Научная статья на тему 'Development and pilot study of a test setting for fracture resistance comparison of cad/camfabricated metal-free FPDs with different preparation designs of the distal abutment'

Development and pilot study of a test setting for fracture resistance comparison of cad/camfabricated metal-free FPDs with different preparation designs of the distal abutment Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
8
0
Поделиться
Ключевые слова
FRACTURE RESISTANCE / CAD/CAM / FPD

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Hadzhigaev Viktor, Zlatev Stefan, Vlahova Angelina, Drumeva Svilena

Introduction: The usage of metal-free FPDs is increasing due to their excellent aesthetic properties and biocompatibility. However, at the present moment because of their superior mechanical properties, PFM-FPDs are still considered the golden standard for posterior restorations. The stress-concentration zone and weakest point in a bridge restoration is the area of the distal connector. In order to solve this issue a full-contour ZrO2 based allceramic constructions are indicated. Given the increased translucency of the material an adequate esthetic appearance in the distal regions is achievable. Moreover a connector with bigger area, resulting in increased fracture resistance, can be constructed. Unknown at this point is the influence that the preparation design of the distal abutment has on the construction’s fracture resistance and stress distribution.Purpose: The aim of the current publication is to present the development and a pilot study of a test setting for fracture resistance comparison of CAD/CAM fabricated metal-free FPDs with different preparation designs of the distal abutment.Materials and Method: An artificial defect for the fabrication of a 3-unit FPD, with a missing second premolar, was created on a standard study model A3 (Frasaco, Italy). The teeth adjacent to the defect were prepared for full coverage crowns with a different design of the distal abutment and digitized with an intraoral scanner. Both the bases (the prepared teeth and edentulous area) and the FPDs, were constructed and manufactured with a full digital approach employing different techniques, namely 3D printing and milling. For loading element, a hardened steel sphere with a diameter of 5 mm was chosen and positioned in the central fossa of the second premolar. The construction was luted on the base with Panavia V5(Kuraray, Japan).Results and discussion: The pilot test resulted in a fracture of the sample in the distal connector area. The crack propagated distally and ended at the preparation border, splitting the crown in half. The chosen manufacturing approach ensures identical constructions and bases with adiscrepancy of less than 50 μm. Furthermore, the researcher has very fine control over each aspect of the specimens during the construction phase.Conclusion: CAD/CAM technologies present the means to construct and produce identical test samples with altered areas of interest, which is crucial for the validity, accuracy and precision of a comparison test for fracture resistance.Acknowledgements: This research was financed with a Medical University Plovdiv Grand number HO-03/2017.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Development and pilot study of a test setting for fracture resistance comparison of cad/camfabricated metal-free FPDs with different preparation designs of the distal abutment»

Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив. Серия Г. Медицина, фармация и дентална медицина т. XXII. ISSN 1311-9427 (Print), ISSN 2534-9392 (On-line). 2017. Scientific works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, VoLXXII. ISSN 13119427 (Print), ISSN 2534-9392 (On-line). 2018.

СЪЗДАВАНЕ И АПРОБИРАНЕ НА ТЕСТОВА УСТАНОВКА ЗА СРАВНЯВАНЕ НА ФРАКТУРНААА РЕЗИСТЕНТАОАТ ПРИ CAD/ CAM ИЗРАБОТЕНИ БЕЗМЕТАЛНИ МОСТОВЕ С РАЗЛИЧЕН ПРЕПАРАЦИОНЕН ДИЗАЙН НА ДИСТАЛНИЯ КРЕПИТЕЛ Виктор Хаджигаев*, Стефан Златев*, Ангелина Влахова*, Свилена ДрумеваВ *Катедрапо Протетична Дентална Медицина, Факултет но Дентална Медицина, Медицински Университет - „Пловдив"

DEVELOPMENT AND PILOT STUDY OF A TEST SETTING FOR. FRACTURE RESISTANCE COMPARISON OF CAD/CAM FABRICATED METAL-FREE FPDs WITH DIFFERENT PREPARATION

