诊疗椅边的CAD / CAM修复树脂复合材料:选择力学性能的比较

文摘

客观的。目的是评估弯曲强度、弯曲模量、显微硬度、威布尔模量和抗压强度6树脂复合块(Grandio Blocs-GR, Tetric CAD-TE,杰出的Crios-CR,武士刀Avencia-AV, Cerasmart-CS,和Shofu块HC-HC)。方法。弯曲强度和弯曲模量测量用三点弯曲试验和使用维氏显微硬度的方法。威布尔分析也执行。结果。材料显示挠曲强度从120.38 (HC) 186.02 MPa (GR),弯曲模量从8.26 (HC) 16.95绩点(GR)和显微硬度70.85 (AV)到140.43 (GR)。威布尔模量和抗压强度范围从16.35 (CS)到34.98 (TE)和从123.45 MPa (HC) 190.3 MPa (GR),分别。结论。GR、TE和CR提出更高的抗弯强度、模量、威布尔模数,比其他的特征强度。

1。介绍

在过去的几年,显著增加使用计算机辅助设计和计算机辅助制造(CAD / CAM)的间接牙科修复是注意到1- - - - - -3]。

导致intraoral进展成像,制造技术,硬件开发,软件,和单片材料称为块适用于CAD / CAM转移。数字系统提供一个机会来制造审美固定修复在一个访问由于许多步骤消除典型的传统技术。快速制造的诊疗椅边的牙色的修复已经获得的光学impression-taking,设计和加工。广泛的多样性的材料用于CAD / CAM修复。这些材料是制造所需的化学和物理性质的保证和传统生产的机械强度优于同类产品(4]。

CAD / CAM的材料可分为金属、陶瓷、树脂(聚methacrylate-PMMA,树脂复合,nanoceramics)和polymer-infiltrated-ceramic-network材料(PICN) [5]。两种类型的材料是目前用于审美诊疗椅边的间接修复:玻璃陶瓷/陶瓷和树脂复合材料。

CAD / CAM树脂复合材料是一种相对较新的材料,很多都是相对较新,缺乏科学文献数据对他们的机械性能。树脂复合材料和陶瓷材料之间的差异是众所周知的,造成它们的组成和结构,影响其力学性能。微晶玻璃/陶瓷材料弯曲模量的显示相当高值(E_f)和维氏硬度比树脂复合材料(≥60 GPa, > 4 GPa与9-20 GPa 0.4绩点,分别)。尽管有这样的显著差异,这两种类型的材料是广泛而成功地用于恢复牙医。树脂复合材料包括陶瓷粉(或陶瓷网络)和树脂更容易磨机和维修intraorally [6- - - - - -8]。

提供长期的临床研究证明了CAD / CAM的耐久性CEREC®(Sirona牙科、Bensheim、德国)陶瓷修复在5年存活率为97%,95.5%的9年内,88.7%在17年(9- - - - - -12]。不幸的是,由于市场上的相对较短的可用性,没有长期的临床试验在CAD / CAM树脂复合块。由于广泛的复合材料对铣、预测临床成功的选择材料,在实践中,主要是基于他们的审美属性和减少对机械应该类似于牙齿的结构。大部分的数据是由制造商提供。然而,我们可以找到一个显著差异的结果,很难解释的方法论的差异(6,13,14]。

这项研究的目的是比较弯曲强度、弯曲模量、硬度、和失效概率6商用树脂复合CAD / CAM的材料。

2。材料和方法

2.1。研究设计

挠曲强度的比较,弯曲模量、显微硬度、威布尔模量和抗压强度6复合材料为诊疗椅边的CAD / CAM系统。测试复合CAD / CAM模块Grandio集团®(VOCO、Cuxhaven、德国),Tetric CAD®(Ivoclar Vivaden, Schaan,列支敦士登),辉煌Crios®(Coltene / Whaledent A.G. Altstatten,瑞士),武士刀Avencia块®(Kuray Noritake牙科,东京,日本),Cerasmart®(GC牙科产品欧洲,鲁汶,比利时),和Shofu块HC®(Shofu Inc .)、日本京都),他们的作文根据文学放在桌子上1(15- - - - - -20.]。

