T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AĞIZ, DİŞ VE ÇENE RADYOLOJİSİ ANABİLİM DALI

Transkript

1 T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AĞIZ, DİŞ VE ÇENE RADYOLOJİSİ ANABİLİM DALI MR UYGULAMALARININ DENTAL AMALGAMDAKİ FAZ DEĞİŞİKLİKLERİ VE CIVA BUHARLAŞMASI ÜZERİNE ETKİLERİNİN XRD VE XPS YÖNTEMLERİ İLE İNCELENMESİ DOKTORA TEZİ Dt. Elif SADIK TEZ DANIŞMANI Doç. Dr. Meryem TORAMAN ALKURT ANKARA Aralık 2011

2 T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AĞIZ, DİŞ VE ÇENE RADYOLOJİSİ ANABİLİM DALI MR UYGULAMALARININ DENTAL AMALGAMDAKİ FAZ DEĞİŞİKLİKLERİ VE CIVA BUHARLAŞMASI ÜZERİNE ETKİLERİNİN XRD VE XPS YÖNTEMLERİ İLE İNCELENMESİ DOKTORA TEZİ Dt. Elif SADIK TEZ DANIŞMANI Doç. Dr. Meryem TORAMAN ALKURT Bu tez Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından 03/ ve 03/ proje numaraları ile desteklenmiştir. ANKARA Aralık 2011

3

4 İÇİNDEKİLER Kabul ve Onay İçindekiler Resimler Şekiller Tablolar Semboller, Kısaltmalar ı ıı ıv ıv v vı 1. GİRİŞ 1 2. GENEL BİLGİLER Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) Sistemleri MRG Sistemlerinin Tarihsel Gelişimi MRG de Temel Fizik Prensipler MRG Cihazının Yapısı Düşük ve Yüksek Manyetik Alanlı Sistemlerin Karşılaştırılması MRG nin Biyolojik Etkileri Amalgam Amalgamın Bileşiminde Bulunan Maddeler ve Sınıflandırılması Amalgamasyon Cıva Yaşlandırma Yöntemleri X-Işını Kırınımı Yöntemi (XRD) X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) GEREÇ VE YÖNTEM Örneklerin Hazırlanması Manyetik Alan Uygulanması XRD ve XPS Analizleri 26 II

5 XRD Analizi XPS Analizi İstatistiksel Analiz BULGULAR XRD Analizi Bulguları XPS Analizi Bulguları TARTIŞMA SONUÇ ÖZET 62 8 SUMMARY KAYNAKLAR EKLER Ek-1 JCPDS Verileri Ek-2 Teşekkür ÖZGEÇMİŞ 85 III

6 RESİMLER Resim 1: Amalgam Kapsül, hazırlanan amalgam diskler Resim 2: Isısal döngü cihazı Resim 3: 0.2 T MRG sistemi Resim 4: 1.5 T MRG sistemi Resim 5: XRD analiz grubu Resim 6: XPS analiz grubu Resim 7: Bruker D8 Discovery XRD cihazı Resim 8: Bruker D8 Discovery XRD cihazı Resim 9: Örneklerin tutucuya yerleştirilmesi Resim 10: Lake Shore s Hall Etkisi Sistemleri Resim 11: PHI 5000 VersaProbe XPS cihazı ŞEKİLLER Şekil 1: XRD cihazının şematik yapısı Şekil 2: Çalışmada incelenen bir örneğin x-ışını kırınımı deseni Şekil 3: Üç farklı gruptaki birer örneğe ait x-ışını kırınımı desenleri Şekil 4: Gama fazına ait pik şiddeti verileri Şekil 5: Gama1 fazına ait pik şiddeti verileri Şekil 6: Eta fazına ait pik şiddeti verileri Şekil 7: Cıvaya ait pik şiddeti verileri Şekil 8: Laboratuarda manyetik alana maruz bırakılan örneklerin x-ışını kırınımı desenleri Şekil 9: Yapay tükürükte bekletilmeyen amalgam diskin XPS spektrumu Şekil 10: Yapay tükürükte bekletilen ve ısısal yaşlandırma uygulanmış amalgam diskin XPS spektrumu Şekil 11: Cıvanın atomik yüzdesinin ortalama ve standart hata değerleri IV

7 TABLOLAR Tablo 1: Biyolojik sistemlerde bulunan bazı elementlerin gyromanyetik sabiti Tablo 2: Yapay tükürük karışımının içeriği Tablo 3: Analiz grupları ve analiz zamanı Tablo 4: XRD cihazının teknik özellikleri Tablo 5: XPS cihazının teknik özellikleri Tablo 6: Elementlerin Bağlanma Enerjileri Tablo 7: Gruplarda belirlenen pik şiddeti değerleri Tablo 8: 1, 7 ve 30. gün taranan örneklerin pik şiddeti değerleri Tablo 9: Manyetik alan uygulanan gruplardaki örneklerin pik şiddeti verilerinin zamana bağlı ortalama sırası ve p değerleri Tablo 10: Örnek yüzeyinde belirlenen cıvanın atomik yüzdesinin ortalama ve standart sapma değerleri Tablo 11: XPS analizi zamanına bağlı olarak örnek yüzeyinde belirlenen cıvanın atomik yüzdesinin ortalama ve standart sapma değerleri Tablo 12: Manyetik alan uygulanan gruplardaki örneklerin pik şiddeti verilerinin zamana bağlı ortalama sırası ve p değerleri V

8 SEMBOLLER VE KISALTMALAR MRG Manyetik rezonans görüntüleme NMR Nükleer manyetik rezonans B 0 T Mhz RF kw cm K o C SNR Ag Sn Cu Hg Zn ɣ Dış manyetik alan Presesyonal frekans (Larmor frekansı) Gyromanyetik sabit Tesla Megahertz Radyo frekansı Kilowatt Santimetre Kelvin Santigrat derece Sinyal-gürültü oranı Gümüş Kalay Bakır Cıva Çinko Gama ɣ 1 Gama 1 ɣ 2 Gama 2 ε Epsilon η Eta s Saniye dk Dakika XRD X-Ray Diffraction (X-ışını kırınımı) θ Theta XPS X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi VI

9 E B hv E K UHV ev mbar nm H He mm mg Bağlanma enerjisi X-ışını fotonunun enerjisi Kinetik enerji Ultra high vacuum Elektron volt Milibar Nanometre Hidrojen Helyum Milimetre Miligram # Numara cps Count per second ort Ortalama SH Standart hata SS Standart sapma TME Temporomandibular eklem VII

10 1. GİRİŞ Yüksek görüntü kalitesi ve iyonlaştırıcı radyasyon içermemesi nedeniyle manyetik rezonans görüntüleme (MRG) sistemlerinin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. MRG de görüntü elde etmek için gerekli olan statik ve gradiyent manyetik alanlar ile radyofrekans enerjinin organizmalar üzerine etkileri literatürde bildirilmiştir 1-4. MRG ile ilgili bilinen bir biyolojik tehlike olmamasına rağmen özellikle yüksek teslalı statik manyetik alanlı sistemlerin bulantı, baş dönmesi, ağızda metalik tat ve manyetofosfen (manyetik alana bağlı olarak ışık parlamaları görme) gibi geçici duyusal etkiler oluşturduğu, radyo frekans sinyalinin dokularda sıcaklık artışına sebep olduğu, gradiyent manyetik alanın ise hastalarda elektrik akımı oluşturarak kasları ve sinirleri stimüle ettiği bildirilmiştir 1,2,4-7. Ayrıca manyetik alanın oluşturduğu en büyük risk bazı biyomedikal implantlar veya cihazlar, kardiyak pacemaker, anevrizma klipsleri gibi ferromanyetik objeler üzerinde oluşturduğu etkidir. Güçlü manyetik alanlar ferromanyetik objelerin hareket etmesine, dönmesine ve yerinden çıkmasına neden olabilir 1. Diş hekimliğinde kullanılan en eski dolgu maddelerinden biri olan dental amalgam, gümüş, bakır ve kalay gibi metallerin cıva ile karıştırılması ile elde edilir. Cıvanın potansiyel yan etkilerine rağmen oklüzal kuvvetlere karşı direncinin yüksek olması, kullanım kolaylığı ve ekonomik olması gibi avantajları olan amalgam halen yaygın olarak kullanılan restoratif materyaller arasında yer almaktadır. Amalgam restorasyonlardan sürekli olarak düşük seviyede, buhar ya da metalik iyon şeklinde cıva salımı vardır. Bu salımın oranı dolgunun boyutu ve yüzey alanı, bulunduğu bölge, çiğneme hareketleri, tüketilen besinlerin özellikleri, galvanik akım, diş gıcırdatma alışkanlığı, diş fırçalama, amalgamın 1

