Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Квазистатическое испытание на разрушение с нефиксированным шариком из нержавеющей стали было разработано для определения прочности на разрушение минимально инвазивных задних компьютерных реставраций, сцементированных с аналоговыми материалами дентина. Этот тест моделирует типичный режим нагрузки, ответственный за перелом зубных конструкций.
При современных малоинвазивных режимах лечения для сохранения жизнеспособности, эстетики и функции восстановленного зуба используется малая препарация зубов и более тонкая биомиметическая керамическая реставрация. Теперь доступны новые материалы, подобные керамике для систем автоматизированного проектирования и автоматизированного производства (CAD/CAM). Чтобы гарантировать долговечность, стоматолог должен знать механическую прочность этого нового продукта по сравнению с относительно хрупкой стекломатричной керамикой. Кроме того, для лабораторных исследований, особенно после пандемии, был предложен заменитель зуба, и для его применения требуется больше доказательной поддержки.
В этом исследовании был разработан лабораторный протокол для испытания на монотонную нагрузку до разрушения для определения прочности на разрушение окклюзионных виниров CAD/CAM толщиной 1 мм. Мастер-матрицы были фрезерованы из стеклопластика высокого давления, который имеет такой же модуль упругости и прочность сцепления, как и гидратированный дентин. Они были установлены в торцевые крышки из поливинилхлорида (ПВХ) с эпоксидной смолой холодного отверждения. Окклюзионные виниры, также называемые настольными реставрациями, были фрезерованы из дисиликата лития (LD) и нанокерамических блоков смолы (RNC) и зацементированы на подготовленных мастер-штампах с помощью цемента из адгезионной смолы двойного отверждения. Они были полностью отверждены путем хранения в дистиллированной воде в течение 48 ч при 37 °C.
Затем все образцы помещались в универсальную испытательную машину и загружались с помощью незакрепленного шарика из нержавеющей стали толщиной 5,5 мм, который обеспечивает боковое перемещение, как это происходит с зубьями антагониста. Сжатие прикладывалось со скоростью 1 мм/мин, и был построен график нагрузки-перемещения. Средняя максимальная несущая способность реставраций в группе НКРЯ (3 212,80 ± 558,67 Н) была достоверно выше, чем в группе ЛД (2727,10 ± 472,41 Н) (p < 0,05). В ходе теста не было обнаружено отклеивания. Оба материала CAD/CAM могут иметь схожее распределение дефектов. В месте нагружения была обнаружена трещина в конусе Герца, в то время как радиальные трещины, распространяющиеся от поверхности цементации, были обнаружены близко к краю в обеих группах.
Безметалловые реставрации в настоящее время очень предпочтительны для передних и задних зубов благодаря их превосходным оптическим характеристикам и биосовместимости1. Однако основным недостатком таких материалов является их подверженность разрушению2. Большая часть керамики уязвима к трещинам, возникающим при растягивающих напряжениях, даже при низкой деформации3. Переломы зубных керамических протезов обычно развиваются из-за медленного роста радиальной трещины из-за длительного воздействия растягивающих напряжений, возникающих при жевании4. Их слабые стороны обостряются внутренними недостатками или дефектами в материалах и внешними недостатками изготовления и постобработки5. Прочность на изгиб, способность выдерживать растягивающие нагрузки стоматологических материалов CAD/CAM может быть достигнута и сравнена с помощью стандартных испытаний, таких как одноосные (3-точечный или 4-точечный изгиб) и двухосные испытания на изгиб (шарик на кольце, кольцо на кольце и поршень на трех шариках). Между тем, вязкость разрушения, способность материала противостоять росту трещин, может быть получена с помощью однолезвийной надрезной балки и испытания на вдавливание. Однако эти тесты не могут полностью предсказать и представить поведение цементированных протезов с различными анатомическими конфигурациями6. Были введены другие монотонные или динамические механические испытания для обоснования их проведения с различными клиническими аспектами 7,8.
