Name: Le retrait du composite dentaire dans la cavité simulée mesurée avec corrélation dimages numériques (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Découvrez la corrélation d'images numériques pour analyser la rétraction du composite résine dans les cavités dentaires simulées. Cette méthode permet d'identifier les zones de concentration des déformations et les risques de débondage.

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Cette étude a été financée par le Centre de recherches pour le Minnesota dentaire biomatériaux et biomécanique (MDRCBB).

Note: Trois résines composites dentaires ont été étudiés en utilisant les cavités de verre: Z100, Z250 et LS, comme indiqué dans la liste des matériaux. Parmi eux, LS est connu pour être un composite à base de résine à faible retrait d&#39;un retrait volumique de l&#39;ordre de 1,0%, beaucoup plus bas que ceux de Z250 et Z100 (~ 2% et ~ 2,5%, respectivement) 18-19. Le matériel et les autres matériaux utilisés dans cette étude sont également donnés dans la liste des matériaux. 1. Cavité Modèle Préparation <ol><li> Couper une tige de verre cylindrique de longueur, 10 mm de diamètre, en longues tiges courtes de 10 mm en utilisant une scie à diamant basse vitesse. </li><li> Coupez un (MOD) cavité occlusale-distale mésiale (figure 1) mesure 3 mm (largeur) x 2 mm (profondeur) dans chaque échantillon en utilisant une scie au diamant à faible vitesse adaptée. </li><li> Polir cylindriques vers le bas chaque spécimen pour créer une surface plane perpendiculaire à la longueur de la cavité, avec des dimensions conformément à la figure 1. L&#39;surface plane permet précise fomiter et de l&#39;image d&#39;étalonnage sur la restauration. Désormais, elle sera appelée la surface d&#39;observation. </li><li> Préparer trois échantillons pour chacun des trois matériaux testés: Z100, Z250 et LS; voir le tableau des matériaux. </li></ol> 2. Cavité de remplissage avec une résine composite <ol><li> Appliquez une fine couche de céramique Primer avec une brosse à silaniser toutes les surfaces de la cavité en verre. Ceci permet la liaison entre les surfaces de verre et les composites de résine. </li><li> Après environ 1 minute, appliquer une mince couche d&#39;adhésif. Utiliser le système LS adhésif pour LS composites et Adper Single Bond Plus pour composite Z100 et Z250. </li><li> Durcir l&#39;adhésif avec une lumière de durcissement et de la durée (10-20 s) sur la base des instructions du fabricant (de table Matériaux). </li><li> Couvrir toutes les surfaces de verre entourant la restauration avec du ruban adhésif noir, sauf la surface d&#39;observation, comme le montre la figure 2. L&#39;objectif est d&#39;éviter la lumière de durcissement atteindre lerésine composite à travers le verre transparent qui entoure, ce qui n&#39;arrive pas dans de vraies dents. </li><li> Bulk-remplir la cavité avec un composite de résine et racler l&#39;excédent à aplatir toutes les surfaces. </li></ol> 3. Peinture de surface <ol><li> Vaporiser une fine couche de peinture blanche sur la surface d&#39;observation, qui comprend maintenant une partie de la résine composite. </li><li> Saupoudrer immédiatement un beau poudre de fusain noir sur la peinture pour créer des taches à contraste élevé. Les formes irrégulières des taches aideront le logiciel DIC de les identifier et de suivre leurs mouvements. </li></ol> 4. Montage de l&#39;échantillon, de durcissement, et une photo <ol><li> En se référant à la figure 2, de placer un échantillon (E) dans le support (C) et le serrer avec une vis (D). Ensuite, placer l&#39;ensemble de l&#39;unité à la fin d&#39;une grande poutre horizontale. </li><li> Fixer une caméra CCD et une lumière d&#39;éclairage LED jaune sur le même faisceau de telle sorte qu&#39;ils font face à la observation surface. </li><li> L&#39;utilisation d&#39;un support avec des pinces réglables, positionner la lumière de durcissement telle que sa pointe est d&#39;environ 1 mm au-dessus de l&#39;échantillon. </li><li> Prenez une photo de l&#39;échantillon à fournir l&#39;image de référence avant le durcissement. </li><li> Durcir le composite de résine pendant 20 s. </li><li> Prenez une autre photo à 5 min après durcissement. </li><li> Placez un bloc d&#39;étalonnage à la même position que la surface d&#39;observation et prendre une photo. Le bloc d&#39;étalonnage contient un tableau de points circulaires ayant la taille et de l&#39;espacement connu avec précision. </li></ol> 5. Analyse d&#39;image avec DIC Software <ol><li> Importer les deux photos prises pour chaque échantillon, l&#39;un avant et l&#39;autre après le durcissement, dans le logiciel DIC. </li><li> Calibrer les dimensions des images et pour corriger la distorsion de l&#39;image en utilisant l&#39;image du bloc d&#39;étalonnage. . </li><li> Définir la zone d&#39;intérêt à l&#39;intérieur de la surface d&#39;observation pour l&#39;analyse. </li><li> Définir la taille des fenêtres de sous-ensembles carrés comme 64 x 64 pixels pour l&#39;première itération et 32 x 32 pixels pour la deuxième itération 20. Définir le chevauchement de 50%. </li><li> Corréler l&#39;image prise après durcissement avec l&#39;image de référence prise avant le durcissement de calculer les déplacements et des déformations des distributions. </li></ol>