11 kompozisyonu ve restorasyonun yaşı gibi çeşitli etkenlere bağlı olarak değişir Yapılan çalışmalarda manyetik alanların bazı metalürjik fenomenleri etkileyebileceği bildirilmiştir. Bununla birlikte literatürde MRG sırasında uygulanan manyetik alanların, farklı yarı kararlı fazlardan oluşan ve non-ferromanyetik bir materyal olan amalgam üzerine etkilerinin araştırıldığı çok az sayıda çalışma vardır Ancak bu çalışmalarda MRG süresince maruz kalınan manyetik alanın dental amalgamdaki metalürjik reaksiyonlar üzerine etkileri incelenmemiştir. X-ışını kırınımı (XRD) yöntemi, metaller, seramikler, kompozitler gibi kristal yapılı materyallerin yapısının incelenmesi amacıyla kullanılan tahribatsız, analitik bir yöntemdir. Bu yöntemle, incelenen materyaldeki atomların dizilişinin ve fazların belirlenmesi ile nicel faz analizi yapmak mümkündür. Kimyasal analiz için elektron spekroskopisi (ESCA) olarak da bilinen x-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ise hidrojen ve helyum dışındaki tüm elementlerde nitel ve nicel bilgi sağlayan yüzey analiz tekniğidir. XRD ve XPS yöntemleri dental amalgamın yapısının belirlenmesi ve yüzey tabakasının analizi için yaygın olarak kullanılmaktadır 14,15. Bu çalışmanın amacı, düşük ve yüksek teslalı manyetik rezonans uygulamalarının dental amalgamdaki faz değişiklikleri ve cıva buharlaşması üzerine etkilerinin XRD ve XPS yöntemleri ile incelenmesidir. 2

12 2. GENEL BİLGİLER 2.1. Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) Sistemleri Fizik ve tıp alanındaki uzun süreli çalışmalar sonucunda kullanılmaya başlanan nükleer manyetik rezonans (NMR) görüntüleme; yüksek kalitede yumuşak doku çözünürlüğü olan, iyonlaştırıcı radyasyon içermeyen, non-invaziv bir radyografik görüntüleme yöntemidir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan bu yöntemin adlandırılmasında, radyoaktiviteyi düşündürüp toplumda endişe yaratma ihtimali nedeniyle nükleer kelimesi kullanımdan çıkarılmıştır MRG Sistemlerinin Tarihsel Gelişimi Atom ve molekülleri incelemek için kullanılan manyetik rezonans (MR), temel olarak manyetik alan ve atomlar arasındaki etkileşime dayanmaktadır 17. İlk olarak, 1938 yılında Isidor Isaac Rabi 18 manyetik alan içindeki lityumklorid (LiCl) den MR sinyalini bildirmiş ve bu çalışması ile 1944 yılında Nobel Fizik Ödülünü kazanmıştır yılında Stanford Üniversitesinden Felix Bloch 19 ve Harvard Üniversitesinden Edward Purcell 20 birbirlerinden bağımsız olarak yaptıkları çalışmalarla NMR ı tanımlamışlar ve bu çalışmaları ile 1952 yılında Nobel Ödülünü paylaşmışlardır 16. Atom ve moleküllerin yapısını belirlemek için kullanılan NMR ın malign tümörler ile normal doku arasında ayırım yapabilme yeteneğini araştıran Raymond Damadian de farelerde yaptığı çalışmada aynı tip normal ve anormal dokunun yanı sıra, normal dokuların farklı tipleri arasındaki relaksasyon zamanında da belirgin farklılıklar olduğunu bildirmiştir yılında Paul Lauterbur 22 içi su dolu cam tüplerle yaptığı çalışmada ilk MR görüntüsünü tanımlamıştır. Mansfield 23 ise 1977 yılında yaptığı in vivo çalışmada, insan parmağının kesitsel proton 3

13 taramaları ile özellikle yumuşak dokuda anatomik yapıların önemli oranda izlenebildiğini göstermiş ve bu çalışma ile ilk klinik MR görüntüsü elde edilmiştir. MRG ile ilgili keşifleriyle Lauterbur ve Peter Mansfield 2003 yılında Nobel ödülünü paylaşmışlardır MRG de Temel Fizik Prensipler Atom çekirdeği, nükleon adı verilen pozitif yüklü proton ve yüksüz nötronlardan oluşur. Nükleonların her biri kendi ekseni etrafında devamlı olarak dönüş hareketi yapar. Spin hareketi adı verilen bu hareket ile orantılı olarak, proton ve nötronlar çevrelerinde doğal bir manyetik alan yaratır ve manyetik dipol (kuzey-güney kutuplu) moment oluşur. Atom çekirdeğinde nükleonlar karşılıklı dizildiklerinden (proton-proton, nötronnötron) her bir nükleonun spin hareketi diğerinin hareketini etkisiz hale getirir. Bu nedenle çift sayıda proton ve nötron bulunan çekirdeklerde net spin sıfır olur. Buna bağlı olarak 12 C (6 proton, 6 nötron) ve 16 O (8 proton, 8 nötron) gibi çekirdeklerde net manyetik moment oluşmaz ve dış manyetik alanlarla etkileşmediklerinden MR tekniği ile incelenemezler. Diğer taraftan, tek sayıda proton veya nötronu olan çekirdeklerde eşleşmemiş proton veya nötron bulunduğundan çekirdekte net manyetik moment olur 16,17,24. Net manyetik moment 1 H atomundaki gibi protondan veya 3 He atomundaki gibi nötrondan kaynaklanabilir 16. Atom çekirdeğinin manyetik momentinin, spin hareketi sonucu oluşan açısal momentine oranı gyromanyetik sabit olarak adlandırılır ve ile simgelenir 16. Her element için farklı gyromanyetik sabit değeri vardır (Tablo 1) 17. 4

14 gyromanyetik sabiti 17 Tablo 1: Biyolojik sistemlerde bulunan bazı elementlerin Proton Sayısı Nötron Sayısı Gyromanyetik Sabiti (MHz/T) 1 H H He Li Li C C N N O O F Na P Xe Vücutta su ve yağ molekülleri içinde yüksek konsantrasyonda bulunan ve gyromanyetik sabiti göreceli olarak yüksek olan, tek eşleşmemiş protondan oluşan hidrojen çekirdeği neredeyse tüm klinik MRG incelemeleri için sinyal kaynağı olarak kullanılır 16. Hidrojen çekirdeği tek protondan oluştuğundan MRG tanımlamalarında proton terimi ile hidrojen çekirdeği terimi çoğu kez birbirinin yerine kullanılabilir. 5

