Le retrait du composite dentaire dans la cavité simulée mesurée avec corrélation d'images numériques

Résumé

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

Résumé

Retrait de polymérisation des résines composites dentaires peut conduire à un décollement de la restauration ou des tissus de la dent fissurée en dents composites restauré. Afin de comprendre où la souche et le stress et comment retrait développer dans ces dents restaurées, Digital Image Correlation (DIC) a été utilisé pour fournir une vue d'ensemble des déplacements et des déformations des distributions dans les restaurations des modèles qui avaient subi le retrait de polymérisation.

Les échantillons présentant des cavités de modèle ont été faites de tiges cylindriques en verre avec le diamètre et la longueur étant de 10 mm. Les dimensions de la cavité mésio-distale occlusale-(MOD) préparé dans chaque échantillon mesuré 3 mm et 2 mm de largeur et de profondeur, respectivement. Après remplissage de la cavité avec un composite de résine, la surface sous observation a été pulvérisé avec d'abord une fine couche de peinture blanche et fine poudre de charbon de bois noir pour créer des taches à contraste élevé. Photos de cette surface ont ensuite été prises avant le durcissement et 5 min après. FiEnfin, les deux images ont été corrélés en utilisant le logiciel DIC pour calculer les déplacements et des déformations des distributions.

Composite de résine rétrécie verticalement vers le fond de la cavité, avec la partie de la restauration ayant le plus grand déplacement vers le bas de la partie centrale supérieure. Dans le même temps, il rétrécit horizontalement en direction de son axe médian vertical. Le retrait du composite étiré du matériau au voisinage de l'interface "dent-restauration", ce qui entraîne des déviations de cuspides et les déformations de traction élevées près de la restauration. Matériel à proximité des murs ou le plancher cavité avait souches directs principalement dans les directions perpendiculaires aux interfaces. Sommation des deux composantes directes de contrainte a montré une distribution relativement uniforme autour de la restauration et son amplitude égale approximativement à la souche de retrait volumique de la matière.

Introduction

résines composites sont largement utilisés en dentisterie restauratrice en raison de leur esthétique supérieure et des propriétés de manipulation. Cependant, en dépit d'être lié aux tissus dentaires, la rétraction de polymérisation des résines composites demeure une préoccupation clinique comme la contrainte de retrait au point peut provoquer un décollement à l'interface dent-restauration ^{1 -2.} Par conséquent, les bactéries peuvent envahir et de séjourner dans les domaines défaillants et entraîner des caries secondaires. D'autre part, si la restauration est bien collée sur la dent, la contrainte de retrait peut provoquer des fissures dans les tissus dentaires. Chacune de ces pannes se mettre en péril la vie de service de la restauration dentaire, qui sera soumis à un grand nombre de cycles de charge thermique et mécanique.

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

Protocole

Note: Trois résines composites dentaires ont été étudiés en utilisant les cavités de verre: Z100, Z250 et LS, comme indiqué dans la liste des matériaux. Parmi eux, LS est connu pour être un composite à base de résine à faible retrait d'un retrait volumique de l'ordre de 1,0%, beaucoup plus bas que ceux de Z250 et Z100 (~ 2% et ~ 2,5%, respectivement) ^18-19. Le matériel et les autres matériaux utilisés dans cette étude sont également donnés dans la liste des matériaux.

1. Cavité Modèle Préparation

1. Couper une tige de verre cylindrique de longueur, 10 mm de diamètre, en longues tiges courtes de 10 mm en utilisant une scie à diamant basse vitesse.
2. Coupez un (MOD) cavité occlusale-distale mésiale (figure 1) mesure 3 mm (largeur) x 2 mm (profondeur) dans chaque échantillon en utilisant une scie au diamant à faible vitesse adaptée.
3. Polir cylindriques vers le bas chaque spécimen pour créer une surface plane perpendiculaire à la longueur de la cavité, avec des dimensions conformément à la figure 1. L'surface plane permet précise fomiter et de l'image d'étalonnage sur la restauration. Désormais, elle sera appelée la surface d'observation.
4. Préparer trois échantillons pour chacun des trois matériaux testés: Z100, Z250 et LS; voir le tableau des matériaux.

