Η αντοχή στην διάτμηση του δεσμού συμβατικών ακρυλικών δοντιών από την ακρυλική βάση ολικής οδοντοστοιχίας κατασκευασμένης με ρητίνη θερμοπολυμεριζόμενη και ψηφιακής τεχνολογίας

Abstract

Aim of study: The aim of the study was to evaluate the influence of surface treatments of the ridge lap area of PMMA acrylic denture teeth on their shear bond strength with different bonding resins to denture base milled from prefabricated PMMA block. The traditional heat-curing method was included as a reference method to compare the proposed method that employs digital technology. Materials and methods: Fifty-four cylindrical rods were prepared from two different types of PMMA based denture resin; one specially designed for the computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD/CAM) milling method (groups A, n=18 and B, n=18) and a conventional heat-curing resin (group C, n=18). The specimens were cylinders of diameter 25mm and height 20mm, in accordance with ISO/TS/19736. Following ISO 22112, the tooth of choice was a conventional acrylic central maxillary incisor (Anis-Dent, Russia) with dimensions: 8-9mm proximal-distal and total height of 10-11mm. The cervical area of one tooth was scanned with an intra oral scanner (TRIOS 3, 3Shape, Denmark). The base of the specimen that mimics denture base was designed digitally using an appropriate software (Solidworks, Dassault Systèmes, France), according to the dimensions mentioned above. The tooth fitting cavity was designed to have a uniform space of 40μm around the bonding surface of the tooth for the bonding resin and a coverage of 1mm all around. The designed cylinder was exported as a standard tessellation language (STL) file. The specimens of Groups A and B were cut on a milling machine (Charlyrobot, MegaNumeric, France) from a PMMA CAD/CAM disc (PoliDent CAD/CAM disc, Volcja Draga, Slovenia) using the corresponding software (Worknc, Hexagon, USA). Eighteen specimens were constructed for each group. The bonding surfaces of 10 randomly selected artificial teeth and the cavities of 10 randomly selected cylinders (5 wax and 5 PMMA) were photographed from a specific distance. The photographs were processed in an imaging software (GIMP software, https://www.gimp.org) and the number of pixels was counted. The results were analyzed statistically and the coefficient of variation (CV) did not exceed 1% in any group. The wax patterns for the conventional heat curing method (Group C) were made from a wax disc (WHITEPEAKS Dental Solutions GmbH) using the same digital technique. Teeth in Group A were bonded with a PMMA-based bonding resin for digital dentures (Ivo base cad bond, IvoclarVivadent Inc., Amherst, NY) according to the manufacturer's instructions. The bonding resin in Group B was a self-curing resin for repairs (Vertex self-curing resin, Vertex-Dental B.V., The Netherlands). A special jig was designed and printed to enable the bonding under a constant pressure of 100gr. The polymerization was completed in a pressure pot for 15min at 50°C under 4 bar pressure. In Group C, the teeth were placed and fixed in the cavities of the wax cylinders. The specimens were prepared with the conventional pack and press method using a conventional heat-curing resin (Meliodent, Kulzer, Hanau GmbH). All specimens were stored in distilled water at 37oC for 60 days in accordance with ISO /TS 11405.Shear bond strength was determined using an electro-mechanic loading frame (MTS Insight) with a cross-head speed to 1mm/min. Results: The effect of tooth surface treatment was not statistically significant (p=0.42), but the main effect of construction method was (p=0.026). Post hoc tests revealed no difference between construction methods (Groups A and C) but both had lower mean values than Group B. All failures in Group A were adhesive. Cohesive failures occurred only in Group B. In the mixed failures the dislodged tooth covered about 30% of the bonded area with resin. Of the 12 mixed failures specimens, 10 (83%) occurred in Group C. The proportion of cohesive failures was similar for each tooth surface treatment, but the ratio of purely adhesive failures to mixed failures increased from treatment a to b to c. There were no mixed failures with treatment c. The differences in frequencies of failure modes between construction methods were statistically significant (p<0.001) and between tooth surface treatments (p=0.019). Further analysis included examination of the relation between failure mode and fracture force by including the failure mode as a third factor, along with construction method and tooth surface treatment, in a 3-way ANOVA for fracture force. In addition to the significant effects found in the 2-way ANOVA, there was also a significant interaction between tooth surface treatment and failure mode (p=0.027).Conclusions: Surface treatment seems not to affect the teeth-base bond. Denture teeth bonded to a CAD/CAM denture base using PMMA self-curing resin for repairs (Group B) showed the highest bond strength compared to Groups A and C. The highest mean fracture force was in subgroup Ba. The application of MMA yielded the highest mean shear bond strength between artificial teeth and heat-cured PMMA. Sandblasting was found not to have a positive correlation with shear bond strength. Surface roughening theoretically increases bonding surface area, but how it affects the surface tension and the wetting properties of the bonding area should be investigated further. The limitations of the present study were the following: a) only one type of artificial tooth was used, b) only two bonding techniques were used for the CAD/CAM specimens and c) the fracture surfaces were only examined with an optical microscope and not observed using SEM (scanning electron microscope).Clinical significance. The study’s purpose of the study was to investigate the bond strength between artificial teeth and the digital denture base and compare with the conventional heat-curing method as used for more than 80 years. In terms of bond strength, the digital denture construction method can be successfully used in everyday clinical and laboratory practice and replace effectively the conventional heat curing method. Τhe bonding of teeth in the digital workflow can be achieved equally reliable by using self-curing resin for repairs or special bonding resins.

