Krimp van Dental Composite in Gesimuleerde Cavity Gemeten met Digital Image Correlation

Samenvatting

Om de ruimtelijke ontwikkeling van polymerisatie krimp stress in tandheelkundige hars composietvullingen begrijpen, werd Digital Image Correlation gebruikt voor de volledige verplaatsingsveld / stam meting van herstelde model glas holten voorzien door het correleren van afbeeldingen van de restauratie vóór en na polymerisatie.

Samenvatting

Polymerisatiekrimp van tandheelkundige composieten kan leiden tot herstel onthechten of gebarsten tand weefsels in composiet-gerestaureerde tanden. Om te begrijpen waar en hoe krimp spanning en stress te ontwikkelen in dergelijke gerestaureerde tanden, Digital Image Correlation (DIC) werd gebruikt voor een uitgebreid overzicht van de verplaatsing en vervormingen binnen model restauraties die polymerisatiekrimp had ondergaan bieden.

Exemplaren met model holtes werden gemaakt van cilindrische glazen staafjes met zowel diameter en lengte zijn 10 mm. De afmetingen van de mesiale-occlusale distale (MOD) holte bereid in elk monster gemeten 3 mm en 2 mm breedte en diepte, respectievelijk. Na het vullen van de holte met composiet, werd het oppervlak onder observatie besproeid eerst een dunne laag witte verf en vervolgens fijn houtskool poeder contrastrijke vlekken maken. Afbeeldingen van dat oppervlak werden vervolgens voor uitharding en 5 minuten na. FiNally, de twee foto's werden gecorreleerd met behulp van DIC software om de verplaatsing en vervormingen te berekenen.

De composiet gekrompen verticaal naar de bodem van de holte, met het bovenste middengedeelte van de restauratie met de grootste verplaatsing naar beneden. Tegelijkertijd is gekrompen horizontale richting de verticale middellijn. Krimp van het composietmateriaal uitgerekt het materiaal in de nabijheid van de "tand-herstel"-interface, waardoor cuspal doorbuigingen en hoge trekspanningen in de restauratie. Materiaal dicht bij de spouwmuren of verdieping had directe stammen meestal in de richtingen loodrecht op de interfaces. Sommering van de twee direct stam stof toonden een relatief uniforme verdeling rond de restauratie en de omvang gelijk aan ongeveer de volumetrische krimp stam van het materiaal.

Inleiding

Composieten worden veel gebruikt in de restauratieve tandheelkunde vanwege hun superieure esthetiek en hanteerbaarheid. Ondanks worden gebonden aan de tand weefsels, de polymerisatie krimp van composieten blijft een klinische zorg als krimpspanning ontwikkeld veroorzaken onthechting van de tand-herstel-interface ^{1 -2.} Bijgevolg kunnen bacteriën binnendringen en verblijf op het mislukte gebieden en resulteren in secundaire cariës. Aan de andere kant, als het herstel goed gebonden aan de tand, kan de krimp stress barsten in de tand weefsels. Een van deze fouten zal de levensduur van de dentale restauratie, die zal worden onderworpen aan een groot aantal cycli van thermische en mechanische belasting gevaar brengen.

