title: Zyklische Ermüdung von Enamic® Table Tops in Abhängigkeit von der Schichtstärke
Creators: name: Klemenz, Franziska
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024
Subjects: subject: Table Top, Enamic, zyklische Ermüdung, Bruxismus, Zahnverschleiß, Rekonstruktion

description: Zusammenfassung Hintergrund und Ziele Die Diagnose Bruxismus wie auch die Diagnosen jeglicher nicht-kariöser Zahnhartsubstanzdefekte weisen derzeit bereits frühzeitig eine hohe Prävalenz auf, die mit dem Alter signifikant steigt. Die Ätiologie ist häufig multifaktoriell und selten auf eine Ursache zu reduzieren. Die Wiederherstellung der irreversibel verloren gegangenen Zahnhartsubstanz stellt viele Behandler vor eine besondere Herausforderung. Zur Rekonstruierung kommen Materialien zum Einsatz, die den intraoralen Bedingungen standhalten müssen. Neben den etablierten Dentalmaterialien wurden hybridkeramische Materialien entwickelt, die durch ihre Struktur und Zusammensetzung besondere mechanische Eigenschaften aufweisen. Mit diesen Materialien und unter Einsatz der CAD/CAM-Fertigungstechnologie können Restaurationen in geringeren Materialschichtstärken realisiert werden. Folglich ist es von klinischem und materialwissenschaftlichem Interesse, diese Materialklasse auf ihr mechanisches Verhalten in einer klinisch relevanten Probengeometrie und in Abhängigkeit ihrer Schichtstärke zu prüfen. Ziel dieser Dissertationsarbeit ist es, das hybridkeramische CAD/CAM-Material Enamic® (EM) auf seine statische und zyklische Ermüdung in Abhängigkeit der Materialschichtstärke zu untersuchen. Die generierten Daten sollten im Anschluss mit einer bereits bestehenden Arbeit in Kontext gestellt werden. Material und Methode Aus 34 EM-CAD/CAM-Materialblöcken wurden insgesamt 180 Table Tops in Form von Plättchen gesägt und anschließend auf eine definierte Schichtstärke reduziert. Die klinische Situation wurde durch die adhäsive Befestigung der Table Tops auf präparierte bleibende Molaren simuliert. Die zementierten Table Tops wurden mittels eines servoelektrischen Prüfsystems (DYNA-Dent, Deutschland) auf ihre Bruchfestigkeit und ihre zyklische Ermüdungsresistenz geprüft. Hierfür wurden drei Schichtstärken für Table Tops in 1,0 mm, 1,5 mm und 2,0 mm definiert. Jede dieser Gruppen bestand insgesamt aus 60 Proben, die Hälfte der Proben (n = 30) wurde dem statischen und die andere Hälfte (n = 30) dem zyklischen Ermüdungsversuch zugeführt. Die Analyse der Daten erfolge durch die gruppenspezifische Berechnung der charakteristischen Bruchkraft sowie der charakteristischen Zyklenzahl. Die Weibull-Module wurden ebenfalls gruppenspezifisch berechnet. Ergebnisse und Beobachtungen Der Vergleich der Bruchfestigkeitswerte zeigt, dass sich die Probengruppen statistisch nicht unterscheiden. Die charakteristischen Bruchkräfte F0 [Newton] der Probengruppen liegen auf ähnlich hohem Niveau, wobei Probengruppe 1,0 mm 3001,1 N, Probengruppe 1,5 mm 2804,3 N und Probengruppe 2,0 mm 2953,9 N erreicht. Die Weibull-Module als Streuungsparameter der statischen Bruchfestigkeitswerte liegen bei Probengruppe 1,0 mm mit m = 5,02 am höchsten. Probengruppe 2,0 mm mit m = 4,28 und Probengruppe 1,5 mm mit m = 2,67 weisen die niedrigsten Werte auf. Die Verteilung der zyklischen Lebensdauern aller Probengruppen zeigt sich vergleichbar, was sich in einer ähnlichen Weibull-Verteilung widerspiegelt. Die Weibull-Module der zyklischen Ermüdungsfestigkeit liegen bei Probengruppe 1,0 mm mit mc* = 0,376 im vergleichbaren Mittel, wobei Probengruppe 2,0 mm mit mc* = 0,382 den höchsten und Probengruppe 1,5 mm mit mc* = 0,336 den geringsten mc*-Wert aufweist. Ebenfalls zeigen die n-Werte aller Probengruppen keinen statistischen Unterschied auf. Dies legt dar, dass die Rissausbreitungsgeschwindigkeiten innerhalb des Materials nicht signifikant durch eine bestimmte Materialschichtstärke beeinflusst werden. Schlussfolgerung Die Prüfung dentaler Materialien auf ihr klinisches Verhalten stellt in der Zahnmedizin einen hohen Wert für Zahnärzte, Materialwissenschaftler sowie Zahntechniker und weitere Parteien in der Zahnrehabilitierung dar. Es konnte gezeigt werden, dass viele Einflussfaktoren auf die Materialbeständigkeit wirken, die in vitro heutzutage noch nicht vollständig simuliert werden können. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass die Ergebnisse dieser Arbeit nicht mit den Ergebnissen einer bereits bestehenden Arbeit in Form einer Werkstoffprüfung mittels des 4-Kugelversuchs übereinstimmen. Eine Zahnrestauration unterliegt durch die entstehenden Druck- und Zugspannungen einer komplexeren Spannungsverteilung als in dem vergleichenden in-vitro-Prüfverfahren. Dies führte unweigerlich zu unterschiedlichen Prüfdaten, die maßgeblich auf herstellungsbedingte innere Defekte im Material zurückzuführen sind. Ebenfalls wurden diese rissbeschleunigenden Defekte überwiegend in den dickeren Materialschichten gefunden. Die Ergebnisse können – da es sich um in-vitro-Daten handelt – nur bedingt auf die klinische Realität übertragen werden. Das untersuchte Material zeigte über alle Schichtstärken hinweg ähnliche Rissausbreitungsgeschwindigkeiten. Weiterhin kann der bereits in der Literatur bestehende Konsens bezüglich einer langlebigeren Materialbeständigkeit dickerer Materialschichten übernommen werden.