<ol><li>Palin, W. M., Fleming, G. J. P., Nathwani, H., Burke, F. J. T., Randall, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+cuspal+deflection+and+microleakage+of+maxillary+premolars+restored+with+novel+low-shrink+dental+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">In vitro cuspal deflection and microleakage of maxillary premolars restored with novel low-shrink dental composites.</a> Dental Materials. 21, 324-335 (2005).</li>
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<li>Yaofeng, S., Pang, J. H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+optimal+subset+size+in+digital+image+correlation+of+speckle+pattern+images%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+and+Lasers+in+Engineering%22%5BJournal%5D)">Study of optimal subset size in digital image correlation of speckle pattern images.</a> Optics and Lasers in Engineering. 45, 967-974 (2007).</li>
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<li>Li, J., Lau, A., Fok, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+digital+image+correlation+to+full-field+measurement+of+shrinkage+strain+of+dental+composites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Zhejiang+Univ.+Sci.+A%22%5BJournal%5D)">Application of digital image correlation to full-field measurement of shrinkage strain of dental composites.</a> J. Zhejiang Univ. Sci. A. 14, 1-10 (2013).</li>
</ol>

Les auteurs déclarent qu&#39;ils n&#39;ont aucun intérêt financier concurrents.

L&#39;utilisation de cavités de verre avec la même forme et les dimensions pour la mesure de la déformation de retrait a été de réduire au minimum la variation des résultats en raison de différences dans la taille, anatomie et les propriétés des matériaux de dents humaines naturelles. En outre, le verre de silice fondue utilisé dans cette étude a un module de Young d&#39;un analogue de l&#39;émail, ce qui en fait un matériau simulant approprié pour les dents naturelles dans la mesure du comportement mécanique est concer...

