Method Article

Öğütülmüş dentin analog materyaline yapıştırılmış oklüzal kaplamaların bilgisayar destekli tasarımı ve üretimi için kuazistatik mekanik test

DOI:

10.3791/67511

⸱

December 20th, 2024

 ,  , 
1Center for Oral Bioengineering, Institute of Dentistry, Queen Mary University of London, 2School of Engineering and Materials Science, Queen Mary University of London

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Minimal invaziv posterior bilgisayar destekli tasarım ve dentin analog materyallerine yapıştırılmış restorasyon imalatının kırılma mukavemetini belirlemek için sabit olmayan paslanmaz çelik bilye ile kuazistatik yük-kırık testi geliştirilmiştir. Bu test, diş restorasyonlarının kırılmasından sorumlu olan tipik yükleme rejimini modeller.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mevcut minimal invaziv tedavi rejimleri altında, restore edilen dişin canlılığını, estetiğini ve fonksiyonunu korumak için küçük diş hazırlığı ve daha ince biyomimetik seramik restorasyon kullanılmaktadır. Yeni bilgisayar destekli tasarım ve bilgisayar destekli üretim (CAD/CAM) seramik benzeri malzemeler artık mevcuttur. Uzun ömürlülüğü garanti etmek için, bir diş klinisyeni, nispeten kırılgan cam matrisli seramiğe kıyasla bu yeni piyasaya sürülen ürünün mekanik gücünü bilmelidir. Ayrıca, özellikle pandemiden sonra laboratuvar incelemesi için bir diş ikamesi teşvik edilmiştir ve uygulaması için daha fazla kanıt desteği gerekmektedir.

Bu çalışma, 1 mm kalınlığındaki CAD/CAM oklüzal kaplamaların kırılma mukavemetini belirlemek için monotonik yükten kırılmaya testi için bir laboratuvar protokolü geliştirmiştir. Ana kalıplar, hidratlı dentin ile benzer elastik modüle ve bağlanma kuvvetine sahip olan yüksek basınçlı fiberglas laminattan frezelendi. Soğuk kürlenen epoksi reçine ile polivinil klorür (PVC) uç kapaklarına monte edildiler. Masa üstü restorasyonlar olarak da adlandırılan oklüzal kaplamalar, lityum disilikat (LD) ve reçine nanoseramik bloklardan (RNC) frezelendi ve çift kürlenmiş yapışkan reçine çimentosu kullanılarak hazırlanan ana kalıplara çimentolandı. 37 ° C'de 48 saat boyunca damıtılmış suda saklanarak tamamen kürlenmelerine izin verildi.

Tüm numuneler daha sonra üniversal bir test makinesine yerleştirildi ve antagonist dişlere karşı meydana geleceği gibi yanal harekete izin veren sabit olmayan 5,5 mm paslanmaz çelik bir bilye ile yüklendi. Sıkıştırma 1 mm/dak hızında uygulandı ve yük-yer değiştirme grafiği oluşturuldu. RNC grubundaki restorasyonların ortalama maksimum yük taşıma kapasitesi (3.212.80 ± 558.67 N), LD grubuna (2727.10 ± 472.41 N) göre anlamlı derecede yüksekti (p < 0.05). Test sırasında herhangi bir bağlanma bulunamadı. Her iki CAD/CAM malzemesi de benzer bir kusur dağılımına sahip olabilir. Yükleme bölgesinde Hertzyen koni çatlağı bulunurken, her iki grupta da çimentolama yüzeyinden yayılan radyal çatlaklar kenara yakın yerlerde bulunmuştur.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Metalsiz restorasyonlar, mükemmel optik özellikleri ve biyouyumlulukları nedeniyle artık ön ve arka dişlerde çok tercih edilmektedir1. Bununla birlikte, bu tür malzemelerin en büyük dezavantajı, kırılma2'ye karşı duyarlılıklarıdır. Çoğu seramik, düşük gerinim altında bile çekme gerilmeleri tarafından oluşan çatlaklara karşı savunmasızdır3. Dental seramik protezlerin kırıkları genellikle çiğneme sırasında oluşan gerilme gerilmelerine uzun süre maruz kalmaya bağlı yavaş radyal çatlak büyümesinden gelişir4. Zayıflıkları, malzemelerdeki içsel kusurlar veya kusurlar ve imalat ve son işlemeden kaynaklanan dışsal kusurlarla artar5. Dental CAD/CAM malzemelerinin eğilme mukavemeti, çekme gerilimine dayanma kabiliyeti, tek eksenli (3 noktalı veya 4 noktalı bükme) ve çift eksenli eğilme testleri (bilyeli halka, halka üzerinde halka ve pistonlu üç bilye) gibi standart testlerle elde edilebilir ve karşılaştırılabilir. Bu arada, bir malzemenin çatlak büyümesine direnme kabiliyeti olan kırılma tokluğu, tek kenarlı bir çentik kirişinden ve bir girinti testinden türetilebilir. Bununla birlikte, bu testler, farklı anatomik konfigürasyonlara sahip çimentolu protezlerin davranışını tam olarak tahmin edemez ve temsil edemez6. Performanslarını çeşitli klinik yönlerle haklı çıkarmak için diğer monotonik veya dinamik mekanik testler tanıtılmıştır 7,8.

