Εργαστηριακή αξιολόγηση των παραμέτρων που διέπουν τη συγκόλληση πολυμερών σκευασμάτων κατασκευής ψευδομύλης με την επιφάνεια αξόνων υαλονημάτων

Abstract

INTRODUCTION: The restoration of the endodontically treated tooth in order to achieve optimal durability, aesthetics and function still remains a challenge. The dental industry has identified a large variety of prefabricated fiber reinforced composite posts, varying in size, shape and taper. These posts are used in conjunction with the composite core build up materials, in order to create a homogeneous biomechanic unit. PURPOSE: The purpose of this study is to investigate the parameters affecting the bonding of different core build up restorative materials to the coronal surface of different fiber reinforced composite posts using alternative treatments for the post surface. The null hypothesis was: (1) the morphology of the coronal part of the post does not positively affect the bond with the restorative material, (2) the choice of the restorative material does not affect the bond with the fiberglass post and (3) the surface treatment of the post by various techniques has a positive effect on bond strength. MATERIALS AND METHODS: Five different types of fiber reinforced composite posts with variation in the morphology of their coronal section were used: [(ParaPost Fiber White /PRW, Fibrekleer/FBK, Archimede Line/ARL, Matrix Plus/MTL, Glassix/GLX). The bond strength was evaluated using three core build up materials: a photo cured composite (Clearfil Photocore/ CPC), a self-cured composite (Clearfil Core New Bond/CNB) and a dual cured composite (Clearfil DC CoreCDC). The alternative treatments used were silane (Clearfil Ceramic Primer/SPC), a bonding agent (Clearfil DC Bond/DCB )and no treatment. Using unique manufactured metal components, 90 specimens per post were prepared with all possible combinations. The speciments were led to fracture in a tensile machine. For each specimen, the fracture value was recorded and graphs were obtained from the start of the experiment to the complete destruction of the specimen. After the fracture the samples were examined in a stereoscope and scanning electron microscope in order to evaluate the failure mode and type of fracture. The types of failures were classified as Type I (post detachment from the core), type II (core fracture with intact post), type III (post fracture at the free middle portion) and type IV (post fracture into the epoxy resin). The statistical analysis was performed using the Factorial ANOVA * method in the form of 5X3X3 (post / material / treatment) and bond strength was a dependent variable. The resulting statistical indicators were F for the overall statistical evaluation and the LSD (Least Significant Difference) for the individual statistical evaluations. For statistical comparisons among posts and core materials Weibull analysis was employed. The reliability (β-shape parameter), fracture probability (σο-scale parameter), correlation coefficient (r2) and 95% confidence intervals (CI) were calculated and compared. The statistical analysis was performed using the OriginLab software (v.9.1 SRO, Northampton, MA, USA). For all cases, a 95% confidence level was used. The elemental composition of the posts with the X-ray energy dispersive spectrometry unit (Saphire EDAX, Mahwah, NJ, USA) was also studied.RESULTSThe treatment did not appear to differentiate the bond strength at a statistically significant level (F2 = 0.91, p = 0.403). For this reason, the treatment was excluded from the further analysis.All curves demonstrated an initial peak, considered as the breaking point, with a secondary lower-slope loading prior to complete debonding. For smooth posts, the secondary loading phase was negligible. However, a small stepwise secondary loading pattern was observed in posts with retentive