Adhesive post-endodontische Restaurationen mit Faserstiften: Push-out-Tests und SEM-Beobachtungen

Zusammenfassung

Ziele. Heutzutage basiert die Restauration endodontisch behandelter Zähne auf der Verwendung von Materialien mit einem Elastizitätsmodul, das dem von Dentin ähnlich ist (18,6 GPa). Faserstifte, Kunstharz-Zemente und einige Kompositharze weisen alle dieses Merkmal auf. Diese Studie bewertete die Haftfestigkeit zwischen Luting-Materialien, Wurzel-Dentin und Faserstiften durch Push-out-Tests und untersuchte die Integration dieser drei Komponenten durch Rasterelektronenmikroskopie.

Methoden. Endodontisch behandelte extrahierte Zähne und Kunststoffplatten wurden verwendet, um die Schnittstelle zwischen Luting-Mittel und Dentin sowie zwischen Luting-Mittel und Stift zu testen.

Ergebnisse. Die chemische Affinität zwischen verschiedenen Komponenten (Luting-Materialien und Faserstiften) ist äußerst wichtig, um eine hohe Haftfestigkeit zu erreichen. Die Haftfestigkeitstests und SEM-Beobachtungen zeigten, dass Kompositharze in vitro besser abschneiden als Kunstharz-Zemente.

Bedeutung. Die in vivo Verwendung dieser Materialien kann die verbleibende Zahnstruktur erheblich verstärken und somit das Risiko von Brüchen und Ablösungen verringern.

Einleitung

In den letzten Jahren hat sich die Auswahl der Materialien, die bei der präprothetischen Restauration endodontisch behandelter Zähne verwendet werden, von der ausschließlichen Verwendung sehr starrer Materialien (Edelstahl, Gold und Zirkondioxid) hin zu Materialien verändert, die mechanische Eigenschaften aufweisen, die dem Dentin näher kommen (Kompositharze und Faserstifte). Auf diese Weise kann eine mechanisch homogene Einheit geschaffen werden.

Diese neuen Materialien sind einfach zu verwenden und haben den Vorteil, das Frakturrisiko zu reduzieren. In einer früheren Studie haben wir die Finite-Elemente-Analyse verwendet, um zu zeigen, dass weniger starre Kernmaterialien Spannungen besser verteilen als starre. Diese Materialien erzeugen keine Kräfte im Schnittstellenbereich, sondern im Dentin um das zentrale Drittel des Kanals. So wird die kritische Schnittstelle zwischen Dentin und Restaurationsermaterial erhalten.

Alle Materialien, die diese Art von 'Mono-Block' bilden, sollten idealerweise einen ähnlichen Elastizitätsmodul aufweisen:

• Harz-Zemente (6,8–10,8 GPa);
• Kompositharze (5,7–25 GPa);
• Faserstifte (16–40 GPa).

Die Anwesenheit von Fasern in einigen Materialien ist ein weiterer Vorteil, da Fasern die Spannung auf einer größeren Oberfläche verteilen und somit die Belastungsgrenze, bei der das Material beginnt, Mikrorisse zu zeigen, erheblich erhöhen. Die Eigenschaften von faserverstärkten Materialien sind gut bekannt:

• hohe Schlagfestigkeit;
• Dämpfung und Abschwächung von Vibrationen;
• Schockabsorption;
• erhöhte Ermüdungsbeständigkeit.