DESIGNS OF THE DISTALABUTMENT Viktor Hadzhigaev*, Stefan Zlatev*, Angelina Vlahova*, Svilena Drumeva* department of Prostoodontics, Faculty of Dental Medicine, Medical University - "plondlin"Medlical University - "plondlin"

Abstract:Introduction: The usage of metal-free FPDs is increasing due to their excellent aesthetic properties and biocompatibility. However, at the present moment because of their superior mechanical properties, PFM-FPDs are still considered the golden standard for posterior restorations. The stress-concentration zone and weakest point in a bridge restoration is the area of the distal connector. In order to solve this issue a full-contour ZrO2 based all-ceramic constructions are indicated. Given the increased translucency of the material an adequate esthetic appearance in the distal regions is achievable. Moreover a connector with bigger area, resulting in increased fracture resistance, can be constructed. Unknown at this point is the influence that the preparation design of the distal abutment has on the construction's fracture resistance and stress distribution.

Purpose: The aim of the current publication is to present the development and a pilot study of a test setting for fracture resistance comparison of CAD/CAM fabricated metal-free FPDs with different preparation designs of the distal abutment.

Materials and Method: An artificial defect for the fabrication of a 3-unit FPD, with a missing second premolar, was created on a standard study model A3 (Frasaco, Italy). The teeth adjacent to the defect were prepared for full coverage crowns with a different design of the distal abutment and digitized with an intraoral scanner. Both the bases (the prepared teeth and edentulous area) and the FPDs, were constructed and manufactured with a full digital approach employing different techniques, namely 3D printing and milling. For loading element, a hardened steel sphere with a diameter of 5 mm was chosen and positioned in the central fossa of the second premolar. The construction was luted on the base with Panavia V5(Kuraray, Japan).

Results and discussion: The pilot test resulted in a fracture of the sample in the distal connector area. The crack propagated distally and ended at the preparation border, splitting the crown in half. The chosen manufacturing approach ensures identical constructions and bases with a

discrepancy of less than 50 ^m. Furthermore, the researcher has very fine control over each aspect of the specimens during the construction phase.

Conclusion: CAD/CAM technologies present the means to construct and produce identical test samples with altered areas of interest, which is crucial for the validity, accuracy and precision of a comparison test for fracture resistance.

Acknowledgements: This research was financed with a Medical University Plovdiv Grand number H0-03/2017.

Key words: Fracture resistance, CAD/CAM, FPD

Въведение: Изцялокерамичните мостови конструкции намират все по-широко приложение в клиничната практика поради отличните им естетични качества и биосъвместимост. Въпреки това все още за златен стандарт, особено при протезиране в дисталните участъци на съзъбието, се приемат металокерамичните конструкции. (López-Suárez, Gonzalo et al. 2015) Причината за това схващане е по-неблагоприятното представяне на безметалните конструкции по отношение на механичната им устойчивост. Въпреки технологичните подобрения на материалите - литиево-дисиликатни и базирани на ZrO2 керамики, при проектирането на мостови протези в областта на моларите, като слаби звена се определят зоните на свързване между мостовото тяло и мостокрепителя и особено дисталната връзка, където напрежението е най-голямо. (Onodera, Sato et al. 2011, Takuma, Nomoto et al. 2013) За да се подобри устойчивостта на конструкциите, се следват две основни насоки - увеличаване на дебелината на керамиката във въпросните области и промяна в дизайна на сечението, като се повишава вертикалният му размер. (Takuma, Nomoto et al. 2013, Zhang, Zhou et al. 2015, Choi, Kim et al. 2017) Проблематично в посочените подходи се явява прогресивното намаляване на височината на

клиничната корона в

дисталните (да и

Фигура 1 Вертикален размер на клиничната корона

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

участъци на съзъбието фиг. направя графика в R) необходимости от наличие на амбразури - гингивална, за осигуряване на място за венечната папила; оклузална, за осигуряване на естетичен вид на

