Name: Quasistatyczne testy mechaniczne do komputerowego wspomagania projektowania i produkcji licówek okluzyjnych przyklejonych do frezowanego materiału analogowego zębiny (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-12-20T14:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: Poznaj technikę testowania mechanicznego do oceny odporności na złamanie minimalnie inwazyjnych licówek okluzyjnych przyklejonych do materiałów analogowych zębiny. Ta metoda wspomaga projektowanie CAD/CAM i badania nad trwałością materiałów stomatologicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie otrzymało finansowanie z Wydziału Stomatologii Uniwersytetu Mahidol w Bangkoku, Tajlandia. Autorzy dziękują dr Erice Di Federico ze Szkoły Inżynierii i Materiałoznawstwa oraz dr Thomasowi Kelly'emu ze Szkoły Geografii na Queen Mary University of London za ich ekspercki wkład techniczny i wskazówki w tej pracy.

1. Produkcja analogu zębów
<ol>
	<li>Anatomicznie zmniejszyć powierzchnię zgryzową pierwszego trzonowca żuchwy typodonta (z rozwidlonym korzeniem) o 1 mm i ukosować brzeg za pomocą grubych i drobnych wierteł diamentowych.</li>
	<li>Zeskanuj przygotowany typodont za pomocą skanera laboratorium dentystycznego.</li>
	<li>Otwórz zeskanowany plik za pomocą OrthoAnalyzer w oprogramowaniu CAD. W oknie zestawu narzędzi Sculpt kliknij narzędzie Nóż do wosku i ustaw jego średnicę i poziom odpowiednio na 2,6 mm i 63 μm. Stopniowo przyciągaj każdą powierzchnię korzenia do siebie, aby połączyć rozwidlone korzenie w jeden korzeń, aby ułatwić proces mielenia (<silna klasa = "xfig">Rysunek 1).</li>
	<li>Frezuj matryce analogowe zębów z wysokociśnieniowego laminatu z włókna szklanego (n = 30) (Garolite, National Electrical Manufacturers Association [NEMA] klasa G10) za pomocą frezarki pięcioosiowej (<klasa silna = "xfig">Rysunek 2).</li>
</ol>
2. Montaż
<ol>
	<li>Użyj odpowiedniego oprogramowania CAD (np. Autodesk Inventor Professional 2025), aby zaprojektować przyrząd, który pasuje do części korzeniowej zęba modelu i przestrzeni wewnątrz zaślepek PCV, aby zapewnić znormalizowane położenie i orientację próbki testowej.</li>
	<li>Wydrukuj jeden przyrząd na arkusz testowy z PMMA lub podobnym materiałem modułowym za pomocą drukarki 3D.</li>
	<li>Połącz części grani i matryce z zaślepką z PVC, zwykle o średnicy wewnętrznej 25 mm, wysokości 21,5 mm i grubości ścianki 5,5 mm.</li>
	<li>Wymieszaj zimnoutwardzalną żywicę epoksydową o niskiej lepkości i wlej ją do obszaru połączenia cementowo-szkliwa zębów modelu. Należy uważać, aby nie zanieczyścić powierzchni zgryzowej zębów modelowych płynącą żywicą. Pozostaw do całkowitego zastygnięcia w temperaturze pokojowej na co najmniej 24 godziny (<silna klasa="xfig">Rysunek 3).</li>
</ol>
3. Wytwarzanie licówek okluzyjnych
<ol>
	<li>Zaimportuj zeskanowany plik analogu zęba do oprogramowania CAD.</li>
	<li>W obszarze Wskazówki określ kierunek wprowadzania licówki okluzyjnej.</li>
	<li>W obszarze Interfejsy wybierz opcję Linia marginesu i zaznacz linię marginesu zeskanowanego analogu zęba. Następnie wybierz Interfejs matrycy | Zaawansowane ustawienia i dostosuj szczelinę cementową do 0,025 mm, a dodatkową szczelinę cementową do 0,050 mm.</li>
	<li>W sekcji Anatomia zaprojektuj licówkę okluzyjną o grubości 1 mm, korzystając z szablonu z Biblioteki uśmiechu i dostosuj ją za pomocą narzędzi w Sculpt.</li>
	<li>Frezuj bloki dwukrzemianu litu (IPS e.max CAD) i nanoceramiki żywicznej (Lava Ultimate) (n=15 na grupę) za pomocą frezarki pięcioosiowej i postępuj zgodnie z instrukcjami producenta (<klasa silna = "xfig">Rysunek 4).</li>
</ol>
4. Klejenie i cementowanie
<ol>
	<li>Wyczyść wszystkie matryce główne przez 90 s w maszynie ultradźwiękowej i wysusz na powietrzu. Następnie nanieść 5% kwas fluorowodorowy na powierzchnię zgryzu na 60 s, dokładnie spłukać wodą i wysuszyć na powietrzu.</li>
	<li>W przypadku grupy LD wytrawić wewnętrzną powierzchnię 5% kwasem fluorowodorowym przez 20 s, dokładnie spłukać wodą i wysuszyć na powietrzu.</li>
	<li>W przypadku grupy RNC należy ścierać powietrzem tlenkiem glinu w proszku o wielkości ziarna 50 μm przy 2 barach (200 kPa, 30 psi) przez 10 s. Nadmiar piasku usunąć alkoholem i wysuszyć na powietrzu.</li>
	<li>Nałożyć silan, uniwersalny środek wiążący, i załadować podwójnie utwardzony cement adhezyjny do wklęsłodruku uzupełnienia. Uzupełnienie należy umieścić na przygotowanych matrycach wzorcowych, ładując je pod wypełnioną silikonem głowicę kompresyjną do uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej o obciążeniu 40 N.</li>
	<li>Utwardzaj diodą elektroluminescencyjną (LED) przy natężeniu światła w trybie normalnym 1.000-1.200 mW/cm2 przez 1-2 s. Usuń nadmiar cementu, kontynuuj utwardzanie światłem na każdej powierzchni przez 20 s i pozostaw w uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej na 5 min.</li>
	<li>Wyjąć z uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej i pozostawić w wodzie destylowanej o temperaturze 37 °C na 48 godzin, aby cement całkowicie się utwardził.</li>
	<li>Przed badaniem użyj drobnych markerów permanentnych, aby narysować trzy przyśrodkowo-boczne linie odniesienia (złowrogie, centralne i dekstralne) oraz trzy przednio-tylne linie odniesienia (górną, środkową i dolną) w różnych kolorach za pomocą drobnych markerów permanentnych.</li>
</ol>
5. Quasistatyczne testy mechaniczne
<ol>
	<li>Umieść próbkę do badań na środku dolnej płyty mechanicznej maszyny wytrzymałościowej z ogniwem obciążnikowym 5 kN ustawionym do próby ściskania.</li>
	<li>Umieść kulę ze stali nierdzewnej o średnicy 5,5 mm w centralnym dole uzupełnienia na przecięciu centralnych linii odniesienia (<silna klasa = "xfig">Rysunek 5).</li>
	<li>Umieść ochronny akrylowy pierścień wokół próbki i osłonę przed odłamkami przed maszyną testującą, aby ograniczyć latające odłamki.</li>
	<li>Opuść poprzeczkę w dół, aż prawie zetknie się ze stalową kulką i zerowym obciążeniem i przemieszczeniem.</li>
	<li>Stosować kompresję z prędkością 1 mm/min aż do pęknięcia uzupełnienia, co wskazuje na nagły spadek obciążenia. Zapisz ten ładunek (Rysunek 5).</li>
	<li>Po złamaniu zdejmij osłonę i akrylowy pierścień, a następnie ostrożnie zbierz próbkę do badań i jej fragmenty. Kolorowe linie pomagają w umieszczeniu fragmentów ceramicznych w ich pierwotnych pozycjach w celu późniejszej analizy (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 5).</li>
	<li>Umieścić następną próbkę do badań i postępować zgodnie z krokami 5.2-5.6, aż grupy będą kompletne.</li>
</ol>
6. Analiza statystyczna
<ol>
	<li>Wypełnij arkusze Minitab kodami materiałów i maksymalnymi wartościami obciążenia (N) pobranymi z eksperymentu odpowiednio w pierwszej i drugiej kolumnie.</li>
	<li>Przeprowadź niezależny test t dla dwóch próbek, wybierając Stat | Podstawowe statystyki | 2-próbka t. Ustaw poziom ufności na 95% i przyjmij równe wariancje.</li>
	<li>Utwórz wykres rozkładu Weibulla, wybierając opcję Statystyka | Niezawodność/Przetrwanie | Analiza dystrybucji (cenzura prawa) | Wykres identyfikatora dystrybucji. Wybierz maksymalne wartości obciążenia w polu Zmienna, zaznacz i wybierz nazwy materiałów w polu Według zmiennej, określ rozkład jako Weibull i kliknij przycisk OK.</li>
	<li>Przeprowadź analizę statystyczną Weibulla, wybierając Stat | Niezawodność/Przetrwanie | Analiza dystrybucji (cenzura prawa) | Parametryczna analiza rozkładu | Weibull | Wykresy. Wybierz wykres prawdopodobieństwa | Wyświetl przedziały ufności na powyższych wykresach i kliknij przycisk OK.</li>
</ol>
7. Analiza fraktograficzna
<ol>
	<li>W przypadku mikroskopii stereoskopowej zamontuj kamerę okularową i uchwyć obrazy (20x) widoków z lotu ptaka i z boku próbek za pomocą oprogramowania stereomikroskopowego.</li>
	<li>W przypadku skaningowej mikroskopii elektronowej należy przyciąć próbkę do złącza cementowo-szkliwowego (CEJ), umieścić ją w kąpieli acetonowej w myjce ultradźwiękowej, a następnie wysuszyć na powietrzu. Pozłacic i uchwyć obrazy (powiększenie 250-300) przedstawiające widoki próbek z lotu ptaka i z boku.</li>
</ol>