Kırılmaya yük veya "kronu kırma" testi, diş hekimliğinde karmaşık geometrilere sahip seramik restorasyonların mukavemetlerini araştırmak ve karşılaştırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır 9,10. Monotonik tek eksenli kompresyon, katastrofik bir kırık oluşana kadar restorasyonlara dikey veya lateral yönde quasistatik olarak uygulanır. Malzemenin kırılma mukavemeti, maksimum yükleme kuvvetinden belirlenebilirken, çatlak(lar)ın yeri ve yönü de dahil olmak üzere kırılma modları mikroskobik olarak incelenebilir. İyi bir restorasyon, istemli maksimum ısırma kuvvetinden, kraniyomandibular biyomekaniğin etkisi altında çene kaldırma kasları tarafından üretilen en yüksek çiğneme kuvvetinden ve arka dişlerde 900 N'ye kadar çıkabilenrefleks yolundan 11,12 kaynaklanan hem basınç hem de çekme gerilmesine dayanabilmelidir3. Ayrıca, bruksizm aynı bölgede kuvveti istemsiz olarak 1.200 N'ye çıkarabilir13. Malzeme özelliklerine (yani elastik modül) ek olarak, geometriler, kalınlıklar, yapıştırıcı çimento ve kusur dağılımları herhangi bir protezin mukavemetini etkiler14. Bununla birlikte, klinik olmayan yüksek kuvvetler ve başarısızlık mekanizmalarının klinik durumlardan farklı olması nedeniyle bu tür testlerin klinik önemi konusunda tartışmalar ortaya çıkmıştır 6,14. Basamak stres analizi ve ağız içi durumu içeren bir yorulma direnci testi, diş restorasyonlarının ömrünü tahmin etmek için daha gerçekçi bir yaklaşım olabilir7. Bununla birlikte, kırılma yükü, üreticinin verilerinin güvenilir olmayabileceği piyasaya sürülen yeni CAD/CAM seramik malzemelerinin güçlü yönlerini karşılaştırmak için hala hızlı, basit ve tekrarlanabilir bir in vitro testtir 15,16,17. Sonuç, protezin parafonksiyon aktivitelerinden ve sert tohumları veya çakılları ısırma gibi beklenmedik klinik durumlardan kaynaklanan aşırı kuvvetlere karşı toleransını yansıtabilir ve bu da diş protezlerinde başarısızlığa neden olur 18,19,20,21.

Arka dişleri rehabilite etmek için artan kullanımlarıyla, frezelenmiş ve basılmış CAD/CAM malzemelerden yapılan oklüzal kaplamaların mekanik performansı, malzeme türleri, protez tasarımları, diş abutment hazırlama tasarımı, kalınlıklar, yüzey işlemleri, yapıştırıcı yapıştırma ve yapıştırma çimento sistemi dahil olmak üzere çeşitli yönlerden araştırılmıştır22,23. Bununla birlikte, veriler hala sınırlıdır ve test malzemeleri cam matrisli seramik ve geleneksel CAD/CAM kompozit malzemelerden yapılmıştır. Alternatif bir hibrit malzeme olan reçine nanoseramik artık mevcuttur. İnce, minimal invaziv restorasyon için uygun olabilecek nanoseramik dolgu maddelerinin gücünü ve reçine matrisinin esnekliğini içerdiğini iddia ediyor. Bununla birlikte, özellikle azı dişleri bölgesindeki mekanik performansı, klinik çıkarımlar için daha fazla destekleyici kanıt gerektirir.

Şimdiye kadar, araştırmacılar laboratuvar testlerinde doğal dişlerin yerini alabilecek materyallere sahip değildi. Yüksek basınçlı fiberglas laminat (Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği; Garolit ticari adı ile NEMA derece G10), 2010 yılından bu yana diş seramiklerinin mekanik testi için bir dentin analog materyali olarak önerilmiştir14. Yüksek basınç altında epoksi reçineye batırılmış çok katmanlı fiberglas içeren termoset bir kompozit malzemedir. Hidratlı dentin14,24 ile benzer elastik özelliklere, yorulma davranışına ve yapışkan bağ kuvvetlerine sahip yüksek stresli koşullara dayanabilir. Numune hazırlama, standardizasyon ve etik yetkilendirme konularında doğal dişlere göre avantajlar sağlar ve biyogüvenlik endişelerinin azalması nedeniyle zaman tasarrufu sağlar24. Yüzey işlemi, 60 s'den 90 s'ye kadar %5 veya %10 hidroflorik asit ile aşındırma ve bir silan birleştirme maddesi14,24 uygulanarak gerçekleştirilebilir. Bununla birlikte, bu materyal ile çimentolu protezler ile ilgili çalışmalar sınırlıdır ve mevcut kanıtların güvenilirliği hala tartışmalıdır24,25.

Bu çalışmada, dentin analog materyalinden frezelenmiş ana kalıplara yapıştırılmış 1 mm kalınlığındaki oklüzal kaplamaların sabit olmayan paslanmaz çelik bir bilyeye karşı monotonik yükten kırılmaya testi için bir laboratuvar protokolü geliştirilmiştir. İki dental CAD/CAM malzemesinin maksimum yük taşıma kapasiteleri: lityum disilikat (LD) - IPS e.max CAD ve reçine nanoseramik (RNC) - Lava Ultimate, grup başına n = 15 ile, iki örneklemden bağımsız bir t-testi ve Weibull istatistiksel analizi ile ölçüldü ve istatistiksel olarak karşılaştırıldı. Kırık paternleri ayrıca optik stereomikroskopi ve taramalı elektron mikroskobu altında da incelendi. Çalışma hipotezi, bunun klinik uygulamalarda oklüzal kaplamaların başarısızlığını modellemek için uygun bir yöntem olduğuydu. İstatistiksel sıfır hipotezi, iki malzemeden yapılan oklüzal kaplamalar arasında maksimum yük taşıma kapasitelerinde bir fark olmaması gerektiğiydi.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Diş analog imalatı