KOHcrpyKinMTa.(Volchansky and

Cleaton-Jones 2001, Onodera, Sato et al. 2011) Въвеждането на частично стабилизирани с итриев оксид керамики на основата на ZrO2 с подобрена полупрозрачност облекчава проектирането на мостови протези. Става възможно изработване на конструкции в пълен контур (т.е. без облицовъчна керамика) със задоволителни естетични качества, което решава проблема с площта и формата на дисталната връзка.^п, Sermet et al. 2017) В ин-витро експериментални проучвания за установяване на фрактурна резистентност при тричленни мостове най-честото място на фрактуриране е областта на дисталната връзка, независимо от дизайна и. (Onodera, Sato et al. 2011, Takuma, Nomoto et al. 2013, 2015, Zhang, Zhou et al. 2015) Все още непроучен е въпросът, дали различният препарационен дизайн на дисталния мостокрепител повлиява разпределението на стреса и силата необходима за фрактуриране на конструкцията.

Цел: Целта на настоящата публикация е да представи процеса на разработване и пилотно изследване на тестова установка за сравнение на фрактурна резистентност при CAD/CAM изработени безметални мостове с различен препарационен дизайн на дисталния крепител.

Материал и методика: Върху стандартен работен модел на долна челюст от серия А3 (Frasaco GmbH, Германия) се създаде дефект с липсващ - 45, като отворът служещ за закрепване на зъбната реплика се запълни с кондензационен силикон ZetaPlus(Zermack SpA, Италия). Премоларът медиално от дефекта се изпили за обвивна корона с перпендикулярна препарационна граница със заоблен вътрешен ъгъл. Дисталният носител се препарира в два варианта - за класическа обвивна корона и за ендокорона. Изпиляването на пластмасовите зъби се съобрази с препоръките за оптимална дебелина на материала на възстановяването, съответно - 1 мм в областта на

аксиалните стени и 1,5 мм оклузално. При препарирането на носителя - ендокорона, се създаде форма, имитираща по разположение и ширина кавитет за ендодонтски достъп с дълбочина 2 мм. Подготвеният по описания начин модел се дигитализира с интраорален скенер Trios (3Shape, Дания) - Фигура 2. Върху получената виртуална реплика се

Фигура 2 Подготвен и дигитализиран модел на дефекта

Фигура 3 Етап от проектиране на мостовата конструкция - ляво. Точно определяне на формата и размера на дисталната връзка - дясно.

конструираха два тричленни моста в пълен контур с различни дистални крепители съответстващи на препарационния дизайн - Фигура 3. Протезните конструкции се изработиха чрез фрезоване с 5 осева фреза УОТ 82(уМ тс, Германия), синтероваха и глазираха според указанията на производителя. За направата им се използва керамика на основата на циркониев диоксид - YZ®H^ у^а(у^ Zahnfabrik, Германия). На

Фигура 5 Основа изработена чрез метода на триизмерно принтиране

дигиталната реплика на протезното поле се добави основа, преобразува се в „.stl" формат и се изработи чрез триизмерно принтиране с Form 2(Formlabs Inc) от инженерна смола Tough resin (Formlabs Inc) - Фигура 4. Прикрепването на конструкцията върху модела се извърши с Panavia V5 (Kuraray, Япония), като се следваха инструкциите на производителя за обработка на повърхностите и стъпките на циментиране. Натоварващият елемент - стоманена сфера с диаметър 5 мм - Фигура 5, се позиционира в дисталната ямка на мостовото тяло. За извършване на пилотния тест, основата с фиксирана конструкция с класически дизайн на дисталния крепител се натовариха с хидравлична преса Silfradent 660( Silfradent, Италия) до счупване на мостовата протеза. Резултати и обсъждане: На Фигура 6 е представен общият вид на установката позиционирана върху площадката за натоварване на зъботехническата преса. В резултат на приложеното натоварване мостовата конструкция се фрактурира в областта на дисталната връзка и мостокрепител. Пропагацията на пукнатината продължава по целия медио-дистален диаметър на коронката - и завършва в областта на препарационната граница. За по-добро визуализиране на фрактурната линия се използва метода на транс-илюминацията.(Тодоров 2015)

