plaque fluid-like conditions: a quantitative light-induced fluorescence study. Caries Res. 45, 155-61. https://doi.org/10.1159/000325743.

Maia A.M.A., Fonsêca D.D.D., Kyotoku B.B.C., Gomes A.S.L., 2010. Characterization of enamel in primary teeth by optical coherence tomography for assessment of dental caries.Int. J. Paediatr. Dent. 20, 158-64. https://doi.org/10.1111/j.1365-263X.2009.01025.x.

Iijima, Y., 2008. Early detection of white spot lesions with digital camera and remineralization therapy. Aust. Dent. J. 53, 274-80. https://doi.org/10.1111/j.1834-7819.2008.00062.x.

Bardow, A., Hofer, E., Nyvad, B., ten Cate, J.M., Kirkeby, S., Moe, D., Nauntofte, B., 2005. Effect of saliva composition on experimental root caries. Caries Res. 39, 71-7. https://doi.org/10.1159/000081660.

Thenisch N.L., Bachmann L.M., Imfeld T., Leisebach Minder T., Steure, J., 2006. Are mutans streptococci detected in preschool children a reliable predictive factor for dental caries risk? A systematic review. Caries Res. 40, 366-74. https://doi.org/10.1159/000094280.

Микрофлора полости рта: норма и патология: учеб. пособие / Е. Г. Зеленова, М. И. Заславская, Е. В. Салина, С. П. Рассанов. Н. Новгород: Издательство НГМА, 2004. 158 с.

Биохимия твердых тканей полости рта в норме и при патологии: учеб. пособие / под общ. ред. А. В. Шестопалова. М.: РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздрава России, 2019.

Мчедлидзе Т. Ш., Касумова М. К., Иванова Г. Г., Иванов В. Н., Тихонов Э. П. Способ и устройство для диагностики состояния твердых тканей зубов (биообъектов). Патент RU 2330608 A61B 5/053 (2006.01). Опубл. 10.08.2008

Леонтьев В. К., Иванова Г. Г., Жорова Т. Н. Электрометрическая диагностика начального, фиссурного, рецидивного кариеса и других поражений твердых тканей зубов с законченной минерализацией эмали: методические рекомендации министерства здравоохранения РСФСР. Омск: ОМИ, 1988.

Разработка информационно-измерительной системы для диагностики твердых тканей зуба / Е. Ю. Шелковников, А. И. Кириллов, М. П. Кожевников, А. В. Матросов // Приборостроение в XXI веке: сборник материалов XIII Всероссийской НТК. Ижевск: ИжГТУ, 2017. C. 373-381.

Пустовойтова Н.Н., Казеко Л. А. Современные подходы к диагностике кариозной болезни. Минск: БГМУ, 2010. 44 с.

Николаев А. И., Цепов Л. М. Практическая терапевтическая стоматология. М.: МЕДпресс-информ, 2008. 960 с.