Schwindung von Dental-Komposits in Simulierte Cavity mit digitalen Bildkorrelation Mess

Zusammenfassung

Um die räumliche Entwicklung der Polymerisation Schrumpfspannung in der Zahn Harz-Komposit-Restaurationen zu verstehen, wurde Bildkorrelation zur Vollfeld-Verschiebung / Dehnungsmessung von restaurierten Modell Glas Hohlräume durch Korrelation Bilder der Restauration vor und nach der Polymerisation genommen werden.

Zusammenfassung

Polymerisationsschrumpfung von dentalen Kompositen kann zur Wiederherstellung Ablösung oder gerissene Zahngewebe in Verbund restaurierten Zähne führen. Um zu verstehen, wo und wie Schrumpfung Belastung und Stress entwickeln in solchen Zähnen wiederhergestellt wurde Digitale Bildkorrelation (DIC) verwendet, um einen umfassenden Überblick über die Verlagerung und Dehnungsverteilungen im Modell Restaurationen, die Polymerisationsschrumpfung unterzogen hatten, zu liefern.

Proben mit Modell Hohlräume wurden von zylindrischen Glasstäbe mit einem Durchmesser und einer Länge von 10 mm gefertigt. Die Abmessungen der mesial-distalen okklusal-(MOD) Hohlraum in jeder Probe hergestellt wurde, gemessen 3 mm und 2 mm in der Breite und Tiefe sind. Nach dem Füllen der Kavität mit Harz-Komposit wurde die Oberfläche unter Beobachtung zunächst mit einem dünnen Schicht weißer Farbe und feinen schwarzen Holzkohlepulver mit hohem Kontrast erstellen Flecken gesprüht. Bilder von dieser Oberfläche wurden dann vor dem Aushärten und 5 min nach übernommen. FiNally wurden die beiden Bilder mit DIC-Software, um die Verlagerung und Dehnungsverteilungen berechnen korreliert.

Harzverbundstoff geschrumpft senkrecht zum Boden des Hohlraums, wobei der obere Mittelabschnitt der Wiederherstellung mit der größten Abwärtsverschiebung. Gleichzeitig horizontal geschrumpft es in Richtung seiner vertikalen Mittellinie. Schrumpfung des gestreckten Verbund das Material in der Nähe der "Zahn-Restaurierung"-Schnittstelle, was Höckerbiegungen und hohen Zugspannungen rund um die Wiederherstellung. Material in der Nähe der Hohlwände oder Boden hatten direkten Stämme vor allem in den Richtungen senkrecht zu den Schnittstellen. Summierung der beiden Gleichdehnungskomponenten zeigte eine relativ gleichmäßige Verteilung um die Wiederherstellung und ihre Größe betrug etwa der Volumenschrumpfung Belastung des Materials.

Einleitung

Harz-Verbundwerkstoffe sind weit verbreitet in restaurativen Zahnheilkunde wegen ihrer überragenden Ästhetik und Handling Eigenschaften verwendet. , Obwohl sie zu den Zahngewebe gebunden ist, die Polymerisation Schrumpfung von Kompositen bleibt jedoch eine klinische Sorge, wie die Schrumpfspannung entwickelt, kann dazu führen, Ablösen an der Zahnsanierung Schnittstelle ^{1 -2.} Folglich können Bakterien eindringen und liegen in den Bereichen gescheitert und führen zu Sekundärkaries. Auf der anderen Seite, wenn die Wiederherstellung ist dem Zahn verbunden ist, kann der Schrumpfspannung zu Rissen im Zahngewebe. Eine dieser Defekt die Lebensdauer der Zahnrestauration, die auf eine große Anzahl von Zyklen der thermischen und mechanischen Belastung unterworfen werden gefährden.