Quasistatic Load-to-Fracture Test of CAD/CAM Occlusal Veneers on Dentin Analogs

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

W ostatnich latach minimalnie inwazyjne licówki okluzyjne cieszą się coraz większym zainteresowaniem we współczesnej stomatologii odtwórczej. Uzupełnienia te są zwykle wykonywane z monolitycznych materiałów ceramicznych CAD/CAM na matrycy szklanej, polikrystalicznych i hybrydowych26. Zachowawcze przygotowanie zębów, łatwość dostępu i widoczności podczas preparacji zębów, pobieranie wycisków i cementowanie oraz zachowanie dziąsła brzeżnego są promowane jako zalety26,27. Obecne wytyczne zalecają grubość 1,5-2,0 mm na guzku nośnym i centralnym dole, aby zapewnić trwałość i wydajność mechaniczną28,29. Jednak ze względu na korzystne wskaźniki przeżycia eksperymentalnego, ultracienkie licówki okluzyjne o grubości 0,7-1,0 mm są obecnie szeroko stosowane jako minimalnie inwazyjne podejście odtwórcze 26,30,31.
Różnice w składnikach mikrostrukturalnych i technikach przetwarzania mogą wpływać na właściwości stomatologicznego materiału CAD/CAM, w tym właściwości fizykomechaniczne, właściwości optyczne, współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) i rozpuszczalność chemiczną3. Po obróbce LD zwykle wymaga obróbki cieplnej w celu przekształcenia krystalitów metakrzemianu w całkowicie skrystalizowane kryształy dwukrzemianu litu o wytrzymałości na zginanie ~377 MPa i module sprężystości 67,2 GPa 32,33,34. Natomiast RNC nie wymagał obróbki wtórnej i miał wytrzymałość na zginanie do 200 MPa oraz moduł sprężystości 12,7 GPa34. Kilka badań wykazało, że wartości wytrzymałości na zginanie z ogólnych standardowych testów przy użyciu prostych wymiarów nie korelowały z obciążeniami niszczącymi uzupełnień dentystycznych o różnej złożonej morfologii i grubościach 15,16,17.
W tym badaniu odporność na złamania licówek okluzyjnych 1 mm wykonanych z RNC była wyższa niż w grupie LD, z podobnymi wynikami do poprzednich badań przeprowadzonych na naturalnych zębach 35,36,37. Wyższa nośność tego hybrydowego materiału może wynikać z wytrzymałości i sprężystości wypełniaczy ceramicznych i matrycy z kompozytu żywicznego, które umożliwiają harmonizację jego modułu sprężystości z zębiną (15 GPa) i materiałem analogowym zębiny (16,5 GPa), poprawiając rozkład naprężeń14,38. W badaniu tym nie uwzględniono procesu starzenia i symulacji żucia w obliczeniach, dlatego nie można było przedstawić długoterminowych wartości wytrzymałości tych uzupełnień. Jednak wskaźnik przeżycia licówek okluzyjnych wykonanych z wczesnej żywicy kompozytowej CAD/CAM jest wyższy niż LD39,40.
W przeciwieństwie do stopów dentystycznych, ceramika dentystyczna nie wykazuje rozkładu Gaussa ani normalnego rozkładu wartości wytrzymałości ze względu na zmienność rozkładu rozmiarów wad41. Ich awaria jest zwykle związana z dużą populacją wad, która na ogół waży częstotliwość awarii po prawej stronie rozkładu. W związku z tym wymagana byłaby regresja parametryczna, aby potwierdzić niezawodność wytrzymałości materiału. Zgodnie z BS EN 61649: 2008, analizę statystyczną Weibulla można zastosować przy wielkości próby tak małej, jak n = 10, ale z ograniczoną pewnością42. Duża liczebność próby, zwykle większa niż 20 osób, byłaby wymagana w celu zapewnienia wiarygodności statystycznej i mniejszych błędów oszacowania43. Materiały o niskich wartościach modułu Weibulla (m) mogą ulec uszkodzeniu lub ulegnąć uszkodzeniu w szerokim obszarze. Natomiast te o dużych wartościach są bardziej narażone na awarię w obszarze największego naprężenia ze względu na wąski rozkład wytrzymałości. Większość wartości m komercyjnej ceramiki dentystycznej mieści się w przedziale od 5 do 15 43, podczas gdy wynik obu materiałów CAD/CAM użytych w tym badaniu wynosi ~6,7, co może się różnić, gdy uwzględni się więcej próbek testowych.
Przyszłe badania stomatologiczne, w których więcej uwagi wzbudzają kwestie bezpieczeństwa biologicznego i przepisy dotyczące praw człowieka44 , mogą w większym stopniu opierać się na materiałach zastępczych do badań eksperymentalnych in vitro . Badanie to promuje stosowanie zmielonego materiału analogowego zębiny wykonanego z tkanego włókna szklanego impregnowanego żywicą epoksydową na polimetakrylanie metylu (PMMA), które ma niższą wytrzymałość mechaniczną i problemy z odklejaniem45. Poliamid wypełniony włóknem szklanym został również zasugerowany jako kolejny substytut materiału w eksperymentach laboratoryjnych24. Niemniej jednak te syntetyczne materiały mogą nie być w stanie całkowicie zastąpić naturalnych zębów, mimo że mają podobne właściwości elastyczne i zdolność wiązania. Niedawne badanie wykazało, że korony z dwukrzemianu litu cementowane laminatem epoksydowo-szklanym lub poliamidem wypełnionym włóknem szklanym wykazywały wyższą odporność zmęczeniową niż w przypadku połączenia z naturalną zębiną25.
To badanie nie może porównywać takich wyników, ponieważ nie obejmowało naturalnych zębów w grupie kontrolnej. Jednak porównując dwa lub więcej różnych materiałów licówek, użycie sztucznego modelu dla naturalnych zębów wykazuje zwiększoną powtarzalność i nie ma problemów z dostarczaniem, przechowywaniem, sterylizacją lub przenoszeniem chorób. Jedynym problemem laminatu ze szkła epoksydowego jest jego twardość powierzchni, co utrudniało proces frezowania, zwłaszcza przy rozwidleniu korzeni. Uproszczenie polegające na zastosowaniu pojedynczego korzenia nieanatomicznego bez więzadła przyzębia nie zmienia nośności uzupełnienia46. Konieczne są dalsze badania, aby w pełni uzasadnić właściwości mechaniczne tych materiałów zastępczych i ich właściwości wiązania z innymi materiałami odtwórczymi za pomocą różnych podejść.
Badanie to podkreśla również możliwość wykorzystania niezamocowanej kuli ze stali nierdzewnej jako wgłębnika do monotonicznego jednoosiowego testu ściskania. W testach laboratoryjnych zastosowano kilka rodzajów wgłębników stałych, w tym, tłokowe, półkulkowe i kulkowe w kształcie 14,47,48,49,50. Mogą one jednak powodować niepożądane naprężenia w jednym miejscu badanych materiałów. Ponadto nie modeluje pozycji klinicznej, w której guzki antagonistów mogą poruszać się do 0,5 lub 1 mm mimośrodowo51,52. W przeciwieństwie do stałego wgłębnika, kulka ze stali nierdzewnej użyta w tym badaniu może nieznacznie się przesuwać, aby zetknąć się i rozproszyć naprężenia do środka protezy, zapobiegając gromadzeniu się naprężeń na pojedynczej pochyłej powierzchni. Podobnie jak w przypadku poprzednich badań, badania fraktograficzne wykazały, że obciążenie do pęknięcia przy obciążeniu monotonicznym może nie być w stanie w pełni odwzorować podpowierzchniowego systemu pęknięć pochodzących z powierzchni wiążącej przeciwległej do miejsca obciążenia 6,14. Jednak w tym badaniu w obu grupach odtwórczych można było zaobserwować podpowierzchniowe pęknięcia promieniowe na brzegach, co wskazuje na częste uszkodzenie protezy ceramicznej w wyniku długotrwałego codziennego użytkowania53,54. Dlatego zwrócenie uwagi na proces obróbki brzegu protezy małoinwazyjnej jest niezbędne, aby nie tworzyć wad zewnętrznych lub defektów, które mogłyby eskalować zdarzenia awarii.
W ramach ograniczeń tego badania można wywnioskować, że licówki okluzyjne 1 mm wykonane z nanoceramiki żywicznej CAD/CAM mają lepszą odporność na pękanie niż konwencjonalny dwukrzemian litu. Mimo to oba wykazały odpowiednią wytrzymałość na złamanie przy dobrowolnej i mimowolnej maksymalnej sile zgryzu i są obiecującymi materiałami do odbudowy zębów bocznych w ramach minimalnie inwazyjnego schematu. Quasistatyczne testy mechaniczne w tym badaniu mogą dać wskazówkę co do wytrzymałości dentystycznych materiałów odtwórczych CAD/CAM, prawdopodobnie na wczesnym etapie po umieszczeniu, dzięki maksymalnej nośności przy obserwowaniu klinicznie istotnych systemów pęknięć. Nowsze materiały odtwórcze, takie jak zaawansowany krzemian litowo-glinowy (LAS), dwukrzemian litu wzmocniony tlenkiem cyrkonu (ZLS) i inne materiały analogowe do zębów, mogą być dalej badane dzięki proponowanym ustawieniom laboratoryjnym w warunkach sztucznego starzenia i symulacji warunków jamy ustnej.

