Untersuchung zum Formverhalten von totalem Zahnersatz aus PMMA mittels optischer 3D-Messtechnik

Abstract

Das Formverhalten von totalem Zahnersatz im Haushaltsgeschirrspüler wurde mit dieser Arbeit untersucht. Der Hintergedanke war eine verbesserte und einfachere Prothesenhygiene für geriatrische Einrichtungen zu etablieren. Für die Überprüfung des Formverhaltens kam eine Methode mit digitaler 3D- Messtechnik zur Anwendung, die für die spezielle Anforderung modifiziert wurde. Es konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, mit der digitalen 3D- Messtechnik das Formverhalten von totalem Zahnersatz zu überprüfen. Für den gesamten Messaufbau, bezogen auf die Gesamtfläche, betrug der mittlere Fehler ±19 µm. Für den Versuch wurden stilisierte Oberkieferprothesen ohne Zahnkranz aus Heiß- und Kaltpolymerisat angefertigt. Alle Probekörper wurden drei Wochen in Trinkwasser bei 37°C gelagert. Anschließend wurde aus jeder Materialgruppe ein Teil der Prothesen zusätzlich zur Wasserlagerung zwei Mal pro Tag in einen Haushaltsgeschirrspüler gegeben. Insgesamt wurde der Zahnersatz 81 Spülgängen unterzogen. Vor Beginn der Wässerung, nach drei Wochen und nach 23, 26, 40 und 62 Tagen erfolgte die Gewinnung digitaler Datensätze mit einer optischen Erfassung der Protheseninnenseite. Zusätzlich wurde das Gewicht bestimmt. Jeweils der erste Datensatz eines Probekörpers wurde mit den dazugehörigen nachfolgenden Datensätzen mit einem Computerprogramm einer Differenzbildung unterzogen. Als Ergebnis wurden farbcodierte Differenzbilder visuell und histogrammetrisch ausgewertet. Zur Beurteilung der Bewegung der einzelnen Teile der Oberfläche wurden für vier Stellen der Differenzbilder separat Histogramme erstellt. Die mittleren Abweichungen dieser Stellen wurden statistisch gegeneinander ausgewertet. Mit Schnitten durch die Differenzbilder und Vektorendarstellung, konnte die Bewegung der einzelnen Elemente der Innenfläche erfasst werden. Die rein wassergelagerten Prothesen wurden denen mit zusätzlicher Behandlung im Geschirrspüler gegenübergestellt. Es ist davon auszugehen, dass die gewässerten Prothesen als einsetzbar am Patienten gelten, da die Wasserlagerung den Bedingungen in vivo entspricht. In den Materialgruppen treten die ersten messbaren Formveränderungen zu unterschiedlichen Versuchstagen auf, nehmen aber in beiden Gruppen bis zu der letzten Messung zu. Die Gruppe der Heißpolymerisate weist geringere Formveränderungen als das Kaltpolymerisat auf. In der Gruppe des Heißpolymerisates ergibt sich kein signifikanter Unterschied zwischen den wassergelagerten und den zusätzlich im Geschirrspüler gespülten Probekörpern. Bei den Prothesen aus Kaltpolymerisat ist ein leicht signifikanter Unterschied zwischen den beiden Untergruppen zu erkennen. Die im Geschirrspüler behandelten Prothesen weisen stärkere Formveränderungen auf. Der Versuchsaufbau erlaubt keinen direkten Vergleich mit anderen Studien zum Formverhalten, insbesondere der Maßänderungen. Die Beobachtungen, dass sich die Prothesenkörper aufweiten und die Tendenz der Richtungsänderungen der einzelnen Teilbereiche decken sich aber mit den Ergebnissen existierender Studien. Der Gewichtsverlauf deckt sich mit anderen Studien zur Wasseraufnahme, so erfolgt innerhalb der ersten drei Wochen die größte Gewichtzunahme. Die Probekörper der reinen Wasserlagerung nehmen bis zum Ende des Versuchs nur noch geringfügig Wasser auf. Die Prothesen mit zusätzlicher Geschirrspülerbehandlung verlieren vom 26. auf den letzten Versuchstag signifikant an Gewicht, das Heißpolymerisat stärker als das Kaltpolymerisat. Um eine sichere Aussage zur Geschirrspülmaschinenfestigkeit treffen zu können, müssten Versuche mit mehr als 81 Spülgängen durchgeführt werden. Der Gewichtsverlust geht mit einer Austrocknung der Prothesen einher, die Veränderung der Biegefestigkeit ist zu erwarten und sollte ebenfalls überprüft werden.

In this study, the shape behavior of complete dentures in household dishwashers was investigated. The ulterior motive was to establish an improved and simpler method of cleaning dentures in geriatric institutions. For the investigation of the shape behavior, a method involving digital 3-D measuring technique was used, which was modified to meet the specific requirements. It was shown that the digital 3-D measuring technique is suitable for the evaluation of the shape behavior of complete dentures. For the entire test assembly, the average deviation was ±19 µm. For the investigation, stylized maxillary dentures without tooth arch were fabricated of heat-curing and cold- curing polymer. All denture bases were stored in tap water at 37 °C for three weeks. After that, some dentures of each material group were washed in a common household dishwasher twice a day, in addition to the water storage. The dentures were subject to a total of 81 dishwasher cleaning cycles. Digital data records were collected by means of optical recording of the internal denture aspects prior to the immersion in water and after 23, 26, 40, and 62 days. Additionally, the weight of the dentures was determined each time. The first data record of each denture was used for comparison with each of the corresponding subsequent data records by means of a computer program. The resulting color-coded difference images were evaluated visually and by means of histograms. To asses the movements of the different surface areas, separate histograms were created for four areas of the difference images. The mean deviations of these areas were then statistically evaluated and compared. The movements of the individual elements of the internal aspects were recorded by means of sections of the difference images and vector representation. The dentures that were only stored in water were compared to those that underwent dishwasher cleaning cycles. The dentures stored in water can be considered suitable for incorporation, since the water storage corresponds with the in- vivo situation. The first measurable shape changes occurred on different days in the two material groups, but the changes steadily increased until the last measurement in both material groups. The heat-curing polymer group demonstrated considerably less shape changes than the cold-curing polymer group. In the heat-curing polymer group, there was no significant difference between the dentures stored in water and those that were subject to additional dishwasher cleaning cycles. As far as the dentures made of cold-curing polymer is concerned, a slightly significant difference between the two subgroups was noticeable. The dentures cleaned in the dishwasher showed more shape changes. This test assembly does not permit a comparison with other studies on shape behavior in general, or on dimensional behavior in particular. The observation that the denture bases extend, however, and the tendency of individual surfaces to change direction correspond with the results of existing studies. The weight development is also congruent with the results of other studies on water absorption. The largest weight increase occurs during the first three weeks. The test samples that were subject to water storage alone continued to absorb water, if only little, until the end of the observation period. The weight of the dentures subject to dishwasher cleaning cycles considerably decreased between the 26th day and the end of the test, with the dentures made of heat-curing polymer losing more weight than those made of cold-curing polymer. In order to make a reliable statement on the dishwasher stability of dentures, tests involving more than 81 cleaning cycles would have to be conducted. The weight loss indicates that the dentures desiccate. Consequently, changes in flexural strength are to be expected, which should also be investigated.