Untersuchungen zur mechanischen Belastbarkeit und zum Verlauf der Bruchflächen verschiedener Stiftstumpfaufbausysteme nach künstlicher Alterung: Ergebnisse einer In-vitro-Studie unter standardisierten Bedingungen

Abstract

Ziel dieser Untersuchung war die Feststellung der mechanischen Belastbarkeit sowie der Frakturqualitäten von Stiftstumpfaufbausystemen aus Phantom Metall, Zirkonoxidkeramik, Glasfaser- und Karbonfaserlaminaten, die in mittleren Oberkieferschneidezähnen bis zum Bruch belastet wurden. Acht Untersuchungs- Systeme zu je 20 Probenkörpern wurden gebildet. Die Zahnstümpfe wurden auf eine Länge von 15,0 mm bei einer Wurzellänge von 14,0 mm und einer restlichen Kronensubstanz von 1,0 mm sowie auf einen Durchmesser von 6,0 mm standardisiert. Die Stiftlänge betrug 8,0 mm und die Aufbauhöhe 5,0 mm. Phantom-Metall Stiftstumpfaufbauten wurden mit Ketac-Cem, die keramischen Stiftstumpfaufbauten mit Ketac-Cem und Variolink II, glasfaserverstärkte Kunststoffstifte (FRC Postec) mit Multilink und übrige faserverstärkte Stifte mit Panavia F zementiert. Die faserverstärkten Kunststoffstifte erhielten alle einen Aufbau aus Komposit. Alle Proben wurden durch 20.000 Temperaturlastwechsel in unterschiedlich temperierten Wasserbädern (5 °/ 55 °C) gealtert. Die anschließende Bruchbelastung fand im Winkel von 135° zur Zahnlängsachse statt. Die Mittelwerte und Standardabweichungen der Bruchlastwerte [N], sowie die Wurzelfrakturraten [%] betrugen für: Stiftsystem PhanMe/GIZ (339,9 ± 74,7; 100 %), Cosmo/GIZ (321,5 ± 56,3; 79 %), Cosmo/Vario (302,4 ± 76,1; 90 %), Glas/Multi (310,0 ± 45,9; 80 %), HTGlas/PanF (348,8 ± 29,1; 95 %), Karb*/PanF (213,8 ± 27,4; 65 %), Karb/PanF (382,3 ± 47,6; 85 %), HTKarb/PanF (407,0 ± 62,2; 70 %). In den Keramikstift-Systemen traten zusätzlich Stiftbrüche auf: Cosmo/GIZ (32 %), Cosmo/Vario (40 %). In ihren Bruchwerten unterscheiden sich die Keramikstift- und die glasfaserverstärkten Stiftsysteme Glas/Multi sowie das Phantom-Metall System statistisch nicht. Der HT Glasfaserstift hebt sich allerdings mit signifikant höheren Bruchlastwerten und höherer Wurzelbruchrate von den anderen weißen Systemen ab. Alle Keramik- und Glasfaser-Stiftsysteme zeichnen sich gegen über den Stiften mit Karbonfaserverstärkung durch geringere Bruchlastwerte bei etwa gleicher bis schlechterer Bruchqualität aus. Karbonfaserverstärkte Stifte ohne Oberflächenmodifizierung weisen die höchsten Bruchlastwerte - ohne signifikante Unterschiede voneinander - auf. Bei parallelem Faserverlauf wurde zusätzlich mit diesen Systemen die geringste Wurzelfrakturrate erzielt, die bei Verwindung der Fasern im Stift höher ist. Eine Anrauung der Stiftoberfläche ist nicht zu empfehlen. Die adhäsive Befestigung von Zirkonoxidkeramikstiften zeigt bei gleichen Bruchlastwerten eine höhere Wurzelbruchrate als die Befestigung mit Glasionomerzement. Abschließend ist festzustellen, dass untersuchte Keramik- und Faserstiftsysteme auch unter dauerhaften Temperatur- und Flüssigkeitseinflüssen einer ausreichenden Bruchfestigkeit für die Anwendung im Frontzahnbereich entsprechen.

The purpose of this study was to compare the fracture resistance and fracture quality of post-and-core systems made of phantom-alloy, zirconia ceramic, glass- and carbon fibre reinforced material, which were applied to upper incisors and loaded until failure. Eight test-systems each with twenty samples were made. The teeth were standardized to a total length of 15,0 mm and a diameter of 6,0 mm, whereby the root length measured 14,0 mm and the remaining crown length 1,0 mm. The post length measured 8,0 mm and the core length measured 5,0 mm. Phantom-alloy post core buildups were cemented with Ketac- Cem, the ceramic post-core buildups with Ketac-Cem and Variolink II, glass fibre posts (FRC Postec) with Multilink and the other fibre posts were luted with PanaviaF. The fibre posts all received core buildups out of composite. All samples were subjected to 20.000 thermo cycles (5 °/ 55 °C). The following loading until failure was undertaken at an angle of 135° to the long axis of the tooth. The mean fracture strength in [N] and the number of root fractures [%] were: for system PhanMe/GIZ (339 ± 74,7; 100 %), Cosmo/GIZ (321,5 ± 56,3; 79 %), Cosmo/Vario (302,4 ± 76,1; 90 %), Glas/Multi (310,0 ± 45,9; 80 %), HTGlas/PanF (348,8 ± 29,1; 95 %), Karb*/PanF (213,8 ± 27,4; 65 %), Karb/PanF (382,3 ± 47,6; 85 %), HTKarb/PanF (407,0 ±62,2; 70 %). The systems with ceramic post-core buildups showed also broken down posts: Cosmo/GIZ (32 %), Cosmo/Vario (40 %). The ceramic post systems as well as the glass fibre system Glas/Multi and the Phantom-alloy system have no statistical differences. From the aesthetic systems the HT glass fibre post stood out with significantly higher fracture resistance and higher rate of root fractures. All ceramic and glass fibre post systems have significantly lower fracture strength than the carbon fibre posts, with equal to or inferior fracture qualities. With parallel finders in the post additionally the lowest rate of root fractures were measured, which was higher with twisted fibres in the post. A surface roughening is not recommendable. The adhesive luting of zirkonoxid ceramic post-core build-ups showed no statistically significant differences in their fracture strength but a higher rate of root fractures in comparison with fixing them with glass ionomer cement. Finally the tested ceramic- and fibre post systems have sufficient fracture resistances for using them in anterior teeth even they are stressed by continuous temperature and liquid influences.