Uzupełnienia bez metalu są teraz wysoce preferowane w uzębieniu przednim i bocznym ze względu na ich doskonałe właściwości optyczne i biokompatybilność1. Jednak główną wadą takich materiałów jest ich podatność na pękanie2. Większość ceramiki jest podatna na pęknięcia generowane przez naprężenia rozciągające, nawet przy niskim odkształceniu3. Złamania dentystycznych protez ceramicznych zwykle powstają w wyniku powolnego wzrostu pęknięć promieniowych spowodowanych długotrwałym narażeniem na naprężenia rozciągające powstające podczas żucia4. Ich słabości eskalują z wewnętrznymi wadami lub wadami w materiałach i wadami zewnętrznymi wynikającymi z produkcji i obróbki końcowej5. Wytrzymałość na zginanie, czyli zdolność do wytrzymywania naprężeń rozciągających, dentystycznych materiałów CAD/CAM można osiągnąć i porównać za pomocą standardowych testów, takich jak testy zginania jednoosiowego (zginanie 3-punktowe lub 4-punktowe) i dwuosiowe (kulka na pierścieniu, pierścień na pierścieniu i tłok na trzech kulkach). Tymczasem odporność na pękanie, czyli odporność materiału na powstawanie pęknięć, można wyprowadzić z jednokrawędziowej belki karbowej i testu wgniecenia. Jednak testy te nie mogą w pełni przewidzieć i przedstawić zachowania protez cementowych o różnych konfiguracjach anatomicznych6. Wprowadzono inne monotoniczne lub dynamiczne testy mechaniczne, aby uzasadnić ich działanie różnymi aspektami klinicznymi7,8.
Test obciążenia do złamania lub "zgniecenia korony" był szeroko stosowany w stomatologii do badania i porównywania wytrzymałości uzupełnień ceramicznych o skomplikowanych geometriach9,10. Monotoniczna jednoosiowa kompresja jest quasistatycznie wywierana na uzupełnienia w kierunku pionowym lub bocznym, aż do wystąpienia katastrofalnego pęknięcia. Wytrzymałość materiału na pękanie można określić na podstawie maksymalnej siły obciążenia, natomiast sposoby pękania, w tym miejsce i kierunek pęknięć, można badać pod mikroskopem. Dobra odbudowa powinna być w stanie wytrzymać zarówno naprężenia ściskające, jak i rozciągające spowodowane dobrowolną maksymalną siłą zgryzu, najwyższą siłą żucia generowaną przez mięśnie szczękowo-zwrotne pod wpływem biomechaniki czaszkowo-żuchwowej i szlaku odruchowego11,12, który może wynosić do 900 N w zębach tylnych3. Co więcej, bruksizm może mimowolnie zwiększyć siłę do 1,200 N w tym samym regionie13. Oprócz właściwości materiału (tj. modułu sprężystości), geometria, grubość, cement adhezyjny i rozkład wad mają wpływ na wytrzymałość każdej protezy14. Pojawiły się jednak argumenty dotyczące klinicznego znaczenia takich testów ze względu na niekliniczne duże siły i mechanizmy niepowodzenia, które nie są podobne do sytuacji klinicznych6,14. Test odporności zmęczeniowej obejmujący analizę naprężeń krokowych i stanu wewnątrzustnego może być bardziej realistycznym podejściem do przewidywania trwałości uzupełnień protetycznych7. Niemniej jednak obciążenie do pęknięcia jest nadal szybkim, prostym i powtarzalnym testem in vitro w celu porównania wytrzymałości nowych materiałów ceramicznych CAD/CAM wprowadzanych na rynek, w których dane producenta mogą nie być wiarygodne15,16,17. Wynik może odzwierciedlać tolerancję protezy na ekstremalne siły wynikające z działań parafunkcyjnych i nieoczekiwanych sytuacji klinicznych, takich jak gryzienie twardych nasion lub żwiru, co również powoduje awarię protez dentystycznych18,19,20,21.
Wraz z ich rosnącym zastosowaniem do rehabilitacji zębów bocznych, mechaniczna wydajność licówek okluzyjnych wykonanych z frezowanych i drukowanych materiałów CAD/CAM została zbadana pod kątem różnych aspektów, w tym rodzajów materiałów, projektów protetycznych, projektu przygotowania łącznika zęba, grubości, obróbki powierzchni, klejenia kleju i systemu cementu cementowego22,23. Jednak dane są nadal ograniczone, a materiały testowe pochodzą z ceramiki na osnowie szklanej i konwencjonalnych materiałów kompozytowych CAD/CAM. Alternatywny materiał hybrydowy, żywica nanoceramiczna, jest już dostępna. Twierdzi, że łączy w sobie siłę wypełniaczy nanoceramicznych i sprężystość matrycy żywicznej, która może być odpowiednia do cienkiej, minimalnie inwazyjnej odbudowy. Jednak jego wydajność mechaniczna, zwłaszcza w okolicy trzonowców, wymaga więcej dowodów potwierdzających implikacje kliniczne.
Do tej pory badacze nie dysponowali materiałami, które mogłyby zastąpić naturalne zęby w testach laboratoryjnych. Wysokociśnieniowy laminat z włókna szklanego (National Electrical Manufacturers Association; NEMA grade G10) o nazwie handlowej Garolit został zaproponowany jako materiał analogowy zębiny do badań mechanicznych ceramiki dentystycznej od 2010 roku14. Jest to termoutwardzalny materiał kompozytowy składający się z wielu warstw włókna szklanego nasączonego żywicą epoksydową pod wysokim ciśnieniem. Może wytrzymać warunki dużego naprężenia przy podobnych właściwościach elastycznych, zmęczeniu i sile wiązania adhezyjnego jak uwodniona zębina14,24. Zapewnia przewagę nad naturalnymi zębami w zakresie przygotowania próbek, standaryzacji i autoryzacji etycznej, z oszczędnością czasu dzięki zmniejszonym obawom o bezpieczeństwo biologiczne24. Obróbkę powierzchni można wykonać poprzez wytrawianie 5% lub 10% kwasem fluorowodorowym od 60 s do 90 s i nałożenie środka sprzęgającego silan14,24. Niemniej jednak badania nad protezami cementowanymi z tego materiału są ograniczone, a wiarygodność istniejących dowodów jest nadal wątpliwa24,25.
W tym badaniu opracowano protokół laboratoryjny dla monotonicznego testu obciążenia do złamania licówek okluzyjnych o grubości 1 mm przycementowanych do matryc głównych frezowanych z materiału analogu zębiny na niezamocowanej kuli ze stali nierdzewnej. Maksymalne nośności dwóch dentystycznych materiałów CAD/CAM: dwukrzemianu litu (LD) - IPS e.max CAD i nanoceramiki żywicznej (RNC) - Lava Ultimate, przy n = 15 na grupę, określono ilościowo i porównano statystycznie za pomocą niezależnego testu t dla dwóch prób i analizy statystycznej Weibulla. Wzorce pęknięć badano również za pomocą stereoskopowej mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Hipoteza badawcza była taka, że jest to odpowiednia metoda modelowania niewydolności licówek okluzyjnych w zastosowaniach klinicznych. Statystyczna hipoteza zerowa zakładała, że nie powinno być różnicy w maksymalnej nośności między licówkami okluzyjnymi wykonanymi z tych dwóch materiałów.