  1. Anatomik olarak bir typodont mandibular birinci azı dişinin (çatallı köklü) oklüzal yüzeyini 1 mm azaltın ve kaba ve ince elmas frezler kullanarak kenar boşluğunu eğimlendirin.
  2. Hazırlanan tipodontu bir diş laboratuvarı tarayıcısı ile tarayın.
  3. Taranan dosyayı CAD yazılımında OrthoAnalyzer ile açın. Sculpt araç seti penceresinde, Wax bıçağı aracına tıklayın ve çapını ve seviyesini sırasıyla 2,6 mm ve 63 μm olarak ayarlayın. Öğütme işlemini kolaylaştırmak için çatallanmış kökleri tek bir kökte birleştirmek için her bir kök yüzeyini kademeli olarak birbirine doğru çekin (Şekil 1).
  4. Beş eksenli bir freze makinesi kullanarak yüksek basınçlı bir fiberglas laminattan (n = 30) (Garolite, Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği [NEMA] sınıf G10) diş analog kalıplarını frezeleyin (Şekil 2).

2. Montaj

  1. Test numunesinin standartlaştırılmış konumunu ve yönünü sağlamak için model dişin kök bölümüne ve PVC uç kapakların içindeki boşluğa uyan bir aparat tasarlamak için herhangi bir uygun CAD yazılımı (örneğin, Autodesk Inventor Professional 2025) kullanın.
  2. Bir 3D yazıcı kullanarak PMMA veya benzeri modül malzemesinde test başına bir jig yazdırın.
  3. Kök parçalarını ve kalıpları, tipik olarak 25 mm iç çapı, 21,5 mm yüksekliğinde ve 5,5 mm et kalınlığında PVC uç kapağı ile birleştirin.
  4. Soğukta kürlenen düşük viskoziteli epoksi reçineyi karıştırın ve model dişlerin sementoenamel bağlantı bölgesine kadar dökün. Model dişlerin oklüzal yüzeyini akan reçine ile kirletmemeye dikkat edin. En az 24 saat oda sıcaklığında tam olarak ayarlanmaya bırakın (Şekil 3).

3. Oklüzal kaplama imalatı

  1. Diş analogunun taranmış dosyasını CAD yazılımına aktarın.
  2. Yönergeler altında, oklüzal kaplamanın yerleştirme yönünü belirleyin.
  3. Arayüzler altında, Kenar boşluğu çizgisi'ni seçin ve taranan diş analogunun kenar boşluğu çizgisini işaretleyin. Ardından, Kalıp arayüzü | Ayarları ilerletin ve çimento boşluğunu 0,025 mm'ye ve ekstra çimento boşluğunu 0,050 mm'ye ayarlayın.
  4. Anatomi tasarımı altında, Smile Library'den bir şablon kullanarak 1 mm kalınlığında bir oklüzal kaplama tasarlayın ve Sculpt'taki araçlarla ayarlayın.
  5. Lityum disilikat (IPS e.max CAD) ve reçine nanoseramik (Lava Ultimate) blokları (grup başına n=15) beş eksenli bir freze makinesi kullanarak ve üreticinin talimatlarını izleyerek öğütün (Şekil 4).

4. Yapıştırma ve simantasyon

  1. Tüm ana kalıpları ultrasonik bir makinede 90 saniye boyunca temizleyin ve havayla kurutun. Ardından, oklüzal yüzeye 60 saniye boyunca% 5 hidroflorik asit uygulayın, suyla iyice durulayın ve havayla kurutun.
  2. LD grubu için, iç yüzeyi 20 saniye boyunca% 5 hidroflorik asit ile aşındırın, suyla iyice durulayın ve havayla kurutun.
  3. RNC grubu için, 10 saniye boyunca 2 bar'da (200 kPa, 30 psi) 50 μm tane büyüklüğünde alüminyum oksit tozu ile hava aşındırıcı. Fazla kumu alkolle alın ve havayla kurutun.
  4. Üniversal bir bağlayıcı madde olan silan uygulayın ve restorasyon intaglio'suna çift kürlenmiş yapışkan çimento yükleyin. Restorasyonu, 40 N yüke sahip üniversal bir test makinesinde silikon dolgulu bir sıkıştırma kafası altına yükleyerek hazırlanan ana kalıpların üzerine yerleştirin.
  5. 1-2 s boyunca 1.000-1.200 mW/cm2 normal modda ışık yoğunluğu kullanarak bir ışık yayan diyot (LED) ile kürleyin. Fazla çimentoyu çıkarın, her yüzeyde 20 saniye boyunca kürleme ışığına devam edin ve 5 dakika boyunca üniversal test makinesinde bırakın.
  6. Üniversal test cihazından çıkarın ve çimentonun tamamen kürlenmesi için 37 °C'de 48 saat damıtılmış suda bırakın.
  7. Testten önce, ince kalıcı işaretleyiciler kullanarak farklı renklerde üç medial-lateral referans çizgisi (sinistral, merkezi ve dekstral) ve üç ön-arka referans çizgisi (üst, merkezi ve alt) çizmek için ince kalıcı işaretleyiciler kullanın.

