Einfluss der intrakanalären Verankerung auf die maximale Belastbarkeit wurzelkanalbehandelter Frontzähne: eine In-vitro-Analyse

Abstract

Ziel der Untersuchung war es, die maximale Bruchlast von gebündelten Glasfaserstiften, solitären Glasfaserstiften und Verzapfungen aus Komposit nach thermo-mechanischer Belastung zu ermitteln, Versagensmuster zu vergleichen und die Veränderungen durch die thermo-mechanische Alterung zu untersuchen. Material und Methode: 72 menschliche mittlere Oberkieferfrontzähne wurden in vier Gruppen (n=18) aufgeteilt und erhielten eine Wurzelkanalbehandlung und -füllung. Die Proben der Gruppe (G) ohne Stift (GnP) wurden mit einer intrakanalär verankerten Füllung (4 mm) aus dualhärtendem Komposit versorgt. Nach einer Stiftbettpräparation (8 mm tief) wurde GFP mit einem solitären Glasfaserstift, GFB6 und GFB12 mit gebündelten Glasfaserstiften (6 bzw. 12 Einzelstifte) aufgebaut. Die Befestigung der Stifte, das Auffüllen der intrakanalären Vertiefung sowie die Herstellung des koronalen Aufbaus erfolgte in allen Gruppen mit dualhärtendem Komposit und einem Adhäsivsystem, welches im „self-etch“ Modus verwendet wurde. Die Zähne wurden zur Aufnahme einer Krone präpariert. Die Befestigung der Lithiumdisilikatkronen erfolgte adhäsiv. Anschließend wurden alle Zähne einer Kausimulation mit gleichzeitiger Temperaturwechselbelastung unterzogen: 50 N, 1,2 106 Kauzyklen, Temperatur 5 °C und 55 °C, 10.000 Zyklen. Nach der Testung der maximalen Bruchlast mit einer Universalprüfmaschine im 45°-Winkel erfolgte die Auswertung der Frakturmuster und des Versagens an den Grenzflächen mit einem Reflexions-Multifokus-Mikroskop und Elektronenmikroskopie. Zur Analyse möglicher Auswirkungen der Belastung wurden vor und nach der thermo-mechanischen Alterung Micro-CT Aufnahmen angefertigt. Ergebnisse: Die maximale Bruchlast wurde signifikant von der Verankerung beeinflusst (p < 0,0005; Kruskal-Wallis-Test). GnP zeigte mit 221 N ± 103 N signifikant geringere Frakturresistenzen als GFP (454 N ± 184 N), GFB6 (477 N ± 250 N) und GFB12 (478 N ± 260 N). GnP zeigte signifikant häufiger eine Fraktur im Bereich der Präparationsgrenze (p ≤ 0,016 Chi-Quadrat-Test). Die Untersuchung des intrakanalären Versagens an den Grenzflächen zeigte signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen (p < 0,0005; Chi-Quadrat-Test). GFP zeigte vor allem ein adhäsives Versagen zwischen Stift und Komposit, GFB6 und GFB12 primär zwischen Komposit und Dentin. Die Analyse mit dem Micro-CT zeigte Veränderungen innerhalb des Komposits im Bereich eingeschlossener Blasen nach der TML. Schlussfolgerungen: Die untersuchten Stiftarten unterschieden sich nicht signifikant in ihrer Belastbarkeit. Die Proben, welche mit einer intrakanalären Füllung versorgt worden waren, zeigten Frakturen mit geringerer Destruktion, jedoch signifikant niedrigeren Belastbarkeitswerten. Die Betrachtung des Versagens an den Grenzflächen machte deutlich, dass es meist zu einem adhäsiven Versagen kommt, dieses unterscheidet sich jedoch je nach Stiftart. Die dreidimensionalen Micro-CT-Aufnahmen machen deutlich, dass vor allem Bereiche mit eingeschlossenen Blasen im Komposit anfällig für Veränderungen durch die TML sind.

To evaluate the maximum load capability of endodontically treated teeth restored with bundled glass fiber posts in comparison to solid fiber posts and composite fillings. In addition, fracture modes, debonding failures and effects of aging inside the samples should be addressed. Materials and Methods: The specimens of group GnP were provided with a filling of dual-curing composite. After a post bed preparation, GFP was restored with a solitary glass fiber post, GFB6 and GFB12 with bundled glass fiber posts (6 and 12 single posts, respectively). The posts were cemented, the 4 mm recess filled and the coronal build-up created in all groups with dual-curing composite and an adhesive system used in self-etch mode. The teeth were prepared to receive a crown and lithium disilicate crowns were adhesively cemented. Samples were subjected to thermo-mechanical loading (TML) (50 N, 1.2 million chewing cycles, 10.000 thermal cycles, 5 - 55 °C) and maximum load capability was determined. Afterwards fracture modes and debonding failures were analyzed using reflexional multi focus microscopy and electron microscopy. To evaluate the effects of aging inside the post-and-core structure, micro-CT scans were performed before and after TML. Results: Maximum load capability was significantly influenced by the restoration procedure (p < 0.0005; Kruskal-Wallis test). GnP (221 N ± 103 N) revealed significantly lower values compared to GFP (454 N ± 184 N), GFB6 (477 N ± 250 N) and GFB12 (478 N ± 260 N) (p ≤ 0.001), which differed not significantly from each other (p > 0.05; Mann-Whitney-U-test). Fracture patterns were also influenced significantly by the restoration procedure (p ≤ 0.016; Chi-square test). Debonding failures differed significantly between GFP, GFB6, GFB12 (p < 0.0005, Chi-square-test), GFP showed failures especially between post and composite, GFB6 and GFB12 between composite and dentin. Micro-CT images suggest changes within the composite, according to the thermo-mechanical load. Conclusion: Restoring teeth after complete crown loss using bundled glass fiber posts resulted in a comparable maximum load capability to solitary fiber posts, but composite fillings inside the root showed significantly lower values. Fiber posts mostly failed adhesively, either between composite and post or between composite and dentin. The three-dimensional images revealed changes inside the composite, especially in neighborhood to entrapped voids.