2.2。样品制造

CAD / CAM模块被削减的低速水冷金刚石锯Miracut 151 (Metcon、囊、土耳其)获得60棒状的标本,10为每个材料。标本被玻璃完成磨床(JZO、Jelenia Gora、波兰)用湿碳化硅(最初240 ISO / FEPA,平均晶粒尺寸68μ最后400 ISO / FEPA,平均晶粒尺寸35μ米)直到15毫米长,尺寸4毫米宽,1.5毫米厚达到根据ISO 6872:2015(0.01毫米)准确性21]。样本储存在室温下干燥。样品制备根据ISO 4049是不可能由于材料块的大小(22]。

2.3。方法

弯曲性能测量使用进行了三点弯曲试验,支持跨12毫米和1毫米/分钟的速度使用万能试验机LabTest 5.030年代LaborTech®(LaborTech Opava,捷克共和国)配备Test&Motion®(LaborTech Opava,捷克共和国)软件(按照ISO 6872:2015) [21]。

抗弯强度(σ_f)从三点弯曲结果计算使用以下公式: 在哪里F在弯曲的最大负载测试,l辊跨度(12毫米),宽度(4毫米)h的高度(2 mm)酒吧。

弯曲模量(E_f)从三点弯曲结果计算使用以下公式: 在哪里F是加载,l辊跨度(12毫米),(4毫米)和宽度h酒吧的高度(2毫米),d相对应的挠度负载吗F。

维氏显微硬度测量通过的意愿测试仪(日本岛津公司HMV-2T,京都,日本岛津公司公司日本)有一个负载980.7 mN(高压0.1)和10年代的停留时间。五个缺口为每个标本应用在一个随机位置。然后,机器自动计算硬度值作为高压01。在测量之前,表面复合橡胶的样本顺序抛光HiLusterPlus®抛光系统(克尔Corp .)、橙、钙、美国)。显微硬度测量进行了在同一样本用于三点弯曲试验。

2.4。统计分析

获得的数据进行了测试使用单向方差分析分析方差的同质性( ),在事后多重比较图基的测试使用Statistica 13 PL软件(StatSoft波兰)。显著性水平是设定在 。威布尔数据也获得形状和尺度参数进行。威布尔模量(米)和失效概率(P_f使用以下公式计算: 在哪里米威布尔模数,σ₀威布尔特征强度,σ抗弯强度。

3所示。结果

意思是弯曲强度、弯曲模量和显微硬度为所有测试材料如表所示2和数字1- - - - - -3。显著统计学差异的所有研究参数被发现。

挠曲强度的值的范围从120.38(标准差6.54)186.02 MPa对HC (SD 10.49)为GR MPa。GR的挠曲强度明显高于相对于其他测试材料( )相比也明显高于TE和CR AV和CS, TE, CR、AV、CS HC相比。对CR-TE和AV-CS之间没有显著差异被发现。挠曲强度不等的递减顺序如下:GR > TE > CR > AV > c > HC。

弯曲模量的值的范围从8.26 (0.55 SD)对HC GPa 16.95(标准差0.50)GR的GPa。GR的弯曲模量明显高于相比其他测试材料,也是更高的TE和CR与AV相比,CS和HC。弯曲模量的值改变的降序排列如下:GR > CR > TE > c > AV > HC。

显微硬度值的范围从70.85(标准差1.62)AV为GR 140.43(标准差5.47)。GR的显微硬度明显高于相比其他材料进行测试。相似的价值观TE和CS CR和HC被发现。显微硬度值递减顺序如下:GR > HC > CR > TE > c > AV。

威布尔模数计算(米为CS)范围从16.35到34.89 TE。威布尔模数的排名是如下CS > HC > AV > GR > CR > TE。威布尔生存曲线的弯曲强度,显示失败的概率(P_f在任何压力),如图所示4。威布尔特征强度(σ₀对HC)范围从123.45到190.30 GR(表2)。威布尔值的特征强度(σ₀递减的顺序如下:GR > CR > TE > AV > c > HC。