Σκοπός: Ο σκοπός της διατριβής ήταν να αξιολογηθεί η αντοχή του δεσμού ακρυλικών τεχνητών δοντιών με ή χωρίς τροποποιήσεις στον αυχένα, με τη βάση ολικής οδοντοστοιχίας κατασκευασμένης από συμβατική θερμοπολυμεριζόμενη ακρυλική ρητίνη ή από προκατασκευασμένο δίσκο πολυμεθακρυλικού μεθύλιου (ΡMMA). Υλικά και μέθοδοι: Κατασκευάστηκαν 54 κυλινδρικά δοκίμια κατανεμημένα σε τρεις ομάδες, από δύο διαφορετικές ρητίνες οδοντοστοιχιών με βάση το ΡMMA, μία ειδική για τη ψηφιακή μέθοδο CAD/CAM ( ομάδα A, n=18, ομάδα B, n=18) και μία συμβατική ρητίνη, (ομάδα C, n=18). Οι βάσεις των δοκιμίων ήταν κύλινδροι με διάμετρο 25mm και ύψος 20mm σύμφωνα με το ISO/TS/19736. Για την δοκιμασία αντοχής του δεσμού επιλέχθηκε ο κεντρικός άνω τομέας 11 από ακρυλική ρητίνη ( ISO 22112). Σύμφωνα με τις επιφανειακές επεξεργασίες των δοντιών (καμία, αμμοβολή, αμμοβολή και εφαρμογή μονομερούς μεθακρυλικού μεθύλιου, τα δοκίμια χωρίστηκαν εξίσου σε τρεις υποομάδες (a, b, c n=6) εκάστη. Τα δόντια στην ομάδα Α συγκολλήθηκαν με την ρητίνη IVOBASE CAD Bond, ειδική για συγκόλληση δοντιών σε προκατασκευασμένο δίσκο ΡΜΜΑ, στην ομάδα Β συγκολλήθηκαν με την αυτοπολυμεριζόμενη ρητίνη επιδιορθώσεων VERTEX, ενώ στην ομάδα C η συγκόλληση πραγματοποιήθηκε κατά τον πολυμερισμό του ΡMMA με την εν θερμώ πολυμεριζόμενη ρητίνη Meliodent). Όλα τα δοκίμια τοποθετήθηκαν σε υδατόλουτρο απιονισμένου νερού με σταθερή θερμοκρασία 370C για 60 ημέρες. Ακολούθησε δοκιμασία αντοχής στη διάτμηση του δεσμού δοντιών-βάσεων σε πλαίσιο φόρτισης 10knt (MTS Insight) με ταχύτητα φόρτισης 1mm/min. Με την καταγραφή της απόλυτης τιμής της αντοχής στη διάτμηση και της ενέργειας που απορροφά το κάθε δοκίμιο μέχρι την θραύση, προσδιορίστηκε η δύναμη θραύσης και η στιβαρότητα για κάθε δοκίμιο. Μετά τη θραύση έγινε ποιοτική ανάλυση της θραυθείσης διεπιφάνειας των δοκιμίων. Αποτελέσματα: Υπήρξε στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ της μεθόδου κατασκευής σε αντίθεση με την επεξεργασία των δοντιών που δεν ήταν στατιστικά σημαντική. Όλες οι θραύσεις στην ομάδα Α ήταν συγκολλητικές, θραύσεις συνάφειας εμφανίστηκαν μόνο στην ομάδα Β, ενώ στην ομάδα C το μεγαλύτερο ποσοστό των θραύσεων ήταν μικτές. Συμπεράσματα: Η επεξεργασία του αυχένα των δοντιών φαίνεται ότι δεν επηρεάζει την αντοχή του δεσμού δοντιών-βάσης ανεξαρτήτως από τη μέθοδο κατασκευής και τη ρητίνη συγκόλλησης σε βαθμό στατιστικά σημαντικό. Η ειδική ρητίνη IVOBASE CAD Bond φαίνεται πως δεν ενίσχυσε περισσότερο το δεσμό δοντιού-δίσκου CAD/CAM ΡΜΜΑ σε αντίθεση με την αυτοπολυμεριζόμενη ρητίνη η οποία αύξησε συγκριτικά την αντοχή του δεσμού. Στην ομάδα C παρότι η συγκόλληση των δοντιών έγινε κατά την διάρκεια του θερμοπολυμερισμού, δεν ενισχύθηκε συγκριτικά ο δεσμός. Η κατασκευή ολικής οδοντοστοιχίας ψηφιακά ως μέθοδος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ασφαλώς στην καθημερινή κλινική και εργαστηριακή πράξη τουλάχιστον όσον αφορά τον δεσμό με τα ακρυλικά δόντια. Λέξεις-κλειδιά: Ακρυλική ρητίνη οδοντοστοιχίας, συμβατική μέθοδος πολυμερισμού- CAD/CAM, δεσμός δοντιού-βάσης οδοντοστοιχίας, επεξεργασία βάσης δοντιού, αντοχή διατμητικού δεσμού.