Krympning af Dental Composite i simuleret Cavity Målt med Digital Image Correlation

Summary

For at forstå den fysiske udvikling af polymerisering svind stress i tand harpiks-komposit restaureringer blev Digital Image Correlation bruges til at give fuld-field forskydning / stamme måling af restaurerede model glas hulrum ved at korrelere billeder af restaureringen taget før og efter polymerisering.

Abstract

Polymerization svind af dental harpiks kompositter kan føre til restaurering debonding eller revnede tand væv i sammensatte restaureret tænder. For at forstå, hvor og hvordan svind belastning og stress udvikle sig i sådanne restaurerede tænder, blev Digital Image Correlation (DIC), der anvendes til at give et samlet overblik over distributioner fortrængningsmaskinerne og stamme indenfor model restaureringer, der havde gennemgået polymerisering svind.

Prøver med model hulrum var lavet af cylindriske glas stænger med både diameter og længde er 10 mm. Dimensionerne af mesial-okklusale-distal (MOD) hulrum fremstillet i hver prøve målt 3 mm og 2 mm i bredde og dybde, hhv. Efter påfyldning hulrummet med harpiks komposit, blev overfladen under observation sprøjtes med først et tyndt lag hvid maling og derefter fint sort trækul pulver til at skabe høj kontrast prikker. Billeder af denne overflade blev derefter taget før hærdning og 5 minutter efter. Fidelig de to billeder var korreleret hjælp DIC software til at beregne fordelinger fortrængningsmaskinerne og stamme.

Den sammensatte harpiks skrumpet lodret mod bunden af ​​hulrummet, hvor den øverste midterste del af restaureringen har den største nedadgående forskydning. Samtidig er det skrumpet horisontalt imod sin vertikale midterlinie. Krympning af komposit strækkes materialet i nærheden af ​​"-restaurering tand" grænseflade, hvilket resulterer i cuspal udbøjninger og høj trækstyrke stammer omkring restaureringen. Materiale tæt på hulmure eller gulv havde direkte stammer for det meste i de retninger vinkelret på grænseflader. Summering af de to direkte strain komponenter udviste en relativt ensartet fordeling omkring restaurering og dens størrelse svarede omtrent til volumetrisk krympning stamme af materialet.

Introduction

Harpiks kompositter er meget udbredt i genoprettende tandpleje på grund af deres overlegne æstetik og køreegenskaber. Men på trods af at blive bundet til tand væv polymerisationen krympning af harpiks kompositter fortsat et klinisk problem, da krympningsspænding udviklet kan forårsage afbinding på-restaurering tand grænseflade ^{1 -2.} Derfor kan bakterier invadere og opholde sig på de mislykkede områder og resultere i sekundær karies. På den anden side, hvis restaurering er godt bundet til den tand, kan krympningsspænding forårsage revnedannelse i tand væv. Begge disse fejl vil sætte levetid dentale genopbygning, som vil blive udsat for et stort antal cykler af termisk og mekanisk belastning.

