История стоматологического инструмента: бормашина
Воздавая должное человеческой изобретательности, пожалуй, будет справедливо начать рассказ о бормашине не с момента создания первых прототипов, а с древнейших времен, когда появились первые стоматологические сверла. Эти события разделяют тысячелетия. Лучшие лекари своего времени стремились найти оптимальные решения, чтобы повысить качество лечения и помочь своим пациентам.
Как свидетельствуют находки археологов, уже в IХ веке до н. э. индейцы майя использовали для сверления отверстий в зубах круглую трубку из нефрита или меди. Абразивным материалом служил кварц, истолченный в воде, а сама трубка вращалась ладонями или с помощью веревки. Еще одна интересная находка, сделанная на месте стоянки древних индейцев, позволила установить, что майя использовали также сверла из твердого вулканического стекла, причем не только с лечебной, но и с эстетической целью — с их помощью зубы инкрустировались драгоценными камнями. И надо отметить, индейцы достигли в этом большого мастерства: отверстия, выполненные такими сверлами, восхищают археологов своей идеальной формой!
Вот еще несколько любопытных фактов о древней стоматологии. На территории современной Индии и Пакистана не так давно был найден инструмент для сверления, возраст которого составляет около 9 тысяч лет. Созданный по образу и подобию конструкции для добывания огня, он представляет собой деревянный лук, связанный со вращающимся веретеном с помощью струны.
Хирург Архиген, живший в Древнем Риме (I веке н. э.), считается одним из первых врачей, применивших трепан для препарирования полости зуба. В дальнейшем эта методика не использовалась до XV века, когда ее вновь применил профессор Болонского университета Джованни ди Арколи, о котором мы уже упоминали в статье об истории протезирования.
В конце XVII века голландским хирургом Корнелиусом Золингеном был сконструирован первый ручной бор, состоявший из стержня с шести- или восьмигранной ручкой и съемных головок разной формы. Врач работал с бором, вращая его пальцами, и, хотя это была трудоемкая, долгая и болезненная процедура для пациента и самого врача, этот способ применялся достаточно долго за неимением других альтернатив.
В конце XVIII века Джон Гринвуд, который вошел в историю как личный стоматолог Джорджа Вашингтона, сконструировал прототип бормашины с ножным приводом. Привод был взят из колеса прялки. Бормашина при всей своей громоздкости была рабочей: Гринвуд с ее помощью сделал четыре протеза для президента. Примерно в то же время стали появляться новые модели ручных дрелей. В 1846 году американец Амос Уэсткотт изобрел ручной бор, который надевался на указательный палец правой руки, как кольцо, что облегчало врачу работу, но от мозолей все же не спасало.
Со временем стали появляться более сложные ручные дрели с использованием ротационного движения. Так, в 1858 году соотечественник Уэскотта Чарльз Мерри сконструировал зубную дрель с двумя ручками: одна предназначалась для удерживания режущего инструмента, вторая — для сообщения ему вращательного движения. Помимо того, что такая дрель существенно сокращала время сверления, она еще давала возможность врачу направлять инструмент на больной зуб с требуемой точностью.
В 1864 году британец Джордж Харрингтон создал бормашину с заводным пружинным механизмом (завод пружины был рассчитан на 2 минуты) и двумя сменными головками. Такая конструкция позволяла дантисту выполнять препарирование еще быстрее и при необходимости менять головки в зависимости от расположения зуба.
В конце 1860-х годов американец Уильям Бонвилл создал первую портативную стоматологическую дрель. Идея создания такого инструмента у него родилась после наблюдения за работой телеграфной машины, оснащенной двумя электромагнитными катушками. Будучи практикующим дантистом, он задался целью создать максимально функциональный инструмент, удобный в управлении и работе. Его изобретение стало настоящим прорывом в области создания электромагнитных приборов. Бонвиллу была вручена медаль Эллиота Крессона — высшая награда института Франклина за научные и технические достижения. Прибор был признан по-настоящему практичной моделью и нашел широкое применение не только у дантистов, но и, что интересно, у мастеров-татуировщиков, у которых теперь был свой профессиональный инструмент для работы.
Почти одновременно с Уильямом Бонвиллом патенты на свои изобретения получил и механик фирмы S. S. White Джордж Грин. В 1868 году он сконструировал пневматическую бормашину с ножным приводом, скорость вращения бора составляла 2 тысячи оборотов в минуту. Компания S. S. White взялась за промышленный выпуск модели — это был первый случай в истории, когда производство бормашины было поставлено на поток. Модель Грина считается прототипом турбинных бормашин, которые начали использоваться в середине XX века.
Интересно, что в это же время над своей моделью педальной бормашины, сконструированной по аналогии с ножной швейной машинкой, работал и американец Джеймс Моррисон. В отличие от статичных моделей бормашин, крепившихся к стене или потолку, предложенная им конструкция устанавливалась на полу и была мобильна. В 1876 году специалисты S. S. White создали усовершенствованный вариант машины Моррисона с инновационным принципом передачи вращения от двигателя к наконечнику с бором с помощью гибкого рукава (гибкого вала, заключенного в оболочку).
Бормашины с гибким рукавом от S. S. White считались самыми лучшими, но и у них были свои недостатки. Во-первых, они изрядно шумели. Во-вторых, гибкий рукав не передавал значительные обороты двигателя, а бор, работающий на низких скоростях, часто заклинивало. В-третьих, неплавное вращение бора усугубляло болезненные ощущения пациентов. Со временем конструктивные решения позволили добиться более плавной работы бормашины и сделать ее менее шумной.