features in their main body, rather than the coronal part. The statistical ranking of post reliability (β) per core build-up material showed statistically significant differences only in CPC with a ranking FBK,PRW>ARL,GSX. MTP demonstrated insignificant difference from both these statistically homogeneous groups. For the reliability of core materials per post, statistically significant differences were found only in ARL (CDC>CNB, with CPC manifesting no significant difference from each) and PRW (CPC>CDC>CNB). The statistical ranking of characteristic life (σο) of posts per core build-up material were MTP,ARL>PRW>FBK>GSX for CPC, ARL,MPT>PRW,FBK>GSX for CDC and ARL,MPT>MTP,FBK>GSX for CNB, with PRW exhibiting significant higher values only from GSX. The characteristic life of core materials per post were: CPC,CDC>CNB for FBK, CPC>CDC>CNB for GSX, CPC>CNB with CDC showing no differences from each for MTP and CPC>CDC with CNB having no differences from each for PRW. No differences were registered for any of the core materials in ARL. GSX and PRW demonstrated the highest (93%) and MTP, FBK the lowest (5-10%) incidence of post detachment from core (type I failure), irrespectively of the composite build-up material used. The highest overall percentage of core material fracture (type II failure) was observed in FBK (37%), followed by MTP (22%), ARL, PRW (7% each) and GSX (no fracture). Most core material fractures occurred in CDC (57%), less in CNB (11%) and the least in CPC (6%). Post fractures at the free middle portion (type III failures) were most prominent in MTP (17%), followed by GSX (7%), ARL (4%) and the group of FBK, PRW (no fractures). CNB was the core material with the highest 10% type III failures, CPC exhibited 6% and CDC only 1%. No post apex fractures into the epoxy resin were documented for GSX and PRW. However, this type of failure was observed in ARL (58%), MTP (56%) and FKB (53%) irrespectively of the core material used. The ranking of type IV failures within the core materials groups was CPC(47%), CNB (38%) and CDC (16%). The results of the elemental postanalysis showed that they all contained O, Mg, Al and Si. Two posts contained Ba (PRW and FBK), one Zr (GLX), three Ca (ARL, GLX, MTP) and one Yb (FBK). All of these elements are used in compounds that provide radiopacity to the posts. CONCLUSIONS: Through the limitations of this study can be obtained the following conclusions: 1.As for the maximum tensile strength of the the coronal parts of the posts , the ranking of the posts used was FBK> ARL> MTP> PRW> GLX and CPC> CNB, CDC for the core build up materials. There was no statistically significant difference in treatment parameter (no treatment, silane, bonding agent). 2. As to the probability of failure, the coronal parts of ARL and MPT posts were the strongest while the GLS the least, irrespective of the material used. The CPC provided the highest retention with four posts (FBK, GSX, MTP, PRW), with no statistically significant differences from the CDC in two (FBK, MTP) and the self-polymerizing CNB on one post (PRW). The CPC and CDC were the most reliable materials fror two posts (ARL, PRW) and no statistically significant difference from the CNB for three posts (FKB, GSX, MTP). The presence of specific coronal retention features on some posts (ARL, PRW) did not ensure a reduced probability of failure due to shear fracture of the retentive features. 3. In terms of the elemental composition of the posts, small differences were observed in the type of glass used (elemental ratios of O, Mg, Al, Si and Na), but significant differences in the data for radioopacity (Ba, Ca, Zr, Yb).

