Fluoreszenz von Zahnhartsubstanz und Füllungsmaterialien (ZMK

Dentalforum
Fluoreszenz von Zahnhartsubstanz
und Füllungsmaterialien
Das Zahngewebe bei Patienten unterschiedlichen Alters zeigt voneinander abweichende Fluoreszenzeigen­
schaften, wie die Autoren u. a. anhand einer eigenen Studie feststellen konnten. Diese Feststellung gilt es ge­
rade bei der Anfertigung ästhetischer Restaurationen zu beachten, da auch das Fluoreszenzverhalten von Fül­
lungsmaterialien stark variiert. Anhand eines Fallbeispiels wird gezeigt, dass der Zahnarzt gut beraten ist, wenn
er diesen Aspekt hinreichend berücksichtigt.
Zahnärzte erstellen heute mithilfe
moderner Dentalmaterialien Restaurationen, die den optischen Eigenschaften der natürlichen Zähne entsprechen und zugleich die erforderliche hohe Stabilität aufweisen. Die
höchsten Ansprüche an optische Parameter stellen junge Menschen. Sie
möchten für gewöhnlich makellos
weiße Zähne haben und ein strahlendes Lächeln zeigen können, selbst
dort, wo für Spezialeffekte Schwarzlicht verwendet wird: in Diskotheken
und Nightclubs. Die ultraviolette
Strahlung des Schwarzlichts lässt die
natürlichen Zähne besonders fluoreszieren. Hinsichtlich der Fluoreszenzeigenschaften von Restaurationsmaterialien bedeutet Schwarzlicht aber
auch die ultimative Qualitätsprobe.
Der Effekt der Fluoreszenz | Die
kurzwelligen (λ < 400 nm) UV- und
die langwelligen (λ > 700 nm) Infrarotstrahlen werden vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen.
Bei der UV-Strahlung von Objekten
kann jedoch der Effekt der Fluoreszenz eintreten. Das Phänomen der
Fluoreszenz ist durch die Fähigkeit
bestimmter Substanzen bedingt,
Strahlungsenergie des kurzwelligen
Spektralbandes zu absorbieren, wobei ein Teil der Energie im Bereich des
sichtbaren Lichts abgegeben wird.
Ein natürlicher Zahn emittiert bei UVLicht eine schwache weißlich-blaue
Fluoreszenz. Dies ist bei der Auswahl
von Füllungsmaterialien zu beachten.
Ohne diese Fluoreszenzeigenschaft
sehen Füllungsmaterialien bei UVLicht dunkel aus und der restaurierte
Zahn (Abb. 1) fällt gegenüber den anderen Zähnen in der Mundhöhle auf
(Abb. 2). Das Fluoreszenzspektrum
eines Kompositmaterials kann violett
oder bläulich-grün sein. Ferner kann
sich die Fluoreszenzintensität der Füllungsmaterialien von derjenigen der
Zahnhartsubstanz
unterscheiden
(Abb. 3 u. 4). Für eine hochwertige
ästhetische Wirkung sollte das gewählte Füllungsmaterial daher Fluoreszenzeigenschaften besitzen, die
denen eines natürlichen Zahns ähnlich sind.
Eigene Studie: Behandlungsop­
timierung durch Komposit mit
Fluo­reszenzeigenschaften | Das
Ziel dieser Studie war es, die Qualität
der Zahnbehandlung in der Klinik zu
optimieren durch die Verwendung
eines Komposits mit Fluoreszenzeigenschaften, welche denen der natürlichen Zahnsubstanz entsprechen.
Dazu wurden zunächst die optischen
Eigenschaften und hierbei insbesondere die Fluoreszenzparameter von
Zahngeweben und Füllungsmaterialien im Labor untersucht. Die unter
klinischen Bedingungen erstellten ästhetischen Restaurationen wurden
hernach nach analogen Kriterien bewertet.
Materialien und Methoden | Es
wurden die folgenden Materialien
auf ihre Fluoreszenzeigenschaften
untersucht: 40 intakte Zähne, die
Abb. 1: Verblendungen auf zentralen
und lateralen maxillären Schneidezähnen.
Abb. 2: Die Füllungsmaterialien unterscheiden sich in Spektrum und Intensität
der Fluoreszenz, wenn die Zähne kurzwelligem Licht ausgesetzt werden.
Abb. 3: Die distale Kante des Zahns 11
wird mit Kompositmaterial restauriert.
