Gama yaşlandırmanın dental kompozitlerin renk kararlılığı üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the influence of Gamma aging on colour stability of dental composites
Yazar: GÖKHAN COF
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ERTAN KÜRKÇÜOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Diş hekimliğinde dental kompozitler (kompozit rezinler), dişlerin şekil, form bozuklukları ve diş eksikliklerinin tedavisi gibi durumlarda kullanılan malzemelerdir. Kullanılacak kompozit malzemenin rengi esnetik açıdan her hastanın doğal diş rengi ile en uyumlu görünüme sahip olmalıdır ve bu yüzden diş hekimliğinde en uygun renk skalasındaki malzeme tercih edilmektedir. Çevresel faktörler ve değişik nedenler ile zamanla kullanılan kompozit malzemelerde meydana gelebilecek renk değişimleri çeşitli hızlandırılmış yaşlandırma teknikleriyle çalışılmaktadır. Ancak, estetik kaygıyı ön plana çıkaran bu tür çalışmalar incelendiğinde, kaçınılmaz biçimde maruz kaldığımız doğal radyasyonun dental malzemelerin renk değişimi üzerine etkisi hakkında, literatürde bir çalışmaya rastlanamamıştır. Bu çalışmanın temel amacı, diş hekimliğinde yaygın olarak kullanılan kompozit rezinlerin doğal gama radyasyonuna maruz kaldığında, renk stabilitelerinin nasıl etkilendiğinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, restorasyonlarda kullanılan üç farklı üreticiye ait A2 ve A3 renk tonlarındaki dental kompozitler incelenmek üzere seçilmiştir (Spectra ST HV (Dentsply Sirona, Almanya), Clearfil Majesty Esthetic (Kuraray, Japonya) ve FiltekTM Z250 (3M ESPE, ABD)). Seçilen dental kompozit örneklerinden 2 milimetre yüksekliğe ve 10 milimetre çapa sahip olan disk formunda 120 adet ölçüm numunesi hazırlanmıştır. Böylelikle, 6 farklı materyal için iki farklı hızlandırılmış yapay yaşlandırma işlemi (TS, termal siklus ve G, gama yaşlandırma işlemleri) uygulanacak 12 ölçüm grubu oluşturulmuştur (N=10). 

Yaşlandırma işlemleri öncesi ve sonrası gerçekleştirilen renk ölçümleri için VITA Easyshade V (VITA Zahnfabrik, Almanya) dijital spektrofotometresi kullanılmıştır. Spektrofotometre ile yapılan her ölçüm çevresel koşulları elimine eden, yapay gün ortası ışık kaynağı (D65: daylight 6500 °K) sağlayan renk ölçüm kabini içerisinde, beyaz zemin üzerinde gerçekleştirilmiştir. Her numune için ölçümler merkeze yakın 5 noktadan tekrarlanıp aritmetik ortalamaları alınmış ve renk değerleri, CIE (Comission International De L'eclairage: Uluslararası Aydınlatma Komisyonu) renk sisteminde L*, a* ve b* renk koordinat verileri olarak kayıt edilmiştir. TS yaşlandırma işleminde, 1 yıllık yapay yaşlandırma için numuneler, dentester cihazında 1000 döngülük termal siklus uygulamasına tabi tutulmuştur. Termal siklus cihazının sıcak ve soğuk su hazneleri, ağız içi sıcaklık değişimlerini taklit etmek amacıyla, sırasıyla 5 ve 55 °C sıcaklıklara ayarlanmış ve numunelerin bu hazneler içinde bekleme süreleri 5'er saniye olarak belirlenmiştir. G yaşlandırma işleminde ise 1 yıllık yapay yaşlandırma işlemi için numuneler, 1 mSv doza karşılık gelecek gama radyasyonuna maruz bırakılmıştır. Kompozit numunelere 1, 2 ve 5 yıllık hızlandırılmış yapay yaşlandırma işlemleri Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü 137Cs Kalibrasyon Laboratuvarı'nda uygulanmış ve her işlem sonrası spektrofotometre ile renk ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Dental kompozitlerin renk stabilitesinin zamana ve yaşalandırma işleminin türüne bağlı değişimi, renk farkı (〖∆E〗_ab^*) değerleri hesaplanarak incelenmiştir. 