résines composites sont largement utilisés en dentisterie restauratrice en raison de leur esthétique supérieure et des propriétés de manipulation. Cependant, en dépit d&#39;être lié aux tissus dentaires, la rétraction de polymérisation des résines composites demeure une préoccupation clinique comme la contrainte de retrait au point peut provoquer un décollement à l&#39;interface dent-restauration 1 -2. Par conséquent, les bactéries peuvent envahir et de séjourner dans les domaines défaillants et entraîner des caries secondaires. D&#39;autre part, si la restauration est bien collée sur la dent, la contrainte de retrait peut provoquer des fissures dans les tissus dentaires. Chacune de ces pannes se mettre en péril la vie de service de la restauration dentaire, qui sera soumis à un grand nombre de cycles de charge thermique et mécanique. Mesure de la souche polymérisation en retrait et le stress est ainsi devenu indispensable dans le développement et l&#39;évaluation des résines composites dentaires 3-4 </sup&gt;. Diverses techniques ou méthodes de mesure ont été développés 5-11 dans le but principal de fournir une configuration simple pour mesurer le comportement de retrait de matériaux composites de résine de manière fiable. Alors que les mesures qu&#39;ils fournissent peuvent être suffisantes pour comparer les comportements de retrait de matériaux différents, ils ne contribuent pas à la compréhension de comment et où contrainte de retrait se développe dans les dents restaurées réels. Plus précisément, une question de grand intérêt est de savoir comment les parois de la cavité limitent le retrait de matériaux composites et conduit à la création d&#39;une contrainte de retrait dans les restaurations dentaires 12. On notera que, pour créer contrainte de retrait, une partie de la déformation de retrait de la résine composite qui doit être converti en déformation élastique à la traction. Il serait donc utile si cette composante de la contrainte dans la restauration peut être mesurée. Récemment, le plein champ souche mesure technique optique, corrélation d&#39;image numérique (DIC), a été appliquée à la mesure de shrinka librege des résines composites ainsi que des flux de matières dans les restaurations dentaires 13-15. L&#39;idée de base de la DIC est de suivre et de corréler les motifs visibles à la surface de l&#39;échantillon à partir des images séquentielles prises lors de sa déformation et par lequel le déplacement de champs de contraintes au cours de cette surface peut être déterminé. Mesure plein champ est l&#39;un des principaux avantages du procédé DIC, ce qui est particulièrement utile dans l&#39;observation de la déformation non uniforme et les modèles de contrainte 13. Dans cette étude, DIC a été utilisé pour découvrir les modèles de contrainte dans dentaires restaurations en composite de résine, dans le but de comprendre le développement de contrainte de retrait et l&#39;identification de sites potentiels pour décollement. Cette information n&#39;est pas directement disponible dans les travaux cités ci-dessus 14 à 15, qui ne mesurent le déplacement de la restauration due à la rétraction de polymérisation. La mesure a été effectuée à l&#39;aide de modèles qui simulent les dents avec mésio-occlusale-distales (MOD) caries comme une tentative de répliqueTE la contrainte ou de déformation en véritables restaurations dentaires. Bien que l&#39;utilisation de biens dents est plus anatomique représentant, l&#39;inconvénient de cette est les différences inhérentes significatives entre les dents de l&#39;anatomie, les propriétés mécaniques, degré d&#39;hydratation ainsi que les défauts internes invisibles 14 qui entraînent de grandes variations dans les résultats. Pour surmonter cet inconvénient, certaines études ont essayé de normaliser les échantillons de dents en les regroupant en fonction de la taille 16 buccale ou remplacé les dents tout à fait avec les modèles d&#39;un matériau de substitution 17. Par exemple, des modèles d&#39;aluminium qui ont un module de Young de l&#39;émail similaire (69 et 83 GPa, respectivement) ont été utilisées dans la mesure de la contrainte de retrait, avec le niveau de contrainte de retrait étant indiqué par la flèche 17 de la cuspide. Dans cette étude, les modèles de verre de silice (cavités) ont été utilisés à la place parce que le matériau présente également un module de semblable Young (63 GPa) à l&#39;émail humain et, comme il est transparentent, tout décollement ou de fissuration dans les échantillons peut être facilement observée.