4所示。讨论

牙科材料的机械性能评估是基于体外试验的结果。牙科材料的特点,在实验室条件下能够预测临床表现在某种程度上虽然口腔环境的模仿很难在体外重建。国际标准组织协议,阐述了标准化的测试方法,和所需的品质比较牙科修复材料的属性。按照标准的程序执行的测试结果可以消除制造商关于材料的无根据的断言优势和预测成功的牙科材料在临床条件下(23]。

牙科修复材料,除了满足审美需求,应该承受生物力学力量赋予他们在函数。因为牙科修复是静态的实体,是衡量所有修复材料的力学性能对其抗变形或断裂在外加负载(23]。

力量作用于材料主要是抗拉、抗压、抗剪、抗扭。此外,弯曲力的编译紧张,遭受intraorally压缩和剪切力。尽管牙科材料的常见故障引起的拉应力,任何力量应用于恢复可能是拉伸、压缩和剪切力。因此,挠曲强度,测试用三点弯曲试验,反映了压缩和剪切应力在相同的示例中,它是最好的方法来模拟应力应用于牙科材料的口腔条件(24- - - - - -26]。

抗弯强度提出了最大应力材料时所经历的失败。因此,一个高的价值σ_f是一个必需的属性的间接修复材料承受咀嚼的力量没有骨折。

测试材料用于永久间接单齿修复,如镶嵌/裱贴,贴面板,部分冠,或全冠。因此,他们应该牙科组织力学性能类似的困难。在我们的研究中,干燥后的挠曲强度测量存储的样品不同于120.38到186.02 MPa(大约65%)。然而,获得的值是类似与牙本质,不同于109±10 212.9±41.9 MPa (27,28]。研究了CAD / CAM的材料、GR、最填充复合材料的比较,揭示了挠曲强度相对于其他材料的最高价值。然而,这是远远低于双轴弯曲强度由制造商(分别为186.02 MPa和333 MPa) [16]。似乎太大的差异是由于使用不同的测量方法29日]。TE和CR显示强度略低,约170 MPa。TE显示远低于双轴弯曲强度由制造商(分别为170.65 MPa和273.79 MPa) [17]。CR相比有较低的挠曲强度的24小时蓄水后发现文献中记录(170.46 vs 198 MPa) [30.]。CS原来还挠曲强度值低于制造商的数据和其他研究的结果,无论材料存储(20.,25,31日- - - - - -34]。同样,HC透露挠曲强度低于制造商的干燥后获得的数据和其他研究的结果存储和类似的热循环和蓄水后获得的数据20.,30.]。GR、TE和CR提出了挠曲强度显著高于其他材料,而CS,类似的填充内容TE和CR,显示显著降低强度。记录的挠曲强度值,低于其他作者报道和制造商,可能的结果的不同应用方法(如样品表面的粗糙度,云霄,和几何的样品)和材料生产过程偏差(20.,25,30.,31日,33,34]。

抗弯强度是决定材料性能的重要参数,但不确定材料将在加载变形。因此,对于更好地理解材料的行为,有必要确定弹性通过测量弯曲模量。三点弯曲试验允许同时计算弯曲强度和弯曲模量E_f。弯曲模量称为“弯曲弹性模量,”或“弹性模量”或“弹性模量”,或简单的“弹性模量”是由获得的应力-应变曲线的斜率在第一或第一步的三点弯曲试验,并确定刚度(21,25,26]。

E模的牙齿硬组织基于文献范围从74年到130年平均绩点为人类牙釉质和牙本质(从17.7到29.8的绩点35- - - - - -38]。比较这些参数揭示了一个重要的釉质和牙本质的区别。组织的力学性能,包括E内模量,改变牙齿结构取决于位置和取决于很多因素,例如,矿化,小管密度和方向35,39]。

结果表明,测试材料,储存在干燥的条件下,提出了较小的弹性模量的值相对于搪瓷。只有一个测试materials-GR揭示了弯曲模量接近牙本质的价值。GR弯曲模量最高,近2倍的AV比记录的值,CS和HC。CR和TE弯曲模量低于GR,但明显高于为AV记录的值相比,CS, HC。弯曲模量的值记录下来,GR、CR和HC相似值获得不同的研究论文(18,20.,25,30.]。弯曲模量的HC显示较低价值比由Lauvahutaton等人在干旱条件下(20.]。这一研究获得的CS弯曲模量的值较低相比,Lauvahutaton等的研究。20.和劳森等。32]和高于Awada报道,内桑森[25]。