<table><tbody><tr><td>Druk 3D (SLA)</td><td>&nbsp; Formlabs, Somerville, MA, USA</td><td></td><td>Oprogramowanie CAD Form3+</td></tr><tr><td>3Shape Dental Designer&nbsp;</td><td>3Shape A/S, Kopenhaga, Dania</td><td></td><td>Oprogramowanie CAD do analogów zębów i licówek</td></tr><tr><td>5% kwas fluorowodorowy&nbsp;</td><td>Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein</td><td></td><td>IPS Ceramiczny żel do trawienia</td></tr><tr><td>Proszek z tlenku glinu</td><td>Ronvig Dental Mfg. A/S, Daugaard, Dania</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Uniwersalne oprogramowanie do testowania materiałów Bluehill&nbsp;</td><td>Oprogramowanie Instron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie CamLabLite&nbsp;</td><td>Bresser UK Ltd, Kent, Wielka Brytania</td><td></td><td>Oprogramowanie do stereomikroskopii</td></tr><tr><td>Zimnoutwardzalalna żywica epoksydowa o niskiej lepkości&nbsp;</td><td>Struers SAS, Champigny-sur-Marne, Francja</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cement żywiczny podwójnie utwardzalny&nbsp;</td><td>3M, Saint Paul, MN, USA</td><td></td> Aparat okularowy <td>Rely X Ultimate Adhesive Resin Cement</td></tr>&<tr><td>nbsp;</td><td>ToupTek Photonics Co., Ltd., Hangzhou, Chiny</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wysokociśnieniowe dyski laminowane z włókna szklanego&nbsp; (G10)</td><td>PAR Group Ltd, Lancashire, Wielka Brytania</td><td></td><td></td></tr><tr><td>IPS e.max CAD</td><td>Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein</td><td>YB54G9/605330</td><td>Niska przezierność, A3, C14</td></tr><tr><td>Skaner laboratoryjny&nbsp;</td><td>3Shape A/S, Kopenhaga, Dania</td><td></td><td>D900L</td></tr><tr><td>Lava Ultimate</td><td>3M ESPE, Saint Paul, MN, USA</td><td>9541467/3314A3-LT</td><td>Niska przezierność, A3, 14L</td></tr><tr><td>Dioda elektroluminescencyjna (LED) utwardzająca światło&nbsp;</td><td>Instrument medyczny Woodpecker, Guilin, Chiny</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Frezarka&nbsp;</td><td>Kamera VHF AG, Amnnerbuch, Niemcy</td><td></td><td>VHF S2</td></tr><tr><td>Minitab 18&nbsp;</td><td>Minitab Inc, State College, PA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>nQuery Advisor Wersja 9.2.10&nbsp;</td><td>Statistical Solutions Ltd., CA, USA</td><td></td><td>Oprogramowanie statystyczne</td></tr><tr><td>Zaślepka z polichlorku winylu&nbsp;</td><td>Plastic Pipe Shop Ltd, Stirling, Wielka Brytania</td><td></td><td>25 mm X 21,5 mm;</td></tr><tr><td>Skaningowy mikroskop elektronowy&nbsp;</td><td>Tescan, Brno, Republika</td><td></td> Czeska <td>Tescan Vega</td></tr><tr><td>Silane środek sprzęgający&nbsp;</td><td>3M, Saint Paul, MN, USA</td><td></td><td>RelyX Ceramic Primer</td></tr><tr><td>Autodesk Inventor Professional 2024</td><td>Autodesk, San Francisco, CA, USA</td><td></td><td>Oprogramowanie CAD do</td></tr><tr><td>powlekarki próżniowej Jig Sputter&nbsp; &nbsp;</td><td>Quorum, East Sussex, Wielka Brytania</td><td></td><td>Napylarka MiniQS</td></tr><tr><td>Stata18&nbsp;</td><td>StataCorp LLC, College Station, TX, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop stereoskopowy&nbsp;</td><td>Carl Zeiss AG, Oberkoche, Niemcy</td><td></td><td>Zeiss Stemi 508</td></tr><tr><td>Typodont pierwszy trzonowiec żuchwy&nbsp;</td><td>Frasaco GmbH, Tettnang, Niemcy</td><td></td><td>ANA-4 Z3RN-36</td></tr><tr><td>Uniwersalny środek do zabezpieczania zębów&nbsp;</td><td>&nbsp; 3M, Saint Paul, MN, USA</td><td></td><td>Uniwersalny klej Scotch Bond</td></tr><tr><td>Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa</td><td>Instron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, USA</td><td></td><td>Intron 5900-84&nbsp;</td></tr></tbody></table>