15 Dış manyetik alanın (B 0 ) olmadığı ortamlarda, protonlar (hidrojen çekirdekleri) rastgele yönlerde konumlanır. Bu protonlar güçlü bir manyetik alan içine konulursa manyetik alan yönüne paralel (spin-up) veya antiparalel (spin-down) yönde bir dizilim gösterir. Protonların manyetik alana antiparalel dizilmesi için gereken enerji paralel dizilmesi için gerekenden daha fazla olduğundan, antiparalel yönlenen protonların paralel olanlara göre daha yüksek enerji seviyesinde olduğu düşünülür. Çekirdekler düşük enerji seviyesinde olmayı tercih ettiklerinden, çekirdeklerin çoğu manyetik alana paralel dizilir 24,25. Bunun sonucunda manyetik alana paralel olarak oluşan net manyetizasyon vektörüne longitudinal manyetizasyon denir. Longitudinal manyetizasyon z- ekseninde oluşur. Manyetik alan gücünün artması net manyetizasyon vektörünün büyüklüğünü arttırır 24. Spin hareketi yapan protonlar manyetik alan içinde, dönen bir topaca benzer şekilde, hafif bir eğim ile salınım hareketi yapar. Presesyon olarak adlandırılan bu hareketin frekansı (Larmor frekansı, presesyonal frekans) uygulanan manyetik alanın gücüne ve atomun gyromanyetik sabitine bağlıdır 24,26. Larmor eşitliği 16,26, B 0 Presesyonal frekans (Larmor frekansı) (Megahertz: Mhz) B 0 Dış manyetik alan (Tesla: T) Gyromanyetik sabit Tesla (T) manyetik alan gücü birimi olup Gauss a eşittir 16,25,27. Yeryüzünün manyetik alan gücü yaklaşık 0,5 Gausstur. Klinik amaçlı kullanılan MR cihazlarının manyetik alan gücü ise T arasında değişmekte ve en sık 1,5 T cihazlar kullanılmaktadır. 1,5 T dünyanın manyetik alan gücünün yaklaşık katıdır 24. Hidrojen atomunun 6

16 presesyonal frekansı 1,5 T manyetik alanda MHz, 1 T manyetik alanda MHz, 0.5 T manyetik alanda ise MHz dir 25. MRG de sinyal elde edebilmek için düşük enerji seviyesindeki (paralel) protonlar yüksek enerji seviyesine (antiparalel) geçmelidir. Bunun için gerekli olan enerji elektromanyetik spektrumda radyo frekansı (RF) aralığındadır 16,24. MRG sistemlerindeki RF sargılarına alternatif gerilim uygulandığında sargıların içinde elektrik akımı meydana gelir 16. Bunun sonucunda oluşan RF dalgaları protonların presesyonal frekansıyla eşleştiğinde rezonans durumu görülür. Protonlar RF enerjisini absorbe ederek düşük enerjili seviyeden yüksek enerjili duruma geçer 24. Rezonans için gerekli RF dalgalarının frekansı, dış manyetik alanının gücü ve çekirdeklerin gyromanyetik sabitine bağlıdır. Dış manyetik alan gücü değiştirildiğinde, rezonans için gereken frekans da değişir 16. Çekirdeklerin yüksek enerji seviyesine geçmesi sonucunda z-ekseni üzerindeki longitudinal manyetizasyon azalır ve xy-düzleminde transvers manyetizasyon oluşmaya başlar. RF sinyali yeterli yoğunluk ve sürede olduğunda longitudinal manyetik vektör sıfıra iner, net manyetizasyon tamamıyla xy-düzlemine taşınır 24,28. Transvers düzlemdeki hidrojen çekirdeklerinin presesyonu MRG sistemlerinin alıcı bobininde alternatif akım sinyali oluşturur. Hassas alıcılar ile toplanıp bilgisayar ile işlenen bu sinyaller MR görüntüsünü oluşturur 24,26. RF sinyali kesildiğinde çekirdekler absorbe ettikleri enerjiyi bırakarak düşük enerji seviyesine döner 24,25. Relaksasyon (durulma) olarak adlandırılan bu durum MRG sistemlerinde görüntü kontrastını sağlar 17,25. Relaksasyon birbirinden bağımsız olarak oluşan iki farklı şekilde görülür 17,26 ; 7

17 Durulması) Durulması) T1 Relaksasyon (Longitudinal relaksasyon, Spin-Örgü T2 Relaksasyon (Transvers relaksasyon, Spin-Spin Çekirdeklerin enerjilerini çevre moleküllere transfer etmeleri ile longitudinal manyetizasyonun %63 ünün geri kazanılması için gereken süre T1 relaksasyon zamanı olarak adlandırılır. B 0 manyetik alanının gücü arttığında T1 değeri de artar 27. RF sinyalinin kesilmesiyle çekirdeklerin manyetik momenti birbirlerini engellemeye başlar, spinlerin birbirleriyle olan uyumu bozulur ve transvers manyetizasyon hızla sıfıra doğru azalır. T2 relaksasyon zamanı ise, transvers manyetizasyonun %63 ünü kaybedip başlangıç değerinin %37 sine inmesi için gereken süredir 17,24,25. T2 değeri T1 in aksine manyetik alan gücüne bağlı olarak değişmez 27. Longitudinal manyetizasyon tam olarak geri kazanıldığında transvers manyetizasyon sıfırlanmış olduğundan T2 değeri daima T1 den küçük veya T1 e eşittir. Sıvılar hariç biyolojik dokularda T2 genellikle T1 den beşon kat daha kısadır 16. Her bir dokunun T1 ve T2 relaksasyon zamanlarında farklılıklar vardır. Böylece dokulardan gelen MR sinyalinin ayırt edilmesi mümkün olur 29. T1 ağırlıklı görüntüler çoğunlukla normal anatomik yapıları değerlendirmek, T2 ağırlıklı görüntüler ise enflamatuar veya diğer patolojik değişiklikleri belirlemek için kullanılır 24. MRG sistemlerinde istenilen bölgeden üç boyutlu kodlama yapmak için hastanın etrafını çevreleyen manyetik alanın gücünün değiştirilmesi gerekir. Bu amaçla mıknatısın boşluğu içine, x, y ve z ekseni boyunca yerleştirilmiş üç farklı gradiyent sargısı kullanılmaktadır. Gradiyent sargıların içinden geçen akım, B 0 ın gücünü arttıran veya azaltan gradiyent manyetik alanın oluşmasını sağlar. Böylece B 0 ın gücü, buna bağlı olarak da incelenen çekirdeklerin Larmor frekansı doğrusal 8

18 olarak değişir. İstenen kesitteki protonların Larmor frekansına eşit RF sinyali uygulandığında yalnızca bu protonlardan sinyal alınır ve sonuçta hasta hareket ettirilmeden kesitsel görüntü elde edilir 24, MRG Cihazının Yapısı MRG cihazları, mıknatıs sistemi, gradiyent sistem, RF sistemi ve bilgisayar sistemi olmak üzere 4 temel bileşenden oluşur. MRG sistemlerinde statik manyetik alanının kaynağı olan mıknatısların manyetik alan gücü, şekli ve yapıldığı maddeler farklı olabilir 30. Manyetik alan gücü 1 T dan az olan cihazlar düşük manyetik alanlı, 1 T dan 3 T ya kadar olanlar ise yüksek manyetik alanlı MRG cihazları olarak adlandırılır. Günümüzde araştırma amaçlı kullanılan tarayıcılarının manyetik alan gücü çok yüksek değerlerde (11 T ya kadar) olmasına rağmen klinik görüntüleme için genellikle 3 T ya kadar olan cihazlar kullanılmaktadır 27. Mıknatısların şekline göre MRG cihazları vertikal yönde manyetik alanlı (açık MRG) veya horizontal yönde manyetik alanlı olarak tasarlanır. Manyetik alanın vertikal yönde olduğu cihazlarda iki mıknatıs kullanılmaktadır. Görüntüleme için hasta bu iki mıknatısın arasındaki alana uzanır 31. Tüm vücut tarama sistemlerinde bu alanın vertikal yöndeki açıklığı yaklaşık olarak 45 cm dir 16. Açık MRG cihazlarının manyetik alan gücü düşük olmasına karşın çocuklarda, klostrofobik ve obez hastalarda kullanım rahatlığı, kas-iskelet sisteminde kinematik çalışmalar ve görüntüleme sırasında girişimsel işlemler yapabilme imkanı sağladığından yaygın olarak kullanılmaktadır 25,27,31,32. 9

