Krympning av Dental Composite i Simulerad Cavity Mätt med Digital Image Korrelation

Summary

För att förstå den rumsliga utvecklingen av polymerisationskrympning stress i tandhartskompositrestaurationer, var Digital Bild Korrelation används för att ge full fältförskjutning / stam mätning av restaurerade modell glas hålrum genom att korrelera bilder av återställande före och efter polymerisation.

Abstract

Polymerisation krympning av dentala hartskompositer kan leda till restaurering debonding eller spruckna tandvävnader i komposit-restaurerade tänder. För att förstå var och hur krympnings påfrestningar och stress utvecklas i sådana restaurerade tänder, var Digital Bild Korrelation (DIC) som används för att ge en heltäckande bild av förskjutnings och belastningsfördelningar inom modell restaureringar som hade genomgått polymerisering krympning.

Prover med modell håligheter gjordes av cylindriska glasstavar med både diameter och längd är 10 mm. Dimensionerna hos den mesiala-ocklusal-distal (MOD) hålighet framställd i varje prov mättes 3 mm och 2 mm i bredd och djup, respektive. Efter fyllning av kaviteten med hartskompositades ytan under observation besprutas med först ett tunt lager av vit färg och sedan fint svart kol pulver för att skapa hög kontrast fläckar. Bilder av den ytan togs sedan innan härdning och 5 min efter. Fiinternt, de två bilderna var korrelerade med hjälp av DIC programvara för att beräkna förskjutnings och belastningsfördelningar.

Den hartskomposit krympt vertikalt mot botten av kaviteten, med den övre centrala delen av den restaurering som har den största förskjutningen nedåt. Samtidigt, krympt det horisontellt mot den vertikala mittlinjen. Krympning av kompositen sträcks materialet i närheten av den "tand-återställande"-gränssnittet, vilket resulterar i cuspal avböjningar och höga dragpåkänningar i närheten av restaurationen. Material nära hålighet väggar eller golv hade direkta stammar mestadels i riktningar vinkelrätt mot gränssnitten. Summering av de två raka belastningskomponenter visade en relativt likformig fördelning runt återställande och dess storlek var lika med ca den volumetriska krympning stam av materialet.

Introduction

Harts kompositer används i stor utsträckning reparativ tandvård på grund av deras överlägsna estetik och hanteringsegenskaper. Men trots att de binds till tandvävnad förblir polymerisationskrympning av hartskompositer en klinisk betydelse eftersom krympningen stressen utvecklas kan förorsaka debonding vid tand restaurering gränssnitt ^{1 -2.} Följaktligen kan bakterier invadera och uppehålla sig i de misslyckade områden och resultera i sekundär karies. Å andra sidan, om restaurering är väl bundet till tanden, kan krympningsspänning orsaka sprickbildning i tandvävnader. Endera av dessa fel kommer att äventyra livslängden hos den fasta protetiken, som kommer att utsättas för ett stort antal cykler av termisk och mekanisk belastning.

Mätning av polymerisationskrympning spänning och stress har på så sätt blivit oumbärlig i utveckling och utvärdering av tand hartskompositer ^3-4 </sup>. Olika tekniker och mätmetoder har utvecklats ^5-11 med det huvudsakliga syftet att ge en enkel installation för mätning av krympning beteende harts kompositmaterial på ett tillförlitligt sätt. Medan mätningarna de tillhandahåller kan vara tillräckligt för att jämföra krympnings beteenden av olika material, de inte hjälpa till att förstå hur och var krympning stressen utvecklas i själva restaurerade tänder. Specifikt är en fråga av stort intresse hur kavitetsväggarna begränsa krympningen av kompositmaterial och leder till skapandet av krympspänningen i protetik ^12. Observera att, för att skapa krympspänning, en del av den krympning stam av hartskomposit måste omvandlas till dragelasticitets stam. Det skulle därför vara användbart om denna del av stammen på restaurering kan mätas. Nyligen, den optiska full fältstam-mätteknik, Digital Bild Korrelation (DIC), tillämpats på mätning av fri shrinkaGE av hartskompositer samt materialflöde i protetik ^13-15. Grundidén med DIC är att spåra och korrelera synliga mönster på provytan från sekventiella bilder tagna under dess deformation, varigenom förskjutning och spänningsfält över denna yta kan bestämmas. Full-fältmätning är en av de viktigaste fördelarna med DIC-metoden, vilket är särskilt användbart i att observera oenhetlig deformering och belastningsmönster ^13. I denna studie var DIC användes för att avslöja de belastningsmönster i dentala harts kompositfyllningar, i syfte att förstå utvecklingen av krympnings stress och identifiera potentiella platser för debonding. Denna information är inte direkt tillgänglig i arbetena ovannämnda ^14-15, vilket endast mätt förflyttningen av restaurering på grund av polymerisation krympning. Mätningen genomfördes med hjälp av modeller som simulerade tänder med mesial-bett-distala (MOD) tand hålrum som ett försök till replikte stress eller påfrestningar i reala protetik. Även om användningen av riktiga tänder är mer anatomiskt representativ, nackdelen med detta är de betydande inneboende skillnader mellan tänderna i anatomi, mekaniska egenskaper, graden av hydrering och osynliga inre defekter ¹⁴ som resulterar i stora variationer i resultaten. För att övervinna denna nackdel, har vissa studier försökt att standardisera tandprover genom att gruppera dem i termer av kind storlek ¹⁶ eller bytas ut tänderna helt och hållet med modeller av en surrogatmaterial ^17. Exempelvis har aluminium-modeller som har en liknande elasticitetsmodulen till emalj (69 och 83 GPa, respektive) använts i krympningsspänning mätning, med nivån på krympningsspänning indikeras av spetsen deformationen ^17. I denna studie var kiseldioxid glas modeller (hålrum) användes i stället på grund av att materialet har också en liknande Youngs modul (63 GPa) till human emalj och, eftersom det är transparentent, kan någon debonding eller sprickor i proverna lätt observeras.

Protocol

Anm: Tre tand hartskompositer studerades med hjälp av glas hålrum: Z100, Z250 och LS, som anges i materiallistan. Bland dem är LS känd för att vara en låg krympning harts komposit med en volyme krympning på ca 1,0%, betydligt lägre än Z250 och Z100 (~ 2% och ~ 2,5%, respektive) 18-19. Utrustningen och andra material som används i denna studie ges också i materiallistan. 1. Model Cavity Förberedelse Skär en lång cylindrisk glasstav, 10 mm i diameter, i 10-m…

Representative Results

Tre prover testades för varje material. Efter varje test sattes provet undersöktes genom ögonen eller, om nödvändigt, med hjälp av ett mikroskop. Ingen uppenbar debonding på "tand-återställande" gränssnitt eller sprickbildning hittades. Upplösningen på bilderna var 1600 x 1180 pixlar med en pixelstorlek på 5,8 mm. Med en delmängd fönsterstorlek på 32 pixlar, var den rumsliga upplösningen i förskjutnings distributioner runt 186 mm. <str…

Discussion

Användningen av glas hålrum med samma form och dimensioner för krympning töjningsmätning var att minimera variation i resultat på grund av skillnader i storlek, anatomi och materialegenskaper hos naturliga mänskliga tänder. Dessutom är kvartsglas, glas som används i denna studie har en liknande elasticitetsmodulen till emalj, vilket gör den till en lämplig simulator material för naturliga tänder såvitt mekaniska beteende är berörda ^21-22. Även i reala tandrestaurationer är hartskompositen o…

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