quasistatyczne testy mechaniczne do komputerowego wspomagania projektowania i produkcji licówek okluzyjnych przyklejonych do frezowanego materiału analogowego zębiny

Quasistatic Mechanical Testing for Computer-Aided Design and Manufacturing Occlusal Veneers Cemented to Milled Dentin Analog Material

W obecnych minimalnie inwazyjnych systemach leczenia, drobne preparowanie zębów i cieńsza biomimetyczna odbudowa ceramiczna są stosowane w celu zachowania witalności, estetyki i funkcji przywróconego zęba. Nowe materiały ceramiczne do projektowania wspomaganego komputerowo i wytwarzania wspomaganego komputerowo (CAD/CAM) są już dostępne. Aby zagwarantować długowieczność, lekarz stomatolog musi znać wytrzymałość mechaniczną tych nowo wprowadzonych produktów w porównaniu ze stosunkowo kruchą ceramiką na matrycy szklanej. Ponadto promowano substytut zęba w badaniach laboratoryjnych, zwłaszcza po pandemii, a jego zastosowanie wymaga większego wsparcia dowodowego.
To badanie opracowało protokół laboratoryjny dla monotonicznego testu obciążenia do złamania, aby określić wytrzymałość na złamanie licówek okluzyjnych CAD/CAM o grubości 1 mm. Matryce wzorcowe zostały wyfrezowane z wysokociśnieniowego laminatu z włókna szklanego, który ma podobny moduł sprężystości i siłę wiązania jak uwodniona zębina. Zostały one zamontowane w zaślepkach z polichlorku winylu (PVC) z zimnoutwardzalną żywicą epoksydową. Licówki okluzyjne, zwane również uzupełnieniami stołowymi, zostały wyfrezowane z dwukrzemianu litu (LD) i żywicznych bloków nanoceramicznych (RNC) i przypieczone do przygotowanych matryc wzorcowych przy użyciu podwójnie utwardzanego cementu adhezyjnego. Pozwolono im na całkowite utwardzenie poprzez przechowywanie w wodzie destylowanej przez 48 godzin w temperaturze 37 °C.
Wszystkie próbki zostały następnie umieszczone w uniwersalnej maszynie testującej i załadowane za pomocą niezamocowanej kuli ze stali nierdzewnej o średnicy 5,5 mm, która umożliwia ruch boczny, tak jak miałoby to miejsce w przypadku zębów antagonistycznych. Kompresja została zastosowana z szybkością 1 mm/min i wygenerowano wykres obciążenia-przemieszczenia. Średnia maksymalna nośność uzupełnień w grupie RNC (3 212,80 ± 558,67 N) była istotnie wyższa niż w grupie LD (2727,10 ± 472,41 N) (p < 0,05). Podczas testu nie stwierdzono odklejenia. Oba materiały CAD/CAM mogą mieć podobny rozkład wad. W miejscu załadunku stwierdzono pęknięcie stożkowe Hertza, natomiast w obu grupach stwierdzono pęknięcia promieniowe rozchodzące się od powierzchni cementu w pobliżu brzegu.