树脂复合材料测试在这项研究是由树脂保税填料导致低得多E模块值比搪瓷。值得一提的是,一种新的material-polymer渗透ceramic-network (PICN)是生产而不是聚合树脂的混合粉的树脂浸润多孔烧结固体陶瓷块。由于这一过程中,一个复合E27.26到37.95的绩点是获得(模量5,40,41]。然而,这种材料抗弯强度值低于大多数CAD / CAM树脂复合材料综述了研究。它只超过HC的挠曲强度42]。

较低的材料E模数值转移负载在牙齿结构比硬陶瓷材料(43]。尽管他们,树脂复合材料的临床结果不不同于黄金铸造修复(44]。

牙科材料的表面硬度可以看作一种预测材料的耐磨性35,45]。然而,CAD / CAM的低硬度材料有助于他们铣易感性(6]。

显微硬度测试(Vickers)透露,GR,含有86%重量填料,研究了CAD / CAM中是最难的材料,几乎2倍比其他人更难。获得的结果略低于制造商的数据(16(140.43和154.6),高于Alamoush等获得的数据。15),(140.43和121.8)。同样,CS显微硬度高于Lauvahutaton et al。20.),劳森et al。32],Kamonwanon et al。46]。HC的显微硬度值高于独立的数据中包含的值和制造商的20.,46]。Kamonwanon et al。46]发现低硬度值(近一半)CS, AV,也比我们的结果和HC低于通过Alamoush et al。15),Lauvahutaton et al。20.],劳森et al。32]。牙釉质硬度范围从270年到360年从50 - 62.3和牙本质的15,47]。我们的数据显示,所有测试材料的硬度高于牙本质的但远低于搪瓷的。树脂复合材料的显微硬度进行比较时,我们也应该注意,硬度不是一个预测材料的磨损。树脂复合材料磨损不仅会发生摩擦的结果,但也由于化学退化引起的咄咄逼人的口腔环境(48,49]。

如今,研究人员利用威布尔数据基于“弱连接理论”,并允许估计材料的概率失败(50- - - - - -52]。威布尔模量(米)一个重要的实践表明,因为更高米值意味着更小的偏差的挠曲强度,表明更好的同质性的材料。出于这个原因,较高的材料米价值是可取的,甚至与挠曲强度略低(50- - - - - -52]。确定失败的可能性在任何可能的压力水平允许评估材料的可靠性和估计的可靠性测试材料加载函数(53]。威布尔的特征强度值估计,失败的概率等于63.2% ( )。TE显示最高的米值(34.89)σ₀173.26 MPa, GR,最高的材料σ₀190.30 MPa,显示米值为25.72。的米和σ₀GR值、TE和CR高于记录了CS (m)最低和HC(最低σ₀)。Stawarczyk et al。34]报道低威布尔模数为CS和HC和更高的抗压强度值。可能解释在样品表面粗糙度的区别。上面提到的作者抛光样品P4000(平均粒径2.5μ35米)和P400(现在study-average粒度μ米)。然而,它应该记得铣床过程获得的材料与金刚石钻头和表面的影响铣削过程和粗糙。(54)在临床过程中,树脂复合材料的内部表面通常是胶粘剂胶结(50前喷砂μ米氧化铝₂),只有外表面抛光。

5。结论

在它的限制在体外研究中,可以得出结论,挠曲强度,弯曲模量,测试材料的维氏硬度呈现显著差异。

因此,临床医生应考虑这些差异在规划牙齿间接修复使用这些材料。

GR、TE和CR提出更高的抗弯强度、弯曲模量、威布尔模数,威布尔比其他的特征强度。

有必要开发修复材料(方法)的应力-应变行为更类似于自然牙齿结构。σ_f:挠曲强度;E_f:弯曲模量;HV01:维氏显微硬度;米:威布尔模数;和σ₀:威布尔特征强度。材料相同的字母在一列不明显不同( )。平均值(n= 10)和标准差在括号中。x̅:意思是;SD:标准差。

数据可用性

数据是可用的。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由弗罗茨瓦夫在格兰特ST.B010.17.02医科大学的支持。

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