Abb. 4: Die Fluoreszenzintensität des
Kompositmaterials übertrifft die entsprechenden Parameter des Zahns.
Herstellerangaben zu den verwendeten Produkten sind im Beitrag integriert.
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nach klinischen Indikationen Patienten der jüngeren (bis zu 25 Jahre)
und der älteren (45 bis 60 Jahre) Altersgruppe extrahiert worden waren;
30 Schliffbilder intakter Zähne; 24
Proben von Füllungsmaterialien (einschließlich Grandio und Amaris,
beide Fa.VOCO/Cuxhaven). Ebenfalls
un­tersucht wurden 60 unter klini­
schen Bedingungen mit den Kompositen Grandio und Amaris erstellte
ästhetische Restaurationen.
Für die am Institut für Physik der nationalen Akademie der Wissenschaften
der Republik Weißrussland durchgeführte Messung der Fluoreszenzeigenschaften kam ein automatisiertes
Fluoreszenzspektrometer zum Einsatz, welches aus einem Anregungsmonochromator und einem Registriermonochromator besteht. Als Anregungsquelle diente eine Xenon-
Lampe. Nach Durchlaufen des Monochromators wurde das Lichtsignal
mithilfe eines gekühlten Photomultipliers im Photonenzählmodus mit
230–800 nm registriert.
Ergebnisse und Diskussion | Die
Eigenschaften der Fluoreszenzspektren der Schmelz- und Dentin-Schliffbilder sowie diejenigen der extrahierten intakten Zähne von Patienten
der verschiedenen Altersgruppen
sind in Abbildung 5 dargestellt. Es
zeigt sich, dass die höchsten Intensitäten an Fluoreszenzemissionen für
die Schmelz-Dentin-Grenze (dentinenamel junction, DEJ) verzeichnet
wurden (Kurve 1 und 2). Dabei wird
deutlich, dass bei den Zähnen der
jüngeren Patientengruppe ein Peak
von 16.400 ± 162 bei einer Wellenlänge von 450 nm gemessen wurde
Abb. 5: Eigenschaften des Fluoreszenzspektrums von Zahnhartsubstanz:
1 – DEJ eines schwach mineralisierten Zahns. 2 – DEJ eines mineralisierten Zahns. 3 –
Schwach mineralisiertes Dentin. 4 – Mineralisiertes Dentin. 5 – Intakter Zahn eines Patienten der jüngeren Altersgruppe. 6 – Intakter Zahn eines Patienten der älteren Altersgruppe. 7 – Schwach mineralisierter Schmelz. 8 – Mineralisierter Schmelz.
(Kurve 1). Bei den Zähnen der älteren
Patientengruppe wurde ein Intensitätspeak von 12.500 ± 152 bei einer
Wellenlänge von 465 nm gemessen
(Kurve 2). Diese hohen Werte der
DEJ-Fluoreszenzintensität lassen sich
auf die Anregung und die sich daraus
ergebende Fluoreszenz der Kollagenfaser-Vernetzungsproteine
zurückführen, welche in diesem Teil des
Zahns in großer Menge vorhanden
sind.
Die Untersuchung der Dentinfluoreszenzaktivität ergab, dass die durchschnittliche Dentinfluoreszenzaktivität der Zähne der jüngeren Patientengruppe im Vergleich zu den stark mineralisierten Zähnen der älteren Patienten um 2.500 ± 130 höher lag
(Kurve 3 und 4). Die höchste Fluoreszenzintensität an der Oberfläche des
schwach mineralisierten Dentins wurde mit einem Peak von 10.500 ± 149
bei 460 nm gemessen (Kurve 3). Das
stark mineralisierte Dentin hingegen
zeigte einen Fluoreszenz-Peak von
8.000 ± 141 bei 460–500 nm (Kurve
4).
Die Analyse der Fluoreszenzamplituden der Schmelzoberfläche (Kurve 7
und 8) ergab für schwach mineralisierten Schmelz eine niedrige Fluoreszenzintensität von 2.750 ± 130 bei
450–480 nm (Kurve 7). Stark mineralisierter Schmelz zeigte einen Fluoreszenz-Peak von 2.200 ± 130 bei 500
nm (Kurve 8). Diese unterschiedlichen
Spektralkurven könnten zugleich ein
Beleg für die grundsätzlich unterschiedlichen Schmelzfluoreszenzspektren der Zähne jüngerer und älterer Patienten sein.