<table><tbody><tr><td>Composite dentaire Z100</td><td>3M ESPE</td><td>N362979</td><td>retrait volumique ~ 2,5 %, module de Young ~ 14 GPa</td></tr><tr><td>Composite dentaire Z250</td><td>3M ESPE</td><td>N326080</td><td>retrait volumique ~ 2,0 %, module de Young ~ 11 GPa</td></tr><tr><td>Composite dentaire LS</td><td>3M ESPE</td><td>N240313</td><td>retrait volumique ~ 1 %, module de Young ~ 10 GPa</td></tr><tr><td>Apprêt céramique</td><td>3M ESPE</td><td>N167818</td><td>Rely X</td></tr><tr><td>LS System Adhésif</td><td>3M ESPE</td><td></td><td>N391675 Adhésif pour compoiste LS</td></tr><tr><td>Adper Single Bond Plus</td><td>3M ESPE</td><td>501757</td><td>Adhésif pour compoiste Z100 et Z250</td></tr><tr><td>Tige de verre&nbsp ;</td><td>Corning Inc.</td><td>Pyrex 7740 borosilicate</td><td></td></tr><tr><td>Lampe à polymériser</td><td>3M ESPE</td><td>Elipar S10</td><td></td></tr><tr><td>Peinture blanche&nbsp ;</td>Groupe <td></td><td>de produits Krylon</td><td>Intérieur/Extérieur, Blanc plat</td></tr><tr><td>Poudre de charbon de bois&nbsp ;</td><td>Sigma Aldrich, Cie</td><td>BCBH6518V</td> Caméra CCD à <td>charbon actif Fluka</td></tr><tr><td>&nbsp ;</td><td>Point Grey Research, Inc.</td><td>Point Gris Gras-20S4C-C</td><td></td></tr></tbody></table>

le retrait du composite dentaire dans la cavité simulée mesurée avec corrélation d&#39;images numériques

Shrinkage of Dental Composite in Simulated Cavity Measured with Digital Image Correlation

Retrait de polymérisation des résines composites dentaires peut conduire à un décollement de la restauration ou des tissus de la dent fissurée en dents composites restauré. Afin de comprendre où la souche et le stress et comment retrait développer dans ces dents restaurées, Digital Image Correlation (DIC) a été utilisé pour fournir une vue d&#39;ensemble des déplacements et des déformations des distributions dans les restaurations des modèles qui avaient subi le retrait de polymérisation. Les échantillons présentant des cavités de modèle ont été faites de tiges cylindriques en verre avec le diamètre et la longueur étant de 10 mm. Les dimensions de la cavité mésio-distale occlusale-(MOD) préparé dans chaque échantillon mesuré 3 mm et 2 mm de largeur et de profondeur, respectivement. Après remplissage de la cavité avec un composite de résine, la surface sous observation a été pulvérisé avec d&#39;abord une fine couche de peinture blanche et fine poudre de charbon de bois noir pour créer des taches à contraste élevé. Photos de cette surface ont ensuite été prises avant le durcissement et 5 min après. FiEnfin, les deux images ont été corrélés en utilisant le logiciel DIC pour calculer les déplacements et des déformations des distributions. Composite de résine rétrécie verticalement vers le fond de la cavité, avec la partie de la restauration ayant le plus grand déplacement vers le bas de la partie centrale supérieure. Dans le même temps, il rétrécit horizontalement en direction de son axe médian vertical. Le retrait du composite étiré du matériau au voisinage de l&#39;interface &quot;dent-restauration&quot;, ce qui entraîne des déviations de cuspides et les déformations de traction élevées près de la restauration. Matériel à proximité des murs ou le plancher cavité avait souches directs principalement dans les directions perpendiculaires aux interfaces. Sommation des deux composantes directes de contrainte a montré une distribution relativement uniforme autour de la restauration et son amplitude égale approximativement à la souche de retrait volumique de la matière.

Trois échantillons ont été testés pour chaque matériau. Après chaque essai, l&#39;échantillon a été examiné par les yeux ou, si nécessaire, à l&#39;aide d&#39;un microscope. Pas de décollement apparente à la &quot;dent-restauration&quot; interface ou la fissuration a été trouvé. La résolution des images était de 1600 x 1180 pixels avec une taille de pixel de 5,8 mm. Avec une taille de fenêtre de sous-ensemble de 32 pixels, la résolution spatiale de la répartition de déplacement était d&#39;e...

Afin de comprendre le développement spatial de stress polymérisation en retrait dans les restaurations en résine composite dentaire, Corrélation de l&#39;image a été utilisée pour fournir plein champ mesure déplacement / déformation de restaurées modèle cavités de verre en corrélant les images de la restauration prises avant et après polymérisation.