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: αποκατάσταση του ενδοδοντικά θεραπευμένου δοντιού με στόχο την βέλτιστη αντοχή αισθητική και λειτουργικότητα εξακολουθεί να αποτελεί μια πρόκληση. Η οδοντιατρική βιομηχανία έχει να επιδείξει ένα μεγάλο αριθμό πολυμερών προκατασκευασμένων ενδορριζικών αξόνων ενισχυμένων με ίνες με ποικιλλομορφία στο μέγεθος το σχήμα και την κωνικότητα. Οι άξονες αυτοί χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με σύνθετα πολυμερή υλικά αποκατάστασης για την κατασκευή της ψευδομύλης με στόχο την δημιουργία μιας ομογενοποιημένης εμβιο-μηχανικής μονάδας. ΣΚΟΠΟΣ: Ο σκοπός αυτής της ερευνητικής εργασίας είναι η διερεύνηση των παραμέτρων που επηρεάζουν την συγκόλληση διαφορετικών υλικών κατασκευής της ψευδομύλης με την επιφάνεια αξόνων υαλονημάτων χρησιμοποιώντας διαφορετικές κατεργασίες. Οι υποθέσεις εργασίας ήταν: (1) η μορφολογία της εξωτερικής επιφάνειας του μυλικού τμήματος του άξονα δεν επηρεάζει θετικά τον δεσμό με το υλικό αποκατάστασης, (2) η επιλογή του υλικού αποκατάστασης δεν επηρεάζει τον δεσμό με τον άξονα υαλονημάτων και (3) η κατεργασία της επιφάνειας του άξονα με διάφορες τεχνικές επηρεάζει θετικά την αντοχή του δεσμού. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ: Εξετάστηκαν πέντε διαφορετικοί τύποι αξόνων υαλονημάτων (ParaPost Fiber White /PRW, Fibrekleer/FBK, Archimede Line/ARL, Matrix Plus/MTL, Glassix/GLX) με διαφοροποιήσεις στην μορφολογία του μυλικού τους τμήματος. Για τον έλεγχο της αντοχής δεσμού μεταξύ άξονα και υλικού αποκατάστασης χρησιμοποιήθηκαν τρία υλικά: ένα φωτοπολυμεριζόμενο (Clearfil Photocore/CPC),ένα αυτοπολυμεριζόμενο (Clearfil Core New Bond/CNB) και ένα διπλού πολυμερισμού (Clearfil DC Core/CDC). Ο συνδυασμός των αξόνων και των υλικών έγινε μέσω τριών διαφορετικών κατεργασιών: ενός σιλανίου(Clearfil Ceramic Primer/SPC), ενός συγολλητικού παράγοντα (Clearfil DC Bond/DCB) και καμίας κατεργασίας. Με την βοήθεια ειδικών μεταλλικών εξαρτημάτων παρασκευάστηκαν 90 δοκίμια ανά άξονα με όλους τους πιθανούς συνδυασμούς, τα οποία εν συνεχεία οδηγήθηκαν σε θραύση σε μηχανή εφελκυσμού. Για κάθε δοκίμιο καταγράφηκε η τιμή θραύσης και ελήφθησαν γραφικές παραστάσεις από την έναρξη του πειράματος ως την πλήρη καταστροφή του δοκιμίου. Μετά την θραύση τα δοκίμια εξετάστηκαν στο στερεομικροσκόπιο και στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης για την μελέτη του τύπου θραύσης. Οι τύποι αστοχίας ταξινομήθηκαν ως τύπος Ι (αποκόλληση άξονα απο το υλικό), τύπος II (θραύση υλικού από τον άξονα), τύπος III (θραύση του άξονα στο ελέυθερο μεσαίο τμήμα) and τύπος IV (θραύση του άξονα μέσα στην εποξική ρητίνη). Η στατιστική επεξεργασία των τιμών αποκόλλησης (Ν) έγινε με την μέθοδο της παραγοντικής ανάλυσης της διακύμανσης (Factorial ANOVA*) με τη μορφή 5X3X3 (άξονας/υλικό/επεξεργασία) και την αντοχή ως εξαρτημένη μεταβλητή. Οι στατιστικοί δείκτες που προέκυψαν ήταν ο δείκτης F για τη συνολική στατιστική αξιολόγηση και ο δείκτης LSD (Least Significant Difference) για τις επί μέρους στατιστικές αξιολογήσεις. Επιπροσθέτως για τη μελέτη της πιθανότητας αστοχίας των συνδυασμών μεταξύ των χρησιμοποιούμενων αξόνων και των υλικών αποκατάστασης πραματοποιήθηκε ανάλυση τύπου Weibull. Οι παράμετροι που μετρήθηκαν και αξιολογήθηκαν ήταν η αξιοπιστία (παράμετρος β), η πιθανότητα θραύσης- αστοχίας (παράμετρος σο) ο συντελεστής συσχέτισης (r2) και τα διαστήματα αξιοπιστίας 95% (CI). Τέλος μελετήθηκε η στοιχειακή σύνθεση των αξόνων με την μονάδα φασματομετρίας διασποράς ενέργειας ακτίνων Χ. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Η επεξεργασία δεν φάνηκε να διαφοροποιεί την αντοχή σε στατιστικά σημαντικό επίπεδο (F2=0,91, p=0,403). Για το λόγο αυτό η επεξεργασία εξαιρέθηκε από την περαιτέρω ανάλυση. Όλες οι καμπύλες επέδειξαν μια αρχική κορυφή, θεωρούμενη ως σημείο θραύσης, με μια δευτερεύουσα κορυφή χαμηλότερης κλίσης πριν από την πλήρη αποκόλληση. Για τους λείους άξονες η δευτερεύουσα κορυφή ήταν αμελητέα. Ωστόσο, παρατηρήθηκε ένα μοντέλο δευτερεύουσας φόρτισης σε άξονες με συγκρατητικά χαρακτηριστικά στο κύριο σώμα τους και όχι στο μυλικό τμήμα τους. Η στατιστική κατάταξη της αξιοπιστίας των αξόνων (β) ανά υλικό αποκατάστασης έδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές μόνο στο CPC με κατάταξη FBK, PRW> ARL, GLX. Ο ΜΤΡ κατέδειξε ασήμαντη διαφορά και από τις δύο αυτές στατιστικά ομοιογενείς ομάδες. Για την αξιοπιστία των υλικών ανά άξονα, στατιστικά σημαντικές διαφορές εντοπίστηκαν μόνο στον ARL (CDC> CNB, με το CPC να μην παρουσιάζει σημαντική διαφορά από το καθένα) και στον PRW (CPC> CDC> CNB). Η στατιστική κατάταξη της παραμέτρου (σο) των αξόνων ανά υλικό ήταν MTP, ARL> PRW> FBK> GLX για το CPC, ARL, MPT> PRW, FBK> GLX για το CDC και ARL, MPT> GLX για το CNB, με το PRW να εμφανίζει σημαντικές υψηλότερες τιμές μόνο από τοο GLX. Η παράμετρος σο των υλικών ανά άξονα ήταν: CPC, CDC> CNB για τον FBK, CPC> CDC> CNB για τον GLX, CPC> CNB με το CDC να μην παρουσιάζει διαφορές από το καθένα για τον MTP και CPC> CDC με το CNB να μην παρουσιάζει διαφορές από το καθένα για τον PRW. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές για κανένα από τα υλικά για τον ARL.Τα GLX και PRW εμφάνισαν το υψηλότερο (93%) και το MTP, το FBK το χαμηλότερο (5-10%) ποσοστό αποκόλλησης από τον άξονα (αποτυχία τύπου Ι), ανεξάρτητα από το υλικό που χρησιμοποιήθηκε. Το υψηλότερο συνολικό ποσοστό θραύσης υλικού-άξονα (αποτυχία τύπου ΙΙ) παρατηρήθηκε στον FBK (37%), ακολουθούμενο από τους ΜΤΡ (22%), ARL, PRW (7% το καθένα) και GLX (χωρίς θραύση). Το υψηλότερο ποσοστό θραύσης υλικού αποδίδεται στο CDC (57%), λιγότερα στο CNB (11%) και το λιγότερο στο CPC (6%). Η θραύση στο ελεύθερο μεσαίο τμήμα (αποτυχίες τύπου III) ήταν πιο εμφανής στον MTP (17%), ακολουθούμενα από τους GLX (7%), ARL (4%) και την ομάδα FBK, PRW (χωρίς θραύση). Το CNB ήταν το υλικό με τις υψηλότερες αποτυχίες τύπου 10% III, το CPC παρουσίασε 6% και το CDC μόνο το 1%. Δεν καταγράφηκαν δεδομένα θραύσης στη εποξική ρητίνη για τους GLX και PRW. Ωστόσο, αυτός ο τύπος αποτυχίας παρατηρήθηκε στους ARL (58%), ΜΤΡ (56%) και FKB (53%) ανεξάρτητα από το χρησιμοποιούμενο υλικό. Η κατάταξη των αποτυχιών τύπου IV στις ομάδες των υλικών ήταν CPC (47%), CNB (38%) και CDC (16%).Tα αποτελέσματα της στοιχειακής ανάλυσης των αξόνων έδειξαν ότι όλοι περιέχουν Ο, Mg, Al και Si. Δύο άξονες περιείχαν Βa (PRW και FBK), ένας Zr (GLX), τρεις Ca (ARL, GLX, MTP) και ένας Υb (FBK). Όλα αυτά τα στοιχεία χρησιμοποιούνται σε ενώσεις που παρέχουν ακτινοσκιερότητα στους άξονες. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Μέσα από τους περιορισμούς αυτής της μελέτης μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα: 1, Ως προς τη μέγιστη αντοχή στην εφελκυστική αποκόλληση των μυλικών τμημάτων των αξόνων, η σειρά κατάταξης των αξόνων ήταν FBK>ARL>MTP>PRW>GLX και των υλικών αποκατάστασης CPC>CNB, CDC. Δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στην παράμετρο της κατεργασίας (χωρίς κατεργασία, σιλάνιο, συγκολλητικός παράγων). 2. Ως πρός την πιθανότητα αστοχίας, τα μυλικά τμήματα των αξόνων ARL και MPT ήταν τα πλέον ισχυρά ενώ του GLS το λιγότερο, ανεξάρτητα από το χρησιμοποιούμενο υλικό. Το CPC παρείχε την υψηλότερη συγκράτηση με τέσσερις άξονες (FBK, GSX, MTP, PRW), χωρίς στατιστικά σημαντικές διαφορές από το CDC σε δύο (FBK, MTP) και το αυτοπολυμεριζόμενο CNB σε ένα άξονα (PRW). Το CPC και το CDC ήταν τα πιο αξιόπιστα υλικά για δυο άξονες (ARL, PRW) και χωρίς στατιστικά σημαντική διαφορά από το CNB για τρεις άξονες (FKB, GSX, MTP). Η παρουσία ειδικών χαρακτηριστικών συγκράτησης του σώματος σε μερικούς άξονες (ARL, PRW) δεν εξασφάλισε μειωμένη πιθανότητα αστοχίας, εξαιτίας της θραύσης και αποκολλησης των συγκρατητικών στοιχείων. 3. Ως προς την στοιχειακή σύνθεση των αξόνων, παρατηρήθηκαν μικρές διαφορές στον τύπου των χρησιμοποιούμενων υάλων (στοιχειακές αναλογίες Ο, Mg, Al, Si και Νa), αλλά σημαντικές διαφορές στα στοιχεία για απόδοση ακτινοσκιερότητας (Ba, Ca, Zr, Yb).