19 MRG cihazlarında üç farklı tip mıknatıs kullanılmaktadır. Bunlar permanent mıknatıslar, elektromıknatıslar ve süperkondüktif mıknatıslardır 16. Permanent (Sürekli) Mıknatıslar: Bu mıknatıslar doğal manyetizasyonu olan metallerin dizilerek bir araya getirilmesiyle oluşturulur. Permanent mıknatıs üretmek için genellikle Alniko olarak bilinen alüminyum-nikel-kobalt alaşımı, baryum ferrit, samaryum kobalt ve neodymium-demir-bor kullanılır. En büyük avantajı manyetik alan oluşturmak için enerji gerektirmemesi ve dolayısıyla kullanım maliyetinin düşük olmasıdır. Genellikle açık MRG sistemlerinde kullanılır. Düşük manyetik alanlı mıknatıslardır. Manyetik alanın gücünü arttırmak için kullanılan maddelerin miktarının arttırılması gerekir. Manyetik alan gücü 0.2 T olan tüm vücut tarayıcı sistemleri yaklaşık olarak 10 ton ağırlığında iken 0.35 T sistemler yaklaşık 20 ton ağırlığındadır 16,25,27,31. Elektromıknatıslar (Dirençli Mıknatıslar): Bu mıknatıs tipinde statik manyetik alan üretmek için tel sargı boyunca doğru akım uygulanır. Genellikle kw arasında elektrik gücü gerekmektedir. Tellerden geçen akımın artması manyetik alan gücünü arttırırken tellerin aşırı ısınmasına neden olduğundan bu mıknatıslarda soğutma sistemine ihtiyaç vardır. Kurulum maliyeti düşük olmasına rağmen elektrik tüketiminin çok fazla olması nedeniyle kullanım maliyeti yüksektir. Elektromıknatıslar vertikal veya horizontal sistemlerde kullanılabilir. Bu mıknatısın kullanıldığı sistemlerin B 0 stabilitesinin zayıf olması ve tellerdeki ısınmaya bağlı olarak manyetik alan gücünün sınırlı kalması nedeniyle kullanımı ciddi şekilde kısıtlı kalmıştır 16,25,31. Süperkondüktif (Süperiletken) Mıknatıslar: Günümüzde klinik kullanımdaki MRG cihazlarının yaklaşık %90 ı süperiletken mıknatıslardan 10

20 üretilmiştir. Genellikle niyobyum-titanyum veya niyobyum-kalay alaşımından yapılan bu mıknatısların çalışma prensibi dirençli mıknatıslara benzer. Farklı olarak bu alaşımlar belirli sıcaklığın (yaklaşık 4 K/-269 o C) altında elektrik akımına direnç göstermezler. Böylece düşük güç gereksinimi ile yüksek manyetik alan gücü oluşturulabilir. Sistemin bu dereceye kadar soğutulması için, süperiletken sargılar kriyojen adı verilen sıvı helyum banyosu içine yerleştirilir. Kullanım maliyetleri çok düşük olmasına rağmen satın alma maliyeti oldukça yüksektir. Genellikle horizontal yönde manyetik alan oluşturan süperiletken mıknatıslar, son yıllarda yapılan çalışmalarla vertikal sistemlerde de kullanılmaya başlanmıştır 16,25,27,31. Karşılaştırılması Düşük ve Yüksek Manyetik Alanlı Sistemlerin Literatürde 1990 lı yılların başına kadar bildirilen düşük ve yüksek manyetik alanlı sistemlerin karşılaştırıldığı çalışmalarda düşük teslalı sistemlerin tanısal doğruluğunun yetersiz olduğu bildirilmiştir 33. Ancak son yıllardaki gelişmelerle birlikte düşük ve yüksek tesla MRG cihazlarında tanısal doğruluk açısından anlamlı bir farklılık saptanmamıştır MR görüntüsünün kalitesi kısmen sinyal-gürültü oranı (SNR) ile belirlenir. SNR, incelenecek dokudan gelen ve görüntü oluşmasını sağlayan sinyal miktarının ortamda bulunan ve görüntü oluşumunu negatif yönde etkileyen parazitik sinyal miktarına oranıdır 38. Yüksek SNR değerinde görüntü detayı iyi, daha az grenli ve daha net olur. SNR B 0 manyetik alan gücüyle orantılı olduğundan yüksek teslalı sistemlerde daha iyi görüntü kalitesi elde edilir 16. Düşük tesla sistemlerinin ucuz olması ve maliyet-yararlılık oranının daha yüksek olmasına rağmen, inceleme 11

21 süresinin uzun olması, düşük SNR değeri, ince kesit elde edememe ve düşük uzaysal çözünürlük gibi dezavantajları vardır 39. Düşük tesla sistemlerinin avantajları ise; özellikle T1 ağırlıklı görüntülerde yüksek doku kontrastı sağlaması, metal eklem protezi bulunan hastalarda metalik artefaktların az olması ve nabızsal kan akımından kaynaklanan artefaktların yokluğudur 32, MRG nin Biyolojik Etkileri MRG nin organizmalar üzerine etkileri genellikle, statik manyetik alan, radyofrekans enerji ve gradiyent manyetik alandan kaynaklanır 2,3 ; U.S. Food and Drug Administration (FDA) statik manyetik alanı 8T ya kadar olan klinik MR sistemlerinin hastalar için herhangi bir risk oluşturmadığını bildirmiştir 1,4. MRG de olduğu gibi statik manyetik alana kısa süreli maruz kalma konusunda yapılan çalışmaların çoğunda önemli bir zararlı biyolojik etki görülmediği bildirilmiştir 1, Ancak, özellikle 2 T dan yüksek statik manyetik alanın bulantı, baş dönmesi, ağızda metalik tat ve manyetofosfen (manyetik alana bağlı olarak ışık parlamaları görme) gibi geçici duyusal etkiler oluşturabildiği bildirilmiştir 3-5,48. MRG de kullanılan RF sinyalinin bir kısmı vücut tarafından absorbe edilir ve dokularda sıcaklık artışına (genellikle 1 o C den az) sebep olur 1,2. Ayrıca MRG sisteminin bulunduğu ortamın sıcaklığı, bağıl nem ve hava akımı gibi çevresel faktörler de RF sinyalinin dokularda oluşturduğu sıcaklık değişimini etkiler 1. Gradiyent manyetik alanın gücü statik manyetik alanın gücüne göre çok daha düşük olmasına rağmen defalarca hızlı bir şekilde 12

22 açılıp kapanması sonucu değişen manyetik alan gücü hastalarda elektrik akımına sebep olur 2,6,49. Bu elektrik akımı kasları veya sinirleri stimüle edebilir 1,7,50. Bununla birlikte çok yüksek seviyelerdeki akımın kardiyak stimülasyon ve hatta ventriküler fibrilasyon oluşturabileceğinden endişelenilmektedir 1,6. Ancak kardiyak stimülasyonun indüklenmesi için gereken güçlü ve/veya hızlı gradiyent manyetik alanlar günümüzde kullanılan MRG sistemlerinde bulunanlardan çok daha büyüktür 1. Görüntüleme işlemi sırasında özellikle gradiyent manyetik alanlar aktive olduğunda oluşan akustik gürültü hastalarda ve sağlık çalışanlarında artan anksiyete, geçici işitme kaybı veya kalıcı işitme bozuklukları gibi problemlere neden olabilir 1,51. MRG ile ilgili bilinen bir biyolojik tehlike olmamasına rağmen manyetik alanın oluşturduğu en büyük risk bazı biyomedikal implantlar veya cihazlar, kardiyak pacemaker, anevrizma klipsleri gibi ferromanyetik objeler üzerinde oluşturduğu etkidir. Ferromanyetik objeler manyetik alan içinde mıknatıs özelliği kazanır 52. Güçlü manyetik alanlar ferromanyetik objelerin hareket etmesine, dönmesine ve yerinden çıkmasına neden olabildiği 1,2,53 gibi ısı artışına da neden olur 53,54. Ayrıca bu objeler manyetik alanda bozulmalara ve sinyal kaybına, bunun sonucunda da artefaktlara sebep olmaktadır 52. Diş hekimliğinde yaygın olarak kullanılan amalgam dolgu maddesi non-ferromanyetiktir ve MR görüntülerinde çok düşük derecede artefakt oluşturur 52,55. Yapılan çalışmalarda eksternal manyetik alanların rekristalizasyon, tane sınır göçü (grain boundary migration), faz dönüşümleri gibi bazı metalürjik fenomenleri etkileyebileceği bildirilmiştir Bununla birlikte literatürde MRG sırasında uygulanan manyetik alanların, farklı yarı kararlı fazlardan oluşan ve non-ferromanyetik bir 13