Фигура 6 Общ вид на тестовата установка с позициониран натоварващ елемент

Използваният подход за изработване на мостовите протези осигурява безпрецедентна точност на конструкциите - създават се напълно идентични копия на микронно ниво. Изследователят има изключително фин контрол върху дизайна, което позволява проектиране на специфична разлика - в случая тип на препарация на дисталния крепител при еднакви останали параметри.(Fages and Bennasar 2013) Изброените фактори доближават прецизността на проведените „макротестове" на фрактурна резистентност до тази на „микротестовете". (Bonfante and Coelho 2016) Според производителя с материала, от който е изработена основата на установката се постига точност до 50цт при принтиране, което осигурява еднакви условия за провеждане на теста при различните образци. Така се решава един от големите проблеми при този тип изследвания - циментирането на конструкцията и по-точно премахването на цимента след счупване на образеца. Мероприятията за почистване обикновенно включват пясъкоструене с различни частички като процеса предизвиква промяна в обема и повърхностната характеристика на общата основа. Друг важен фактор

е полу прозрачности на материала - фиг., която е необходима за пълното

полимеризиране на цимента използван в проучването.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Фигура 7 Визуализирани чрез метода на трансилюминация фрактурни линии след прнложеното натоварване

Заключение: CAD/CAM технологиите предоставят на изследователя възможност за изключително точно пфоектиране с контрол на всеки детаил. Осигурява се последващо изз>^(зот^^на на идентитни опитни тела, което е от пърсоетепенна важност за постигане на пфецизност пфи епаснителниизеледссаия за опфеделяне на фрактурна резистентност.

Финансиране: Проучването е финанси^о тррз сътреунисереитетеки N° НО-

03/201"7.

Литература

Bonfante, E. A. and P. G. Coelho (2016). "A Critical Perspective on Mechanical Testing oflmplants and Prosthese s." Adv Dent Res 28(1): -8-27.

Cthoi, J.-W., S.-Y. Kim, J.-H. Bae, E.-B. Bae and J.-B. Huh (2017). "In vitro study ofche fracture resistance ofmonolithic lithium disiHcate, monolithic zirconia, an d lithium disilicate preseed on zirconia for three-unit fixed dantal prcatCeses." The Journirl of Advanced ProctCodontic s 9(4) :2244--251 . Fages, M. and B. Bennasar (20)3). "The endoorown: a different type of all-ceramic reconstruction for molars." J C Dn Dent Assoc 79: (21220.

Lopez-Suarez, C., E. Gonzalo, J. Peliiez, V. Rodriguez and M^.-J. uuarzz (2201^) . "Fcactare resistance and failure mo°e of portrrior fixed cental ^ostiseses fabricate d wrih two ziroonia CAD/CAM systems." Journal of Clinical and ExperimentDl Dentistry 2)2): e250-e253.

Onoclera, 1С., T. Sato. S. rS[0rf0t0i O. l^Miho an M MMI. Yotsuya (2011)" "Effect of connector design on fracture recistance ofzirconia all-ceramic fixded partial denture"." Bull Tokoo Dnnt Coll 5222): 61-67. Sen, SS. , I. B. Seamet and C Cin rn (2017". "Effect ofcolorin g and sintering on the tcanslucency and fiaxial strength of monolrthic zircon)a." J Prosthet Dent.

Takuma. Y., S. Sr0mrit0i T. Sato and N. SticiClara (2013.). "Effecr o f framework design on fracture resistance in zirconia 4-unit aU-cerandc fixed ¡partial dentures." Bull Tokyo Dent Coll 5544(33): 149-156. Volchansky, A. and P. Cleaton-Jones 22001). "Clinical crown he^ht (1спгШ)--н fetliew of puflished measurements. " J Clin Iteriodrrntol ^8212): 1085-1090.

Zhang, Z., S. Zhou. E. Li, W. Li, M. V. Swain and Q. Li (2015). "Design for minimizing fracture risk of all-ceramic cantilevef den^ friere." Biomed Mater En g 26 Supp11: 119-25 .

Тодоров, Р. (2015). Транспарюнтност и цсетови характеристкки на горни фронтални зъби, Медицински Университет Пловдив.