5. Yarı statik mekanik test

  1. Test numunesini, sıkıştırma testi için ayarlanmış 5 kN yük hücresine sahip bir mekanik test makinesinin alt plakasının ortasına yerleştirin.
  2. 5.5 mm çapında paslanmaz çelik bir bilyeyi, merkezi referans çizgilerinin kesişme noktasında, restorasyonun merkezi fossasına yerleştirin (Şekil 5).
  3. Uçan kalıntıları sınırlamak için numunenin etrafına koruyucu bir akrilik halka ve test makinesinin önüne bir kalıntı kalkanı yerleştirin.
  4. Çaprazkafayı çelik bilye ile neredeyse temas edene ve sıfır yük ve yer değiştirme olana kadar aşağı indirin.
  5. Restorasyon kırılana kadar 1 mm/dk'da kompresyon uygulayın, bu yükte ani bir düşüş ile gösterilir. Bu yükü kaydedin (Şekil 5).
  6. Kırıldıktan sonra, kalkanı ve akrilik halkayı çıkarın ve test numunesini ve parçalarını dikkatlice toplayın. Renkli çizgiler, seramik parçalarının daha sonraki analizler için orijinal konumlarına yerleştirilmesine yardımcı olur (Şekil 5).
  7. Bir sonraki test örneğini yerleştirin ve gruplar tamamlanana kadar 5.2-5.6 adımlarını izleyin.

6. İstatistiksel analiz

  1. Minitab çalışma sayfalarını, sırasıyla birinci ve ikinci sütunlardaki deneyden alınan malzeme kodları ve maksimum yükleme değerleri (N) ile doldurun.
  2. Stat | Temel İstatistikler | 2-Örnek T. Güven düzeyini %95 olarak ayarlayın ve eşit varyanslar olduğunu varsayın.
  3. Stat | öğesini seçerek Weibull dağılım grafiğini oluşturun Güvenilirlik/Hayatta Kalma | Dağıtım Analizi (Sağ Sansür) | Dağıtım Kimliği Grafiği. Değişken kutusunda maksimum yükleme değerlerini seçin, Değişkene göre kutusunda malzeme adlarını işaretleyin ve seçin, dağıtımı Weibull olarak belirtin ve Tamam'a tıklayın.
  4. Stat | öğesini seçerek Weibull istatistiksel analizini gerçekleştirin Güvenilirlik/Hayatta Kalma | Dağıtım Analizi (Sağ Sansür) | Parametrik Dağılım Analizi | Weibull | Grafikler. Olasılık grafiğini seçin | Yukarıdaki grafiklerde güven aralıklarını görüntüleyin ve Tamam'a tıklayın.

7. Fraktografik analiz

  1. Stereo mikroskopi için, mercek kamerasını monte edin ve stereomikroskopi yazılımı aracılığıyla numunelerin havadan ve yandan görünümlerinin görüntülerini (20x) yakalayın.
  2. Elektron mikroskobunu taramak için, numuneyi sementoenamel bağlantısına (CEJ) kesin, ultrasonik bir temizleyicide aseton banyosuna koyun ve ardından havayla kurutun. Örneklerin havadan ve yandan görünümlerinin altın kaplama ve yakalama görüntüleri (250-300 büyütme).

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Örneklem büyüklüğü hesaplaması, 0.39'luk bir etki büyüklüğü oluşturan ve grup başına minimum n = 13'lük bir örneklem büyüklüğü öneren referans verilen yazılım kullanılarak gerçekleştirildi. Ancak bu çalışmada %5'lik farkı tespit etmek için n=15 şeklinde bir örneklem büyüklüğü seçilmiştir. Sıfır hipotezi reddedildi. Daha fazla eğilme mukavemetine sahip olmasına rağmen, LD (lityum disilikat: 2.727.10 ± 472.41 N) grubundan yapılan 1 mm kalınlığındaki oklüzal kaplamaların (grup başına n = 15) maksimum yükleme kuvvetinin ortalama değerleri, RNC (reçine nanoseramik: 3,212.80 ± 558.67 N) grubununkinden önemli ölçüde daha düşüktü (p <

figure-results-1

figure-results-2

figure-results-3

figure-results-4

figure-results-5

figure-results-6

figure-results-7

figure-results-8

figure-results-9

figure-results-10

figure-results-11

figure-results-12

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Son yıllarda, minimal invaziv oklüzal kaplamalar çağdaş restoratif diş hekimliğinde giderek daha fazla ilgi görmektedir. Bu restorasyonlar genellikle monolitik CAD/CAM cam matrisli seramik, polikristal ve hibrit malzemelerden üretilir26. Konservatif diş hazırlığı, diş hazırlığı sırasında erişim ve görünürlük kolaylığı, ölçü alma ve simantasyon ve marjinal dişetinin korunması avantajlar olarak tanıtılmıştır26,27. Mevcut yönergeler, dayanıklılık ve mekanik performans sağlamak için destekleyici tepe noktasında ve merkezi fossada 1.5-2.0 mm'lik bir kalınlık önermektedir28,29. Bununla birlikte, uygun deneysel sağkalım oranları nedeniyle, 0.7-1.0 mm kalınlıktaki ultra ince oklüzal kaplamalar artık minimal invaziv bir restoratif yaklaşım olarak yaygın olarak kullanılmaktadır 26,30,31.

Mikroyapısal bileşenlerdeki ve işleme tekniklerindeki farklılıklar, dental CAD/CAM malzemesinin fizikomekanik özellikler, optik özellikler, termal genleşme katsayısı (CTE) ve kimyasal çözünürlük3 dahil olmak üzere özelliklerini etkileyebilir. İşlemeden sonra, LD genellikle metasilikat kristalitlerini ~377 MPa eğilme mukavemeti ve 67.2 GPa 32,33,34 elastik modülü ile tamamen kristalize lityum disilikat kristallerine dönüştürmek için ısıl işlem gerektirir. Buna karşılık, RNC son işlem gerektirmedi ve 200 MPa'ya kadar eğilme mukavemetine ve 12.7 GPa34'lük bir elastik modüle sahipti. Çeşitli çalışmalar, basit boyutlar kullanılarak yapılan genel standart testlerden elde edilen eğilme mukavemeti değerlerinin, farklı karmaşık morfoloji ve kalınlıklara sahip dental restorasyonların başarısızlık yükleri ile ilişkili olmadığını bulmuştur 15,16,17.