Obliczenia wielkości próby przeprowadzono przy użyciu referencyjnego oprogramowania, które wygenerowało wielkość efektu 0,39 i sugerowało minimalną wielkość próby n = 13 na grupę. Jednak w niniejszym badaniu wybrano wielkość próby n = 15, aby wykryć różnicę na poziomie 5%. Hipotezę zerową odrzucono. Mimo większej wytrzymałości na zginanie, średnie wartości maksymalnej siły obciążenia w przypadku licowych lic okluzyjnych o grubości 1 mm (n = 15 na grupę) wykonanych z materiału LD (disilikat litu: 2 727,10 ± 472,41 N) były istotnie niższe niż w grupie RNC (nanoceramika żywiczna: 3 212,80 ± 58,67 N) (p &#60; 0,05). Parametr skali lub wytrzymałość charakterystyczna (σ) dla LD, przy prawdopodobieństwie uszkodzenia wynoszącym 63,2%, jest nieco niższa niż w grupie RNC. Jednak parametr kształtu lub moduł Weibulla (m) przedstawiony przez nachylenie wykresu prawdopodobieństwa (95% CI) dla LD był zbliżony do grupy RNC, co pokazano na Rysunku 6, co odzwierciedla fakt, że oba materiały mogą posiadać podobny rozkład wewnętrznych wad lub defektów. Wszystkie dane przedstawiono w Tabeli 1.
Zdjęcia z mikroskopu stereoskopowego pękniętych licówek okluzyjnych LD i RNC w widokach z góry i z boku przedstawiono odpowiednio na Rysunku 7 oraz Rysunku 8. W obu grupach badawczych zaobserwowano pierścieniowate pęknięcia powierzchniowe w miejscu przecięcia się centralnych linii referencyjnych w jamce środkowej. Pęknięcie to stanowiło w rzeczywistości część systemu pęknięć stożkowych Hertza, który rozszerza się głęboko w warstwy restauracji. Zazwyczaj składało się ono z pęknięcia zewnętrznego (OC), wewnętrznego (IC) i medianowego (MC), co pokazano na Rysunku 9. Pęknięcie radialne, powstające i rozprzestrzeniające się od powierzchni cementowania po przeciwnej stronie miejsca uderzenia, było trudne do zidentyfikowania ze względu na cienkość restauracji oraz charakter testu „crunch-the-crown”. Jednak wtórne ognisko pęknięcia spowodowane naprężeniem rozciągającym, przejawiające się jako pęknięcia radialne, można było zaobserwować w obszarze brzeżnym pozostałej części restauracji przymocowanej do modeli roboczych. Fragmenty wykazujące fraktograficzne cechy kierunku propagacji pęknięć radialnych z wtórnego ogniska pęknięcia przedstawiono na Rysunku 10. Całkowite pęknięcia masy były konsekwentnie zlokalizowane po stronie dystolingwalnej w obu grupach restauracyjnych, z wyjątkiem jednej próbki w grupie RNC, gdzie pęknięcie wystąpiło w kierunku bukkolingwalnym po stronie dystalnej.
Reprezentatywne obrazy przy większym powiększeniu wykonane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego w widoku z góry i z boku dla obu grup badawczych przedstawiono na Rysunku 1 oraz Rysunku 12. Ze względu na impregnację 80% wag. nanoceramicznych wypełniaczy w 20% wag. silnie sieciowanej macierzy polimerowej, powierzchnie przełomu łusek wykonanych z RNC wykazywały chropowaty i włóknisty wygląd, który jest charakterystyczny dla deformacji plastycznej w przełomach ciągliwych. W przeciwieństwie do nich, restauracje wykonane z LD rozpadły się na wiele fragmentów, a pęknięcia propagowały z miejsc zainicjowania pęknięć (FO) w głąb warstw w sposób bezpośredni, z niewielką liczbą zakłóceń lub odchyleń toru pękania. Ponadto w niektórych próbkach, niezależnie od rodzaju materiału, w górnej prawej części, około 1 mm od linii przełomu, można było dostrzec pierwotny obszar uderzenia stalowej kulki. Świadczy to o tym, że kulka mogła przesunąć się do swojej ostatecznej pozycji, jeśli nie była idealnie ustawiona na centralnej jamce podczas obciążenia ściskającego.
<img alt="Rysunek 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig01.jpg" /> 
Rycina 1Obrazy cyfrowe z oprogramowania do komputerowego projektowania stomatologicznego przedstawiające złączony korzeń rozwidlony pierwszego trzonowca żuchwy w modelu typodontowym. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Rycina 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig02.jpg" /> 
Rysunek 2Frezowany model główny wykonany z wysokociśnieniowej laminowanej płyty z włókna szklanego przy użyciu 5-osiowej frezarki stomatologicznej. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig02large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
<img alt="Rycina 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig03.jpg" /> 
Rycina 3Montaż matryc głównych. (A)&#160;Uchwyty zostały wykonane z drukowanego filamentu PMMA.B)&#160;Zostają one bezpiecznie umieszczone w zaślepce z PVC, aby ustandaryzować orientację i położenie analogu zęba.C)&#160;Żywica epoksydowa o niskiej lepkości, utwardzana na zimno, jest wlewana do poziomu styku cementu i szkliwa analogu zęba i pozostawiana w temperaturze pokojowej na co najmniej 24 h w celu utwardzenia. Skróty: PMMA = polimetakrylan metylu; PVC = polichlorek winylu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Rysunek 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig04.jpg" /> 
Rysunek 4Bloki CAD/CAM po frezowaniu i wykończeniu zgodnie z instrukcjami producenta. (A)&#160;disilikat litu, (B)&#160;Nanoceramika żywiczna. Skróty: CAD = projektowanie wspomagane komputerowo; CAM = wytwarzanie wspomagane komputerowo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig04large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.</a>
<img alt="Rysunek 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig05.jpg" /> 
Rycina 5Quazistatyczne badanie właściwości mechanicznych. (A)&#160;Kulkę ze stali nierdzewnej o średnicy 5,5 mm umieszcza się w centralnej fosiey odbudowy.BPróbkę umieszcza się w centrum uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej z ogniwem obciążenia 5 kN i ściska za pomocą płyty kompresyjnej z prędkością 1 mm/min, zabezpieczonej przez&#160;pierścień akrylowy i osłonę przed odłamkami. Wydłużenie (mm) oraz maksymalna siła obciążenia (N) zostaną zarejestrowane w oprogramowaniu. (C) Większe fragmenty złamanych próbek są starannie zbierane i umieszczane z powrotem w ich pierwotnym położeniu, zgodnie z kolorowymi liniami naniesionymi permanentnym markerem. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
<img alt="Rycina 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig06.jpg" /> 
Rysunek 6Wykres prawdopodobieństwa Weibulla dla maksymalnego obciążenia powodującego pęknięcie przy 95% przedziale ufności dla licówek okluzyjnych wykonanych z LD i RNC. Maksymalny obciążenie złamania (N) przy 95% CI różniło się pomiędzy licówkami okluzyjnymi wykonanymi z LD (linia niebieska) a RNC (linia czerwona).&#160;Parametr kształtu lub moduł Weibulla (m) reprezentuje nachylenie wykresu, natomiast parametr skali lub wartość charakterystyczna&#160;wytrzymałość (&#963;) przedstawia wartość wytrzymałości materiałów przy prawdopodobieństwie awarii wynoszącym 63,2% (linia zielona). Parametry i linia dopasowana obrazują analizę maksymalnej wiarygodności. Skróty: LD = disilikat litu; RNC = nanoceramika żywiczna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig06large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Rysunek 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig07.jpg" /> 
Rysunek 7Nakładki okluzyjne z dwutlenku litu i krzemu pod stereomikroskopem (20x). (A)&#160;Widok z góry; (B)&#160;widok boczny. Paski skali = 2 mm (A), 1 mm (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig07large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Rycina 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig08.jpg" /> 
Rysunek 8Nakładki okluzyjne z nanoceramiki kompozytowej pod stereomikroskopem (20x). (A)&#160;Widok z góry; (B)&#160;widok boczny. Paski skali = 2 mm (A), 1 mm (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig08large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Rysunek 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig09.jpg" /> 
Rysunek 9Reprezentatywne cechy fraktograficzne lic a okluzyjnych. (A)&#160;LD i (B)&#160;RNC. Białe strzałki wskazują&#160;w miejscu pęknięcia pierścieniowego, gdzie&#160;Główne źródło pęknięcia powstało i rozprzestrzeniało się w wyniku ściskania kulą, generując typowe pęknięcia stożkowe Hertza z pęknięciami stożkowymi zewnętrznymi, pęknięciami stożkowymi wewnętrznymi oraz pęknięciem medianowym. Drugorzędne źródło pęknięcia wywołane naprężeniem rozciągającym znaleziono w pobliżu obszaru brzegowego. Strzałki przerywane wskazują&#160;kierunek propagacji pęknięć, gdzie w zależności od warunków obrazowania można również zauważyć inne cechy, takie jak linie zatrzymania. Paski skali = 2 mm (A), 1 mm (B). Skróty: LD = dysilikowany lit; RNC = nanoceramika żywiczna; 1&#176; FO = pierwotne ognisko pęknięcia; 2&#176; FO = wtórne źródło pęknięcia; OC = pęknięcie stożka zewnętrznego; IC = pęknięcia stożka wewnętrznego; MC = pęknięcie medianowe; DCP = kierunek propagacji pęknięcia; AL = linie zatrzymania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig09large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Rysunek 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig10.jpg" /> 
Rycina 10Reprezentatywne cechy fraktograficzne fragmentów licówki okluzyjnej. (A)&#160;LD oraz (B) RNC. Wtórne ognisko pęknięcia znajdowało się blisko brzegu licówki okluzyjnej. Strzałki przerywane wskazują&#160;kierunek propagacji pęknięcia wraz z innymi cechami fraktograficznymi, takimi jak strefa zamglenia (mist zone), skręcone włókna (twisted hackle), linie Wallnera oraz linie zatrzymania. Skala = 1 mm. Skróty: LD = dysilikat litu; RNC = nanoceramika żywiczna; 2&#176; FO = wtórne źródło pęknięcia; DCP = kierunek propagacji pęknięcia; AL = linie zatrzymania; M = strefa zamglenia; TH = skręcona tekstura (twisted hackle); WL = linia Wallnera. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig10large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.</a>
<img alt="Rycina 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig11.jpg" /> 
Rysunek 1Reprezentatywne obrazy SEM złamanych licówek okluzyjnych LD. (A) Widok z góry; (B)&#160;widok z boku. Biała strzałka wskazuje miejsce początkowego uderzenia stalowej kulki. Paski skali = 1 mm. Skróty: LD = dysilikat litu; SEM = skaningowy mikroskop elektronowy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig11large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Rycina 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67511/67511fig12.jpg" /> 
Rycina 12Reprezentatywne obrazy SEM pękniętych licowania okluzyjnego z RNC. (A)&#160;Widok z góry; (B)&#160;widok z boku. Paski skali = 1 mm. Skróty: RNC = nanoceramika żywiczna; SEM = skaningowy mikroskop elektronowy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511fig12large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
Tabela 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67511/67511_Table 1 (Edited).xlsx" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać tę tabelę.</a>