Die Ergebnisse von in-vivo Längsschnittstudien unterstützen die Verwendung von Techniken, die die Krone und das Wurzel-Dentin erhalten, und zeigen, dass obwohl Stifte wichtig für die Retention sind, sie nicht länger als ein Mittel zur Verstärkung des Zahns angesehen werden sollten. Wenn jedoch das verbleibende Kronen-Dentin knapp ist, deuten die Anweisungen der Hersteller sowie die Erkenntnisse in der Literatur darauf hin, einen vorgefertigten Faserstift mit Resinkleber im Kanal zu zementieren, bevor die Krone mit lichtcurablem Komposit rekonstruiert wird. Diese Technik ist angezeigt, wenn eine enge Passung zwischen Kanal und Stift besteht. Wenn der Querschnitt des Stifts stark von dem des Kanals abweicht, erzeugt die klassische Löttechnik eine dicke Schicht Zement zwischen Dentin und Stift. Der Zement hat einen niedrigeren Elastizitätsmodul als die beiden Materialien, die er verbindet, und somit entsteht eine Zone mit hochkonzentrierten Lasten und Spannungen, wie wir zuvor in einer Studie mit der Finite-Elemente-Analyse beschrieben haben. Diese Überlegungen legen nahe, dass Kompositharz, das mechanische Eigenschaften ähnlich wie Dentin aufweist, ein besseres Material für die kritische Schnittstelle zwischen Stift und Dentin wäre, insbesondere wenn die Zementdicke 500 µm überschreitet. Auf diese Weise stellt die Dicke des Materials kein Problem mehr dar.

Es muss auch eine Wahl zwischen verschiedenen Arten von Stiften basierend auf ihren lichtdurchlässigen Eigenschaften getroffen werden:

1. Undurchsichtige Stifte blockieren den Lichtdurchgang erheblich; daher müssen lichtcurable Materialien durch selbsthärtende Kompositharze ersetzt werden. Diese Materialien müssen sehr flüssig sein und eine lange Aushärtezeit haben. Sie sollten mit einer dünnen, wegwerfbaren Metallspitze aufgetragen werden, um die Bildung von Luftblasen zu minimieren.
2. Translucente Stifte können leicht mit lichtcurable Kompositharzen zementiert werden.

Das Ziel unserer Studie war es, die Leistung traditioneller Harzzemente mit Kompositharzen (sowohl selbst- als auch lichtcurable) durch Zugfestigkeitstests und SEM-Beobachtungen zu vergleichen.

Materialien und Methoden

Vorbereitung der Push-out-Testproben

Alle verwendeten Materialien und ihr Youngscher Modul der Elastizität sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefasst. Die Zugfestigkeit der verschiedenen Zementmaterialien wurde an der Schnittstelle mit Dentin und an der Schnittstelle mit verschiedenen Stiften durch zwei separate Push-out-Tests getestet.

Der Herausdrücktest, der die Haftstärke zwischen dem Zementmaterial und dem Wurzel-Dentin bewertete, wurde an 50 extrahierten einwurzeligen Zähnen durchgeführt. Röntgenaufnahmen wurden gemacht, um Elemente mit unregelmäßig geformten Kanälen auszuschließen. Die Krone wurde mit einem Schnitt an der Zement-Schmelz-Grenze mit einer Diamantsäge mit niedriger Drehzahl (Isomet, Buehler Ltd, Lake Bluff, NY, USA) entfernt. Die Zähne wurden endodontisch nach der Ruddle-Technik behandelt, die chemische Maßnahmen (5% NaOCl und 17% EDTA) und mechanische Instrumentierung kombiniert. Der Kanal wurde mit Guttapercha und Pulp Canal Sealer ET (Kerr, USA) gefüllt, und die Guttapercha wurde mit der kontinuierlichen Wellen-Technik (SystemB, Analytic Technology, Redwood, USA) verdichtet. Die ersten 8 mm des Kanals wurden mit einem zylindrischen Diamantbohrer (Komet 837/016, Brasseler, Lemgo, D) geformt, sodass eine gleichmäßige Dicke des Zementmaterials vom koronalen bis zum apikalen Teil des Wurzelkanals erreicht werden konnte. Die Zementmaterialien wurden mit einer Einweg-Metallspitze eingeführt. Der Wurzel wurde dann transversal durchtrennt und es wurden vier 2 mm dicke Abschnitte gewonnen (Abb. 1).