Bu çalışmada, RNC'den yapılan 1 mm'lik oklüzal kaplamaların kırılma direnci LD grubununkinden daha üstündü ve doğal dişler kullanılarak yapılan önceki çalışmalara benzer sonuçlar elde edildi 35,36,37. Bu hibrit materyalin daha yüksek yük taşıma kapasitesi, elastik modülünün dentin (15 GPa) ve dentin-analog materyal (16.5 GPa) ile uyumuna izin veren ve stres dağılımını artıran seramik dolgu maddelerinin ve reçine kompozit matrisin mukavemetinden ve esnekliğinden kaynaklanabilir14,38. Bu çalışma, yaşlanma sürecini ve çiğneme simülasyonunu hesaplamaya dahil etmemiştir, bu nedenle bu restorasyonların uzun vadeli mukavemet değerlerini temsil edememiştir. Bununla birlikte, erken CAD/CAM kompozit rezinden yapılan oklüzal kaplamaların hayatta kalma oranının LD 39,40'tan daha yüksek olduğu bildirilmektedir.

Dental alaşımlardan farklı olarak, dental seramikler, kusur boyutlarının41 dağılımındaki değişiklik nedeniyle Gauss veya normal mukavemet değerleri dağılımı sergilemez. Başarısızlıkları genellikle, genellikle arıza sıklığını dağılımın sağ tarafına kadar tartan büyük boyutlu kusur popülasyonu ile ilişkilidir. Bu nedenle, malzemenin mukavemetinin güvenilirliğini doğrulamak için parametrik bir regresyon gerekli olacaktır. BS EN 61649: 2008'e göre, Weibull istatistiksel analizi, n = 10 kadar küçük bir örneklem büyüklüğü ile ancak sınırlı bir güvenleuygulanabilir 42. İstatistiksel güvenilirliği ve daha küçük tahmin hatalarını sağlamak için genellikle 20'den büyük bir örneklem boyutu gerekecektir43. Düşük Weibull modülü (m) değerlerine sahip malzemeler geniş bir bölgede arızalanabilir veya kırılabilir. Buna karşılık, büyük değerlere sahip olanların, dar bir güç dağılımı nedeniyle en yüksek stres bölgesinde başarısız olma olasılığı daha yüksektir. Ticari dental seramiklerin çoğu m değeri 5 ile 15 43 arasında değişirken, bu çalışmada kullanılan her iki CAD/CAM malzemesinin sonucu ~ 6.7'dir ve bu, daha fazla test numunesi dahil edildiğinde farklılık gösterebilir.

Biyo-güvenlik konularına ve insan hakları yasalarına44 daha fazla endişe duyulduğunda, gelecekteki diş araştırmaları, in vitro deneysel testler için ikame malzemelere daha fazla güvenebilir. Bu çalışma, daha düşük mekanik mukavemete ve bağlanma sorunlarına sahip olan polimetil metakrilat (PMMA) yerine epoksi reçine ile emprenye edilmiş dokuma fiberglastan yapılmış öğütülmüş dentin analog materyalinin kullanımını teşvik etmektedir45. Laboratuvar deneyleri için başka bir malzeme ikamesi olarak cam dolgulu bir poliamid de önerilmiştir24. Bununla birlikte, bu sentetik materyaller, benzer elastik özelliklere ve bağlanma kabiliyetine sahip olmalarına rağmen doğal dişlerin yerini tamamen alamayabilir. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, epoksi cam laminat veya cam dolgulu poliamid ile simante edilmiş lityum disilikat kronların, doğal dentin25'e bağlandığından daha yüksek yorulma direnci gösterdiği bulunmuştur.

Bu çalışma, doğal dişleri bir kontrol grubuna dahil etmediği için bu tür sonuçları karşılaştıramaz. Bununla birlikte, iki veya daha fazla farklı kaplama materyali karşılaştırıldığında, doğal dişler için yapay bir model kullanmak, tekrarlanabilirliğin arttığını gösterir ve tedarik, depolama, sterilizasyon veya hastalık bulaşma endişeleri yoktur. Epoksi cam laminatın tek endişesi, özellikle kök çatallanmasında frezeleme işlemini engelleyen yüzey sertliğidir. Periodontal ligament yokken anatomik olmayan tek bir kök kullanmanın basitleştirilmesi, restorasyonun yük taşıma davranışını değiştirmez46. Bu ikame materyallerin mekanik özelliklerini ve diğer restoratif materyallerle bağlanma performanslarını farklı yaklaşımlarla tam olarak doğrulamak için daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.

Bu çalışma aynı zamanda, monotonik tek eksenli sıkıştırma testi için girinti olarak sabit olmayan bir paslanmaz çelik bilye kullanmanın fizibilitesini vurgulamaktadır. Laboratuvar testlerinde künt, piston, yarım bilye ve bilye şekilleri 14,47,48,49,50 dahil olmak üzere çeşitli sabit girinti türleri kullanılmıştır. Ancak bunlar, test materyallerinin bir noktasında istenmeyen stres yaratabilir. Ayrıca, antagonist tüberküllerin eksantrik olarak 0,5 veya 1 mm'ye kadar hareket edebildiği klinik pozisyonu modellemez51,52. Sabit bir girintiden farklı olarak, bu çalışmada kullanılan paslanmaz çelik bilye, stresi protezin merkezine temas ettirmek ve dağıtmak için hafifçe hareket edebilir ve tek bir eğimli yüzeyde stres birikimini önleyebilir. Önceki çalışmalarda olduğu gibi, fraktografik araştırma, monotonik yükleme ile yükten kırılmaya, yükleme bölgesininkarşısındaki bağlanma yüzeyinden kaynaklanan yüzey altı çatlak sistemini tam olarak gösteremeyebileceğini ortaya koydu 6,14. Bununla birlikte, bu çalışmada, her iki restoratif grupta da kenarlarda yüzey altı radyal çatlaklar gözlenebilmiştir ve bu da seramik protezin uzun süreli günlük kullanımdan kaynaklanan yaygın başarısızlığına işaret etmektedir 53,54. Bu nedenle, minimal invaziv protezlerin sınırının işleme sürecine dikkat etmek, başarısızlık olaylarını artırabilecek dışsal kusurlar veya kusurlar yaratmamak için çok önemlidir.

