Restringimento della Dental composito in simulata cavità misurato con Digital Image Correlation

Riepilogo

Per capire lo sviluppo territoriale dello stress da polimerizzazione nei restauri resina composita dentale, Digital Image Correlation è stato utilizzato per fornire a tutto campo la misura dello spostamento / deformazione del modello cavità vetro restaurate correlando le immagini del restauro prese prima e dopo la polimerizzazione.

Abstract

Polimerizzazione delle resine composite dentali può portare alla delaminazione ripristino o tessuti dente rotto nei denti compositi restaurato. Per capire dove e come tensione e stress da contrazione sviluppare in tali denti restaurati, Digital Image Correlation (DIC) è stato utilizzato per fornire una visione completa delle distribuzioni di spostamento e deformazione all'interno restauri del modello che avevano subito polimerizzazione.

I campioni con modello cavità erano fatte di canne di vetro cilindriche sia con diametro e la lunghezza è di 10 mm. Le dimensioni della cavità mesio-occlusale-distale (MOD) preparato in ciascun campione misurato 3 mm e 2 mm di larghezza e profondità rispettivamente. Dopo aver riempito la cavità con resina composita, la superficie sotto osservazione è stato spruzzato con un primo strato sottile di vernice bianca e allora bene carbone polvere nera per creare macchiettature alto contrasto. Foto di quella superficie sono state poi prese prima cura e 5 minuti dopo. FiNally, le due immagini sono stati correlati utilizzando il software DIC per calcolare le distribuzioni di spostamento e deformazione.

La resina composita ridotta orizzontalmente verso il fondo della cavità, con la parte centrale superiore del restauro avente il più grande spostamento verso il basso. Allo stesso tempo, si restringe orizzontalmente verso la linea mediana verticale. Contrazione del composito allungato il materiale nelle vicinanze dell'interfaccia "dente-restauro", con conseguente deviazioni cuspidali e ceppi ad alta resistenza di tutto il restauro. Materiale vicino alle pareti della cavità o piano aveva ceppi diretti soprattutto nelle direzioni perpendicolari alle interfacce. Sommatoria dei due componenti scalo deformazione mostrato una distribuzione relativamente uniforme intorno il restauro e la sua grandezza pari a circa al ceppo ritiro volumetrico del materiale.

Introduzione

Resine composite sono ampiamente utilizzati in odontoiatria restaurativa a causa della loro estetica superiore e maneggevolezza. Tuttavia, nonostante sia legato ai tessuti dentali, la contrazione da polimerizzazione di compositi di resina rimane un problema clinico come stress da contrazione sviluppato può causare delaminazione all'interfaccia dente-restauro ^{1 -2.} Di conseguenza, i batteri possono invadere e risiedere in zone fallito e provocare carie secondarie. D'altra parte, se il restauro è ben legata al dente, lo stress restringimento può provocare screpolature nei tessuti dentali. Uno di questi fallimenti comprometterà la durata della restaurazione dentale, che sarà sottoposto ad un elevato numero di cicli di carico termico e meccanico.