Le retrait du composite dentaire dans la cavité simulée mesurée avec corrélation d&#39;images numériques

Polymerization shrinkage of dental resin composites can lead to restoration debonding or cracked tooth tissues in composite-restored teeth. In order to ...

L'objectif général de cette procédure est d'utiliser la corrélation d'images numériques pour révéler la distribution des déformations de retrait dans une cavité dentaire modèle restaurée avec un composite résineux lors de sa polymérisation. Cela est réalisé en premier lieu en créant une dent modèle comportant une cavité obturée et une surface permettant les observations nécessaires. La deuxième étape consiste à créer un motif tacheté sur la surface de l'échantillon observé, afin que sa déformation puisse être capturée par imagerie.Ensuite, capturer des images de la surface tachetée avant et après la polymérisation du composite résineux, ainsi que des images destinées à l'étalonnage. La dernière étape consiste à déterminer la déformation de l'éprouvette du modèle dentaire en comparant les images prises avant et après la polymérisation. En appliquant les principes de corrélation d'images, on peut finalement obtenir des résultats montrant les zones de concentration de contraintes où un décollement du composite résineux par rapport à la surface dentaire pourrait survenir.L'avantage principal de cette technique par rapport aux méthodes existantes, comme les jauges de contrainte, est que la DIC peut fournir des images visuelles de la répartition des déformations sur toute la surface observée. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le développement de résines destinées aux restaurations dentaires, telles que le niveau de retrait ou les contraintes induites par le processus de polymérisation. La démonstration de la procédure sera effectuée par Ian Huxford, un chercheur junior de mon laboratoire. En tant que première étape, créez des modèles de dents.Les modèles de dents en verre Sica commencent par une longue tige cylindrique en verre de 10 millimètres de diamètre. À l’aide d’une scie diamantée à basse vitesse, découpez la tige en cylindres de 10 millimètres de longueur. Une fois que les cylindres ont la longueur correcte, comme indiqué ici, adaptez la scie pour réaliser une encoche de trois millimètres de largeur et de deux millimètres de profondeur sur une extrémité de chacun, afin de former une cavité mésiale-occlusale-distale.Ensuite, les extrémités du cylindre sont traitées avec un polissage de cavité, créant une surface plane perpendiculaire à la longueur de la cavité. Cette surface d'observation permettra la mise au point et l'étalonnage d'image de la restauration. L'étape suivante consiste à remplir les cavités.Après avoir nettoyé une cavité, préparez une brosse et un primaire céramique. Utilisez la brosse pour appliquer une couche mince de primaire céramique sur les yeux silencieux. Toutes les surfaces vitreuses de la cavité et permettez la liaison avec les composites de résine.Après environ une minute, appliquez une fine couche d'adhésif approprié au composite de résine. Utilisez une lumière de polymérisation et suivez les instructions du fabricant pour durcir l'adhésif. Entre 10 et 20 secondes après, recouvrez toutes les surfaces en verre, sauf la surface d'observation, avec du ruban noir.Cela empêchera la lumière de polymérisation d'atteindre les composites résineux par des trajets irréalistes. La cavité est désormais prête à être remplie en masse. Remplissez chaque cavité avec du composite résineux.Gratter tout excès afin que toutes les surfaces soient planes. Pour les étapes suivantes, procurez-vous de la peinture blanche pouvant être pulvérisée et du charbon en poudre. Commencez par la peinture.Appliquez une fine couche de peinture blanche sur la surface d'observation, qui comprend désormais un composite de résine. Saupoudrez immédiatement une partie de la poudre de charbon sur la peinture afin de créer des taches de contraste élevé pouvant être suivies par un logiciel. La poudre de charbon doit être répartie finement et uniformément sur la surface d'observation.L'expérience sera réalisée à l'aide d'une plateforme préfabriquée équipée d'un porte-échantillon et d'une grande poutre horizontale. Une caméra CCD et une source lumineuse sont fixées sur la poutre de manière à faire face à la position d'un