Yaşlandırma işlemlerine geçilmeden önce 12 gruba ait numuneler için L0*, a0* ve b0* renk koordinat değerleri ölçülerek kontrol grubu (KG) verileri olarak kayıt altına alınmıştır. 1, 2 ve 5 yıllık yaşlandırma işlemleri sonrasında renk ölçümlerinden elde edilen L*, a* ve b*renk koordinatlarına ait veriler, KG verileri ile istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Tüm veri grupları bağımlı verilerden oluştuğundan normal dağılıma sahip olan veri grupları Bağımlı Gruplar t-Testi'ne ve normal dağılıma sahip olmayan gruplar ise Wilcoxon İşaretli Sıralar Testi'ne tabi tutularak SPSS 29,0 programıyla analiz edilmiştir. KG verileri baz alınarak yapılan ikili karşılaştırmalarda, 108 karşılaştırmanın 94'ünde istatistiksel olarak anlamlı bir farklılığın olduğu bulunmuştur (p<0,05). Genel olarak, her iki yaşlandırma işlemi sonucunda dental kompozit numunelere ait renk koordinatlarının yıllara bağlı olarak farklılaştığı söylenebilir. 

Elde edilen L*, a* ve b* renk koordinat değerleri kullanılarak 〖∆E〗_ab^* renk farkı değerleri; 1, 2 ve 5 yıllık TS ve G yaşlandırma işlemleri için hesaplanmıştır. Elde edilen 〖∆E〗_ab^* gruplarının normal dağılıma sahip olup olmadığı Shapiro-Wilk normallik testi ile incelenmiştir. TS ve G yaşlandırma işlemleri için 〖∆E〗_1^*, 〖∆E〗_2^* ve 〖∆E〗_5^* gruplarındaki verilerin kendi içerisindeki karşılaştırmaları; normal dağılıma sahip gruplar için Bağımlı Gruplar t-Testi ile ve normal dağılıma sahip olmayan gruplar için Wilcoxon İşaretli Sıralar Testi kullanılarak SPSS 29,0 programında istatistiksel olarak analiz edilmiştir. 1 ve 2 yıllık TS ve G yaşlandırma işlemlerine ait 〖∆E〗_ab^* veri gruplarının kendi içlerinde (TS yaşlandırma yönteminde; Clearfil Majesty Esthetic A2, FiltekTM Z250 A2, FiltekTM Z250 A3 ve Spectra ST HV A2, G yaşlandırma yönteminde; FiltekTM Z250 A3 numuneleri hariç) anlamlı bir farklılık sergilediği bulunmuştur (p<0,05). 2 ve 5 yıllık yaşlandırma işlemleri için Spectra A2 renk tonuna ait TS numuneleri hariç, 〖∆E〗_ab^* veri gruplarının kendi aralarında anlamlı bir farklılığa sahip olduğu görülmüştür (p<0,05). 1 ve 5 yıllık 〖∆E〗_ab^* verileri incelendiğinde, her iki yaşlandırma işlemi için tüm gruplarda renk farkı değerlerinin istatistiksel olarak anlamlı bir farklılığa sahip olduğu tespit edilmiştir (p<0,05).

Bu çalışmanın limitleri dahilinde, TS ve G yaşlandırma işlemlerinin dental kompozitlerin renk kararlılığı üzerinde etkili olduğu ortaya çıkarılmıştır. Hızlandırılmış G yaşlandırma işleminin yapay TS yaşlandırma işlemine göre renk değişimi üzerinde; kısa dönemde (1-2 yıl ölçümleri arasında) yaklaşık 2 kat kadar ve uzun dönemde (1-5 yıl ölçümleri arasında) yaklaşık 1,5 kat kadar daha etkili olduğu bulunmuştur. Dental malzemeler üzerinde yürütülen renk ölçüm çalışmalarında, bu güne kadar göz önüne alınmayan gama yaşlandırma işleminin hızlandırılmış yapay yaşlandırma işlemlerine dahil edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In dentistry, dental composites (composite resins) are materials used in restorations such as the treatment of tooth deformities and tooth deficiencies. The colour of the composite material to be used should have the most matching appearance with the natural tooth colour of each patient. Therefore the material with the most appropriate shade is preferred in dentistry. Colour changes that may occur in composite materials used over time due to environmental factors and various reasons are studied with some certain accelerated aging techniques. Upon reviewing studies addressing aesthetic concerns, no literature was found regarding the influence of natural radiation, which we are inevitably exposed to, on the colour change of dental materials. The main purpose of this study is to explore how natural gamma radiation affects the colour stability of composite resins commonly used in dentistry. For this purpose, dental composites in shades A2 and A3 from three different manufacturers were selected for examination (Spectra ST HV (Dentsply Sirona, Germany), Clearfil Majesty Esthetic (Kuraray, Japan) and FiltekTM Z250 (3M ESPE, USA)). 120 measurement specimens, in the form of 2mm high and 10mm diameter disks, were prepared from the selected dental composite samples. Thus, 12 measurement groups (N=10) were produced from 6 different materials, which are subject to two different accelerated artificial aging processes (TS, thermal cycle and G, gamma aging processes). 