23 materyal olan amalgam üzerine etkilerinin araştırıldığı çok az sayıda çalışma vardır Amalgam Cıvanın diğer metallerle karıştırılması sonucu oluşan alaşım anlamına gelen amalgamın diş hekimliğinde kullanımı ilk olarak 7. yüzyılda Çinlilerin kalay ve cıva ile oluşturdukları dolgu maddesi ile başlamıştır Günümüzde kullanılan dental amalgamın temeli olan gümüş-cıva alaşımı ise 1800 lü yılların başında Fransa ve İngiltere de kullanılmaya başlanmıştır 8. Amalgama alternatif restoratif materyallerin gelişmesiyle birlikte amalgamın kullanım oranı gün geçtikçe azalmaktadır. Bununla birlikte içeriğinde bulunan cıvanın potansiyel yan etkilerine rağmen, oklüzal kuvvetlere direncinin yüksek olması, kullanım kolaylığı ve ekonomik olması gibi avantajlara sahip amalgam halen yaygın olarak kullanılan restoratif materyaller arasında yer almaktadır 9,60,62. Sınıflandırılması Amalgamın Bileşiminde Bulunan Maddeler ve Amalgamın temel içeriği, toplam kütlesine oranla, %20-34 gümüş (Ag), %8-15 kalay (Sn), %1-15 bakır (Cu), %0-5 diğer metaller (çinko, indiyum, palladyum) ve %42-52 oranında cıvadan (Hg) meydana gelir Amalgam dolgularla ilgili çeşitli sınıflamalar (alaşım partiküllerinin geometrisine, boyutuna, alaşıma katılan metallerin sayısına, alaşımdaki bakır veya çinko içeriğine göre) yapılmış olmasına rağmen günümüzde en sık kullanılanı bakır içeriğine göre yapılan sınıflamadır 59,66. Bu sınıflamaya göre düşük bakırlı amalgamlar %6 veya daha az oranda bakır içerirken, yüksek bakırlı amalgamlar %13-30 oranında bakır içerir

24 Geleneksel düşük bakırlı amalgamların tozunda %66-73 Ag, %25-29 Sn, en fazla %6 Cu ve en fazla %2 oranında Zn bulunur 66. Günümüzde dental amalgamların %90 ından daha fazlası yüksek bakırlı amalgamlardır. Yüksek bakır içeriği korozyona ve marjinal kırıklara karşı direnç sağlar, sızıntıyı azaltır 59, Amalgamasyon Amalgamı oluşturan toz halindeki metal taneciklerin cıva ile ıslatılmasıyla oluşan reaksiyona amalgamasyon denir. Bu reaksiyonla başlangıçta yumuşak ve tepilebilir kıvamda olan, giderek sertleşen bir alaşım meydana gelir 59. Geleneksel amalgamlar önceleri havan içinde toz ve cıvanın oranlanarak havaneli ile karıştırılması sonucu elde edilmekteydi. Ancak daha dikkatli ve doğru oranlarda amalgam karıştırmak için yapılan çalışmalar sonucunda toz ve cıva miktarı ayarlanmış kapsül şeklinde amalgamlar üretilmiştir. Kapsül içindeki bileşenler plastik zar ile birbirlerinden ayrılmıştır. Kapsül aktive edildiğinde plastik zar yırtılır ve amalgamatör ile toz ve cıvanın karışması sağlanır 59,67. Amalgamasyon reaksiyonları düşük ve yüksek bakırlı amalgamlarda bazı farklılıklar gösterir. Düşük bakırlı amalgamların temel yapısı olan Ag 3 Sn (gama fazı, ɣ), cıva ile reaksiyona girerek; Ag 2 Hg 3 (gama1 fazı, ɣ 1 ) ve Sn 7-8 Hg (gama2 fazı, ɣ 2 ) kristalleri oluşturur. Meydana gelen kristallerin hacminin %54-56 sını oluşturan ɣ 1 fazının korozyona direnci orta düzeydedir. %11-13 oranında oluşan ɣ 2 fazı ise korozyona en yatkın fazdır 59,67. ɣ 1 ve ɣ 2 fazlarındaki kristaller oluştuğunda, amalgam kolayca kondanse edilerek şekil verilebilir bir yapıda olur. Zaman geçtikçe oluşan kristallerin sayısı artar, amalgam daha sert ve dayanıklı bir yapı kazanır. Bu dönemden sonra kondensasyon ve şekil verme mümkün değildir 59. Cıvanın gümüş, kalay ve bakır içindeki çözünürlüğü oldukça 15

25 farklıdır. Aynı ısıdaki bakırda 1 mg, gümüşte 10 mg, kalayda ise 170 mg cıva çözünebilmektedir. Yüksek bakırlı amalgamlarda, bakır alaşım tozu içerisinde genellikle Cu 3 Sn (epsilon fazı, ε) veya Ag-Cu (ötektik) şeklinde bulunur 67. Sertleşme reaksiyonu başladığında Ag-Sn partikülleri neredeyse tüm cıvayı çözerken, Cu çok az cıva çözebildiğinden başlangıç reaksiyonu düşük bakırlı amalgamlardaki gibidir. Bunun sonucunda ilk olarak ɣ 1 ve ɣ 2 fazları oluşur. Oluşan ɣ 2 fazı kısa bir süre içinde, Cu ile reaksiyona girerek, Cu 6 Sn 5 i (eta fazı, η ) oluşturur 67. η fazı ɣ 2 fazına göre korozyondan çok daha az etkilenmektedir 59, Cıva Yaklaşık 200 yıldır yaygın olarak kullanılan dental amalgamdaki cıvanın potansiyel yan etkileri halen büyük tartışma konusudur. Normal şartlar altında cıva biyokimyasal süreçler ile vücuttan atılmaktadır ve miktarı düşük olduğunda toksisitesi açısından bir tehdit yoktur 59. Kimyasal olarak cıvanın üç farklı formu bulunmaktadır 68 ; 1. Elemental (metalik) cıva (Hg 0 ) 2. İnorganik cıva (Hg +1,+2 ) 3. Organik cıva Üç formun fiziksel ve kimyasal özellikleri, absorbsiyonu, vücuttan atılımı ve dokulardaki dağılımı birbirinden farklıdır. En kolay buharlaşabilen form olan elemental cıva havadaki Hg buharının büyük kısmını oluşturur 68. Elemental cıva buhar halinde iken inhale edilebilir ve akciğerlerde %80 oranında absorbe edilir. İnhalasyon cıvanın insan vücuduna girdiği en temel yoldur. Elemental cıvaya ek olarak organik ve inorganik bileşenler de potansiyel olarak toksiktir. İnorganik cıva bileşiklerinin çoğu suda erir ve cıva iyonları salınır. Bu iyonlar 16

26 gastrointestinal sistemden kolayca emilir. Metil-cıva gibi organik bileşikler ise birçok organizma tarafından alınarak besin zincirine geçer 59. Amalgam restorasyonlardan sürekli olarak düşük seviyede, buhar ya da metalik iyon şeklinde cıva salımı vardır. Bu salımın oranı dolgunun boyutuna ve yüzey alanına, yüzey yerleşimine, çiğneme hareketine, tüketilen besinlerin özelliklerine, galvanik akıma, diş gıcırdatma alışkanlığına, diş fırçalamaya, amalgamın kompozisyonuna ve restorasyonun yaşına bağlıdır Amalgamdan salınan cıva buharı akciğerlerde, oral sıvılara geçen metal iyonları ise gastrointestinal sistemde absorbe edilir. Dolaşıma geçen cıva herhangi bir dokuya yerleşebilir. Ortalamanın üzerindeki birikmeler beyin, karaciğer ve böbreklerde olmaktadır 10,59,61. Yapılan çalışmalarda kan ve idrarda Hg seviyesi ile amalgam dolgu varlığı ve sayısının ilişkili olduğu bildirilmiştir 69,70. Cıva depolandığı organlardan dolaşıma kademeli olarak geri salınır ve idrar, feçes, terleme ve solunum ile vücuttan atılır 71. Cıvanın vücuda girişinden atılışına kadar ortalama olarak 55 günlük yarı ömrü vardır 59. Amalgam restorasyon bulunan kişilerde sinirlilik, depresyon, ekstremitelerde uyuşukluk ve karıncalanma, kronik yorgunluk, hafıza kaybı, konstipasyon gibi semptomlar rapor edilmiştir. Ancak bu semptomlara amalgam restorasyonların sebep olduğu kanıtlanmamıştır 10. Ayrıca yapılan bazı çalışmalarda amalgam restorasyonlardan salınan cıvanın Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve multiple skleroz için etiyolojik faktör olabileceği bildirilmiştir