Bu çalışmanın sınırlamaları dahilinde, CAD/CAM reçine nanoseramikten yapılan 1 mm'lik oklüzal kaplamaların geleneksel lityum disilikata göre daha üstün kırılma direncine sahip olduğu sonucuna varılabilir. Yine de, her ikisi de istemli ve istemsiz maksimum ısırma kuvvetine karşı yeterli kırılma mukavemeti göstermiştir ve minimal invaziv bir şema altında arka dişleri restore etmek için umut verici materyallerdir. Bu çalışmadaki kuazistatik mekanik test, klinik olarak ilgili çatlak sistemlerinin görüldüğü maksimum yük taşıma kapasitesi aracılığıyla, muhtemelen yerleştirildikten sonraki erken aşamada, dental CAD/CAM restoratif materyallerin mukavemeti hakkında bir ipucu verebilir. Gelişmiş lityum alüminyum silikat (LAS), zirkonya takviyeli lityum disilikat (ZLS) ve diğer diş analog malzemeleri gibi daha yeni restoratif materyaller, yapay yaşlanma ve oral koşulların simülasyonu altında önerilen bu laboratuvar ortamı ile daha fazla araştırılabilir.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Bangkok, Tayland'daki Mahidol Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi'nden fon almıştır. Yazarlar, Mühendislik ve Malzeme Bilimi Okulu'ndan Dr. Erica Di Federico'ya ve Londra Queen Mary Üniversitesi Coğrafya Okulu'ndan Dr. Thomas Kelly'ye bu çalışmadaki uzman teknik girdileri ve rehberlikleri için teşekkür eder.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3D baskı (SLA)  Formlabs, Somerville, MA, ABDForm3 +
3Shape Dental Designer CAD yazılımı 3Shape A/S, Kopenhag, DanimarkaDiş analogları ve kaplamalar için CAD yazılımı
%5 hidroflorik asit Ivoclar Vivadent, Schaan, LihtenştaynIPS Seramik Aşındırma Jeli
Alümina tozuRonvig Dental Mfg. A/S, Daugaard, Danimarka
Bluehill Universal malzeme test yazılımı Instron Mekanik Test Sistemleri, Norwood, MA, ABD
CamLabLite yazılımı Bresser UK Ltd, Kent, UKStereomikroskopi Yazılımı
Soğukla kürlenen düşük viskoziteli epoksi reçinesi Struers SAS, Champigny-sur-Marne, Fransa
Çift kürlü reçine çimentosu 3M, Saint Paul, MN, ABDRely X Ultimate Yapıştırıcı Reçine Çimento
Mercek kamera ToupTek Photonics Co., Ltd., Hangzhou, Çin
Yüksek basınçlı fiberglas laminat diskler ve nbsp; (G10)PAR Group Ltd, Lancashire, Birleşik Krallık
IPS e.max CADIvoclar Vivadent, Schaan, LihtenştaynYB54G9/605330Düşük yarı saydamlık, A3, C14
Laboratuvar tarayıcısı ve nbsp;3Shape A/S, Kopenhag, DanimarkaD900L
Lava Ultimate3M ESPE, Saint Paul, MN, ABD9541467/3314A3-LTDüşük yarı saydamlık, A3, 14L
Işık yayan diyot (LED) kürleme ışığı Ağaçkakan Tıbbi Alet, Guilin, Çin
Freze makinesi VHF camfacture AG, Amnnerbuch, AlmanyaVHF S2
Minitab 18 Minitab Inc, State College, PA, ABD
nQuery Danışmanı Sürüm 9.2.10 İstatistiksel Çözümler Ltd., CA, ABDİstatistiksel Yazılım
Polivinil klorür uç kapağı Plastik Boru Dükkanı Ltd, Stirling, İngiltere25 mm X 21,5 mm;
Taramalı elektron mikroskobu Tescan, Brno, Çek CumhuriyetiTescan Vega
Silane kaplin ajanı 3M, Saint Paul, MN, ABDRelyX Seramik Astar
Autodesk Inventor Professional 2024Autodesk, San Francisco, CA, ABDJig
Sputter vakum kaplayıcı için CAD yazılımı   Quorum, Doğu Sussex, Birleşik KrallıkMiniQS Püskürtme
Kaplayıcı Stata18 StataCorp LLC, Kolej İstasyonu, TX, ABD
Stereomikroskop Carl Zeiss AG, Oberkoche, AlmanyaZeiss Stemi 508
Typodont mandibular birinci azı dişi Frasaco GmbH, Tettnang, AlmanyaANA-4 Z3RN-36
Üniversal dental yapıştırma maddesi   3M, Saint Paul, MN, ABDScotch Bond Üniversal Yapıştırıcı
Üniversal test cihazıInstron Mekanik Test Sistemleri, Norwood, MA, ABDIntron 5900-84 