VITA Easyshade V (VITA Zahnfabrik, Germany) digital spectrophotometer was used for colour measurements before and after the aging process. Each measurement performed with the spectrophotometer was carried out on a white background in a colour measurement cabinet that eliminated environmental conditions and provided an artificial midday light source (D65: daylight 6500 °K). For each specimen, measurements were taken from 5 points close to the center, the arithmetic means of 5 measurements were recorded as L*, a* and b* colour coordinate data in the CIE (Commission International De L'eclairage) colour system. In the TS aging process, for 1 year of artificial aging, the specimens were subjected to a 1000-cycle thermal cycle in the Dentester device (the hot and cold water chambers of the device were adjusted to temperatures of 5 and 55 °C, respectively, to imitate intra-oral temperature changes). In the G aging process, the specimens were exposed to a 1 mSv dose of gamma radiation corresponding to 1-year aging. Accelerated gamma aging processes of 1, 2 and 5 years were applied to composite samples at Ankara University Nuclear Sciences Institute, 137Cs Calibration Laboratory and colour measurements were performed with a digital spectrophotometer after each process. The change in colour stability of dental composites depending on time and type of aging process was investigated by calculating colour difference (〖∆E〗_ab^*) values.

Before starting the aging process, L0*, a0* and b0* colour coordinate values for the samples belonging to 12 groups were measured and recorded as control group (CG) data. After 1, 2 and 5 years of aging, the data of L*, a* and b* colour coordinates obtained from colour measurements and CG data were compared statistically. Since all data groups were dependent, data groups with normal distribution were subjected to the Dependent Groups t-Test, and groups without normal distribution were subjected to the Wilcoxon Signed Ranks Test and analysed with the SPSS 29.0 program. In pairwise comparisons based on CG data, a statistically significant difference was found in 94 of 108 comparisons (p<0.05). In general, it can be said that as a result of both aging processes, the colour coordinates of dental composite samples differ depending on the years.

Using the obtained L*, a* and b* colour coordinate values, 〖∆E〗_ab^* colour difference values were calculated for 1, 2 and 5 years of TS and G aging processes. Whether the resulting 〖∆E〗_ab^* groups were normally distributed was assessed using the Shapiro-Wilk normality test. To be able to compare the data in 〖∆E〗_1^*, 〖∆E〗_2^* and 〖∆E〗_5^* groups for TS and G aging processes, the calculated data were statistically analysed in the SPSS 29.0 program using the Dependent Groups t-Test for groups with normal distribution and the Wilcoxon Signed Rank Test for groups with non-normal distribution. For both aging processes, 〖∆E〗_ab^* data groups of 1 and 2 years aging were found to display a significant difference (p<0.05) apart from the Clearfil Majesty Esthetic specimens with A2 shade, FiltekTM Z250 specimens with A2 and A3 shades and Spectra ST HV specimens with A2 shade in TS process, and the specimens of the FiltekTM Z250 composite with A3 shade in G process. For aging processes of 2 and 5 years, significant differences were observed among the 〖∆E〗_ab^* data groups (p<0.05), except for the specimens of Spectra ST HV with A2 shade in TS process. When the 1 and 5-year 〖∆E〗_ab^* data were examined for both aging processes, it was determined that the colour difference values in all related groups exhibited statistically significant differences (p <0.05).

Within the limits of this study, it was revealed that the aging processes of TS and G significantly affect the colour stability of dental composites. In the study, it was found that accelerated G aging was approximately 2 times more effective on colour change in the short term (between 1 and 2-year measurements) and about 1.5 times more effective in the long term (between 1 and 5-year measurements) when compared to artificial TS aging. It has been concluded that the gamma aging process, which has not been taken into consideration until now, should be included as one of the accelerated artificial aging methods in colour measurement studies on dental materials.