Quasistatyczny test obciążenia do pęknięcia z niezamocowaną kulą ze stali nierdzewnej został opracowany w celu określenia wytrzymałości na złamanie minimalnie inwazyjnych tylnych uzupełnień wspomaganych komputerowo i produkcyjnych cementowanych do materiałów analogicznych do zębiny. Test ten modeluje typowy reżim obciążenia odpowiedzialny za złamanie uzupełnień dentystycznych.

Quasistatyczne testy mechaniczne do komputerowego wspomagania projektowania i produkcji licówek okluzyjnych przyklejonych do frezowanego materiału analogowego zębiny

Under current minimally invasive treatment regimes, minor tooth preparation and thinner biomimetic ceramic restoration are used to preserve the restored ...

Chcielibyśmy opracować technikę testowania mechanicznego w celu zbadania faktycznej odporności i zachowania minimalnie inwazyjnych uzupełnień lub jakichkolwiek stałych uzupełnień dentystycznych cementowanych do materiałów analogowych zębów, zamiast stosowania naturalnych zębów i stosowania ogólnych standardowych testów, takich jak test zginania jednoosiowego i dwuosiowego. Licówki okluzyjne o grubości jednego milimetra frezowane z CAD/CAM w nanoceramice o niższym odkształceniu efektywnym mają lepszą odporność faktyczną niż konwencjonalny dwukrzemian litu. Mimo to oba wykazały odpowiednie faktyczne obciążenie, ponownie dobrowolne i mimowolne, maksymalną siłę zgryzu i są obiecującym materiałem do odbudowy zębów bocznych w ramach minimalnie inwazyjnego schematu.Jest to prosta i powtarzalna metoda dla początkujących badaczy stomatologii zainteresowanych testowaniem nowatorskich materiałów odtwórczych. Na początek użyj grubych i znajdź diamentowe zadziory, aby anatomicznie zmniejszyć powierzchnię zgryzową żuchwy typodonta najpierw o jeden milimetr i ukosować margines. Następnie należy zeskanować przygotowany typodont za pomocą skanera laboratorium dentystycznego.Otwórz plik skanowania za pomocą OrthoAnalyzer w oprogramowaniu CAD. W oknie zestawu narzędzi do rzeźbienia wybierz narzędzie nóż do wosku, a następnie ustaw średnicę na 2,6 milimetra i wypoziomuj na 63 mikrometry. Stopniowo przyciągaj każdą powierzchnię korzenia do siebie, aby połączyć rozwidlone korzenie w jeden korzeń, aby ułatwić proces mielenia.Następnie zmielić barwniki analogowe zębów z wysokociśnieniowego laminatu z włókna szklanego za pomocą frezarki pięcioosiowej. W programie Autodesk Inventor Professional 2025 zaprojektuj przyrząd pasujący do części korzeniowej zęba modelu i wyrównaj go z przestrzenią wewnątrz zaślepek z polichlorku winylu. Następnie wydrukuj jeden przyrząd na ząb testowy z polimetakrylanu metylu lub materiału o podobnym module za pomocą drukarki 3D.Połącz części korzeniowe i barwniki z zaślepką z polichlorku winylu. Wymieszaj zimnoutwardzalną żywicę epoksydową o niskiej lepkości i wlej ją do obszaru połączenia cementowo-szkliwowego zębów modelu, uważając, aby uniknąć zanieczyszczenia powierzchni zgryzu. Pozostaw żywicę epoksydową do całkowitego stwardnienia w temperaturze pokojowej na co najmniej 24 godziny.Zaimportuj plik skanu analogu zęba do oprogramowania CAD. W menu Wskazówki określ kierunek wprowadzania licówki okluzyjnej. W obszarze Interfejsy wybierz linię marginesu i zaznacz linię marginesu analogu zęba skanowania.Następnie wybierz interfejs barwnika. W ustawieniach zaawansowanych dostosuj szczelinę cementową do 0,025 milimetra, a dodatkową szczelinę cementową do 0,050 milimetra. Następnie, w obszarze Anatomy Design, utwórz licówkę okluzyjną o grubości jednego milimetra, korzystając z szablonu z biblioteki uśmiechu.Dostosuj okleinę w razie potrzeby za pomocą narzędzi i wyrzeźbij. Na początek umieść uzupełnienie na przygotowanych barwnikach wzorcowych, ładując je pod wypełnioną silikonem głowicę kompresyjną w uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej przy obciążeniu 40 niutonów. Utwardź uzupełnienie za pomocą diody elektroluminescencyjnej o natężeniu światła od 1 000 do 1 200 miliwatów na centymetr kwadratowy w trybie normalnym przez jedną do dwóch sekund.Usuń nadmiar cementu i kontynuuj utwardzanie każdej powierzchni przez 20 sekund. Po utwardzeniu wyjmij uzupełnienie z uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej i umieść je w wodzie destylowanej o temperaturze 37 stopni Celsjusza na 48 godzin, aby cement mógł się w pełni utwardzić. Przed badaniem użyj drobnych markerów permanentnych, aby narysować trzy przyśrodkowe boczne linie odniesienia i trzy przednie tylne linie odniesienia w różnych kolorach na uzupełnieniach.Umieść badaną próbkę na środku dolnej płyty mechanicznej maszyny wytrzymałościowej wyposażonej w ogniwo obciążnikowe o mocy pięciu kiloniutonów skonfigurowane do próby ściskania. Następnie umieść kulę ze stali nierdzewnej o średnicy 5,5 milimetra w centralnym dole uzupełnienia, wyrównując ją na przecięciu centralnych linii odniesienia. Umieść ochronny pierścień akrylowy wokół próbki i osłonę przed odłamkami przed maszyną testującą, aby zatrzymać wszelkie potencjalne latające odłamki.Opuść poprzeczkę, aż prawie zetknie się ze stalową kulą. Następnie ustaw zarówno obciążenie, jak i przemieszczenie na zero. Następnie należy stosować kompresję z szybkością jednego milimetra na minutę, aż do pęknięcia uzupełnienia sygnalizowanego nagłym spadkiem obciążenia.Zapisz obciążenie niszczące. Po pęknięciu usuń osłonę przeciwgruzową i akrylowy pierścień. Ostrożnie zbierz próbkę do badań i jej fragmenty.Zamontuj kamerę okularową na mikroskopie stereoskopowym. Korzystając z oprogramowania do mikroskopii stereoskopowej, rejestruj obrazy próbek z lotu ptaka i z boku w 20-krotnym powiększeniu. W przypadku skaningowej mikroskopii elektronowej należy wyciąć próbkę na styku cementowo-szkliwowym i umieścić ją w kąpieli acetonowej w myjce ultradźwiękowej.Po wysuszeniu próbki na powietrzu nałóż złotą powłokę na powierzchnię. Rób zdjęcia z lotu ptaka i widoków bocznych w powiększeniu od 250 do 300x. Stereoskopowe obrazy pękniętych licówek zgryzowych z LD i RNC wykazały pęknięcie w kształcie pierścienia powierzchniowego na przecięciu centralnych linii odniesienia w centralnym dole.Pęknięcie to, będące częścią systemu pęknięć stożkowych Hertza, rozciągało się na głębsze warstwy odbudowy. Analiza fraktograficzna wykazała, że zarówno LD, jak i RNC konsekwentnie pękały w dystalnym aspekcie językowym, z wyjątkiem jednej próbki RNC ze złamaniem policzkowo-językowym. Obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego wykazały, że powierzchnie pęknięć RNC wydawały się szorstkie i włókniste z powodu impregnacji wypełniaczem nanoceramicznym, co wskazuje na deformację plastyczną.W przeciwieństwie do tego, pęknięcia LD rozprzestrzeniały się prosto, tworząc wiele odrębnych fragmentów złamań.