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Makhija, S. K., et al. Dentist material selection for single-unit crowns: Findings from the National Dental Practice-Based Research Network. J Dent. 55, 40-47 (2016).
  2. Shenoy, A., Shenoy, N. Dental ceramics: An update. J Conserv Dent. 13 (4), 195-203 (2010).
  3. Anusavice, K. J., Shen, C., Rawls, H. R. Phillips' Science of Dental Materials. 12th Edition, Saunders. , 12th Edition, Saunders. (2013).
  4. Thompson, V. P., Rekow, D. E. Dental ceramics and the molar crown testing ground. J Appl Oral Sci. 12 (spe), 26-36 (2004).
  5. Zhang, Y., Sailer, I., Lawn, B. R. Fatigue of dental ceramics. J Dent. 41 (12), 1135-1147 (2013).
  6. Kelly, J. R. Clinically relevant approach to failure testing of all-ceramic restorations. J Prosthet Dent. 81 (6), 652-661 (1999).
  7. Valandro, L. F., Cadore-Rodrigues, A. C., Dapieve, K. S., Machry, R. V., Pereira, G. K. R. A brief review on fatigue test of ceramic and some related matters in Dentistry. J Mech Behav Biomed Mater. 138, 105607(2023).
  8. Selvaraj, H., et al. Systematic review fracture resistance of endodontically treated posterior teeth restored with fiber reinforced composites- a systematic review. BMC Oral Health. 23 (1), 566(2023).
  9. Josephson, B. A., Schulman, A., Dunn, Z. A., Hurwitz, W. A compressive strength study of an all-ceramic crown. J Prosthet Dent. 53 (3), 301-303 (1985).
  10. Josephson, B. A., Schulman, A., Dunn, Z. A., Hurwitz, W. A compressive strength study of complete ceramic crowns. Part II. J Prosthet Dent. 65 (3), 388-391 (1991).
  11. Bakke, M. Bite force and occlusion. Semin Orthod. 12 (2), 120-126 (2006).
  12. Koc, D., Dogan, A., Bek, B. Bite force and influential factors on bite force measurements: a literature review. Eur J Dent. 4 (2), 223-232 (2010).
  13. Flanagan, D. Bite force and dental implant treatment: a short review. Med Devices (Auckl). 10, 141-148 (2017).
  14. Kelly, J. R., Rungruanganunt, P., Hunter, B., Vailati, F. Development of a clinically validated bulk failure test for ceramic crowns. J Prosthet Dent. 104 (4), 228-238 (2010).
  15. Alghazzawi, T. F. Flexural strengths, failure load, and hardness of glass-ceramics for dental applications. J Prosthet Dent. 128 (3), 512.e1-512.e9 (2022).
  16. Alghazzawi, T. F. Relation of crown failure load to flexural strength for three contemporary dental polymers. Polymers (Basel). 15 (21), 4312(2023).
  17. Alghazzawi, T. F., Janowski, G. M., Eberhardt, A. W. An experimental study of flexural strength and hardness of zirconia and their relation to crown failure loads. J Prosthet Dent. 131 (2), 320-328 (2024).
  18. Peterson, I. M., Pajares, A., Lawn, B. R., Thompson, V. P., Rekow, E. D. Mechanical characterization of dental ceramics by hertzian contacts. J Dent Res. 77 (4), 589-602 (1998).
  19. Johansson, A., Omar, R., Carlsson, G. E. Bruxism and prosthetic treatment: A critical review. J Prosthodont Res. 55 (3), 127-136 (2011).
  20. Reitemeier, B., Hänsel, K., Kastner, C., Weber, A., Walter, M. H. A prospective 10-year study of metal ceramic single crowns and fixed dental prosthesis retainers in private practice settings. J Prosthet Dent. 109 (3), 149-155 (2013).
  21. Marchan, S. M., Joseph Smith, W. A. A Preliminary investigation into the dietary and oral practices associated with fractured teeth and prostheses in a Trinidadian population. J Int Soc Prev Community Dent. 8 (5), 402-408 (2018).
  22. Albelasy, E., Hamama, H. H., Tsoi, J. K. H., Mahmoud, S. H. Influence of material type, thickness and storage on fracture resistance of CAD/CAM occlusal veneers. J Mech Behav Biomed Mater. 119, 104485(2021).
  23. Ladino, L., Sanjuan, M. E., Valdez, D. J., Eslava, R. A. Clinical and biomechanical performance of occlusal veneers: A scoping review. J Contemp Dent Pract. 22 (11), 1327-1337 (2021).
  24. Chen, Y., et al. Which dentine analogue material can replace human dentine for crown fatigue test. Dent Mater. 39 (1), 86-100 (2023).
  25. Dalla-Nora, F., Da Rosa, L. S., Pereira, G. K. R., Valandro, L. F., Rippe, M. P. Is dentin analogue material a viable substitute for human dentin in fatigue behavior studies. J Mech Behav Biomed Mater. 150, 106312(2024).
  26. Ladino, L., Sanjuan, M., Valdéz, D., Eslava, R. Clinical and biomechanical performance of occlusal veneers: A scoping review. J Contemp Dent Pract. 22, 1327-1337 (2022).
  27. Edelhoff, D., Ahlers, M. O. Occlusal onlays as a modern treatment concept for the reconstruction of severely worn occlusal surfaces. Quintessence Int. 49 (7), 521-533 (2018).
  28. Gierthmuehlen, P. C., Spitznagel, F. A., Koschate, M., Bonfante, E. A., Prott, L. S. Influence of ceramic thickness and dental substrate on the survival rate and failure load of non-retentive occlusal veneers after fatigue. J Esthet Restor Dent. 36 (2), 373-380 (2024).