Messung der Polymerisationsschrumpfung Belastung und Stress ist damit unverzichtbar für die Entwicklung und Bewertung von Dentalharz-Verbund ^3-4 . Verschiedene Messverfahren oder Verfahren mit dem Hauptzweck, eine einfache Einrichtung zum Messen der Schrumpfungsverhalten von Harz-Verbundmaterialien zuverlässig entwickelt ^5-11. Während die Messungen bieten sie ausreichend für den Vergleich der Schrumpfverhalten der verschiedenen Materialien sein, sie nicht für das Verständnis, wie und wo Schrumpfspannung entwickelt sich tatsächlich wiederhergestellt Zähne helfen. Insbesondere ist eine Frage von großem Interesse, wie die Hohlraumwände begrenzen die Schrumpfung des Verbundwerkstoffe und führt zur Entstehung von Schrumpfspannung in Zahnersatz ^12. Beachten Sie, dass, um Schrumpfspannung, ein Teil der Schrumpfspannung der Harzverbundstoff zu schaffen, hat sich in Streck Stamm umgewandelt werden. Es wäre daher nützlich sein, wenn diese Komponente der Spannung in der Wiederherstellung gemessen werden kann. Vor kurzem hat die optische Vollfeld-Dehnungsmesstechnik, Digitale Bildkorrelation (DIC), wurde für die Messung von freiem shrinka angewendetge von Kompositen sowie Materialfluss in Zahnersatz ^13-15. Die Grundidee der DIC ist, auf der Probenoberfläche von aufeinanderfolgenden Bildern während der Verformung aufgenommen, wobei die Verschiebung und Belastung Bereichen über der Oberfläche bestimmt werden kann verfolgen und sichtbare Muster korrelieren. Vollfeld-Messung ist einer der Hauptvorteile des DIC-Methode, die besonders nützlich bei der Beobachtung ungleichmäßigen Verformung und Belastung Muster ¹³ ist. In dieser Studie DIC wurde verwendet, um die Stamm-Muster in der Zahn Kompositrestaurationen zu entdecken, mit dem Ziel, das Verständnis der Entwicklung der Schrumpfspannung und potenzielle Standorte für Ablösung. Diese Information ist nicht in den Werken über ^14-15 zitiert, die nur gemessen, die Verschiebung der Wiederherstellung durch Polymerisationsschrumpfung direkt zur Verfügung. Die Messung wurde mit Hilfe von Modellen, die mit mesial-okklusal-distalen (MOD) Karies als ein Versuch, Replik simuliert Zähne durchgeführtte die Spannung oder Dehnung in Echt Zahnersatz. Obwohl die Verwendung von echten Zähnen ist anatomisch Vertreter, der Nachteil, dass es die wesentlichen inhärenten Unterschiede zwischen den Zähnen in der Anatomie, der mechanischen Eigenschaften, dem Grad der Hydratation sowie unsichtbare innere Defekte ^14, die in großen Schwankungen in den Ergebnissen führen. Um diesen Nachteil zu überwinden, haben einige Studien versucht, Zahnmuster, indem diese in Bezug auf die Mundgröße ¹⁶ oder ersetzt die Zähne zusammen mit Modellen eines Ersatzmaterial ¹⁷ standardisieren. Zum Beispiel haben Aluminium-Modelle, die eine ähnliche Elastizitätsmodul an Schmelz (69 und 83 GPa) haben in Schrumpfspannung Messung verwendet worden ist, mit der Höhe der Schrumpfspannung, die von der Spitze Umlenkung ¹⁷ angegeben. In dieser Studie wurden Quarzglas-Modelle (Hohlräume) stattdessen verwendet, weil das Material hat auch eine ähnliche Elastizitätsmodul (63 GPa) für die menschliche Zahnschmelz und, da es transparent istent, kann jeder Ablösung oder Rissbildung in den Proben leicht beobachtet werden.

Protokoll

Hinweis: Drei Dental Komposite wurden mit den Glas Hohlräume untersucht: Z100, Z250 und LS, wie in der Materialliste aufgeführt. Unter diesen ist bekannt, dass ein LS schrumpfarmen Harzverbundstoff mit einem Volumenschrumpfung von etwa 1,0%, viel niedriger als die der Z250 und Z100 (~ 2% und ~ 2,5%, beziehungsweise) ^18-19 sein. Die Ausrüstung und die anderen in dieser Studie verwendeten Materialien werden auch in der Materialliste.

1. Modell Kavitätenpräparation

1. Schneiden Sie einen langen zylindrischen Glasstab, 10 mm im Durchmesser, in 10-mm lang kurze Stäbchen mit einem Low-Speed-Diamant-Säge.
2. Schnitt eine mesial-distale okklusal-(MOD) Hohlraum (1) Messen 3 mm (Breite) x 2 mm (Tiefe) in jeder Probe unter Verwendung eines angepassten Niedergeschwindigkeits-Diamantsäge.
3. Polieren entlang jeder zylindrische Probe, um eine flache Oberfläche senkrecht zu der Länge des Hohlraums zu erzeugen, mit den Abmessungen wie in Abbildung 1 dargestellt. Die flache Oberfläche ermöglicht eine präzise focusing und Bildkalibrierung auf die Wiederherstellung. Fortan wird die Beobachtungsfläche bezeichnet werden.
4. Vorbereitung drei Proben für jedes der drei getesteten Materialien: Z100, Z250 und LS; siehe Materialien Tisch.

2. Hohlraumfüllung mit Composite-Harz

1. Tragen Sie eine dünne Schicht aus Keramik Primer mit einem Pinsel auf alle Glasflächen silanisieren Hohlraum. Dies ermöglicht die Bindung zwischen den Glasflächen und den Harzverbundstoffe.
2. Nach ca. 1 min, eine dünne Schicht Klebstoff. Verwenden LS Klebesystem für Verbund LS und Adper Einzel Bond Plus Z100 und Z250 Verbund.
3. Cure den Klebstoff mit einem Lichtgerät und Dauer (10-20 Sek.), basierend auf den Angaben des Herstellers (Material Tabelle).
4. Decken alle Glasflächen rund um die Wiederherstellung mit schwarzem Klebeband mit Ausnahme der Beobachtungsfläche, wie in Abbildung 2 dargestellt. Ziel ist es, zu vermeiden, die Aushärtung Licht, das dieHarz-Verbund durch die umliegende transparentem Glas, die nicht im echten Zähnen geschieht.
5. Groß füllen den Hohlraum mit Harz-Verbund und kratzen Sie das überschüssige, alle Oberflächen zu glätten.