Misurazione di tensione da polimerizzazione e lo stress è diventato così indispensabile per lo sviluppo e la valutazione delle resine composite dentali ^3-4 . Varie tecniche o metodi di misurazione sono stati sviluppati ^5-11 con lo scopo principale di fornire una configurazione semplice per misurare il comportamento di ritiro dei materiali compositi di resina affidabile. Mentre le misurazioni che forniscono possono essere sufficienti per confrontare i comportamenti di ritiro di materiali diversi, non aiutano nella comprensione di come e dove stress da contrazione sviluppa in denti restaurati reali. In particolare, una questione di grande interesse è come le pareti della cavità limitano la contrazione dei compositi e porta alla creazione di stress da contrazione nei restauri dentali ^12. Si noti che, per creare stress da contrazione, parte del ceppo contrazione del composito resina deve essere convertito in deformazione elastica a trazione. Sarebbe pertanto utile se questa componente del ceppo nel restauro può essere misurata. Recentemente, l'intero campo di deformazione misurazione tecnica ottica, Digital Image Correlation (DIC), è stato applicato alla misurazione di shrinka liberoge di materiali compositi di resina, così come il flusso dei materiali in protesi dentali ^13-15. L'idea di base di DIC è seguire e correlare modelli visibili sulla superficie del campione da immagini sequenziali prelevati durante la sua deformazione per cui lo spostamento e campi di deformazione su quella superficie possono essere determinati. Misura tutto campo è uno dei principali vantaggi del metodo DIC, che è particolarmente utile in osservazione deformazione non uniforme e modelli di deformazione ^13. In questo studio, DIC stato usato per scoprire i modelli di deformazione in restauri resina composita dentale, allo scopo di comprendere lo sviluppo di stress da contrazione e identificare siti potenziali per delaminazione. Questa informazione non è direttamente disponibile nelle opere citate sopra ^14-15, che misura solo lo spostamento del restauro causa di polimerizzazione. La misurazione è stata condotta utilizzando modelli che hanno simulato denti con mesio-occlusale-distale (MOD) cavità dente come un tentativo di replicaTe lo stress o tensione nella protesi reali. Sebbene l'uso di denti reale è più anatomicamente rappresentante, lo svantaggio di questo è le significative differenze intrinseche tra i denti di anatomia, proprietà meccaniche, grado di idratazione e difetti interni invisibili ¹⁴ che portano a grandi variazioni nei risultati. Per superare tale inconveniente, alcuni studi hanno cercato di standardizzare campioni denti, raggruppandoli in termini di dimensioni buccale ¹⁶ o sostituito i denti tutto con modelli di un materiale surrogato ^17. Ad esempio, i modelli di alluminio aventi un modulo di Young simile allo smalto (69 e 83 GPa, rispettivamente) sono stati impiegati nella misurazione stress da contrazione, con il livello di stress da contrazione è indicata dalla cuspide deflessione ^17. In questo studio, modelli di vetro di silice (cavità) sono stati utilizzati, invece, perché il materiale ha un modulo di Young simile (63 GPa) di smalto umano e, come è trasparenteent, ogni delaminazione o incrinatura dei campioni possono essere facilmente osservati.

Protocollo

Nota: Tre resine composite dentali sono state studiate utilizzando le cavità di vetro: Z100, Z250 e LS, elencati nella Lista dei materiali. Tra questi, LS è noto per essere un composito di resina a basso restringimento con una contrazione volumetrica di circa 1,0%, molto inferiori a quelli di Z250 e Z100 (~ 2% e ~ 2,5%, rispettivamente) ^18-19. Le attrezzature e altri materiali utilizzati in questo studio sono anche indicati in Materials List.

1. Modello Preparazione della cavità

1. Tagliare una bacchetta di vetro cilindrico lungo 10 mm di diametro, in 10 mm barre corte lunghe utilizzando un disco diamantato a bassa velocità.
2. Tagliare un (MOD) cavità occlusale-distale mesiale (Figura 1) da 3 mm (larghezza) x 2 mm (profondità) in ciascun campione utilizzando un disco diamantato a bassa velocità adeguata.
3. Lucidare giù ogni campione cilindriche per creare una superficie piana perpendicolare alla lunghezza della cavità, con dimensioni come mostrato in Figura 1. La superficie piatta consente preciso foCUtilizzando e calibrazione delle immagini sul restauro. D'ora in poi, si chiamerà la superficie di osservazione.
4. Preparare tre campioni per ciascuno dei tre materiali testati: Z100, Z250 e LS; vedi tabella materiali.