  29. Politano, G., Van Meerbeek, B., Peumans, M. Nonretentive bonded ceramic partial crowns: Concept and simplified protocol for long-lasting dental restorations. J Adhes Dent. 20 (6), 495-510 (2018).
  30. Alghauli, M., Alqutaibi, A. Y., Wille, S., Kern, M. Clinical outcomes and influence of material parameters on the behavior and survival rate of thin and ultrathin occlusal veneers: A systematic review. J Prosthodont Res. 67 (1), 45-54 (2023).
  31. Jurado, C. A., Tsujimoto, A., Molisani, J., Fu, C. C., Sadid-Zadeh, R. Fracture resistance of chairside CAD-CAM lithium disilicate occlusal veneer with various designs after mechanical aging. J Prosthodont. , (2024).
  32. Willard, A., Gabriel Chu, T. -M. The science and application of IPS e.Max dental ceramic. Kaohsiung J Med Sci. 34 (4), 238-242 (2018).
  33. Lawson, N. C., Bansal, R., Burgess, J. O. Wear, strength, modulus and hardness of CAD/CAM restorative materials. Dent Mater. 32 (11), e275-e283 (2016).
  34. Sonmez, N., et al. Evaluation of five CAD/CAM materials by microstructural characterization and mechanical tests: a comparative in vitro study. BMC Oral Health. 18 (1), 5(2018).
  35. Maeder, M., et al. Load-bearing capacities of ultra-thin occlusal veneers bonded to dentin. J Mech Behav Biomed Mater. 95, 165-171 (2019).
  36. Ioannidis, A., et al. Ultra-thin occlusal veneers bonded to enamel and made of ceramic or hybrid materials exhibit load-bearing capacities not different from conventional restorations. J Mech Behav Biomed Mater. 90, 433-440 (2019).
  37. Andrade, J. P., et al. Effect of different computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) materials and thicknesses on the fracture resistance of occlusal veneers. Oper Dent. 43 (5), 539-548 (2018).
  38. Rees, J. S., Jacobsen, P. H. The elastic moduli of enamel and dentine. Clin Mater. 14 (1), 35-39 (1993).
  39. Schlichting, L. H., Maia, H. P., Baratieri, L. N., Magne, P. Novel-design ultra-thin CAD/CAM composite resin and ceramic occlusal veneers for the treatment of severe dental erosion. J Prosthet Dent. 105 (4), 217-226 (2011).
  40. Magne, P., Schlichting, L. H., Maia, H. P., Baratieri, L. N. In vitro fatigue resistance of CAD/CAM composite resin and ceramic posterior occlusal veneers. J Prosthet Dent. 104 (3), 149-157 (2010).
  41. Quinn, J. B., Quinn, G. D. A practical and systematic review of Weibull statistics for reporting strengths of dental materials. Dent Mater. 26 (2), 135-147 (2010).
  42. British Standards Institution. BS61649: Weibull analysis. , British Standards Institution. London. (2009).
  43. Sadighpour, L., Geramipanah, F., Raeesi, B. In vitro mechanical tests for modern dental ceramics. Front Dent. 3 (3), 143-152 (1970).
  44. Constantin, A. Human subject research: International and regional human rights standards. Health Hum Rights. 20 (2), 137-148 (2018).
  45. Zafar, M. S. Prosthodontic applications of polymethyl methacrylate (PMMA): An update. Polymers (Basel). 12 (10), 2299(2020).
  46. Dal Piva, A. O., Tribst, J. P., Borges, A. L., de Melo, R. M., Bottino, M. A. Influence of substrate design for in vitro mechanical testing. J Clin Exp Dent. 11 (2), e119-e125 (2019).
  47. Zhang, Y., Kim, J. W., Bhowmick, S., Thompson, V. P., Rekow, E. D. Competition of fracture mechanisms in monolithic dental ceramics: flat model systems. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 88 (2), 402-411 (2009).
  48. Corazza, P. H., Feitosa, S. A., Borges, A. L., Della Bona, A. Influence of convergence angle of tooth preparation on the fracture resistance of Y-TZP-based all-ceramic restorations. Dent Mater. 29 (3), 339-347 (2013).
  49. Omori, S., Komada, W., Yoshida, K., Miura, H. Effect of thickness of zirconia-ceramic crown frameworks on strength and fracture pattern. Dent Mater J. 32 (1), 189-194 (2013).
  50. Alammari, M. R., Abdelnabi, M. H., Swelem, A. A. Effect of total occlusal convergence on fit and fracture resistance of zirconia-reinforced lithium silicate crowns. Clin Cosmet Investig Dent. 11, 1-8 (2019).
  51. Schuyler, C. H. Freedom in centric. Dent Clin N Am. 13 (3), 681-686 (1969).
  52. Tiwari, B., Ladha, K., Lalit, A., Dwarakananda Naik, B. Occlusal concepts in full mouth rehabilitation: an overview. J Indian Prosthodont Soc. 14 (4), 344-351 (2014).
  53. Skjold, A., Schriwer, C., Gjerdet, N. R., Øilo, M. Fractographic analysis of 35 clinically fractured bi-layered and monolithic zirconia crowns. J Dent. 125, 104271(2022).
  54. Øilo, M., Gjerdet, N. R. Fractographic analyses of all-ceramic crowns: A study of 27 clinically fractured crowns. Dent Mater. 29 (6), e78-e84 (2013).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Quasistatic Mechanical TestingOcclusal VeneersCAD CAM RestorationsMilled Dentin AnalogFracture StrengthResin NanoceramicLithium DisilicateUniversal Testing MachineCompression TestingStereo Microscopy

Related Articles