27 2.3. Yaşlandırma Yöntemleri Dental restoratif materyaller, ağız içerisindeki tüm çevresel uyaranlardan etkilenerek, zaman içerisinde doğal olarak yaşlanmakta ve fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri değişmektedir. Ağız ortamında doğal yollardan meydana gelen bu yaşlanma olgusu, in vitro olarak restorasyonlara uygulanan yaşlandırma prosedürü ile taklit edilebilmektedir 77. Yaşlandırma prosedürü dental restoratif materyallerde doğal ortamda uzun zaman içerisinde gözlenen değişiklikleri, laboratuar ortamında kısa sürede belirleyebilmek amacıyla ağız ortamının taklit edildiği bir prosedürdür 77,78. Dental materyaller üzerinde in vitro çalışmalar yapılırken ısısal döngü, suda bekletme, ışık uygulama, mekanik yükleme gibi çeşitli yaşlandırma teknikleri kullanılmaktadır 77,79. Yemek, içmek ve nefes almak ağız içinde sıcaklık değişikliklerine sebep olur 80. Bu nedenle ağızdaki dental restoratif materyaller sürekli olarak sıcaklık değişikliklerine maruz kalmaktadır 81. Dental amalgam ile yapılan çalışmalarda ısısal döngü yaygın olarak kullanılan bir yaşlandırma yöntemidir Bu yöntemde hazırlanan örnekler düşük ve yüksek sıcaklıklardaki su banyolarına belirli sürelerde ardı ardına daldırılır ve bu döngü birçok kez tekrarlanır. Literatürde ısısal döngü yöntemi ile ilgili farklı veriler bulunmaktadır. Uygulanan banyonun sıcaklığı, döngü sayısı ve daldırma zamanında farklılıklar görülmektedir 80,81. Isısal döngü yöntemi ile yaşlandırmanın yapıldığı çalışmalarda düşük sıcaklıktaki banyonun sıcaklığı 0-36 o C (ortalama 5 o C), yüksek sıcaklıktaki banyonun ise o C (ortalama 55 o C) arasında değişmektedir. Ayrıca döngü sayısı 1 den a kadar değişmektedir. Döngü sayısı ile ilgili literatürde herhangi bir in vivo bilgi bulunmamakla beraber yaklaşık döngünün 1 yıla denk geldiği öne 18

28 sürülmüştür. Yapılan çalışmalarda daldırma zamanı ise 4 s ile 20 dk (ortalama 30 s) arasında değişmektedir X-Işını Kırınımı (XRD) Yöntemi Katılar, amorf ve kristal yapı olmak üzere iki gruba ayrılır. Cam ve bazı polimerler gibi amorf katılarda atomların diziliminde uzun mesafeli düzen olmayıp, kısa mesafeli düzen söz konusudur. Amorf yapılar camsı katılar olarak da adlandırılır. Kristal yapı ise atomların veya moleküllerin üç boyutta, uzun mesafede düzenli ve tekrarlayan yapıda dizilmeleri ile oluşur 89, yılında Wilhelm Conrad Roentgen tarafından x- ışınlarının keşfinin ardından, 1912 de Max von Laue x-ışınlarının dalga özelliğine sahip olduğunu ve kristallerden kırınıma uğradığını ispatlamıştır 90, yılında Lawrence Bragg ise x-ışınlarının kristal içindeki atomlar tarafından kırınımını anlatan Bragg yasasını ifade etmiştir. Laue 1914 yılında, Bragg ise 1915 yılında x-ışını kırınımının keşfi ve açıklanması ile ilgili çalışmalarından ötürü Nobel ödülüne layık görülmüşlerdir 90. XRD yöntemi, metaller, seramikler, kompozitler gibi kristal yapılı materyallerin yapısının incelenmesi amacıyla kullanılan tahribatsız, analitik bir yöntemdir. Bu yöntemle, incelenen materyaldeki atomların dizilişinin ve fazların belirlenmesi ile nicel faz analizi yapmak mümkündür 15,90. XRD tekniğinde θ geliş açısı ile materyalin üzerine gönderilen x-ışını kristal yüzeyine çarpar ve yine θ açısı ile yansır. Yansıyan x-ışınları detektör tarafından durdurulur ve kaydedilir. Bu 19

29 yansıyan ışınların uzaysal dağılımı ve yoğunluğu, materyalin yapısı tarafından belirlenen ve materyale özgü olan kırınım desenini oluşturur 90. XRD cihazı temel olarak x-ışını kaynağı, örnek tutucu ve x- ışını dedektörü olmak üzere üç kısımdan meydana gelir. Bu yapılar odaklama çemberi olarak bilinen çemberin çevresinde yer alır (Şekil1) 92. Dedektör X-ışını tüpü Örnek tutucu Şekil1: XRD cihazının şematik yapısı 92 Kristallerin kırınım deseninde birçok şiddetli pik vardır. Piklerin yeri materyalin kristal yapısına bağlı olduğundan kristal yapı ile ilgili bilgi elde edilmektedir 90. Dental amalgamı oluşturan kristallerin yapısının belirlenmesinde XRD kullanılan bir yöntemdir 14,15, X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) Kimyasal analiz için elektron spektroskopisi (ESCA) olarak da bilinen x-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) hidrojen ve helyum dışındaki tüm elementlerde nitel ve nicel bilgi sağlayan yüzey analiz 20

30 tekniğidir. Elektron spektroskopisine katkılarından dolayı 1981 de Nobel ödülüne layık görülen Kai Siegbahn tarafından 1950 li yıllarda geliştirilen bu teknik günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır 94. XPS yönteminde x-ışını fotonlarıyla ışınlanan yüzeylerdeki atomların yörüngelerinden elektron koparılır, kinetik enerjileri ölçülür ve temel olarak Einstein ın Fotoelektrik Denklemi (E B = hv - E K ) ne dayanarak elektronların bağlanma enerjileri tespit edilir 94,95. E B : kopan elektronun bağlanma enerjisi hv: x-ışını fotonunun enerjisi E K : kopan elektronun kinetik enerjisi XPS cihazı, vakum sistemi, x-ışını kaynağı, elektron enerji analizörü ve veri sistemi olmak üzere dört kısımdan meydana gelir. Teknik yüzey kontaminasyonuna çok hassas olduğundan inceleme süresince yüzeyin değişmesini önlemek ve kopan elektronun gaz moleküllerine çarparak saçılmasını engellemek için örnekler çok yüksek vakum (UHV) ortamında (basınç 10-8 ile mbar arası) incelenmektedir. XPS sistemlerinin x-ışını kaynağında anot materyali olarak genellikle alüminyum veya magnezyum kullanılır. Oluşan AlKα ya da MgKα fotonlarının enerjileri (hv) sırasıyla ev ve ev dur 94,95. X-ışını fotonlarıyla örnekten koparılan elektronların enerji dağılımları elektron enerji analizörü ile ölçülür 96,97. XPS sisteminde, x-ışınları incelenen örneğe 1000 nm veya daha fazla derinlikte penetre olurken, kopan elektronlar sadece 10 nm penetre olur. Örnek yüzeyinin 10 nm den daha aşağısındaki elektronlar yüzeyden çıkmak için yeteri kadar penetre olamadıklarından XPS ile örnek yüzeyinin yaklaşık 10 nm derinliğinde analiz yapılabilir. İncelenen 21

31 örneklerde atomik yüzde konsantrasyonu >0.1 olan tüm elementler (H ve He hariç) belirlenir. Ayrıca moleküler yapılar (oksidasyon durumu, kovalent bağlı atomlar gibi) hakkında bilgi sağlar 94. XPS yöntemi dental amalgamın yüzey tabakasının analizi için yaygın olarak kullanılmaktadır 14,