2. Cavità di riempimento con resina composita

1. Applicare un sottile strato di ceramica Primer con una spazzola a silanizzata tutte le superfici della cavità di vetro. Questo permette l'incollaggio tra le superfici di vetro e le resine composite.
2. Dopo circa 1 min, applicare uno strato sottile di adesivo. Usare il sistema LS LS adesivo per compositi e Adper Single Bond Plus per composito Z100 e Z250.
3. Curare l'adesivo con un leggero indurimento e la durata (10-20 sec) in base alle istruzioni del produttore (tabella Materials).
4. Coprire tutte le superfici vetrate circondano il restauro con nastro nero tranne la superficie di osservazione, come mostrato nella Figura 2. Lo scopo è quello di evitare la fotopolimerizzazione raggiungere laresina composita attraverso il vetro trasparente circostante, cosa che non accade in denti veri.
5. Bulk-riempire la cavità con resina composita e raschiare la parte in eccesso per appiattire tutte le superfici.

3. Painting Surface

1. Spruzzare un sottile strato di vernice bianca sulla superficie di osservazione, che ora comprende parte della resina composita.
2. Cospargere subito qualche nero polvere fine di carbone sulla vernice per creare macchioline ad alto contrasto. Le forme irregolari delle macchioline aiuterà il software DIC di identificarli e di seguire i loro movimenti.

4. Montaggio Campione, polimerizzazione, e fotografia

1. Facendo riferimento alla Figura 2, posizionare un campione (E) nel supporto (C) e serrarlo con una vite (D). Quindi, posizionare il tutto al fine di una grande trave orizzontale.
2. Fissare una camera CCD e una luce LED giallo illuminazione sullo stesso fascio tale che si trovano ad affrontare la observatiosuperficie n.
3. Utilizzo di un supporto con morsetti regolabili, posizionare la luce polimerizzazione tale che la sua punta è di circa 1 mm sopra il campione.
4. Scatta una foto del campione per fornire l'immagine di riferimento prima di curare.
5. Curare la resina composita per 20 sec.
6. Scattare un'altra foto a 5 min dopo l'indurimento.
7. Posizionare un blocco di calibrazione nella stessa posizione come la superficie di osservazione e scattare una foto. Il blocco di calibrazione contiene una serie di punti circolari con le dimensioni e la spaziatura nota con precisione.

5. Image Analysis con CID Software

1. Importare le due foto scattate per ogni campione, uno prima e uno dopo l'indurimento, nel software DIC.
2. Calibrare le dimensioni delle immagini e correggere la distorsione dell'immagine utilizzando l'immagine del blocco di calibrazione. .
3. Definire l'area di interesse all'interno della superficie di osservazione per l'analisi.
4. Definire la dimensione delle finestre sottoinsieme quadrati come 64 x 64 pixel per laprima iterazione e 32 x 32 pixel per la seconda iterazione ^20. Definire la sovrapposizione al 50%.
5. Correlare l'immagine scattata dopo il trattamento l'immagine di riferimento preso prima di curare per calcolare le distribuzioni di spostamento e deformazione con.

Risultati

Tre campioni sono stati saggiati per ciascun materiale. Dopo ogni test, il campione è stato esaminato da occhi o, se necessario, utilizzando un microscopio. È stata trovata alcuna apparente delaminazione all'interfaccia "dente-restauro" o di cracking.

La risoluzione delle immagini era 1.600 x 1.180 pixel con una dimensione di pixel di 5,8 mm. Con una dimensione di finestra sottoinsieme di 32 pixel, la risoluzione spaziale delle distribuzioni di spostamento era circa 186 mm. <...

Discussione

L'uso di cavità di vetro con la stessa forma e dimensioni per la misurazione della deformazione restringimento era di ridurre le variazioni dei risultati a causa di differenze di dimensioni, anatomia e proprietà del materiale di denti umani naturali. Inoltre, il vetro di silice fusa utilizzato in questo studio ha un modulo di Young simile allo smalto, rendendolo un materiale simulante adatto per denti naturali per quanto riguarda il comportamento meccanico ^21-22. Sebbene in restauri dentali reali, la re...

Materiali

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