description: Summary Background and Objectives The diagnosis of bruxism, as well as non-carious hard tooth substance defects, show a high prevalence at an early age, which increases significantly with age. The etiology is often multifactorial and rarely reducible to a single cause. Restoring irreversibly lost tooth structure presents a significant challenge for many practitioners. Reconstruction requires materials that must withstand intraoral conditions. Hybrid ceramic materials with unique mechanical properties have been created in addition to the existing dental materials. These materials, combined with CAD/CAM fabrication technology, allow for restorations to be made with thinner layers. Consequently, it is important to objectively evaluate the mechanical behavior of this class of materials in a clinically relevant sample geometry and as it relates to layer thickness. The purpose of this dissertation is to analyze the static- and cyclic fatigue of the hybrid ceramic CAD/CAM material Enamic® (EM) with respect to its layer thickness. The data generated is then compared with an existing study. Materials and Methods A total of 180 Table tops were obtained by cutting 34 of EM-CAD/CAM material, which were then reduced to a specific layer thickness. The simulation of a clinical scenario involved adhesively bonding the Table tops to the prepared permanent molars. The fracture strength and cyclic fatigue resistance of the cemented Table tops were assessed using a servoelectric system (DYNA-Dent, Germany). Square-shaped plates in three thicknesses Groups, different layer thicknesses of 1,0 mm, 1,5 mm, and 2,0 mm were for the Table tops. A total of 60 samples were group were randomly allocated to two sets of specimens: divided equally among two groups: one set static fatigue testing (n = 30) while the other set cyclic fatigue testing (n = 30). Characteristic fracture force and number of cycles were calculated for each group, as well as Weibull moduli. Results and Observations The comparison of breaking strength values indicates no statistically significant difference between sample groups. The characteristic fracture forces F0 [Newton] are similarly high across all sample groups: for sample group 1,0 mm 3001.1 N, for sample group 1,5 mm 2804.3 N, and for sample group 2,0 mm 2953.9 N. Weibull moduli, serving as scattering parameters for static breaking strength values for the sample group 1,0 mm displays the highest Weibull modul, with m = 5.02. The results indicate that sample group 2,0 mm with m = 4.28 and sample group 1,5 mm with m = 2.67 have the lowest values. The distribution of the cyclic lifetimes of all groups is similar, which is evident in a comparable Weibull distribution. The Weibull moduli of the cyclic fatigue resistance for sample group 1,0 mm with a Weibull modulus of mc* = 0.376 displays on the middle. Sample group 2,0 mm has the highest value with mc* = 0.382 and sample group 1,5 mm has the lowest with mc* = 0.336. The lack of statistical difference in the n-values of all sample groups suggests that the propagation velocities of cracks within the material are not significantly impacted by a particular thickness of material layer. Conclusion Testing dental materials for their clinical behavior is valuable in dentistry for dentists, material scientists, dental technicians, and other parties involved in dental rehabilitation. Many factors influence material durability, which cannot be fully simulated in vitro. This study's results do not correspond to those of an existing 4-ball test (B3B) material study. Dental restorations experience a more complex stress distribution from compressive and tensile stresses than in comparable in-vitro test methods. This ultimately leads to different test data, primarily due to production-related internal defects in the material. These crack-accelerating defects are predominantly found in the thicker material layers. As the results are based on in-vitro data, their transferability to clinical reality is limited. The analyzed material demonstrated comparable rates of crack propagation among all layer thicknesses. Additionally, the existing consensus within the literature that thicker layers of material exhibit more durable material resistance can be applied.