32 3. GEREÇ VE YÖNTEM Bu araştırma, Gazi Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Ağız, Diş ve Çene Radyolojisi Anabilim Dalı, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Araştırma Laboratuarları, Özel Ordu Umut Hastanesi, Medical Park Ordu Hastanesi, Gazi Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü İleri Araştırma Laboratuarları (STARLAB) ve Orta Doğu Teknik Üniversitesi Merkez Laboratuarı nda yürütüldü. Düşük ve yüksek teslada manyetik rezonans uygulamalarının yüksek bakır içerikli dental amalgamdaki faz değişiklikleri üzerine etkisinin XRD yöntemi ile, cıva buharlaşması üzerine etkisinin ise XPS yöntemi ile incelendiği bu çalışma in vitro olarak gerçekleştirildi Örneklerin Hazırlanması Toplam 126 adet, 5 mm çapında 1 mm yüksekliğinde amalgam diskler 600 mg kapsüller (Tytin, Kerr, Michigan, ABD) kullanılarak, aynı kişi tarafından, üretici talimatlarına göre hazırlandı. Üretici firma tarafından amalgam kapsülün içeriği % 59 gümüş, % 28 kalay, % 13 bakır ve % 42.5 cıva olarak belirtilmişti. Her bir kapsüldeki amalgamdan üç adet disk hazırlandı ve toplam 42 kapsül kullanıldı (Resim 1). Resim 1: Amalgam Kapsül, hazırlanan amalgam diskler 23

33 Örnekler kapsül numaralarına göre 1 den 42 ye kadar, aynı kapsülden hazırlanmış örnekler ise A, B ve C olarak (1A, 1B, 1C, 2A, 2B ) adlandırıldı. Tüm örnekler aşağıdaki formüle göre hazırlanan yapay tükürük 101 içinde saklandı (Tablo 2). Tablo 2: Yapay tükürük karışımının içeriği Miktar (mmol L -1 ) KH 2 PO Na 2 HPO KHCO NaCL CaCL C 6 H 8 O ph değeri HCl ya da NaOH ile 6.7 ye ayarlandı. Yapay tükürük içindeki örnekler ilk 24 saat boyunca 37 o C de etüvde, sonraki 1 hafta boyunca ise oda sıcaklığında bekletildi. Örneklere herhangi bir polisaj işlemi uygulanmadı. Yaşlandırma prosedürü için tüm örnekler Ondokuz Mayıs Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Araştırma Laboratuarlarında, elektronik ısısal döngü cihazı ile (Dentester, Salubris Technica, Massachusetts, ABD) 1000 döngü (5 o C ve 55 o C, ±2 o C, daldırma zamanı 30 sn) ısısal yaşlandırmaya maruz bırakıldı (Resim 2). 24

34 Resim 2: Isısal döngü cihazı Ayrıca çalışmada kullanılan dental amalgamın yüzeyinde bulunan elementlerin ve yapay tükürük içerisinde bekleyen örneklerin yüzeyinde meydana gelen elemental değişikliklerin belirlenmesi amacıyla aynı boyutlarda 1 adet örnek hazırlandı. Bu örnek oda sıcaklığında kuru havada 1 ay boyunca bekletildi ve XPS yöntemi ile analiz edildi Manyetik Alan Uygulanması Yaşlanma prosedüründen sonra örnekler tekrar yapay tükürük içine alındı. A, B ve C olarak adlandırılan örnekler gruplandırıldı. A grubundaki 42 örnek 0.2 T permanent mıknatıs, açık sistem manyetik rezonans görüntüleme cihazı ile (AIRIS mate, Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japonya) (Resim 3), B grubundaki örnekler ise 1.5 T süperiletken sistem manyetik rezonans görüntüleme cihazı ile (Magnetom Essenza, Siemens, Münih, Almanya) (Resim 4) 30 dakika boyunca statik manyetik alana maruz bırakıldı. Manyetik alana girmeyen C grubundaki örnekler kontrol grubu olarak değerlendirildi. 25

35 Resim 3: 0.2 T MRG sistemi Resim 4: 1.5 T MRG sistemi 3.3. XRD ve XPS Analizleri A, B ve C gruplarının her birinde 30 örnek olmak üzere toplam 90 örnek faz değerlendirmesi yapılması amacıyla XRD yöntemi (Resim 5), gruplarda 12 şer örnek olmak üzere toplam 36 örnek ise elemental analiz yapılması için XPS yöntemi ile incelendi (Resim 6). XRD ve XPS analizleri için tüm gruplar üçe ayrıldı. İlk gruptaki örnekler manyetik alan uygulamasından 1 gün, ikinci gruptaki örnekler 7 gün, 26

36 üçüncü gruptakiler ise 30 gün sonra incelendi (Tablo 3). Analizi yapılacak olan örnekler yapay tükürük içinden çıkarılıp 1 dakika boyunca deiyonize su ile yıkandı. Resim 5: XRD analiz grubu Resim 6: XPS analiz grubu Tablo 3: Analiz grupları ve analiz zamanı XRD ANALİZ GRUBU XPS ANALİZ GRUBU ANALİZ 0,2 T 1,5 T KONTROL TOPLAM 0,2 T 1,5 T KONTROL TOPLAM ZAMANI (A) (B) (C) (A) (B) (C) 1. GÜN GÜN GÜN TOPLAM

37 XRD Analizi Örneklerin x-ışını kırınımı desenleri, Gazi Üniversitesi Fizik Bölümü İleri Araştırma Laboratuarında (STARLAB), monokromatik CuKα1 ışınının kullanıldığı Bruker D8 Discover XRD cihazı (Bruker AXS, Karlsruhe, Almanya) ile elde edildi (Resim 7-8). XRD cihazının teknik özellikleri tabloda verilmiştir (Tablo 4). Resim 7-8: Bruker D8 Discovery XRD cihazı Tablo 4: XRD cihazının teknik özellikleri Model Bruker AXS D8 Discover Jeneratör gerilimi 40 kv Jeneratör akımı 40 ma Radyasyon CuKα1 Odak Line odak α1 dalga boyu Å 28

38 Analizi yapılacak olan örnek, düşey konumda olan tutucuya vakumlama yardımıyla yerleştirildi (Resim 9). Resim 9: Örneklerin tutucuya yerleştirilmesi 2θ aralığı değişimi 25 o -90 o açıları arasında, 0,04 o adım aralığıyla, tarama işlemi yapıldı. Elde edilen x-ışını kırınım verileri DIFFRAC plus EVA Release 2001 programı ile simüle edildi. X-ışını kırınımı sonucu izlenen piklerin şiddet değerleri kaydedildi. Her örnekte, şiddetin arttığı bölgelerde gözlenen 2θ açıları belirlendi. JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards) verileri # (Ag 3 Sn-ɣ), # (Ag 2 Hg 3 -ɣ 1 ), # (Cu 6 Sn 5 -η ), # (Hg) ye göre pikler incelendi (Ek-1) ve örnekteki kristal miktarı ile orantılı olan pik şiddetleri kaydedildi. Örneklerin hazırlanması sırasında oluşabilecek minimal değişikliklerin elimine edilmesi amacıyla 3 örnek laboratuar ortamında Lake Shore s Hall Etkisi Sistemleri (Lake Shore Cryotronics Inc, Ohio, ABD) ile ağız içi sıcaklık (36,5 o C) ayarlanarak farklı teslalarda statik manyetik alana maruz bırakıldı (Resim 10). 29

39 Resim 10: Lake Shore s Hall Etkisi Sistemleri Birinci örnek XRD ile tarandıktan sonra yapay tükürük içeren kaplarda 30 dk süresince 0.2 T, ikinci örnek aynı koşullar altında 0.5 T, üçüncü örnek ise 0.7 T manyetik alana maruz bırakıldı ve zaman kaybetmeden tekrar XRD taramaları yapıldı. Elde edilen kırınım desenlerinde pik şiddetleri incelendi XPS Analizi XPS analizi Orta Doğu Teknik Üniversitesi Merkez Laboratuarında, PHI 5000 VersaProbe (Physical Electronics, Minnesota, ABD) cihazı kullanılarak AlKα monokromatik anot ile yapıldı (Resim 11). 30