Es wurde durch die Untersuchung der
Dentin- und Schmelzfluoreszenz
nachgewiesen, dass die Gesamtfluoreszenzaktivität intakter Zähne bei
Patienten unterschiedlicher Altersgruppen sich nicht signifikant unterscheidet (Kurve 5 und 6). Die Fluoreszenz-Peaks intakter Zähne betrugen
bei den Zähnen jüngerer Patienten
4.500 ± 138 bei 470 nm (Kurve 5)
und bei den Zähnen älterer Patienten
4.250 ± 138 bei 475 nm (Kurve 6).
Die Kurvenverläufe zeigen zugleich
die Unterschiede in der Intensität bei
gleicher Fluoreszenzfarbe.
Herstellerangaben zu den verwendeten Produkten sind im Beitrag integriert.
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Die ermittelten Daten lassen sich wie
folgt interpretieren: Die SchmelzDentin-Grenze und das Dentin der
intakten Zähne jüngerer Patienten
weisen hohe Fluoreszenzintensitäten
auf (16.400 ± 162 bzw. 10.500 ±
149, Kurve 1 und 3). Diese Fluoreszenzintensität der intakten Zähne
wird jedoch durch die geringe Fluoreszenzintensität des Schmelzes gemindert. Mit anderen Worten: Das
vom Dentin und von der DEJ emittierte Licht wird abgeschwächt und
verliert seine ursprüngliche Intensität,
wenn es den gering fluoreszierenden
Schmelz passiert.
Auch bei der Untersuchung der Füllungsmaterialien
wurden
unterschiedliche Fluoreszenzintensitäten
festgestellt (Abbildung 6). Dabei erwiesen sich die Fluoreszenzspektralkurven der Kompositmaterialien
Grandio und Amaris als ähnlich und
zeigten bei 450 nm einen Peak. Bei
Grandio betrug dieser 6.250 ± 32
(Kurve 2), bei Amaris 3.150 ± 32
(Kurve 3). Kurve 1 zeigt zum Vergleich die Fluoreszenzspektralkurve
eines Materials zur Simulation der
Schmelz-Dentin-Grenze; die Kurven 4
bis 6 zeigen die Fluoreszenzspektralkurven von Glasionomerzementen.
Um bei Restaurationen möglichst natürliche Fluoreszenzeigenschaften zu
erzielen, schlagen wir daher vor,
Kompositmaterialien mit einer mittleren Emissionsintensität zu verwenden, wie sie zum Beispiel die verwendeten Materialien aufweisen.
Klinischer Fall | Die Restauration an
Zahn 11 unterschied sich bei Tageslicht farblich vom benachbarten Zahn
21 (Abb. 7 u. 8). Bei UV-Licht trat der
Unterschied noch deutlicher hervor
(Abb. 9). Um diesen ästhetischen
Mangel zu beheben, sollte eine Komposit-Verblendung an Zahn 11 vorgenommen werden. Zunächst wurden
Zahn 11 und Zahn 21 mit einer fluoridfreien Paste gereinigt. Die Farbe
des Füllungsmaterials (Amaris, Fa.
VOCO) für Zahn 11 wurde bei Tages-
licht auf Zahn 21 angepasst, wobei
auf die physiologischen und psychologischen Besonderheiten der optischen Wahrnehmung geachtet wurde.
Der Zahn wird normalerweise durch
drei vertikale und drei horizontale Linien in neun Segmente unterteilt.
Vertikal ergeben sich dadurch die Bereiche okklusal, median und zervikal,
horizontal die Bereiche mesial, medial
und distal. Dementsprechend werden
jeweils getrennt für den zervikalen
und zentralen Bereich, den Approximalrand und die Inzisalkante die Anforderungen an die Restauration bestimmt. In diesem Fall waren zur Herstellung eines Aufbaus für den zen-
Abb. 7: Die Restauration an Zahn 11 unterscheidet sich farblich von den Nachbarzähnen.
Abb. 8: Zahn 11 befindet sich in einer
vestibulären Stellung.
Abb. 6: Fluoreszenzspektren von Füllungsmaterialien: Kurve 1 – Material zur Simulation
der DEJ. Kurve 2 – Grandio. Kurve 3 – Amaris. Kurven 4 bis 6 – Glasionomerzemente.