Es wurden auch Proben vorbereitet, um die Haftfestigkeit zwischen Zementmaterial und Stift zu bewerten. Sechzig Kunststoffplatten mit einer Dicke von 3 mm wurden hergestellt, indem ein Stift in die Mitte platziert und mit Zementmaterial unter Verwendung einer Einwegmetallspitze umgeben wurde (Abb. 2). Alle Proben wurden 24 Stunden lang in destilliertem Wasser gelagert, bevor sie getestet wurden.

Push-out-Tests wurden durchgeführt (Abb. 3) mit einer Querkopfgeschwindigkeit von 0,5 mm/min unter Verwendung einer universellen Prüfmaschine (Acquati, Varese, Italien). Die maximale Bruchlast wurde in daN aufgezeichnet und dann in MPa umgerechnet.

Statistische Analyse

Die statistische Analyse wurde unter Anwendung der einseitigen Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt, gefolgt von Scheffés Test als Post-hoc-Vergleich mit einem Signifikanzniveau von p < 0,05.

SEM-Probenvorbereitung

Die verschiedenen Kombinationen von Faserstiften und Zementmaterialien, die durch SEM-Beobachtungen (JSM9-840A, JEOL Ltd, Tokio, Japan) analysiert wurden, sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

Dreißig extrahierte Elemente mit geraden und regelmäßigen Einzelkanälen wurden verwendet. Die Krone wurde an der Zement-Schmelz-Grenze mit einer Diamantsäge bei niedriger Geschwindigkeit abgetrennt. Nach der endodontischen Behandlung wurden die Anwendung des Klebersystems und das Einsetzen des Stifts gemäß den Anweisungen der Hersteller durchgeführt. Einweg-Metallspitzen wurden verwendet, um Kompositharz in den Kanal zu injizieren, während traditionelle Harzzemente mit dem Stift als Träger eingeführt wurden. Die Proben wurden dann längs mit einer Diamantsäge bei niedriger Geschwindigkeit geschnitten und jede Hälfte unter fließendem Wasser mit 600er Siliziumkarbidpapier geglättet. Eine Hälfte jeder Probe wurde mit Gold besputtert (Polaron E5100, Polaron Equipment Ltd, Watford, UK) und die andere Hälfte wurde 20 s lang mit 6N HCl und 10 min lang mit 1% NaOCl vorbehandelt, um die organischen und mineralischen Komponenten des Dentins zu entfernen, damit die Bildung der hybriden Schicht und der Harzstifte besser analysiert werden konnte.

Ergebnisse

Push-out-Tests

Die Daten aus den Push-out-Tests sind in den Tabellen 4 und 5 sowie in den Grafiken I und II dargestellt. Alle Proben zeigten hohe Bindungsstärkewerte (Bereich: 26–30 MPa), obwohl die Werte für die Kombination von Tech 2000 oder Tech 21 mit Panavia F oder Liner Bond 2V signifikant höher waren (p < 0,05). Es gibt einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der Gruppe der Harzzemente und der Gruppe des Kleber-/Kompositharzes.

SEM-Beobachtungen

Abb. 4–9 sind eine repräsentative Auswahl der SEM-Beobachtungen. Die Schnittstelle zwischen dem Kleber und dem Wurzeldentin wurde zuerst beobachtet. Die Dentinvorbehandlung mit ED Primer erzeugte eine Schicht hybridisierten Dentins. Diese Schicht war nicht gleichmäßig entlang der Kanalwände verteilt, und die Harztags, wenn vorhanden, waren unregelmäßig und wiesen unterschiedliche Längen auf.

Bei der Verwendung eines anderen selbstätzenden Klebstoffsystems (CLB2V) wurden unterschiedliche Ergebnisse erzielt, die von Klebeschichten ohne Harzspitzen bis hin zu hybridisierten Dentin-Schichten mit vielen Harzspitzen reichten.

Die Verwendung eines 4. Generation Klebstoffsystems (All Bond 2) schuf eine völlig andere Situation. Sehr lange und zahlreiche Harzspitzen wurden beobachtet. Diese Struktur war durchgehend von der koronalen bis zur apikalen Portion des für den Stift vorbereiteten Raums vorhanden.