porte-échantillon pouvant être attaché à une extrémité. Pour commencer le montage de l'échantillon, préparez le porte-échantillon.Placez l'échantillon de cavité modèle dans le porte-échantillon. Serrez ensuite la vis pour le fixer. Ensuite, montez le porte-échantillon à l'extrémité de la poutre horizontale.La surface d'observation de l'échantillon doit être orientée vers l'objectif de la caméra ; allumez la lumière et positionnez-la de manière à réduire les reflets provenant de la surface de la résine. Utilisez maintenant un support muni de pinces réglables pour positionner une lampe de polymérisation au-dessus du modèle de dent. L'extrémité de la lampe de polymérisation doit se situer à environ un millimètre au-dessus de l'échantillon une fois que tout est en place.Utilisez la caméra CCD pour prendre une image de référence de l'échantillon avant la polymérisation. Ensuite, allumez la lampe pour polymériser le composite de résine pendant 20 secondes. Après avoir éteint la lampe, attendez cinq minutes et prenez une autre image de l'échantillon à des fins d'étalonnage.Obtenez un bloc d'étalonnage. Le bloc présente des caractéristiques de taille et d'espacement connus. Retirez l'échantillon et placez ce bloc à la même position que la surface d'observation.Prenez une photo du bloc. L'analyse de l'échantillon sera effectuée à l'aide d'un logiciel de corrélation d'images numériques. Chargez les images avant et après polymérisation et enregistrez-les à l'aide des données d'étalonnage.Ensuite, définir une zone d'intérêt sur l'image de la surface d'observation. Définir la taille des fenêtres carrées de sous-ensembles pour chacune des deux itérations. Utiliser une taille plus grande de 64 par 64 pixels.Pour la première itération, choisissez une taille plus petite de 32 par 32 pixels ; pour la seconde itération, définissez le recouvrement entre les fenêtres voisines de sous-ensembles comme étant de 50 % ; corrélé l'image prise après polymérisation avec une image de référence prise avant polymérisation afin de calculer les distributions de déplacement et de déformation. Ceci est un graphique typique des vecteurs de déplacement d'une restauration polymérisée réalisée avec Z deux 50. Le graphique est représentatif de toutes les résines utilisées.Les flèches indiquent la direction d'un déplacement, et les couleurs indiquent l'amplitude, comme indiqué à droite. Le composite résineux s'est rétracté vers le fond de la cavité, avec le déplacement vers le bas le plus important dans la partie supérieure centrale. En même temps, le composite résineux s'est contracté horizontalement vers la ligne médiane verticale, qui présente un déplacement nul.Les concentrations de déformation en traction horizontale, indiquées en rouge, se situent le long des deux surfaces verticales de restauration dentaire. Une déformation plus importante en contraction horizontale, indiquée par des teintes plus bleues, est observée à proximité des parois latérales verticales et au sommet de la restauration. Cette représentation de la déformation en contraction verticale montre qu'elle augmente progressivement avec la profondeur de la cavité, tandis que la déformation en traction verticale apparaît sur la surface inférieure.Lorsque les deux composantes de déformation sont additionnées, appelée déformation directe totale moyenne dans le plan, une distribution relativement uniforme de la déformation de contraction est observée dans la zone de restauration. La mesure de la déformation directe totale moyenne dans le plan des trois composites résineux selon une même ligne horizontale traversant les échantillons a produit ces courbes. Le composite LS a présenté la plus faible déformation de contraction totale dans le plan, suivi de Z deux 50, puis de Z 100.Les trois matériaux ont présenté des concentrations de déformation en traction similaires d'environ 1 % aux interfaces. Lors de la réalisation de cette procédure, il est très important de se rappeler de créer une surface d'observation avec un bon motif de taches aléatoires et d'en calibrer les dimensions. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment utiliser la corrélation d'images numériques pour analyser la distribution des déformations de retrait dans la dent restaurée par un composite résineux lors de sa polymérisation.

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