2. Cavité de remplissage avec une résine composite

1. Appliquez une fine couche de céramique Primer avec une brosse à silaniser toutes les surfaces de la cavité en verre. Ceci permet la liaison entre les surfaces de verre et les composites de résine.
2. Après environ 1 minute, appliquer une mince couche d'adhésif. Utiliser le système LS adhésif pour LS composites et Adper Single Bond Plus pour composite Z100 et Z250.
3. Durcir l'adhésif avec une lumière de durcissement et de la durée (10-20 s) sur la base des instructions du fabricant (de table Matériaux).
4. Couvrir toutes les surfaces de verre entourant la restauration avec du ruban adhésif noir, sauf la surface d'observation, comme le montre la figure 2. L'objectif est d'éviter la lumière de durcissement atteindre lerésine composite à travers le verre transparent qui entoure, ce qui n'arrive pas dans de vraies dents.
5. Bulk-remplir la cavité avec un composite de résine et racler l'excédent à aplatir toutes les surfaces.

3. Peinture de surface

1. Vaporiser une fine couche de peinture blanche sur la surface d'observation, qui comprend maintenant une partie de la résine composite.
2. Saupoudrer immédiatement un beau poudre de fusain noir sur la peinture pour créer des taches à contraste élevé. Les formes irrégulières des taches aideront le logiciel DIC de les identifier et de suivre leurs mouvements.

4. Montage de l'échantillon, de durcissement, et une photo

1. En se référant à la figure 2, de placer un échantillon (E) dans le support (C) et le serrer avec une vis (D). Ensuite, placer l'ensemble de l'unité à la fin d'une grande poutre horizontale.
2. Fixer une caméra CCD et une lumière d'éclairage LED jaune sur le même faisceau de telle sorte qu'ils font face à la observation surface.
3. L'utilisation d'un support avec des pinces réglables, positionner la lumière de durcissement telle que sa pointe est d'environ 1 mm au-dessus de l'échantillon.
4. Prenez une photo de l'échantillon à fournir l'image de référence avant le durcissement.
5. Durcir le composite de résine pendant 20 s.
6. Prenez une autre photo à 5 min après durcissement.
7. Placez un bloc d'étalonnage à la même position que la surface d'observation et prendre une photo. Le bloc d'étalonnage contient un tableau de points circulaires ayant la taille et de l'espacement connu avec précision.

5. Analyse d'image avec DIC Software

1. Importer les deux photos prises pour chaque échantillon, l'un avant et l'autre après le durcissement, dans le logiciel DIC.
2. Calibrer les dimensions des images et pour corriger la distorsion de l'image en utilisant l'image du bloc d'étalonnage. .
3. Définir la zone d'intérêt à l'intérieur de la surface d'observation pour l'analyse.
4. Définir la taille des fenêtres de sous-ensembles carrés comme 64 x 64 pixels pour l'première itération et 32 x 32 pixels pour la deuxième itération ^20. Définir le chevauchement de 50%.
5. Corréler l'image prise après durcissement avec l'image de référence prise avant le durcissement de calculer les déplacements et des déformations des distributions.

Résultats

Trois échantillons ont été testés pour chaque matériau. Après chaque essai, l'échantillon a été examiné par les yeux ou, si nécessaire, à l'aide d'un microscope. Pas de décollement apparente à la "dent-restauration" interface ou la fissuration a été trouvé.

La résolution des images était de 1600 x 1180 pixels avec une taille de pixel de 5,8 mm. Avec une taille de fenêtre de sous-ensemble de 32 pixels, la résolution spatiale de la répartition de dé...

Discussion

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

matériels

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