Meting van polymerisatiekrimp spanning en stress is dus onmisbaar geworden in de ontwikkeling en evaluatie van tandheelkundige composieten ^3-4 . Verschillende meettechnieken of werkwijzen ontwikkeld ^5-11 met als belangrijkste doel een eenvoudige opstelling voor het meten van de krimp gedrag van composiet materialen betrouwbaar. Terwijl de metingen die voldoende voor het vergelijken van krimp gedrag van verschillende materialen kunnen zijn, ze helpen bij het begrijpen van hoe en waar krimpspanning ontwikkelt werkelijke herstelde tanden. In het bijzonder, een vraag van groot belang is hoe de spouwmuren beperken de krimp van composieten en leidt tot de creatie van krimpspanning in de tandheelkundige restauraties ^12. Merk op dat, krimp stress deel van de krimp stam van de composiet te creëren moet worden omgezet in treksterkte elastische rek. Het zou daarom nuttig zijn als dit onderdeel van de spanning in de restauratie kan worden gemeten. Onlangs heeft de optische full-field-stam meettechniek, Digital Image Correlation (DIC), is toegepast op de meting van vrije shrinkage van composieten en materiaalstroom in de tandheelkundige restauraties ^13-15. Het basisidee van DIC is het opsporen en correleren zichtbare patronen op het monsteroppervlak van opeenvolgende beelden genomen tijdens de vervorming, waarbij de verplaatsing en de spanning over die gebieden oppervlak worden bepaald. Volledige veldmetingen een van de belangrijkste voordelen van de DIC methode, die bijzonder nuttig observeren ongelijkmatige vervorming en spanning patronen ^13. In deze studie werd DIC gebruikt om de spanning patronen bloot tandheelkundige composiet restauraties, teneinde het begrip van de ontwikkeling van krimp stress en identificeren van potentiële plaatsen voor onthechting. Deze informatie is niet direct in de fabriek aangehaalde ^14-15, die op de gemeten verplaatsing van het herstel door polymerisatie krimp. De meting werd uitgevoerd met behulp van modellen die gesimuleerd tanden met mesiale-occlusale distale (MOD) tand holten als een poging om replicate De stress of spanning in echte tandheelkundige restauraties. Hoewel het gebruik van echte tanden is anatomisch representatief, het nadeel dat de aanzienlijke inherente verschillen tussen tanden anatomie, mechanische eigenschappen, mate van hydratatie en onzichtbare inwendige afwijkingen ¹⁴ die leiden tot grote variaties in de resultaten. Om een dergelijk nadeel te overwinnen, hebben sommige studies geprobeerd tand monsters te standaardiseren door het groeperen in termen van de buccale maat ¹⁶ of vervangen tanden geheel met modellen van een surrogaat materiaal ^17. Zo hebben aluminium modellen die een soortgelijke Young's modulus aan glazuur (69 en 83 GPa, respectievelijk) zijn tewerkgesteld in krimpspanning meting, met het niveau van krimpspanning wordt aangegeven door de vooravond afbuiging ^17. In deze studie werden kwartsglas modellen (holten) gebruikt in plaats omdat het materiaal een soortgelijke Young's modulus (63 GPa) menselijk glazuur en, omdat het transparantent, kan elke onthechting of scheuren in de monsters gemakkelijk worden waargenomen.

Protocol

Opmerking: Drie tandheelkundige composieten werden onderzocht met behulp van het glas holten: Z100, Z250 en LS, zoals vermeld in Materials List. Onder hen is LS bekend een lage krimp composiet met een volumetrische krimp van ongeveer 1,0%, veel lager dan die van Z250 en Z100 (~ 2% en -2,5%, respectievelijk) ^18-19 zijn. De apparatuur en andere materialen die in deze studie worden ook gegeven in Materials List.

1. Model caviteitspreparatie

1. Knip een lange cilindrische glazen staaf, 10 mm in diameter, in 10-mm lang korte staven met een lage snelheid diamantzaag.
2. Snijd een Mesiale-occlusie-Distale (MOD) holte (Figuur 1) meten 3 mm (breedte) x 2 mm (diepte) in elk monster met behulp van een aangepaste lage snelheid diamantzaag.
3. Pools beneden elke cilindrische monster tot een vlak oppervlak te creëren loodrecht op de lengte van de holte, met afmetingen zoals getoond in figuur 1. Het vlakke oppervlak maakt nauwkeurige focusing en beeldcalibratie op de restauratie. Voortaan zal de waarneming oppervlak worden genoemd.
4. Bereid drie monsters voor elk van de drie geteste materialen: Z100, Z250 en LS; zie ook Materiaal tafel.

2. Holte vullen met composiet

1. Breng een dun laagje van keramische Primer met een borstel om al het glas holte oppervlakken silaniseren. Hierdoor kan hechten tussen de glasvlakken en composieten.
2. Na ongeveer 1 min, een dunne lijmlaag. Gebruik LS Lijmsysteem voor composiet LS en Adper Single Bond Plus voor composiet Z100 en Z250.
3. Harden van de lijm met een uithardingslicht en duur (10-20 sec) op basis van instructies van de fabrikant (Materials tabel).
4. Bedek de glazen oppervlakken rondom de restauratie met zwarte tape behalve waarneming oppervlak, zie figuur 2. Het doel is om te voorkomen dat de uitharding licht dat decomposiet door de omliggende transparant glas, dat gebeurt niet in echte tanden.
5. Bulk-vul de holte met composiet en schraap de overtollige om alle oppervlakken te vlakken.