По результатам исследования японских неврологов, пациенты, страдающие дентофобией, совершенно по-другому реагируют на звуки включенной бормашины, чем пациенты, у кого такой фобии нет. У людей, для которых посещение кабинета дантиста не является стрессовой ситуацией, реакция головного мозга на звуки бормашины не отличается от реакции на другие нейтральные звуки. То есть пациент услышал и воспринял звук, но при этом остался спокоен. У тех же, кто панически боится зубных врачей, при включении бормашины задействуется в головном мозге хвостатое ядро, отвечающее за способность запоминать и познавать. То есть такие люди, услышав работающую бормашину, на всю жизнь запоминают неприятные ощущения, связанные с ней.
Первые педальные бормашины стоили очень дорого, поэтому до начала XX века многие дантисты продолжали работать с ручными дрелями. Но в дальнейшем педальные бормашины стали широко применяться в мировой практике и использовались до 1960-х годов. Их роль в развитии стоматологии нельзя недооценивать, ведь благодаря этому изобретению значительно повысилось качество зубоврачебной помощи.
В конце XIX века с активным использованием электромоторов в различных механизмах появились новые модели бормашин с электрическим приводом. Скорость вращения бора у них была в несколько раз выше, что существенно сокращало время проведения процедуры.
В 1875 году Грин изобрел бормашину с электрическим мотором, но модель приобрела широкую популярность среди дантистов гораздо позднее — с наступлением в США эры электричества. Поначалу отношение к бормашинам нового поколения у дантистов было скептическим. Во-первых, электроэнергия была не везде и не всегда. Во-вторых, квалифицированных специалистов, которые могли бы обслуживать и ремонтировать устройства и заряжать аккумуляторы, не хватало. Но работы над созданием более совершенных конструкций с наибольшей скоростью вращения бора продолжались.
Параллельно с эволюцией бормашин специалисты компании S. S. White работали над совершенствованием наконечников. В начале ХХ века дантистам предлагались 2 базовые модели прямых наконечников и их усовершенствованные конструкции, а также угловые наконечники (угловые насадки к базовым моделям). Последние отличались конструкцией узла фиксации бора и изготавливались с различным углом наклона головки с бором, благодаря чему врач мог работать в труднодоступных кариозных полостях. В последующие десятилетия эти наконечники, по сути, не изменились, и в 1930-х годах стоматологи использовали те же инструменты, что и их старшие коллеги в начале столетия.
В 1910-х годах появились первые бормашины с электрическим двигателем. Скорость вращения бора у них была значительно выше, чем у моделей предыдущего поколения. Было сделано важное наблюдение, что на высоких скоростях боры препарируют более ровно и доставляют меньше дискомфорта, поэтому дальнейшие усовершенствования бормашин шли параллельно с исследованиями реакций пациентов на вибрацию при различных скоростях вращения бора. Так, было установлено, что зубы меньше ощущают вибрацию при более высокой скорости вращения бора. Позднее были определены верхние частотные пределы ощущаемой вибрации и диапазон частот, вызывающих наибольший дискомфорт. Был также сделан вывод, что максимальная эффективность действия режущих инструментов достигается при скорости около 60 тысяч об/мин, но в то же время увеличение скорости вращения вызывает наиболее болезненные и неприятные ощущения из-за повышения температуры на обрабатываемом участке зуба. Значит, препарирование должно сопровождаться одновременным охлаждением тканей зуба и режущих инструментов для предотвращения нагрева пульпы и некроза.
В 1950-х годах появились первые системы охлаждения — воздушно-водяные разбрызгиватели в виде сопла, которое прикреплялось к наконечнику с помощью хомутика. В первых моделях пациент помогал врачу, нажимая кнопку воздушного клапана. В более поздних разбрызгиватель уже приводился в действие электрическим соленоидным клапаном одновременно с работой бора. Позднее к наконечнику было добавлено второе сопло для сушки воздухом.
У бормашин с высокой скоростью вращения бора, которые производились в Советском Союзе и за рубежом в середине XX века, был один большой недостаток: они были оснащены таким же неудобным механизмом удлинителя («руки»), который использовался на установках со стандартной скоростью. Это ограничивало радиус движения и не давало возможности врачу работать сидя. В 1950-е годы отечественные и зарубежные конструкторы зубоврачебного оборудования работали над созданием безрукавных машин с использованием микроконструкций: турбинных наконечников, пневматических и электрических микродвигателей, встроенных или присоединяемых непосредственно к наконечнику. В конце 1950-х годов появились первые модели бормашин с турбинными наконечниками, которые позднее стали укомплектовываться встроенными системами охлаждения и локальным освещением.
Первая производственная модель отечественной бормашины педального типа с ножным приводом была создана в 1930-е годы в опытно-конструкторском бюро Сталинградского завода медицинского оборудования. Ее серийный выпуск продолжался до 1963 года. В 1950-е годы в стране стали выпускаться также бормашины с электроприводом, в том числе по схеме с жестким рукавом, которые применялись до конца 1960-х годов с разными усовершенствованиями. Бормашины комплектовались прямыми наконечниками с автоматическим зажимом, включая скоростной наконечник типа НП-10; угловыми наконечниками (с фиксированной и поворотной головкой), в том числе скоростным наконечником типа НСУ-1. Максимальная скорость вращения бора, достигаемая с помощью скоростных наконечников, составляла 30 тысяч об/мин.
Дарья Бендарская
Интернет-журнал Dental Magazine