Abb. 9: Das Fluoreszenzspektrum der
Restauration an Zahn 11 entspricht nicht
dem des benachbarten Zahns 21.
Herstellerangaben zu den verwendeten Produkten sind im Beitrag integriert.
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tralen maxillären Schneidezahn zwei
opake Farben erforderlich: gelblich
für den zervikalen Bereich und ein
hellerer Farbton für die zentrale Region. Ein opakes Weiß ermöglichte hier
ein Überdecken der Zahnpigmentierung. Zudem wurden drei Schmelzbzw. Transluzenzfarben benötigt: ei­
ne für den zervikalen Bereich, eine für
die Hauptverblendungsregion und
eine für die Inzisalkante.
Vermessung und Präparation | Im
nächsten Schritt erfolgte die Planung
der Restauration einschließlich Zahnvermessung und Odontoskopie. Die
Zahnvermessung ergab, dass sich die
Querschnittsmaße der mittleren
Schneidezähne erheblich unterschieden. Die mesiale Oberfläche des
Zahns 11 stand 0,2 mm über dem
mesialen Bereich des Zahns 21. Die
geplante Form der vestibulären Oberfläche ist mit einem Rechteck vergleichbar: Die Approximalkontakte
zwischen den Zähnen sollten sich
vom Apex der Interdentalpapille bis
zur Verblendungskante erstrecken.
Der Planungsschritt wurde mit der
Wahl einer geraden Inzisalkante abgeschlossen.
Nach Entfernen der alten Restauration wurde Zahn 11 mit einem Handstück unter Verwendung von Diamantfräsen mit immer feinerer Körnung bei obligatorischer Wasserkühlung minimalinvasiv vorbereitet. Mit
der Kugelfräse Nr. 1 wurde die Kontur der Verblendung hergestellt. Aufgrund der Farbbeeinträchtigung befand sich die Präparationsgrenze des
zervikalen Bereichs auf der Höhe des
Gingivasaumes. Die lateralen Oberflächen wurden bis in die Nähe des
Kontaktpunktes präpariert, sodass
später die Grenze zwischen Verblendung und Zahn unsichtbar wurde.
Für die Endbearbeitung der Schmelzränder wurde eine feinkörnige Diamantfräse verwendet. Die vorbereitete vestibuläre Oberfläche wies nun
sowohl vertikal als auch mesio-distal
eine leicht konvexe Form auf. Die Dicke der Verblendung im Zervikalbereich sollte 0,7 mm, im mittleren Teil
1,0 mm und an der Inzisalkante 1,5
mm betragen. Nach der Vorbereitung
wurde der Zahn mit Wasserspray
gründlich gereinigt und mit Luftspray
15 bis 20 Sekunden getrocknet (Abb.
10). Die Änderung von Farbe und
Fluoreszenz des devitalen Zahns wurde visuell mit UV-Licht geprüft (Abb.
11).
Vorbereitung und Füllung | Daraufhin erfolgte die Adhäsivbehandlung mit dem selbstätzenden DentinSchmelz-Bond Futurabond NR (Fa.
VOCO). Das Adhäsiv wurde mittels
Einwegbürste gleichmäßig über die
vorbereiteten Schmelz- und Dentinoberflächen verteilt. Nach 30 Sekunden Einwirkzeit wurde das Adhäsiv
leicht verblasen und unter Verwendung einer Halogenlampe für 20 Sekunden polymerisiert. Die sich an der
Oberfläche des Adhäsivs bildende Inhibitionsschicht galt es vor Kontaminationen zu schützen, da nur so eine
stabile Haftvermittlung mit dem
Komposit gewährleistet ist.
Die nachfolgenden Restaurationsarbeiten erstreckten sich auf die Kontu-
Abb. 10: Zahn 11 nach Entfernen des
Füllungsmaterials.
rierung des Dentins sowie die Nachbildung der lateralen Zahneigenschaften. Hierzu wurde zunächst die
erste Schicht Opakmasse mit einem
flachen Spatel im zervikalen Bereich
aufgetragen. Dann wurde das aufgetragene Komposit von der Mitte zum
Randbereich hin geglättet und auf
die Zahnoberfläche gedrückt (Abb.
12). Bei der Beschichtung der pigmentierten vestibulären Oberfläche
war darauf zu achten, dass die Opazität von der Mittellinie zur Schneidekante hin ansteigt. Die Opazität in
Verbindung mit stark lichtstreuenden
Eigenschaften behindert die selektive
Reflexion und bewirkt den sogenannten „White-Sheet“-Effekt (Abb. 13).
