腔设计的强度直接影响后复合修复:实证和有限元分析

文摘

本研究的目的是验证假设腔设计不影响的强度直接复合修复材料特性。有限元模型(FEM)和实证测试两腔进行设计:一盒形状(立方体)和凹形状(U)。两个microhybrid复合材料被用来准备样品的帮助下把不锈钢模具。抗压强度进行了测试。结果统计分析。有限元分析和实验测试互相补充,凹的形状显示强度显著高于盒子。材料属性值只有当使用盒子形状的影响。因此拒绝零假设,得出设计显著影响的强度直接复合修复。

1。介绍

复合修复已经彻底改变了恢复性牙科由于他们保守的性质,粘合剂和病人的吸引力。粘合剂,才能使它不必要的清除牙齿结构保留,预防、和便利。成功修复可以用更少的精确的准备工作。

范式转换与保留修复保守的修复,越来越强调微创腔准备。有很多研究报告的影响腔设计牙齿断裂阻力的恢复与间接复合修复(1]。其他的研究(2,3)评估的影响腔设计的边际泄漏复合修复。最早的应用工程原则腔设计,布朗与减少应力集中的目的是(4]。进一步的工作后来Gabel报道(5],布朗[6],Weiland [7]。这些研究的结论是,腔制备应加强恢复材料的属性,这些不利的适当补偿的压力;腔准备允许操作员工作有效,这样一个机械的声音准备了(8]。

努南(9)提供的第一腔设计的研究利用二维光弹性应力分析。从这之后大量的研究使用光弹性技术[10- - - - - -13]调查的影响不同的二类腔设计压力损耗剩下的牙齿结构和恢复材料。Granath和Hiltscher14补充他的模拟研究应变仪测量在调查buccolingual形状的影响,而费舍尔和卡普托(15]调查extracoronal和内准备。有限元法首次引入生物结构的应力分析的面积在1972年由Brekelmans et al。16]。但有缺乏研究的影响腔设计的强度直接复合修复。

本研究的目的是评估的影响腔设计的强度直接复合修复。为此,我们提出一个零假设腔设计不影响的强度直接复合修复材料属性。来验证这个假设,两腔准备设计,传统的盒子和一个新的微创与4°锥凹形腔,两个复合修复材料,研究了Restofill Esthet-X。

2。材料和方法

两个分割不锈钢(轮)与合适的活塞模具制造使用原型设计软件Pro E。模具是由两个不同的形状,框(cube-group我;图1)和凹形状(U设计4°taper-group II;图2)。内部线和点的角度是圆形和维度(高度××宽度长度)。“U”的内部半径在凹形状是5毫米。模具的内表面光滑,抛光和毫米标志刻在墙上促进增量复合固化。

两个microhybrid复合材料,Restofill(群)和Esthet-X (B组)被用于这项研究。材料的成分表1。20个样本准备每个设计,10为每个材料。复合材料被压缩成模具使用能经受考验冷凝器和压力应用于消除空洞的帮助下建成的。柱塞的模具。每2毫米增加复合是治愈的QTH光固化强度的400 mW /厘米²40年代。模具的四个角落都集中的10年代养护提示,以确保足够的固化。最后的增量是聚酯薄膜覆盖养护期间地带。

分割模具设计确保了标本被轻松没有压力。

2.1。实证测试

复合样本加载下压缩在一个万能试验机英斯特朗)(十字头1毫米/分钟的速度。负载在骨折指出,抗压强度计算。

2.2。有限元法

6.7有限元分析(有限元工具)是用于创建上述模具的三维模型使用高分辨率图像。一个立方体和u型模型尺寸设计。(数据3和4)“U”的内部半径是5毫米。模型有以下物理特性:20 GPa的弹性模量,泊松比(γ)为0.3,密度700公斤/米³。动态显式有限元分析程序类型选择与端部固定边界条件。网格大小的1毫米和0.1毫米大小的元素被用于这项研究。在1500 N·冯·米塞斯应力计算负载与有限元分析6.7 EF1软件。

2.3。统计分析

以及做了分析结果的统计学意义。列文的平等的方差和测试以及平等的手段是为内部和组间比较的力量值。

3所示。结果

3.1。实证测试

抗压强度被发现33 MPa(组我一盒设计,Restofill), 21.25 MPa(集团我B箱设计,Esthet-X), 49 MPa(集团二世一个保守的设计Restofill)和49.49 MPa (B组II凹设计Esthet-X;表2)。