3. Oberflächen Malerei

1. Sprühen Sie eine dünne Schicht der weißen Farbe auf die Beobachtungsfläche, die nun auch Teil der Harzverbund.
2. Streuen Sie sofort eine schwarze feine Holzkohlepulver auf die Farbe, um kontrastreiche Flecken erstellen. Die unregelmäßigen Formen der Flecken hilft, die DIC-Software, um sie identifizieren und verfolgen ihre Bewegungen.

4. Beispiel Montage, Aushärtung und Fotografieren

1. Bezugnehmend auf 2, legen Sie ein Exemplar (E) in die Halterung (C) und ziehen Sie sie mit einer Schraube (D). Legen Sie dann die gesamte Einheit am Ende eines großen horizontalen Balken.
2. Sichern Sie sich eine CCD-Kamera und eine gelbe LED-Beleuchtung Licht auf die gleichen Strahlen, dass sie das Gesicht observation Oberfläche.
3. Mit einem Stand mit einstellbare Klemmen, positionieren Sie den Härtelampe, so dass seine Spitze ist etwa 1 mm über der Probe.
4. Nehmen Sie ein Bild der Probe auf das Referenzbild vor dem Aushärten werden.
5. Heilung der Harzverbund für 20 Sekunden.
6. Nehmen Sie ein weiteres Bild auf 5 min nach der Aushärtung.
7. Legen Sie eine Kalibrierung Block an der gleichen Position wie die Beobachtungsfläche und ein Bild. Die Kalibrierungsblock enthält eine Anordnung von kreisförmigen Punkten mit der Größe und der Abstand genau bekannt.

5. Bildanalyse mit DIC Software

1. Importieren der beiden Bilder für jede Probe, eine vor und eine nach dem Aushärten in den DIC-Software aufgenommen.
2. Kalibrieren der Abmessungen der Bilder und zur Korrektur von Bildverzerrungen unter Verwendung des Bildes des Kalibrierungsblocks. .
3. Definieren des interessierenden Bereichs innerhalb der Betrachtungsfläche für die Analyse.
4. Legen Sie die Größe der quadratischen Teilfenster als 64 x 64 Pixel für dieerste Iteration und 32 x 32 Pixel für die zweite Iteration ^20. Definieren Sie die Überlappung als 50%.
5. Korrelieren die nach dem Aushärten mit dem Referenzbild vor der Aushärtung, um die Verlagerung und Dehnungsverteilungen berechnen taken Bild.

Ergebnisse

Drei Proben wurden für jedes Material getestet. Nach jedem Test wurde die Probe mit dem Auge untersucht und, falls notwendig, unter Verwendung eines Mikroskops. Keine offensichtliche Ablösung bei der "Zahn-Wiederherstellung"-Schnittstelle oder Rissbildung festgestellt wurde.

Die Auflösung der Bilder war 1600 x 1180 Pixel bei einer Pixelgröße von 5,8 mm. Mit einer Teilmenge Fenstergröße von 32 Pixeln, die räumliche Auflösung der Versetzungsverteilungen war um 186 mm.

Diskussion

Die Verwendung von Glas Hohlräume mit der gleichen Form und Abmessungen für Schwindmaß Messung war die Streuung der Ergebnisse aufgrund von Unterschieden in Größe, Anatomie und Materialeigenschaften der natürlichen menschlichen Zähnen zu minimieren. Darüber hinaus ist die Quarzglas in dieser Studie verwendet wird, eine ähnliche Elastizitätsmodul an Schmelz, wodurch es ein geeignetes Material für simulant natürlichen Zähne so weit wie mechanische Verhalten angeht ^21-22. Obwohl in Echt Zahnersatz w...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dental composite Z100	3M ESPE	N362979	volume shrinkage ~ 2.5%, Young's modulus ~ 14 GPa
Dental composite Z250	3M ESPE	N326080	volume shrinkage ~ 2.0%, Young's modulus ~ 11 GPa
Dental composite LS	3M ESPE	N240313	volume shrinkage ~ 1%, Young's modulus ~ 10 GPa
Ceramic Primer	3M ESPE	N167818	Rely X
LS System Adhesive	3M ESPE	N391675	Adhesive for compoiste LS
Adper Single Bond Plus	3M ESPE	501757	Adhesive for compoiste Z100 and Z250
Glass rod	Corning Inc.	Pyrex 7740 borosilicate
Curing light	3M ESPE	Elipar S10
White paint	Krylon Product Group		Indoor/Outdoor, Flat white
Charcoal powder	Sigma Aldrich, Co.	BCBH6518V	Fluka activated charcoal
CCD camera	Point Grey Research, Inc.	Point Grey Gras-20S4C-C