Die nächste Schicht Opaker wurde
auf die zuvor applizierte Opakerschicht aufgetragen (Abb. 14) und
mithilfe eines breiten Spatels in unterschiedliche Richtungen verteilt.
Dabei wurden auch die Kanten nachgebildet und die Geometrie geformt.
Die Opakerschichten stellten zwar
den Hauptbestandteil des Aufbaus
Abb. 11: Veränderung von Spektrum
und Intensität der Fluoreszenz beim devitalen Zahn 11.
Abb. 13: Die pigmentierte vestibuläre
Oberfläche wird von der Mittellinie bis
zum Schneidezahnrand mit opakem
Weiß abgedeckt.
Abb. 12: Opakes Weiß wird auf den zentralen Zahnbereich aufgetragen.
Herstellerangaben zu den verwendeten Produkten sind im Beitrag integriert.
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mit Komposit dar, jedoch sollten die
aufgetragenen Schichten die geplanten Verblendungskonturen nicht
berühren (Abb. 15). Das hieß in diesem Fall, dass die opake Schicht 1,0
mm von der Inzisalkante, 0,3 bis 0,5
mm unterhalb der Ebene der vestibulären Oberfläche und 0,3 bis 0,5 mm
von den Approximalrändern entfernt
aufzutragen war.
Im nächsten Behandlungsschritt erfolgte das Auftragen der Schmelzfarben auf die zuletzt gelegte opake
Restaurationsschicht auf Zahn 11,
womit die Bildung der Konturen abgeschlossen wurde. Eine dünne
Schicht transluzenter Schmelzmasse,
die der Transluzenz von Zahn 12 entsprach, wurde auf die vestibuläre
Oberfläche und die Inzisalkante auf-
Abb. 14: Eine opake Schicht Amaris wird
auf dem Zervikalbereich von Zahn 11
aufgetragen.
Abb. 15: Der Hauptteil des Aufbaus besteht aus opakem Kompositmaterial.
Abb. 16: Im Randbereich der Restauration wird transluzentes Komposit verwendet.
Abb. 17: Fertiggestellte Restauration.
getragen (Abb. 16). Derselbe Farbton
wurde bei der Nachbildung der Inzi­
salkante und der Beschichtung der
Verblendungskanten verwendet.
Fertigstellung | Die Restauration
wurde nun noch mit Diamantfräsen
und hochfeinen Diamantfinierern
ausgearbeitet. Die palatinale Fläche
wurde mit einer feinkörnigen, birnenförmigen Fräse bearbeitet. Die
Approximal- und Zervikalbereiche
wurden unter Verwendung einer
„Sting-of-mosquito“-Fräse und die
lateralen Oberflächen mit Strips geglättet. Die Verblendung wurde dann
durch Polieren der vestibulären Oberfläche abgeschlossen. Zuletzt wurde
noch ein Fluoridlack auf die periphere
Verblendungsoberfläche
aufgetragen. Abbildung 17 zeigt die fertige
Restauration bei Tageslicht, Abbildung 18 bei UV-Licht.
Fazit | Das Zahngewebe bei Patienten unterschiedlichen Alters zeigt
voneinander abweichende Fluoreszenzeigenschaften. Dies gilt es gerade bei der Anfertigung ästhetischer
Restaurationen und der Auswahl geeigneter Füllungsmaterialien zu beachten. Auch das Fluoreszenzverhalten von Füllungsmaterialien variiert
stark. Um also möglichst ästhetische,
individuell gestaltete und auf das jeweilige Alter des Patienten abgestimmte Restaurationen zu ermöglichen, welche auch in ihren Fluoreszenzeigenschaften überzeugen, ist
der Zahnarzt gut beraten, wenn er
diesen Aspekt hinreichend berücksichtigt.
Autoren: Prof. Irina K. Lutskaya, Dr.
Natalia V. Novak, Valery P. Kavetsky
Abb. 18: Spektrum und Intensität der Fluoreszenz des hergestellten Aufbaus entsprechen
denen der natürlichen Zahnsubstanz.
Korrespondenzadresse:
Prof. Irina K. Lutskaya
Belarusian Medical Academy of PostGraduate Education
Brovki St. 3
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