3.2。有限元法

组我·冯·米塞斯应力(立方体网格)被发现25.6 MPa(图5)和第二组(u形模型)66 MPa(图6)的负载1500 N。有59%的改善强度(表凹设计时使用3)。

实证测试显示统计上显著更大强度组II比组我;表2)有限元的结果还显示更大的值组比我(表二3)。子组中,有更高的强度(表2)比B箱腔(我)时使用()。concave-shaped腔使用时,没有区别之间的强度值2材料()。凹形设计时使用的子群显示,33%和子群B显示强度提高57%。

4所示。讨论

本研究提出了一个零假设腔设计并不扮演重要角色的力量直接复合修复。在此基础上,2腔的设计进行了测试。的第一腔的影响研究制备的牙齿是淡水河谷(17]。制备地峡宽度的影响进行了研究,发现没有声音的极限断裂强度的差异与1/4 intercuspal距离牙齿腔准备。然而,当地峡宽度增加从1/4到1/3 intercuspal距离,显著削弱的准备牙8]。

两级空腔形状优化过程制备研究发现,压力水平在tooth-restoration界面优化设计与常规设计相比显著减少,不管成键条件(18]。本研究两腔的设计进行评估的影响强度的两种不同的复合修复材料。发现保守的设计(凹形状)最好的力量(双重的平均)比传统设计不考虑材料的类型。强度最大的改进是注意到subgroupB (Esthet-X)在实证测试腔设计时改变(凹面与盒子)。传统的设计(盒子形状)表明,Restofill强度明显优于Esthet-X(1 -和1/2-fold)。

蛀牙和大cavosurface角(CSA),这被认为是导致低应力集中在自由表面附近,被发现有更好的边缘完整性有限元研究利用轴对称模型(19]。类似的空腔形状也调查Hembree Jr。20.]。提出了一种碟形腔设计和追究复合修复(21- - - - - -23]。在临床试验中,51等准备工作完成后,评估每年10年和70%继续使用[修复是可以接受的22]。最近的一项研究比较了修复的生存置于碟形蛀牙的修复放在隧道准备(23]。平均寿命28.8和30.3个月后,隧道和碟形修复幸存下来的比例为46%和76%,分别。此外,碟形修复龋齿发展显示低于隧道修复后24个月的观察期。替代腔形状提议在上面的作品大多是基于经验和直觉的调查人员18]。在目前的有限元模型(FEM)和实证研究测试表明,保守的凹面设计,有一个更大的CSA由于4°锥度,证明two-and-half-fold增加强度比传统的盒子设计的对接,从而降低CSA。因此现在的结果同意以上的工人。

在另一项研究中使用形状优化技术,发现优化设计显示显著(24%)提高抵抗压缩负荷下剥离与传统设计相比(24]。在目前的研究中,凹的设计(组2)显示,抗压强度增加59%和57%相比,传统的盒子设计(集团)在有限元方法和实证测试,分别。

在断裂力学研究的釉质和牙本质发现他们表现为脆性材料和部队生成通过咀嚼和磨牙症有可能启动骨折时,牙齿被腔改变制备(25]。因此,设计的重要性腔准备减少任何潜在的压力浓度是公认的。彻底去除牙齿结构导致减少牙齿的断裂强度,并增加边际差距形成已有详细记载在许多其他研究[1,26- - - - - -29日]。

本研究的结果与上述协议研究和保守的设计导致更强的恢复。即使是材料强度较低也可以完成同样材料具有更高的强度,如果选择了保守的设计将恢复。

因此准备设计的零假设不影响直接复合修复被拒绝的力量。

5。结论

本研究只测试腔设计的效果直接复合修复的抗压强度。抗拉和抗弯强度没有分析。也只有2复合材料进行了测试。然而保守设计的重要性已经突出了本研究的发现。因此在体外的研究的局限性,它可能会得出结论,一个保守的凹腔设计的锥形提供了一个更高的力量直接复合修复无论恢复材料。这样一个腔设计也满足微创牙科的目标。因此,零假设,设计不影响的强度直接复合修复被拒绝。然而,进一步的有限元分析和临床调查所需的其他保守腔设计验证替代假设腔设计发挥了重要作用,改善直接抗拉和抗弯强度的复合修复。

确认

作者希望表达自己衷心诚挚的感谢教授Balasubramanian Krishnan,头,无损评价中心机械工程系,机械设计部分,印度科技学院的马德拉斯Jothinathan先生,以上实验室的项目顾问对他们的帮助和支持在完成有限元分析。

引用

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