3. Surface Painting

1. Spuit een dunne laag witte verf op het observatie oppervlak, die nu ook deel van de composiet.
2. Onmiddellijk strooi er wat zwarte fijn houtskool poeder op de verf te hoog contrast spikkels te creëren. De onregelmatige vormen van de spikkels zal de DIC-software om ze te identificeren en volgen hun bewegingen te helpen.

4. Sample Montage, harden, en Fotograferen

1. Verwijzend naar figuur 2, plaats een monster (E) in de houder (C) en draai deze met een schroef (D). Plaats vervolgens het geheel aan het uiteinde van een horizontale balk.
2. Bevestig een CCD-camera en een gele verlichting LED licht op dezelfde balk zodanig dat zij geconfronteerd worden met de observation oppervlak.
3. Met behulp van een statief met instelbare klemmen, positioneren de uitharding licht zodanig dat de tip is ongeveer 1 mm boven het monster.
4. Maak een foto van het model op de foto om de referentie te geven voorafgaand aan het genezen.
5. Genezen van de composiet voor 20 sec.
6. Maak nog een foto op 5 min. na uitharding.
7. Plaats een kalibratie blok op dezelfde positie als de observatie oppervlak en maak een foto. De kalibratie blok bevat een array van ronde stippen met de grootte en de afstand precies bekend.

5. Image Analysis met DIC Software

1. Importeren de twee foto's genomen voor elk monster, een voor en een na uitharden in de DIC software.
2. Kalibreren van de afmetingen van de beelden en te corrigeren voor beeldvervorming gebruikend het beeld van de kalibratie blok. .
3. Definieer het gebied van belang in de waarneming oppervlak voor analyse.
4. Bepaal de grootte van de vierkante subgroep ramen 64 x 64 pixels voor deeerste iteratie en 32 x 32 pixels voor de tweede iteratie ^20. Definieer de overlapping 50%.
5. Correleren de foto genomen na uitharding met referentiebeeld de genomen voordat het genezen met de verplaatsing en vervormingen te berekenen.

Resultaten

Drie monsters werden getest voor elk materiaal. Na elke proef werd het monster onderzocht door ogen of eventueel met behulp van een microscoop. Geen duidelijke onthechting bij de "tand-restauratie" interface of kraken werd gevonden.

De resolutie van de foto's was 1600 x 1180 pixels met een pixelgrootte van 5,8 mm. Met een subset venstergrootte van 32 pixels, de ruimtelijke resolutie van de verplaatsing verdelingen rond 186 mm.

Figuur 3

Discussie

Het gebruik van glas holten met dezelfde vorm en afmetingen krimp stam meting was de variatie in de resultaten die worden veroorzaakt door verschillen in grootte, anatomie en materiaaleigenschappen van natuurlijke menselijke tanden. Bovendien, de gesmolten kwartsglas gebruikt in deze studie een vergelijkbare elasticiteitsmodulus aan glazuur, waardoor het een geschikte simulant materiaal voor natuurlijke tanden zover mechanisch gedrag betreft ^21-22. Hoewel echte tand restauraties, wordt de composiet meestal ge...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Tandheelkundig composiet Z100	3M ESPE	N362979	volumekrimp ~ 2,5%, Young's modulus ~ 14 GPa
Tandheelkundig composiet Z250	3M ESPE	N326080	volumekrimp ~ 2,0%, Young's modulus ~ 11 GPa
Tandheelkundig composiet LS	3M ESPE	N240313	volumekrimp ~ 1%, Young's modulus ~ 10 GPa
Keramische primer	3M ESPE	N167818	Rely X
LS systeemkleefstof	3M ESPE	N391675	Kleefstof voor composiet LS
Adper Single Bond Plus	3M ESPE	501757	Kleefstof voor composiet Z100 en Z250
Glazen staaf	Corning Inc.	Pyrex 7740 borosilicaat
Uitschakellicht	3M ESPE	Elipar S10
Witte verf	Krylon Product Group		Binnen/buiten, Mat wit
Houtskoolpoeder	Sigma Aldrich, Co.	BCBH6518V	Fluka geactiveerde houtskool
CCD camera	Point Grey Research, Inc.	Point Grey Gras-20S4C-C