40 Resim 11: PHI 5000 VersaProbe XPS cihazı XPS cihazının teknik özellikleri tabloda verilmiştir (Tablo 5). Tablo 5: XPS cihazının teknik özellikleri Model Analizör Açısı PHI 5000 VersaProbe 45 o X-Işını Kaynağı AlKα monokromatik X-Işını Çapı 100 µm Sistem Vakumu 10-9 /10-10 mbar Örnekler yaklaşık 10-9 /10-10 mbar basıncındaki vakum odasına (UHV) yerleştirildi. Bağlanma enerjisi 0 ile 1150 arasında tarama yapıldı. Yarı küresel ayna analizör yardımıyla, 0.2 ev enerji çözünürlüğü ile elektronların bağlanma enerjisi analiz edildi ve MultiPak programı ile spektrum simüle edildi. Hg4f, Ag3d, Sn3d 5, Cu2p 3, P2p, Ca2p, C1s ve O1s ile karşılık gelen XPS pikleri incelendi (Tablo 6). Bağlanma enerjileri ev C1s çizgisi referans alınarak belirlendi. 31

41 Tablo 6: Elementlerin Bağlanma Enerjileri 102 Element Bağlanma Enerjisi (ev) Hg4f Ag3d Sn3d Cu2p P2p 129,8-130,2 Ca2p 345,9-346,8 C1s O1s XPS analizinde bileşenlerin birbirlerine göre konsantrasyonları, spektrumda tespit edilen piklerin yükseklik ve alan hassasiyet faktörleri ile hesaplandı İstatistiksel Analiz Çalışmada elde edilen verilerin istatistiksel analizleri SPSS 17.0 programı kullanılarak yapıldı. Farklı teslalardaki manyetik alanların dental amalgamın yapısına etkisinin araştırıldığı XRD taramaları ile elde edilen değerlerin manyetik alan şiddetine göre karşılaştırılması, gruplardaki örnek sayısına göre, tek yönlü varyans analizi (ANOVA) veya Kruskal Wallis testi ile yapıldı. Manyetik alan uygulanan gruplara ait örneklerde manyetik alana maruz kaldıktan sonra geçen zamana bağlı değişikliklerin karşılaştırılması amacıyla ise Friedman testi kullanıldı. Uygulanan manyetik alanın örnek yüzeyindeki cıvanın atomik yüzdesine etkisinin araştırıldığı XPS analizi ile elde edilen verilerin 32

42 manyetik alan şiddetine göre karşılaştırılması amacıyla Kruskal Wallis testi, manyetik alan uygulanan gruplara ait örneklerde manyetik alana maruz kaldıktan sonra geçen zamana bağlı değişikliklerin karşılaştırılması amacıyla ise Friedman testi kullanıldı. 33

43 4. BULGULAR 4.1. XRD Analizi Bulguları XRD analizinde 2θ aralığı değişimi 25 o -90 o açıları arasında taranan örneklerin kırınım desenlerinde ɣ 2 fazına ait şiddetli bir pik izlenmedi ve örneklerin non-gama2 amalgam yapısında olduğu görüldü. Yoğun olarak bulunan kristal yapıların oluşturduğu pikler incelendi ve açı değerlerine göre ɣ, ɣ 1, η ve Hg ile uyumlu olduğu izlendi (Şekil 2). Manyetik alan uygulanan örneklerin kırınım desenleri kontrol grubundaki örneklerin kırınım desenleri ile karşılaştırıldığında farklı bir kristal yapıya ait pik izlenmedi (Şekil 3) ɣ η ɣ 1 Hg Şekil 2: Çalışmada incelenen bir örneğin x-ışını kırınımı deseni 34

44 0.2 T 1.5 T KONTROL Şekil 3: Üç farklı gruptaki birer örneğe ait x-ışını kırınımı desenleri Tüm örneklerin kırınım desenlerinde kristal yapıların miktarı ile orantılı olan pik şiddetleri kaydedildi. Gruplara ait ɣ, ɣ 1, η ve Hg pik şiddeti verileri tabloda gösterildi (Tablo 7). ɣ, ɣ 1, η ve Hg ye ait pik şiddeti değerlerinin, 0.2 T, 1.5 T ve kontrol grupları arasındaki ilişkisinin belirlenmesi için pik şiddeti değerlerine ANOVA testi uygulandı. Gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmadı (p>0,05). 35

45 Tablo 7: Gruplarda belirlenen pik şiddeti değerleri (n=30) GRUP ɣ ɣ 1 η Hg 0.2 T 1.5 T Kontrol Ortalama 16,40 134,66 19,26 97,93 SH 0,48 4,12 0,54 1,76 En Düşük 10,00 85,00 15,00 67,00 En Yüksek 21,00 184,00 26,00 113,00 SS 2,64 22,57 2,97 9,66 Ortalama 16,20 134,56 20,13 97,23 SH 0,73 4,04 0,79 1,66 En Düşük 10,00 97,00 12,00 76,00 En Yüksek 23,00 186,00 29,00 113,00 SS 4,02 22,14 4,33 9,11 Ortalama 16,03 135,23 19,33 96,03 SH 0,56 3,81 0,84 1,58 En Düşük 10,00 96,00 11,00 74,00 En Yüksek 23,00 186,00 33,00 110,00 SS 3,06 20,89 4,62 8,68 P 0,911 0,992 0,654 0,720 Manyetik alan uygulamasından sonra geçen süreye göre (1., 7. ve 30. gün) sınıflandırılan örneklere ait ɣ, ɣ 1, η ve Hg ye ait pik şiddeti değerlerinin kendi içlerindeki ilişkisinin değerlendirilmesi için Kruskal Wallis testi kullanıldı (Tablo 8). Sonuçlar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmadı (p>0,05). 36

46 Tablo 8: 1, 7 ve 30. gün taranan örneklerin pik şiddeti değerleri (n=10) 1. GÜN 7. GÜN 30. GÜN GRUP ɣ ɣ 1 η Hg ɣ ɣ 1 η Hg ɣ ɣ 1 η Hg 0.2 T 1.5 T Kontrol Ortalama 15,20 144,20 18,70 102,80 17,40 127,20 18,20 99,60 16,60 132,60 20,90 91,40 SH 1,00 9,28 0,80 2,06 0,73 7,02 0,86 2,20 0,65 3,44 0,99 3,64 En Düşük 10,00 85,00 15,00 90,00 13,00 96,00 15,00 92,00 13,00 113,00 15,00 67,00 En Yüksek 19,00 184,00 23,00 110,00 21,00 161,00 23,00 113,00 20,00 147,00 26,00 111,00 SS 3,19 29,37 2,54 6,52 2,31 22,20 2,74 6,96 2,06 10,88 3,14 11,53 Ortalama 14,10 148,00 21,80 99,20 17,00 124,90 17,30 99,00 17,50 130,80 21,30 93,50 SH 1,11 8,80 1,51 2,48 1,10 4,83 0,68 3,28 1,42 5,01 1,39 2,73 En Düşük 10,00 97,00 12,00 86,00 11,00 104,00 14,00 76,00 11,00 112,00 14,00 78,00 En Yüksek 20,00 186,00 29,00 112,00 23,00 147,00 21,00 113,00 23,00 158,00 28,00 108,00 SS 3,51 27,84 4,80 7,84 3,49 15,27 2,16 10,38 4,50 15,84 4,39 8,65 Ortalama 15,10 148,10 20,20 100,10 17,00 127,90 18,80 96,30 16,00 129,70 19,00 91,70 SH 1,11 6,79 1,88 2,03 0,59 5,83 1,54 2,55 1,11 5,71 0,91 3,12 En Düşük 10,00 121,00 11,00 90,00 14,00 96,00 11,00 83,00 12,00 106,00 16,00 74,00 En Yüksek 20,00 186,00 33,00 110,00 20,00 153,00 29,00 109,00 23,00 157,00 24,00 108,00 SS 3,51 21,49 5,95 6,41 1,88 18,45 4,87 8,06 3,52 18,07 2,90 9,86 P 0,762 0,968 0,178 0,391 0,912 0,951 0,713 0,522 0,585 0,899 0,200 0,893 37