In-vitro-Untersuchung der maximalen Belastbarkeit und des maximalen Biegemomentes von zweiteiligen Keramikabutments und Hybridkronen nach Alterung

Abstract

Im Rahmen dieser In-vitro-Studie wurden die maximale Belastbarkeit und das maximale Biegemoment von zweiteiligen Hybridabutments und Hybridkronen in Abhängigkeit von verschieden hohen Titanklebebasen, verschiedenen Kronenlängen und Abutmentmaterialien nach thermomechanischer Alterung untersucht. Um den Einfluss verschiedener keramischer Materialien bewerten zu können, wurden Lithiumdisilikat und Zirkoniumdioxid als Abutmentmaterialien vergleichend evaluiert. Methodik Sämtliche Hybridabutments (Zirkoniumdioxid oder Lithiumdisilikat) und Hybridkronen (Lithiumdisilikat monolithisch, direkt okklusal verschraubt) wurden, basierend auf einem realen Patientenfall, im CAD /CAM-Verfahren hergestellt, mit Titanbasen verklebt und auf ihren korrespondierenden Implantaten (Camlog Screw-Line Promote Plus) verschraubt. Alle Hybridabutments wurden mit adhäsiv zementierten vollkeramischen Kronen (Lithiumdisilikat) versorgt. Die Probenkonfiguration ergab 9 verschiedene Gruppen (n=10), die sich in den Klebebasenlängen (3 / 5 mm), der Gesamtlänge von Abutment/Krone (13,5 / 17,5 mm) und Abutmentmaterial (IPS e.max CAD; Organic Zirkon) unterschieden. Alle Proben wurden vor der linearen Frakturbelastung einer simultanen thermischen (10.000 Zyklen) und mechanischen Alterung (1,2 Mio. Zyklen bei 50 N) unterzogen (TCML). Sowohl das Probendesign als auch die Belastungsparameter entsprachen dabei den Bestimmungen der ISO 14801:2007. Die statistischen Analysen der maximalen Belastbarkeit wurden mittels Kruskal-Wallis-Test und Mann-Whitney-U-Test für Gruppenunterschiede von p<0,05 durchgeführt. Ergebnisse Alle Proben überlebten die TCML. Es wurden signifikante Abhängigkeiten der Biegemomente von Abutmentmaterial, Klebebasen- und Kronenlänge festgestellt (p<0,001). Die Zirkoniumdioxidabutment-Gruppen erreichten, verglichen mit den Hybridabutments und Hybridkronen aus Lithiumdisilikat [N] (Median; min./max.) (Hybridkrone: 498; 241/772), signifikant höhere Belastbarkeiten (Zirkon: 863; 610/928) (p=0,001). Jedoch frakturierten in den Gruppen mit Abutments aus Zirkoniumdioxid sämtliche Implantate bei Maximallast. Zusätzlich wurde bei allen Zirkoniumdioxidproben ein vorzeitiges Versagen des adhäsiven Verbundes zur Titanklebebasis dokumentiert (reale Belastbarkeit (315; 182/462). Kurze Titanklebebasen (3 mm) und hohe Kronenlängen (17,5 mm) führten zu signifikant niedrigeren Belastbarkeiten und Biegemomenten für alle Abutmentmaterialien (p<0,001). Weiterhin wurden während der statischen Belastung bei allen Proben signifikante Spaltbildungen zwischen den Implantatschultern und Titanbasen beobachtet. Schlussfolgerung Unter der Berücksichtigung des vorzeitigen adhäsiven Verbundversagens zirkoniumdioxidbasierter Hybridabutments zeigen Hybridabutments und Hybridkronen aus Lithiumdisilikat signifikant höhere Belastbarkeiten. Gleichzeitig kann eine höhere Kronenlänge ein klinisch relevanter Versagensfaktor sein. Werden definierte Konstruktionsgrenzen eingehalten, erscheinen Hybridkronen und Hybridabutmentkronen aus Lithiumdisilikat als das beste Versorgungskonzept für implantatgetragene Einzelkronen in anterioren Schaltlücken. Die subkritische Spaltbildung zwischen Titanbasis und Implantatschulter könnte für die Stabilität der periimplantären Weichgewebe von Bedeutung sein und sollte weiterführend untersucht werden.

The purpose of the present study is to evaluate the maximum bending moments and load capacities of customized hybrid abutments and hybrid abutment crowns depending on height of titanium core, total length of crown/abutment and abutment material after thermal cycling and mechanical loading (TCML). To elucidate the impact of all ceramic materials, a comparison of lithium disilicate and zirconia as an abutment core material was performed. Methods Hybrid abutments (zirconia or lithium disilicate) and hybrid abutment crowns (monolithic; screw retained lithium disilicate) were manufactured in a CAD/CAM process, bonded to titanium core bases and mounted on their corresponding implants (Camlog Screw-Line Promote Plus). All hybrid abutments received an adhesively luted all-ceramic final crown restoration (lithium disilicate). The specimens were divided into 9 groups (n=10) according to different lengths of titanium cores (3/5mm), total lengths of abutments and crowns (13.5/17.5mm) as well as different abutment materials (IPS e.max CAD, Organic Zirconia). Prior to linear fracture loading, the specimens were submitted to simultaneous thermal cycling (10000 cycles) and mechanical loading (1.2 mill. cycles at 50 N). The specimen’s design and parameters of load testing comply with the standard ISO 14801:2007. Statistical analysis was performed using the test by Kruskal/Wallis and the U-Test by Mann/Whitney on group differences at p<0.05. Results All specimens survived TCML. The load capacity was significantly dependent on abutment materials, length of titanium core bases and crown heights (p< 0.001). Compared to lithium disilicate hybrid abutments and hybrid abutment crowns [N] (Median; min./max.) (498; 241/772) zirconia abutments (863; 610/928) showed significant higher maximum load values (p=0.001), but all implants in the zirconia groups fractured at maximum loading. Moreover, preliminary adhesive failures at the titanium core were observed in all zirconia groups (real fracture load (315; 182/462). Shorter titanium core bases and higher crown lengths significantly decreased the real fracture load and real bending moments for all materials (p<0.001). Furthermore, remarkably gap formations between implant shoulder and titanium core bases occurred during statical loading at subcritical values. Conclusion Considering preliminary adhesive failures of zirconia hybrid abutments, lithium disilicate hybrid abutments and hybrid abutment crowns showed significantly higher load capacities. Thus, hybrid abutment crowns seem to be the best treatment option in the anterior region when considering defined constructional parameters. Subcritical gap formations between titanium core bases and implant shoulders might have clinical relevance for periimplant tissues.