Испытание на разрушение с нагрузкой или «хруст коронки» широко используется в стоматологии для исследования и сравнения прочности керамических реставраций со сложной геометрией 9,10. Монотонная одноосная компрессия квазистатически воздействует на реставрации в вертикальном или боковом направлении до тех пор, пока не произойдет катастрофический перелом. Прочность материала на разрушение может быть определена по максимальной силе нагружения, в то время как режимы разрушения, включая место и направление трещины (трещин), могут быть изучены под микроскопом. Хорошая реставрация должна быть способна выдерживать как сжимающую, так и растягивающую нагрузку от произвольной максимальной силы прикуса, наибольшую жевательную силу, создаваемую челюстно-лифтовыми мышцами под влиянием краниомандибулярной биомеханики и рефлекторного пути11,12, которая может составлять до 900 Н в боковых зубах3. Кроме того, бруксизм может непроизвольно увеличить силу до 1200 Н в той жеобласти13. В дополнение к свойствам материала (т.е. модулю упругости),на прочность любого протеза влияют геометрия, толщина, адгезивный цемент и распределение дефектов. Тем не менее, были выдвинуты аргументы о клинической значимости таких испытаний в связи с неклиническими высокими силами и механизмами отказа, непохожими на клинические ситуации 6,14. Испытание на усталостную прочность, включающее анализ ступенчатых нагрузок и внутриротовое состояние, может быть более реалистичным подходом к прогнозированию долговечности зубных реставраций7. Тем не менее, нагрузка на разрушение по-прежнему является быстрым, простым и воспроизводимым испытанием in vitro для сравнения прочности новых керамических материалов CAD/CAM, выпущенных на рынок, где данные производителя могут быть ненадежными 15,16,17. Результат может отражать устойчивость протеза к экстремальным нагрузкам, возникающим при парафункциональной деятельности и неожиданным клиническим ситуациям, таким как кусание твердых зерен или гравия, что также приводит к выходу из строя зубных протезов 18,19,20,21.
В связи с их растущим использованием для реабилитации боковых зубов, механические характеристики окклюзионных виниров, изготовленных из фрезерованных и напечатанных материалов CAD/CAM, были исследованы по различным аспектам, включая типы материалов, конструкции протезов, конструкцию подготовки зубного абатмента, толщину, обработку поверхности, адгезивное соединение и фиксирующую цементную систему22,23. Тем не менее, данные все еще ограничены, и тестовые материалы изготовлены из стекломатричной керамики и обычных композитных материалов CAD/CAM. В настоящее время доступен альтернативный гибридный материал — нанокерамика на основе смолы. Утверждается, что он сочетает в себе прочность нанокерамических наполнителей и упругость смоляной матрицы, которая может быть пригодна для тонкой, минимально инвазивной реставрации. Тем не менее, его механические характеристики, особенно в молярной области, требуют дополнительных доказательств клинического применения.
До сих пор у исследователей не было материалов, которые могли бы заменить естественные зубы в лабораторных испытаниях. Ламинат из стекловолокна высокого давления (Национальная ассоциация производителей электрооборудования; NEMA марки G10) с торговым названием Garolite предлагается в качестве материала-аналога дентина для механических испытаний стоматологической керамики с 2010года14. Это термореактивный композитный материал, состоящий из нескольких слоев стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой под высоким давлением. Он может выдерживать условия высоких нагрузок с такими же упругими свойствами, усталостными свойствами и прочностью адгезионного соединения, как и гидратированный дентин14,24. Он обеспечивает преимущества по сравнению с естественными зубами в отношении подготовки образцов, стандартизации и этического разрешения, с экономией времени за счет снижения проблем биобезопасности24. Обработку поверхности можно проводить путем травления 5% или 10% фтористоводородной кислотой при выдержке от 60 с до 90 с и нанесением силанового связующего агента14,24. Тем не менее, исследования цементных протезов с использованием этого материала ограничены, а достоверность имеющихся доказательств все еще под вопросом24,25.
В этом исследовании был разработан лабораторный протокол для испытания на монотонную нагрузку до разрушения окклюзионных виниров толщиной 1 мм, прикрепленных к мастер-штампам, фрезерованным из аналогового материала дентина, к нефиксированному шарику из нержавеющей стали. Максимальные несущие способности двух стоматологических материалов CAD/CAM: дисиликата лития (LD) - IPS e.max CAD и смоляной нанокерамики (RNC) - Lava Ultimate, с n = 15 в группе, были количественно оценены и статистически сравнены с помощью двухвыборочного независимого t-критерия и статистического анализа Вейбулла. Характер переломов также исследовали с помощью оптической стереомикроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Гипотеза исследования заключалась в том, что это был подходящий метод моделирования несостоятельности окклюзионных виниров в клиническом применении. Статистическая нулевая гипотеза заключалась в том, что не должно быть никакой разницы в максимальной несущей способности между окклюзионными винирами, изготовленными из двух материалов.