quasistatic-mechanical-testing-for-computer-aided-design

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

W tym badaniu omówione zostanie użycie urządzenia do ładowania in situ w połączeniu z mikro-rentgenowską tomografią komputerową do biomechaniki stawów włóknistych. Odczyty doświadczalne identyfikujące się z ogólną zmianą biomechaniki stawów będą obejmowały: 1) siłę reakcyjną w funkcji przemieszczenia, tj. przemieszczenie zęba w obrębie zębodołu i jego reakcję reakcyjną na obciążenie, 2) trójwymiarową (3D) konfigurację przestrzenną i morfometrię, tj. zależność geometryczną zęba względem zębodołu...

In situ Obciążenie kompresyjne i korelacyjne nieinwazyjne obrazowanie stawu włóknistego kość-więzadło przyzębia-ząb

Aby zrozumieć przestrzenny rozwój naprężeń skurczowych polimeryzacji w uzupełnieniach z żywicy i kompozytu dentystycznego, użyto Cyfrowej Korelacji Obrazu, aby zapewnić pomiar przemieszczenia/odkształcenia pełnego pola odtworzonych modelowych wnęk szklanych poprzez korelację obrazów uzupełnienia wykonanych przed i po polimeryzacji.

Skurcz kompozytu dentystycznego w symulowanej ubytku mierzony za pomocą cyfrowej korelacji obrazu

Przedstawiono ulepszoną metodę mechanicznego testowania zakotwiczenia kości na powierzchniach potencjalnych implantów. Metoda ta pozwala na wyrównanie siły rozrywającej dokładnie prostopadle lub równolegle do płaszczyzny powierzchni implantu i zapewnia dokładny sposób kierowania sił zakłócających na dokładny obszar wokół implantu.

Ulepszona metoda badań mechanicznych do oceny zakotwiczenia implantu kostnego

Rub&amp;Roll może naśladować cykl żucia, umożliwiając zmianę siły żucia, odległości przesuwania, prędkości żucia, liczby cykli i częstotliwości, a przy połączeniu wyzwań związanych z erozją i ścieraniem może prowadzić do złożonej symulacji starzenia się jamy ustnej.

Naśladowanie i pomiar zużycia zębów erozyjnych zgryzu za pomocą "Rub&Roll" i profilometrii bezkontaktowej

Mikrotwardość jest właściwością mechaniczną i parametrem informacyjnym do oceny patofizjologii tkanek twardych. Tutaj demonstrujemy znormalizowany protokół (przygotowanie próbki, polerowanie, płaska powierzchnia i miejsca wgłębień) do analizy mikrotwardości kości zębów i wyrostka zębodołowego w modelach chorób jamy ustnej gryzoni, a mianowicie fluorozy zębów i resorpcji kości przyzębia wywołanej ligaturą.

Pomiary mikrotwardości kości zęba i wyrostka zębodołowego w modelach chorób jamy ustnej gryzoni

Ta metodologia pozwala na nałożenie aparatu dentystycznego na dowolną próbkę pod dowolnym kątem z ustandaryzowaną siłą i stabilnością. Podejście to może być szeroko stosowane w naukach o zdrowiu w celu standaryzacji wpływu sprzętu dentystycznego z elementami trzymającymi w ręku, takimi jak mikrosilniki, turbiny i skalery ultradźwiękowe, na różnych powierzchniach.

Wpływ chropowatości piezoelektrycznego skalera dentystycznego na dwa różne płynne kompozytowe materiały wypełniające

Ten artykuł przedstawia protokół do oceny wpływu różnych metod produkcji (polimeryzowane termicznie PMMA, CAD-CAM frezowane PMMA i żywica drukowana w 3D) i technik polerowania (papiery ścierne z węglika krzemu o ziarnistości 600, 800 i 1000) na chropowatość powierzchni (Ra) materiałów bazowych z żywicy używanych do kompletnych protez.

Wpływ technik wytwarzania i procedur polerowania na chropowatość powierzchni żywic bazowych protez zębowych

Niniejszy protokół ma na celu ocenę wpływu protokołów obróbki powierzchni, wyboru cementu lutującego oraz termocyklowania na wytrzymałość wiązań szarpaniowych między PEEK a pośrednią żywicą kompozytową.

Znormalizowany protokół oceny wpływu obróbki powierzchniowej, cementów lutingowych i termocyklicznego starzenia na wytrzymałość wiązania kompozytu z PEEK

Opisano wysokoprzepustową, zautomatyzowaną platformę rozwoju linii komórkowych do produkcji białkowych leków terapeutycznych. Wdrożenie sortera komórek BD FACS Aria, obrazownika CloneSelect Imager oraz systemu do obsługi cieczy TECAN Freedom EVO wykazało znaczące zwiększenie wydajności przetwarzania w procesie rozwoju linii komórkowych, przy jednoczesnej poprawie jakości linii komórkowych i wysokiej powtarzalności.

Wysokoprzepustowa zautomatyzowana platforma do opracowywania linii komórkowych produkcyjnych dla białkowych produktów terapeutycznych

Lezkość jest zaburzeniem rozwojowym kory wzrokowej, któremu często towarzyszy silna supresja jednego oka. Przedstawiamy nową technikę pomiaru i leczenia supresji międzypocznej u pacjentów z amblyopią, którą można wdrożyć przy użyciu gogli wirtualnej rzeczywistości lub przenośnego urządzenia iPod Touch.

Pomiar i leczenie supresji w amblyopii

Poznaj technikę testowania mechanicznego do oceny odporności na złamanie minimalnie inwazyjnych licówek okluzyjnych przyklejonych do materiałów analogowych zębiny. Ta metoda wspomaga projektowanie CAD/CAM i badania nad trwałością materiałów stomatologicznych.

Quasistatyczne testy mechaniczne do komputerowego wspomagania projektowania i produkcji licówek okluzyjnych przyklejonych do frezowanego materiału analogowego zębiny (Wideo) | JoVE Journal

Quasistatyczne testy mechaniczne do komputerowego wspomagania projektowania i produkcji licówek okluzyjnych przyklejonych do frezowanego materiału analogowego zębiny

Przeglądaj więcej filmów