Måling af polymerisering svind belastning og stress er således blevet uundværlige i udviklingen og evalueringen af dental harpiks kompositter ^3-4 </sup>. Forskellige måleteknikker eller metoder er blevet udviklet ^5-11 med det primære formål at give en simpel opsætning til måling af svind adfærd harpiks kompositmaterialer pålideligt. Mens målingerne, de leverer kan være tilstrækkeligt til at sammenligne svind adfærd af forskellige materialer, de ikke hjælpe i forståelsen af, hvordan og hvor krympning stress udvikler sig i de faktiske restaurerede tænder. Konkret et spørgsmål af stor interesse er, hvordan hulmure begrænse svind af kompositmaterialer og fører til oprettelsen af svind stress i tandgenopbygninger ^12. Bemærk, at for at skabe krympningsspænding, en del af krympning stamme af kompositharpiks skal omdannes til trækstyrke elastisk stamme. Det ville derfor være nyttigt, hvis der kan måles denne del af stammen i restaureringen. For nylig, den optiske fuld feltstammen-måleteknik, Digital Image Korrelation (DIC), er blevet anvendt til måling af frit shrinkage af harpiks kompositter samt materialeflow i tandgenopbygninger ^13-15. Den grundlæggende idé med DIC er at spore og korrelere synlige mønstre på prøvens overflade fra sekventielle billeder taget under dens deformation, hvorved kan bestemmes forskydningen og stamme felter over denne overflade. Måling Full-område er et af de vigtigste fordele ved DIC-metoden, hvilket er særligt nyttigt i at observere uensartet deformation og stamme mønstre ^13. I denne undersøgelse blev DIC brugt til at afdække de stamme mønstre i tand harpiks plastfyldninger, med det formål at forstå udviklingen af ​​svind stress og identificere potentielle steder for debonding. Disse oplysninger er ikke direkte tilgængelige i værker ovennævnte ^14-15, som kun måles forskydningen af restaureringen grundet polymerisation svind. Målingen blev udført ved hjælp af modeller, der simulerede tænder med mesial-okklusale-distale (MOD) tand hulrum som et forsøg på at replikate stress eller stamme i reelle tandgenopbygninger. Selv om brugen af fast tænder er mere anatomisk repræsentant den ulempe, der er de betydelige iboende forskelle mellem tænderne i anatomi, mekaniske egenskaber, graden af hydratisering samt usynlige indre fejl ^14, der resulterer i store variationer i resultaterne. At overvinde en sådan ulempe, har nogle undersøgelser forsøgt at standardisere tand prøver ved at gruppere dem i form af den bukkale størrelse ¹⁶ eller udskiftet tænderne helt med modeller af en surrogat materiale ^17. For eksempel har aluminium modeller, som har en lignende Youngs modul til emalje (69 og 83 GPa, henholdsvis) blevet anvendt i krympningsspænding måling med det niveau af krympningsspænding er angivet ved nippet deformation ^17. I denne undersøgelse blev silica glas modeller (hulrum) anvendes i stedet, fordi materialet har også en lignende Youngs modul (63 GPa) til human emalje, og som det er gennemsigtigeent, let kan observeres debonding eller revnet i prøverne.

Protocol

Bemærk: Tre dental harpiks kompositter blev undersøgt ved hjælp af glas hulrum: Z100, Z250 og LS, som er opført i Materials List. Blandt dem LS kendt for at være en lav krympning harpiks komposit med en volumetrisk krympning på omkring 1,0%, meget lavere end Z250 og Z100 (~ 2% og ~ 2,5%) 18-19. Udstyr og andre materialer, der anvendes i denne undersøgelse er også givet i Materialer List. 1.. Model Cavity Forberedelse Skær en lang cylindrisk glas stang, 10 mm i …

Representative Results

Tre prøver blev testet for hvert materiale. Efter hver test, blev prøven undersøgt af øjnene, eller om nødvendigt ved hjælp af et mikroskop. Ingen synlige debonding på "-restaurering tand" interface eller revnedannelse blev fundet. Resolutionen af ​​billederne var 1.600 x 1.180 pixels med en pixelstørrelse på 5,8 mm. Med en delmængde vindue størrelse på 32 pixels, den rumlige opløsning af distributioner fortrængningsmaskinerne var omkring 186 mm. <p class="jov…

Discussion

Anvendelsen af ​​glas hulrum med samme form og dimensioner krympning stamme måling var at minimere variationen i resultatet på grund af forskelle i størrelse, anatomi og materialeegenskaber af naturlige menneskelige tænder. Desuden kvartsglas glas, der anvendes i denne undersøgelse, har en tilsvarende Youngs modul til emalje, hvilket gør det til et egnet simulator materiale til naturlige tænder så vidt mekaniske opførsel er bekymret ^21-22. Selv om der i reelle tandgenopbygninger er kompositharpik…

Materials

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