Die Verteilung des Zementmaterials im Kanal und die Schnittstelle zwischen Zementmaterial und Stift wurden ebenfalls bewertet. Proben, in denen Harzzement verwendet wurde, zeigten inkonsistente Ergebnisse. Manchmal wurde eine optimale Integration zwischen Stift und Zement erreicht, ohne Luftblasen oder Hohlräume in der Zementschicht. In anderen Proben war der Zement voller Mikrobubbles und in einem Fall nahm eine einzige Blase die gesamte Zementdicke ein.

Bei der Verwendung von selbsthärtendem Kompositharz variierte die Situation von der völligen Abwesenheit bis hin zu einer kleinen Anzahl von Blasen. Die meisten Blasen traten an der Spitze des Stifts auf und traten niemals an der Schnittstelle zwischen verschiedenen Materialien auf.

Die besten Ergebnisse wurden mit der Kombination aus einem transluzenten Stift und einem lichtcurablem Kompositharz erzielt. In allen untersuchten Proben wurden keine Blasen oder Hohlräume gefunden und dieses Material, wie das selbsthärtende Komposit, passte perfekt an die Stiftoberfläche an.

Diskussion

Mit der Verwendung eines 4. Generation Klebesystems (All Bond 2, Bisco Inc., Schaumburg, IL) zeigte die SEM-Analyse die Anwesenheit zahlreicher und sehr langer Harztags über die gesamte Wurzeloberfläche aufgrund der Vorbehandlung mit 37% Phosphorsäure. Der entsprechende Push-out-Test zeigte jedoch nur eine leichte Überlegenheit in der Bindungsstärke dieses Materials. Dies könnte darauf hindeuten, dass die klinische Leistung analog ist. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Studien von Mannocci et al. überein.

Die chemische Affinität zwischen Stift und Zementmaterial spielt eine wichtige Rolle in der Bindungsstärke. Der Hersteller behauptet, dass die Harzmatrix der Tech 2000 und Tech 21 X-op Faserstifte Harz enthält, das durch die Polymerisation von Diphenylpropan und Metiloxiran (dppMor) gewonnen wird, ein Harzmonomer, das mit 10 Methacryloxy Decyldihydrogenphosphat (MDP), das in einigen Zementen vorkommt, kompatibel sein sollte. Die durchgeführten Push-out-Tests für Panavia F und Clearfil LB2V (Kuraray Co., Osaka, Japan) (MDP-basiert) in Kombination mit Tech 2000 oder Tech 21 X-op (dppMor-basiert) ergaben die höchsten Bindungsstärkewerte.

Die verwendete Injektionstechnik zur Anwendung der selbst- und lichthärtenden Kompositharze gewährleistete eine geringere Bildung von Luftblasen und Hohlräumen in allen untersuchten Proben. Der Einsatz von Einweg-Metallspitzen machte diese Technik vorhersehbarer. Die in der selbsthärtenden Harzprobe vorhandenen Luftblasen stammen nicht aus einem Fehler im Lötverfahren, sondern aus der Mischphase der Substratpaste mit dem Katalysator.

Fazit

Die adhäsive Lötung von Stiften ist eine alternative Technik, die vergleichbar und in mancher Hinsicht überlegen ist gegenüber der traditionellen Technik, die mit Harzzementen arbeitet. Kompositharze sind einfach zu handhaben und ergonomisch vorteilhaft, da dasselbe Material verwendet werden kann, um den Stift zu löt und den Kern wiederherzustellen.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Verbindung zwischen transluzenten Stiften und lichtgehärtetem Kompositharz gelegt werden. Diese Technik hat den Vorteil einer verlängerten Arbeitszeit.

Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die vollständige Umwandlung von lichtgehärtetem Komposit in unterschiedlichen Tiefen nachzuweisen.

Autoren: Luca Boschian Pesta, Giovanni Cavallib, Pio Bertanic, Massimo Gagliania

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