1. Изготовление аналогов зубьев
2. Монтаж
3. Изготовление окклюзионных виниров
4. Склеивание и цементация
5. Квазистатические механические испытания
6. Статистический анализ
7. Фрактографический анализ
Расчет размера выборки был выполнен с использованием указанного программного обеспечения, которое сгенерировало размер эффекта 0,39 и предположило минимальный размер выборки n = 13 на группу. Тем не менее, в этом исследовании был выбран размер выборки n = 15, чтобы выявить ...
В последние годы минимально инвазивные окклюзионные виниры все чаще привлекают внимание в современной восстановительной стоматологии. Эти реставрации обычно изготавливаются из монолитных CAD/CAM стекломатричных керамических, поликристаллических и гибридных материа...
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
Это исследование получило финансирование от факультета стоматологии Университета Махидол, Бангкок, Таиланд. Авторы благодарят доктора Эрику Ди Федерико из Школы инженерии и материаловедения и доктора Томаса Келли из Школы географии Лондонского университета королевы Марии за их экспертный технический вклад и руководство в этой работе.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3D printing (SLA) | Formlabs, Somerville, MA, USA | Form3+ | |
3Shape Dental Designer CAD software | 3Shape A/S, Copenhagen, Denmark | CAD software for tooth analog and veneers | |
5% hydrofluoric acid | Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein | IPS Ceramic Etching Gel | |
Alumina powder | Ronvig Dental Mfg. A/S, Daugaard, Denmark | ||
Bluehill Universal materials testing software | Instron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, USA | ||
CamLabLite software | Bresser UK Ltd, Kent, UK | Stereomicroscopy Software | |
Cold-curing low-viscosity epoxy resin | Struers SAS, Champigny-sur-Marne, France | ||
Dual-cure resin cement | 3M, Saint Paul, MN, USA | Rely X Ultimate Adhesive Resin Cement | |
Eyepiece camera | ToupTek Photonics Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
High-pressure fibreglass laminate discs (G10) | PAR Group Ltd, Lancashire, UK | ||
IPS e.max CAD | Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein | YB54G9/605330 | Low translucency, A3, C14 |
Laboratory scanner | 3Shape A/S, Copenhagen, Denmark | D900L | |
Lava Ultimate | 3M ESPE, Saint Paul, MN, USA | 9541467/3314A3-LT | Low translucency, A3, 14L |
Light-emitting diode (LED) curing light | Woodpecker Medical Instrument, Guilin, China | ||
Milling machine | VHF camfacture AG, Amnnerbuch, Germany | VHF S2 | |
Minitab 18 | Minitab Inc, State College, PA, USA | ||
nQuery Advisor Version 9.2.10 | Statistical Solutions Ltd., CA, USA | Statistical Software | |
Polyvinyl chloride end cap | Plastic Pipe Shop Ltd, Stirling, UK | 25 mm X 21.5 mm; | |
Scanning electron microscope | Tescan, Brno, Czech Republic | Tescan Vega | |
Silane coupling agent | 3M, Saint Paul, MN, USA | RelyX Ceramic Primer | |
Autodesk Inventor Professional 2024 | Autodesk, San Francisco, CA, USA | CAD software for jig | |
Sputter vacuum coater | Quorum, East Sussex, UK | MiniQS Sputter Coater | |
Stata18 | StataCorp LLC, College Station, TX, USA | ||
Stereomicroscope | Carl Zeiss AG, Oberkoche, Germany | Zeiss Stemi 508 | |
Typodont mandibular first molar | Frasaco GmbH, Tettnang, Germany | ANA-4 Z3RN-36 | |
Universal dental bonding agent | 3M, Saint Paul, MN, USA | Scotch Bond Universal Adhesive | |
Universal testing machine | Instron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, USA | Intron 5900-84 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены