Untersuchungen zur Haftkraft von Befestigungssystemen

Untersuchungen zur Haftkraft von
Befestigungssystemen an Faserstiften
unter dem Einfluss der Alterung
der Medizinischen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
zur
Erlangung des Doktorgrades Dr. med. dent.
vorgelegt von
Veronika Nowroth
aus Sorau
Als Dissertation genehmigt von der
Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
Vorsitzender des Promotionsorgans: Prof. Dr. Dr. h.c. J. Schüttler
Gutachter:
Prof. Dr. Anselm Petschelt
Gutachter:
Prof. Dr. Ulrich Lohbauer
Tag der mündlichen Prüfung:
30. September 2014
Meiner lieben Familie gewidmet.
Inhaltsverzeichnis
1. Zusammenfassung ....................................................................................... 1
2. Summary ...................................................................................................... 3
3. Einleitung ...................................................................................................... 5
4. Literaturübersicht .......................................................................................... 6
4.1 Materialien ............................................................................................. 6
4.1.1 Wurzelkanalstifte ........................................................................... 6
4.1.2 Möglichkeiten der Haftkraftverbesserung ...................................... 8
4.1.3 Befestigungsmaterialien .............................................................. 10
4.2 Methoden zur Haftkraftbestimmung ..................................................... 13
4.3 Alterung ............................................................................................... 14
4.3.1 Thermocycling ............................................................................. 15
4.3.2 Kausimulation.............................................................................. 15
5. Zielsetzung ................................................................................................. 16
6. Material und Methode ................................................................................. 17
6.1 Material ................................................................................................ 17
6.1.1 Adhäsive Befestigungsmaterialien .............................................. 17
6.1.2 Wurzelkanalstifte ......................................................................... 19
6.2 Methode ............................................................................................... 19
6.2.1 Versuchsaufbau .......................................................................... 19
6.2.2 Versuchsablauf ........................................................................... 21
6.2.3 Analyse des Versagensmodus .................................................... 24
6.2.4 Statistische Analyse .................................................................... 25
7. Ergebnisse .................................................................................................. 26
7.1 Prüfung auf Normalverteilung............................................................... 26
7.2 Analyse der Einflussfaktoren ................................................................ 26
7.2.1 Einflussfaktor Stift ....................................................................... 26
7.2.2 Einflussfaktor Befestigungsmaterial ............................................ 29
7.2.3 Einflussfaktor Lokalisation ........................................................... 31
7.2.4 Einflussfaktor Thermozyklische Alterung ..................................... 33
7.2.5 Kombination der Einflussfaktoren ................................................ 35
7.3 Analyse der Versagensmodi im Rasterelektronenmikroskop ............... 37
8. Diskussion .................................................................................................. 38
8.1 Diskussion Material und Methode ........................................................ 38
8.1.1 Probenmaterial ............................................................................ 38
8.1.2 Probenherstellung ....................................................................... 41
8.1.3 Thermozyklische Alterung ........................................................... 42
8.1.4 Testverfahren zur Haftkraftbestimmung ...................................... 42
8.2 Diskussion der Ergebnisse ................................................................... 43
8.2.1 Einfluss des Stifttyps ................................................................... 43
8.2.2 Einfluss des Befestigungsmaterials ............................................. 45
8.2.3 Einfluss der Lokalisation.............................................................. 47
8.2.4 Einfluss der Alterung ................................................................... 48
9.
Schlussfolgerung ....................................................................................... 49
10. Literaturverzeichnis .................................................................................... 50
11. Anhang ...................................................................................................... 61
11.1 Abkürzungsverzeichnis ...................................................................... 61
11.2 Zemente und Kunststoffe allgemein ................................................... 62
11.3 Verwendete Materialien ..................................................................... 64
11.4 Verarbeitungsprotokolle ..................................................................... 69
11.5 Materialien und Geräte....................................................................... 72
11.6 Statistische Tabellen .......................................................................... 74
11.7 Aufnahmen im Rasterelektronenmikroskop ........................................ 76
11.8
Danksagung ..................................................................................... 79
11.9
Eidesstattliche Erklärung .................................................................. 80
1
1.
Zusammenfassung
Hintergrund und Ziel
Zur Restauration endodontisch behandelter Zähne mit Wurzelkanalstiften stehen
eine Vielfalt an Befestigungsmaterialien und Wurzelkanalstiften zur Verfügung.
In den letzten Jahren finden verstärkt Faserstifte Anwendung und lösen die
Standardversorgung mit Metallstiften ab. Ziel dieser in vitro Studie war es, den
Einfluss unterschiedlicher Faserstifte, der Befestigungsmaterialien mit unterschiedlichen Aushärtungsmodi, der thermozyklischen Alterung und der Lokalisation im Wurzelkanal auf die Haftkraft zwischen Stift und Befestigungsmaterial zu
untersuchen.
Material und Methode
In dieser Studie wurden 440 Proben, aufgeteilt auf 22 Testgruppen (n = 20),
hergestellt. Drei verschiedene Faserstifte (FRC Postec® Plus, everStick®
POST, DT Light® SL) wurden mit zwei chemisch härtenden (Panavia™21, Multilink®) und fünf dualhärtenden Befestigungsmaterialien (MultiCore® Flow,
Variolink® II Low, Clearfil™EstheticCement, Rely X™Unicem, LuxaCore® ZDual) in künstlichen Wurzelkanälen befestigt. Als Kontrollgruppe wurde ein individuell hergestellter Titanstift (RPR Prototyp Titanstift) genutzt, der mit
Glasionomerzement (Ketac™ Cem) zementiert wurde. Die Proben wurden nach
24-stündiger Lagerung in deionisiertem Wasser bei 37 °C entweder einer initialen Haftkraftuntersuchung (n = 10) oder einer Haftkraftmessung nach thermozyklischer Alterung (n = 10) (40 000 Zyklen, 5/55 °C Wasserbad) mittels Micropush-out-Test unterzogen. Anschließend wurde der Versagensmodus mit Hilfe
eines Stereomikroskops ermittelt.
Ergebnis
Die untersuchten Faktoren wiesen einen signifikanten Einfluss auf die Haftkraft
auf (Faserstifttyp, Kruskal-Wallis-Test, p < 0,001; Befestigungsmaterial, KruskalWallis-Test, p < 0,001; Lokalisation, ANOVA, p < 0,001; Alterung, Mann-Whitney-U-Test, p < 0,001). Von den drei getesteten Faserstiften erreichte der
everStick® POST mit nahezu allen Befestigungsmaterialien die höchsten Haft-
2
werte. Auch DT Light® SL und FRC Postec® Plus erzielten gute Ergebnisse.
Die erzielten Haftwerte lagen signifikant über denen der Kontrollgruppe (RPR
Prototyp Titanstift). Eindeutige Haftkraftdifferenzen zwischen chemisch- und dualhärtenden Zementen konnten nicht festgestellt werden. Multilink® schnitt mit
den niedrigsten mittleren Haftwerten unter den adhäsiven Befestigungsmaterialien am schlechtesten ab. Panavia™21 erzielte die höchsten medianen Haftkräfte. Alle adhäsiven Befestigungsmaterialien zeigten signifikant höhere Haftwerte
als die Kontrollgruppe (Ketac™ Cem). Betrachtet man den Einfluss der Lokalisation, so zeigte sich ein Abfall der Haftkräfte von koronal nach apikal. Die Alterung führte zu einer Reduktion der Haftwerte gegenüber der initialen Gruppen.
Schlussfolgerung
Die Studie zeigt, dass die Wahl des Befestigungsmaterials und des Stifttyps sowie die Lokalisation im Wurzelkanal und die Alterung einen signifikanten Einfluss
auf den Haftverbund von Wurzelkanalstiften zum Befestigungsmaterial haben.
Der individuell formbare Glasfaserstift everStick® POST überzeugt mit allen Befestigungskunststoffen. Die initialen Haftwerte aller Stift-BefestigungsmaterialKombinationen liegen über denen der Kontrollgruppe. Nach einer gewissen Nutzungsdauer kann mit einem Abfall der Haftkraft gerechnet werden. Unter Berücksichtigung der Einschränkungen dieser in vitro Studie kann die Verwendung
von Faserstiften zur Restauration zerstörter Zähne, bezüglich der Haftung des
Befestigungsmaterials am Stift, empfohlen werden.
3
2.
Summary
Objective
For the restoration of endodontically treated teeth with posts, a number of different luting agents and root canal posts are available. In recent years, fiberreinforced composite posts have become increasingly popular and start to replace the established method which uses metal posts. The purpose of this in
vitro study was to evaluate the effect of different types of fiber-reinforced composite posts, luting agents with different curing modes, aging and the localization
within the root on the bond strength between the post and the luting system.
Material and method
440 samples were prepared and divided into 22 test groups (n = 20). Three different fiber-reinforced composite posts (FRC Postec® Plus, everStick® POST,
DT Light® SL) were luted in artificial root canals using two chemically curing
(Panavia™21, Multilink®) and five dual-curing luting agents (MultiCore® Flow,
Variolink® II Low, Clearfil™EstheticCement, Rely X™Unicem, LuxaCore® ZDual). A custom-made titanium post (RPR Prototyp Titaniumpost), cemented
with glass ionomer cement (Ketac™ Cem), was defined as control group. The
samples were stored in deionised water for 24 hours at 37 °C and then randomly
assigned to either an initial bond strength test (n = 10) or subjected to
thermocyclic loading (40,000 cycles, 5/55 °C in a water bath), followed by bond
strength testing after aging (n = 10). The samples were then sectioned into slices and subjected to a micro-push-out-test. Subsequently, the mode of failure
was analysed under a stereo microscope.
Result
The different factors had a significant influence on the bond strength (type of
fiber-reinforced composite post, Kruskal-Wallis-Test, p < 0,001; luting agent,
Kruskal-Wallis-Test, p < 0,001; localization within the root, ANOVA, p < 0,001;
aging, Mann-Whitney-U-Test, p < 0,001). Comparing the three fiber-reinforced
composite posts, the everStick® POST achieved the highest bond strength values with almost all luting agents. Positive results were also achieved when using
the DT Light® SL and the FRC Postec® Plus. The bond strength values for all
4
adhesively luted fiber-reinforced composite posts were significantly higher than
for the control group (PRP Prototyp Titaniumpost). No district differences in bond
strength were found between chemical and dual-curing luting cements. When
comparing all adhesive luting resin cements, Multilink® generated the lowest
bond strength values, on average. Panavia™21 achieved the highest median
bond strength values. All adhesive luting resin cements demonstrated significantly higher bond strength values compared to the control group (Ketac™
Cem). In regards of the localization within the root, bond strength decreased
from the coronal to the apical. Aging in general led to reduced bond strength
values compared to the initial groups.
Conclusion
The study shows that the selection of the luting agent and the type of post as
well as localization within the root and aging have a significant effect on the
bonding properties of posts to the luting agent. The customizable glass fiberreinforced composite post (everStick® POST) achieves superior results in combination with all luting resin cements. The initial bond strength values of all fiberreinforced composite post / adhesive luting agent combinations exceed those
achieved by the control group. Bond strength can be expected to decrease after
a certain period of use. Within the limits of this in vitro study, the use of fiberreinforced composite posts for restoring endodontically treated teeth can be recommended in terms of the bonding properties between the post and luting
agent.
5
3.
Einleitung
Die Restauration endodontisch behandelter Zähne unterliegt keiner allgemeingültigen Therapienorm (50). Die Bandbreite an Therapiemöglichkeiten ist umfangreich. Laut Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Zahn-, Mundund Kieferkrankheiten sollte sich die Versorgung mit indirekten Restaurationen,
einem Stiftaufbau oder einem adhäsiven Verschluss nach dem Destruktionsgrad
der Zahnkrone richten. Es muss eine zuverlässige Verankerung für die definitive
Restauration geschaffen werden (33).
Der Einsatz von Wurzelkanalstiften ist abhängig vom Zerstörungsgrad der
Zahnkrone (99). Bei dekapetierten Zähnen oder bei Zähnen mit geringer Restzahnsubstanz werden Wurzelkanalstifte zur Retention des Aufbaus empfohlen.
Eine ausreichende Retentionsfläche für den adhäsiven Aufbau ist bei einer vertikalen Höhe von weniger als 2 mm Restzahnsubstanz im Kronenbereich und
einer Dentindicke von weniger als 1 mm nicht mehr gegeben (50, 99).
Heutzutage stehen unzählige Stiftdesigns aus unterschiedlichen Materialien zur
Verfügung. Die früher verwendeten gegossenen Metallstiftaufbauten werden
zunehmend von konfektionierten, metallfreien und ästhetisch günstigeren Stiften
aus Keramik und faserverstärkten Kunststoffen abgelöst, die adhäsiv befestigt
werden (16, 23). Misserfolge von Stiftrestaurationen beruhen häufig auf Debonding (97). Die konventionelle Befestigung von Metallstiften mit Zementen
führt ausschließlich zu einem mechanischen Verbund zwischen Befestigungsmaterial und Stift. Neu entwickelte Faserstifte sollen in Kombination mit einer
adhäsiven Befestigung, durch einen mechanischen und chemischen Verbund,
zu einer besseren Haftung zwischen Stift und Befestigungsmaterial führen.
6
4.
Literaturübersicht
4.1
Material
4.1.1 Wurzelkanalstifte
Ist die Indikation für eine Stiftversorgung gegeben, stehen hierfür unterschiedliche Wurzelkanalstifte zur Verfügung. Die konventionelle Versorgung mit gegossenen oder vorgefertigten Metallstiften tritt mit dem verstärkten Wunsch nach
besserer Retention, Ästhetik und Biokompatibilität sowie geringeren Misserfolgsraten zunehmend in den Hintergrund. Mit der Einführung zuverlässiger adhäsiver Befestigungssysteme sowie der Optimierung faserverstärkter Komposite und
verstärkter Keramik, liegt der Fokus auf einer neuen Generation von
zahnfarbenen Stiften (86).
Grundsätzlich werden Wurzelkanalstifte in zwei Gruppen kategorisiert: indirekt
laborgefertigt oder konfektioniert (86). Die Gestaltung der Stifte kann von konisch bis parallelwandig variieren. Der Vorteil zylindrischer Stifte besteht in einer
erhöhten Retention. Demgegenüber steht die Gefahr der Wurzelschwächung
und Perforation durch die notwendige Präparation. Konische Wurzelkanalstifte
zeichnen sich durch eine gute Passgenauigkeit und geringe apikale Wurzelschwächung aus. Von Schraubensystemen wird aufgrund eines verstärkten
Wurzelfrakturrisikos, bedingt durch das Auftreten von Spannungsspitzen beim
Eindrehen, abgeraten (103). Bislang steht nur wenig Datenmaterial über das
klinische Langzeitverhalten metallfreier Stifte zur Verfügung. Die Ergebnisse
dieser Studien sind jedoch vielversprechend (9, 20, 86).
Metallstifte
Die Mehrzahl klinischer Langzeitstudien untersucht den Einsatz von Wurzelkanalstiften auf Metallbasis (33). Die Versorgung mit gegossenen Metallstiften galt
lange als Standardtherapie für die Restauration endodontisch behandelter Zähne. Mittlerweile finden vornehmlich konfektionierte Stifte Verwendung (40). Die
Möglichkeit der direkten Versorgung ermöglicht eine zeitsparende und kostengünstige Versorgung. Gegossene Stifte überzeugen durch eine optimale Pas-
7
sung, da sie der Wurzelkanalpräparation angepasst sind. Nachteilig ist die aufwändige und kostenintensive Herstellung (86).
Ein kritischer Punkt ist das potentielle Korrosionsrisiko von Metallstiften (87).
Korrosionsprodukte können unerwünschte gräuliche Verfärbungen des Gingivasaums verursachen (58). Zudem kann das Metall aufgrund mangelnder Transluzenz im zervikalen Bereich der Gingiva durchscheinen (86). Um die Biokompatibilität sicherzustellen, sollten Stiftaufbausysteme aus elektrochemisch unbedenklichen Legierungen wie Titan, Gold-Platin oder Gold-Iridium hergestellt
werden (33). Der hohe Elastizitätsmodul von Metallstiften spielt ebenfalls eine
entscheidende Rolle: Wurzelkanalstifte aus Goldlegierungen weisen ein EModul von 90 GPa, aus Stahl von 170 GPa und aus Titan von 115 GPa auf. Im
Gegensatz dazu besitzt Dentin einen geringeren Elastizitätsmodul von 18 GPa.
Dies bedingt eine ungleichmäßige Spannungsverteilung auf der Dentinoberfläche im Kanal bei okklusaler Belastung. Unkontrollierte Spannungskonzentrationen können Wurzelrisse und -frakturen verursachen (9, 36, 41).
Keramikstifte
Die vermehrte Nachfrage nach Ästhetik und Biokompatibilität hatte in den späten 80er Jahren die Einführung zahnfarbener, transluzenter Stifte (1) aus Keramik zur Folge. In der Literatur wird der Einsatz von Glaskeramik, glasinfiltrierter
Aluminiumoxid-, sowie Zirkonoxidkeramik als Stiftmaterialien beschrieben (86).
Bei Keramikstiften findet man gehäuft Stiftfrakturen (93). Insbesondere Glaskeramikstifte weisen durch ihre Sprödigkeit und fehlende Duktilität (5) eine geringe Festigkeit und Frakturresistenz auf. Trotz guter Farbanpassung und
Transluzenz ist der klinische Einsatz nicht empfehlenswert. Keramiken auf
Zirkonoxidbasis weisen eine exzellente Risszähigkeit, chemische Stabilität und
hohe Radioopazität auf (102). Die hohe Biegefestigkeit von 900-1200 MPa kann
mit der von Metallstiften verglichen werden (57). Die Möglichkeit der Oberflächenkonditionierung mit speziellen Silanen und die adhäsive Befestigung mit
Kunststoff ist gegeben (58). Bedingt durch ein E-Modul von 200 GPa (25) können auch Zirkonoxidkeramikstifte das Risiko von Wurzelfrakturen vervielfachen
(9). Die Entfernung der Stifte ist problematisch bis unmöglich (5).
8
Faserverstärkte Kompositstifte
Faserverstärkte Kompositstifte (FRC-Stifte) finden seit 1990 in der Zahnmedizin
Anwendung. Sie werden aus regelmäßig angeordneten, parallelen Fasern, eingebettet in einer Kunststoffmatrix aus Epoxidharz, Bis-GMA oder Methacrylaten,
hergestellt. Man unterscheidet unterschiedliche Fasertypen. Als erste Variante
wurden Karbonfaserstifte eingeführt (41). Die durchschnittlich 7-8 µm breiten
Fasern sind in eine Epoxidharzmatrix eingebettet und weisen eine hohe Zugfestigkeit auf (56). Aufgrund ihrer grau bis schwarzen Erscheinung (9) und der
mangelnden Radioopazität (84) wurden Karbonfasern später durch transluzente,
zahnfarbene Fasern aus Quarz oder Glas ersetzt. Quarzfasern bestehen aus
purem amorphen Silikat in kristalliner Form, während in Glasfasern zusätzlich
andere Alkalimetalloxide enthalten sind. Die Vorbehandlung der Fasern mit Silan
gewährleistet eine chemische Haftung zwischen Glasfasern und Polymermatrix
(101).
Der Hauptvorteil von FRC-Stiften ist der dentinähnliche Elastizitätsmodul von 950 GPa (5), was zu einer besseren Kraftverteilung führt. Es werden günstige
Versagensmuster, hauptsächlich Debonding (41) mit sehr guter Reparaturmöglichkeit, sowie eine höhere Frakturresistenz der Zähne gefunden (93). Die parallele Anordnung der gestreckten, longitudinalen Fasern erleichtert die Führung
des verwendeten Bohrers entlang der Fasern bei einer Revision und ermöglicht
dadurch eine schnelle und sichere Entfernung der Stifte (89). Charakterisiert
wird der Verstärkungseffekt der mechanischen Eigenschaften von FRC-Stiften
durch Faktoren, wie Faserorientierung, -anzahl und -typ sowie die Beschaffenheit der Matrix und Adhäsion zur Polymermatrix. Der volumenprozentuale Anteil
an Fasern beträgt, abhängig vom Hersteller, zwischen 45-65 %. In einer Studie
von Mannocci et al. (64) wurden elektronenmikroskopisch jedoch zahlreiche
Strukturfehler in allen untersuchten FRC-Stiften festgestellt, wodurch der Verstärkungseffekt durch die Fasern nicht in vollem Ausmaß zum Tragen kommt.
4.1.2 Möglichkeiten der Haftkraftverbesserung
Debonding zählt zu den häufigsten Misserfolgen bei Stiftrestaurationen (97,
118). Eine ausreichende Retention zwischen Befestigungsmaterial und Stift wird
von Faktoren wie Stiftmaterial, Kunststofftyp und Oberflächenkonditionierung
9
des Stiftes beeinflusst (97). Um an der Grenzfläche zwischen Stift und Zement
eine erhöhte Haftung zu erzielen, werden unterschiedliche Oberflächenvorbehandlungen diskutiert (71). Diese können chemischer oder mikromechanischer
Natur sein sowie eine Kombination beider darstellen. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen bestätigen, dass es signifikante Unterschiede zwischen
behandelten und unbehandelten Stiftoberflächen gibt (26).
Reinigung
Eine Entfettung der Stiftoberfläche mit Alkohol oder Chloroform wird von vielen
Herstellern empfohlen. Die Reinigung und Befreiung von Anhaftungen und Verschmutzungen ist notwendig, um ein fehlerfreies Anfließen des adhäsiven Befestigungsmaterials an die Stiftoberfläche zu ermöglichen (7).
Mikromechanische Vorbehandlung
Eine Konditionierung der Stiftoberfläche durch Sandstrahlen bewirkt ein Anrauen
der Oberfläche, woraus eine vergrößerte Haftungsfläche resultiert. Die mikromechanische Verzahnung zwischen Stift und Kunststoff wird gefördert (7, 118). Die
Stiftform wird nicht gravierend verändert (69). Nach Radovic et al. (87) hingegen
stellt die Oberflächenvorbehandlung von Glasfaserstiften auf Methacrylatbasis
mittels Sandstrahlen keinen signifikanten Faktor beim Stift-Komposit-Verbund
dar.
Eine weitere Methode zur Vergrößerung der Stiftoberfläche ist das Ätzen mit
Flusssäure (9,5%), Wasserstoffperoxid (10%), Kaliumpermanganat, Natriumethoxid und Methylenchlorid. Durch Auflösen der oberflächlichen Kunststoffmatrix kommt es zu einer Oberflächenvergrößerung und eine mikromechanische
Retention zum Komposit wird ermöglicht. Stiftfasern werden zum Teil freigelegt
und stellen eine vergrößerte Angriffsfläche zur nachfolgenden Konditionierung
mit einem Haftvermittler (Silan) dar, der die chemische Haftung verbessert (71,
116). Vorsicht ist bei der Benutzung von Flusssäure geboten. Aufgrund des
stark korrosiven Effekts auf die Glasphase können Glasfasern zerstört werden
(26).
10
Chemische Vorbehandlung
Die Beschickung mit einem Silan als Haftvermittler gilt als die meist erforschte
Vorbehandlungsmethode von Faserstiften (69, 71). Der besondere Aufbau der
Silanmoleküle unterstützt eine intermolekulare Bindung zwischen anorganischen
Materialien und organischen Polymeren. Silane sind bifunktionelle substituierte
Kohlenwasserstoffe, bestehend aus einer abspaltbaren Organogruppe mit Anbindung zu OH-Gruppen in Glas-/Silikatkeramiken bzw. silikatisierten Oberflächen, und einer hydrolysierbaren siliziumfunktionalisierten Gruppe mit Kopolymerisationsfähigkeit zu Monomeren des Komposits. Silane erreichen zudem
eine bessere Benetzbarkeit zwischen organischen und anorganischen Materialien. An den Grenzflächen entsteht eine vergrößerte Kontaktfläche, sodass Vander-Waals-Kräfte verstärkt wirken können (3).
Chemisch-mechanische Vorbehandlung
Bei der tribochemischen Oberflächenbeschichtung wird die Stiftoberfläche mit
silikatisierten Alumiumoxidpartikeln bestrahlt. Beim Aufprall werden die silikatbeschichteten Partikel in die Matrix oberflächlich eingebettet und zugleich ein
mikroretentives Relief zur physikalischen Haftung geschaffen. Nach anschließender Silanisierung entsteht zugleich eine chemische Adhäsion mit methacrylierten Monomersystemen. In einigen Studien (95, 97, 98) konnten nach
tribochemischer Beschichtung verschiedener Stiftmaterialien deutlich verbesserte Haftkraftwerte erzielt werden.
4.1.3. Befestigungsmaterialien
Es steht eine Vielzahl an dentalen Befestigungsmaterialien zur Verfügung, die
indikationsbezogen zum Einsatz kommen (79). Neben konventionellen wasserbasierten und kunststoffverstärkten Zementen, die hauptsächlich bei der Befestigung von Metallstiften Verwendung finden, treten adhäsive kunststoffbasierte
Systeme vermehrt in den Vordergrund (59) (Übersicht Tab. 1a-1b, S. 62-63).
11
Zinkphosphatzement
Zinkphosphatzement erfreut sich als ältestes Befestigungsmaterial zum Einsetzen von festsitzenden Restaurationen und gegossenen Stiftaufbauten seit Jahrzehnten großer Beliebtheit (79). Die positive klinische Erfahrung rückt Nachteile,
wie erhöhte Löslichkeit und mangelhafte Adhäsion, bedingt durch fehlende
chemische Verbindung zur Zahnhartsubstanz, in den Hintergrund (79). Zinkphosphatzement besteht aus einem Pulver und einer Flüssigkeit. Das Mischungsverhältnis beeinflusst die Konsistenz entscheidend. Der Abbindemechanismus ist durch eine mehrstufige Säure-Base-Reaktion gekennzeichnet, die
eine Abbindeschrumpfung von 0,03-0,06 % im feuchten Mundmilieu nach sich
zieht. Ein bakteriendichter Verschluss ist nicht gegeben (51).
Zinkpolycarboxylatzement
Zink-Polycarboxylat-Zement ist ein Befestigungszement auf Wasserbasis, der
als Pulver und Flüssigkeit geliefert wird. Zinkoxid und Polyacrylsäure reagieren
unter Bildung eines Metallionenkomplexes (25). Er unterscheidet sich von Zinkphosphatzement durch die Fähigkeit, über Polyacrylsäuregruppen mit den Kalziumionen der Zahnhartsubstanz chemisch zu interagieren. Negativ ist die geringe Haftung an Goldlegierungen und Keramik zu bewerten. Aufgrund des
pseudoelastischen Verhaltens mit Deformationsrisiko (59) können Zink-Polycarboxylat-Zemente hohen Kaubelastungen nicht Stand halten.
Glasionomerzement (GIZ)
Konventioneller GIZ:
Glasionomerzement setzt sich aus Polyacrylsäuren oder Kopolymerisaten der
Acrylsäure, Itakon- oder Maleinsäure und einem Kalzium-Aluminium-Silikat-Glas
mit Kalzium-Fluorid-reichen kristallisierten Tropfen zusammen (51). Durch einen
Säureangriff auf das Silikatglas werden Kalzium- (Ca) und Aluminiumionen (Al)
herausgelöst. Diese bilden nach Stunden ein wasserunlösliches Ca-Al-Carboxylatgel. Carboxylatgruppen der Säure ermöglichen über kovalente Bindungen
einen adhäsiven Verbund zum Dentin. Den Vorteilen, wie chemische Haftung,
geringer Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) und Druckfestigkeit bis zu 200
12
MPa, steht eine initiale Sensitivität gegenüber Wasser und Austrocknung gegenüber (92).
Kunststoffmodifizierter GIZ:
Um 1990 versuchte man die positiven Eigenschaften von konventionellem GIZ
(chemischer Material-Zahnsubstanz-Verbund) mit denen von Kunststoff (hohe
Festigkeit, geringe Löslichkeit) zu verbinden (59), indem man polymerisierbare
funktionelle Gruppen an Polyacrylsäuremoleküle anhängte. Der Abbindemechanismus läuft in einer parallelen Säure-Base-Reaktion und Polymerisation ab.
Komposite
Befestigungskomposite sind zusammengesetzte zahnfarbene Materialien aus
einer Kunststoffmatrix, basierend auf verschiedenen Monomeren (organischer
Teil), Füllstoffen (anorganischer Teil) und einer Verbundphase (Silan) (120)
(Tab. 1b, S. 63). Zur Aushärtung von Kompositen stehen drei Möglichkeiten zur
Auswahl: Autopolymerisation, Licht- und Dualhärtung. Die Polymerisation wird
durch Anregung eines Initiators durch Lichteinwirkung oder einen chemischen
Aktivator eingeleitet. Lichthärtende Komposite weisen einen höheren Polymerisationsgrad mit weniger Restmonomergehalt als Autopolymerisate auf (51).
Um eine vollständige Härtung zu garantieren, ist die Verwendung auf Durchdringungstiefen von ≤ 2 mm beschränkt (52, 79). Dualhärtende Komposite vereinen
sowohl Auto- als auch Lichtpolymerisation und gewährleisten eine Aushärtung in
lichtunzugänglichen Bereichen. Diese Komposite eigenen sich daher gut zur
Stiftinsertion. Befestigungskomposite unterscheiden sich je nach Füllkörpergehalt in ihrer Konsistenz und ihren werkstofflichen Eigenschaften (10). Zur Befestigung von Wurzelkanalstiften werden niedrigvisköse Komposite gewählt, um
eine maximale Benetzung im Wurzelkanal zu erreichen.
13
4.2 Methoden zur Haftkraftbestimmung
Mechanische in vitro Testmethoden zur Haftkraftbestimmung von intraradikulär
befestigten Stiften werden als Abzugsversuche (Microtensile-Test) oder Abscherversuche (Micro-push-out- oder Pull-out-Tests) durchgeführt.
Microtensile-bond-strength-test
Die Microtensile-Technik ermöglicht die Messung von kleinen Haftflächen. Im
Gegensatz zum konventionellen Tensile-bond-strength-test können aus einem
Zahn mehrere Proben gewonnen und getestet werden. Zudem erfolgt eine einheitlichere Stressverteilung bei Belastung. Die Beurteilung von lokalen Haftkraftunterschieden im Wurzelkanal ist eine weitere positive Eigenschaft. Gehäuftes
vorzeitiges Versagen während der Probenvorbereitung sowie hohe Standardabweichungen stellen die Zuverlässigkeit dieser Methode zur Testung von Wurzelkanalstiften in Frage (46, 47). Die Durchführung dieser Testmethode kann in
getrimmter (Sanduhrform) und ungetrimmter Variante (Balkenform) erfolgen
(Abb. 1).
A)
B)
Abb. 1: Schematische Darstellung des Microtensile-bond-strength-Tests in getrimmter (A) und ungetrimmter (B) Version.
Push-out-test
Akzeptable Datenvariabilität, Darstellung des Einflusses verschiedener Parameter auf die Retention (Stiftmaterial, Polymerisationsmodus, Eigenschaften der
14
Befestigungssysteme, Zementschichtdicke, Lokalisation im Wurzelkanal) werden
als Vorteile dieser Methode aufgeführt (46). Mit Hilfe von ≤ 1 mm dicken Probescheiben im Thin-slice-push-out-test wird eine homogene Kraftübertragung erreicht (100). Ein Stößel nähert sich senkrecht der Probe und drückt auf den Stift,
bis ein Versagen auftritt (Abb. 6, S. 24). Dabei werden sowohl der Zement/Dentin- als auch der Stift/Zement-Verbund belastet. Dieser Test ist stark
von den Auswirkungen der Polymerisationsschrumpfung auf die Haftkraft abhängig, was sich entscheidend auf die tatsächlichen Werte auswirkt (113). Die
Verbundscherfestigkeit ergibt sich als Quotient von Druckkraft und Verbundfläche (MPa).
Pull-out-test
Bei diesem Versuchsaufbau wird der Stift mit einer Auszugsvorrichtung im Ganzen entfernt (Abb. 2). Dabei wird primär die Stift-Zement-Fläche belastet (46). Es
kommt hierbei zu unterschiedlich starken Stressbelastungen, die das Ergebnis
negativ beeinflussen können. Zudem kann es zu unerwünschten Stiftbrüchen
außerhalb der Testfläche kommen. Die Verbundscherfestigkeit ergibt sich als
Quotient von Zugkraft und Verbundfläche (MPa).
Haltevorrichtung
Kunststoffblock
Befestigungszement
Stift
Abb. 2: Schematische Darstellung des Pull-out-Tests.
4.3
Alterung
In der Mundhöhle treten stetig Belastungsprozesse in Form von Kauen, Schlucken, Temperaturwechsel oder möglichen Parafunktionen auf, die nachhaltig zur
15
Ermüdung und Schwächung von Zähnen und Restaurationen führen (106). Zur
Illustration der Auswirkung von natürlichen Alterungsprozessen auf Zahnhartsubstanz und dentale Materialien stehen in vitro Belastungstests zur Verfügung.
Anhand dynamischer Kausimulation und zyklischer Thermowechselbelastung
werden intraorale Bedingungen simuliert, was Aufschluss über die Langzeitstabilität von Materialien geben kann (2).
4.3.1 Thermocycling
Temperaturwechsel durch Atmen, Trinken oder Essen sowie Feuchtigkeitseinfluss auf die Zahnoberfläche können in vitro mit einem Thermocycler nachgeahmt werden. Hierbei werden die Proben jeweils in zwei getrennten Wasserbädern unterschiedlicher Temperatur abwechselnd für eine bestimmte Dauer
gelagert. In verschiedenen Studien werden Variationen hinsichtlich Zyklenanzahl, Temperaturwahl und Verweildauer angegeben. Temperaturen von 5 °C
und 55 °C werden bevorzugt eingestellt, da diese thermischen Schwankungen
auch intraoral beobachtet werden können. Strukturen unterliegen, je nach
thermischem Wärmeausdehnungskoeffizient, einem unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten. Bestehen große Diskrepanzen zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Materialien, kommt es zu Spannungen an den
Grenzflächen (117). Bei extremer Temperaturwechsellast können Mikrodefekte
an den Verbundflächen entstehen, die die Festigkeit reduzieren oder einen vollständigen Haftverlust verursachen (29, 72).
4.3.2 Kausimulation
Zur Prüfung von Kronen-Stift-Aufbauten kann ein Kausimulator eingesetzt werden. Die Prüfkörper werden mit einem Stempel mit festgelegter Kraft und Frequenz axial mechanisch belastet. Okklusale Kaukräfte bewegen sich in einem
Bereich zwischen 50 N beim Schlucken bis hin zu 1000 N bei parafunktioneller
Belastung (88). Eine Zyklenanzahl von 1,2 Mio. entspricht einer künstlichen Alterung von ca. 5 Jahren (109). Somit können in vitro innerhalb kurzer Zeit Vorhersagen bezüglich klinisch zu erwartenden Überlebensraten von dentalen Materialien gemacht werden.
16
5.
Zielsetzung
Ziel dieser in vitro Studie war es, den Einfluss verschiedener Befestigungsmaterialien und unterschiedlicher Stifttypen auf die Haftkraft von Befestigungsmaterial zum Stift zu untersuchen. Es sollten die initialen Haftkräfte mit den Haftkräften
nach Alterung verglichen werden. Zudem sollte der Einfluss der Lokalisation im
künstlichen Wurzelkanal auf den Verbund analysiert werden.
17
6.
Material und Methode
6.1
Material
6.1.1 Adhäsive Befestigungsmaterialien
Zur Insertion der Stifte in künstliche Zahnwurzeln wurden sieben verschiedene
Adhäsivzemente genutzt (Tab. 2a-2c, S. 64-66). Es wurden zwei rein chemisch
härtende Befestigungsmaterialien (Panavia™21 und Multilink®) sowie fünf dualhärtende Varianten (MultiCore® Flow, Variolink® II Low, Clearfil™EstheticCement, Rely X™Unicem, LuxaCore® Z-Dual) verwendet. Die Stifte der Kontrollgruppe wurden mit KetacTM Cem, einem konventionellen Glasionomerzement eingesetzt (Tab. 2c, S. 66). Alle Materialien wurden nach Herstellerangaben verarbeitet.
Panavia™21 (Kuraray Medical inc., Tokyo, Japan)
Dieses chemisch härtende Befestigungskomposit wird zum Einsetzen indirekter
Restaurationen und zum Befestigen von Wurzelkanalstiften genutzt. Panavia™21 enthält ein adhäsives Monomer (10-MDP: 10-Methacryloyloxydecyldihydrogenphosphat), welches eine chemische Bindung zu Zahn-, Keramik- und
Metallflächen ermöglicht. Es wird in Form eines Paste-Paste-Systems, bestehend aus Universal- und Katalysatorpaste geliefert. Die Aushärtung findet unter
anaeroben Bedingungen statt, weshalb für ein optimales Ergebnis die Bedeckung freiliegender Bereiche mit Oxyguard II erforderlich ist.
Multilink® (IvoclarVivadent, Schaan, Liechtenstein)
Multilink® Automix ist ein selbsthärtendes Befestigungskomposit mit optionaler
Lichthärtung. Es findet als adhäsives Befestigungsmaterial von indirekten Restaurationen aus Metall, Metallkeramik, Keramik und Komposit Verwendung. Mittels Automischspritze wird ein optimales Mischverhältnis geschaffen.
18
MultiCore® Flow (IvoclarVivadent, Schaan, Liechtenstein)
Bei dieser Art von Befestigungskomposit handelt es sich um eine fließfähige,
dualhärtende Variante, die als Stumpfaufbau- und Befestigungsmaterial von
glasfaserverstärkten Wurzelkanalstiften dient. Eine zielgenaue Applikation erfolgt mit Hilfe einer Kartusche mit Automischkanüle und Micro-Tip.
Variolink® II Low (IvoclarVivadent, Schaan, Liechtenstein)
Variolink® II Low ist ein dünnfließendes, kompositbasiertes Befestigungsmaterial für nichtmetallische Restaurationen. Der Aushärtungsmodus ist dualhärtend.
Die Verarbeitung erfolgt durch Anmischen der getrennten Base- und Katalysatorpaste.
Clearfil™EstheticCement (Kuraray Medical inc., Tokyo, Japan)
Dieses dualhärtende Kunststoffbefestigungsmaterial dient der universellen Zementierung indirekt angefertigter Restaurationen. Es wird in einer Mischspritze
geliefert, sodass ein genaues Mischverhältnis von 1:1 erzielt wird.
Rely X™Unicem (3M Espe, Seefeld, Deutschland)
Rely X™Unicem ist ein selbstadhäsives, dualhärtendes Kompositbefestigungsmaterial. Vor der Applikation wird es in einer Aplicap™ Kapsel, bestehend aus
Pulver und Flüssigkeit, zunächst aktiviert und anschließend in einem Kapselmischgerät angemischt.
LuxaCore® Z-Dual (DMG, Hamburg, Deutschland)
Dieses dualhärtende Kompositbefestigungsmaterial kann bei allen Arten von
Stumpfaufbauten sowie bei der Wurzelkanalstiftbefestigung Anwendung finden.
Das Material zeichnet sich durch die Beimischung von Zirkonoxid- und Nanopartikeln aus. Das Applikationssystem Smartmix erlaubt eine automatische Mischung und Dosierung.
19
KetacTM Cem (3M Espe, Seefeld, Deutschland)
KetacTM Cem ist ein Befestigungszement auf Glasionomerbasis in Pulver/Flüssigkeitsform, der für die vorliegende Studie in aktivierbaren Kapseln
(KetacTM Cem Maxicap) verwendet wurde.
6.1.2 Wurzelkanalstifte
In dieser Untersuchung wurden drei verschiedene faserverstärkte Wurzelkanalstifte und ein individuell hergestellter Titanstift genutzt (Tab. 3-4, S. 67-68):
-
Glasfaserstifte FRC Postec® Plus (IvoclarVivadent, Schaan, Liechtenstein) und everStick® POST (Stick Tech, Turku, Finnland),
-
Quarzfaserstift DT Light® SL (VDW GmbH, München, Deutschland) und
-
RPR Prototyp Titanstift (NTIKahla GmbH, Kahla, Deutschland).
6.2
Methode
6.2.1 Versuchsaufbau
In der vorliegenden Studie wurden drei unterschiedliche Stifte mit sieben verschiedenen Befestigungsmaterialien kombiniert (Abb. 3, S. 20). Somit ergaben
sich 21 Testgruppen. Als Kontrollgruppe dienten Titanstifte, die mit Glasionomerzement eingesetzt wurden. Für jede Versuchsgruppe wurden mithilfe von
einkanaligen künstlichen Zahnwurzeln 20 Stift-Befestigungsmaterial-Proben hergestellt, was in einer Gesamtprobenanzahl von 440 resultierte. Jeweils zehn
Proben einer Gruppe wurden einer initialen Haftkraftmessung unterzogen; die
anderen 10 Proben wurden nach thermozyklischer Alterung getestet. Nach dem
Aushärten und Entfernen der Stift-Befestigungsmaterial-Probe aus der künstlichen Zahnwurzel erfolgte die Einbettung in Acrylkunststoff zur besseren Handhabung. Anschließend wurden die Proben in 1 mm dicke Scheiben gesägt. Nach
Vermessung von Stiftdurchmesser und Scheibendicke sowie der Beurteilung der
Zementqualität (Blasen, Fehlstellen) wurde zur Haftkraftmessung ein Push-outTest durchgeführt. Im Licht- und Rasterelektronenmikroskop wurde eine Analyse
der Versagensmodi durchgeführt.
20
440 Künstliche Wurzelkanäle
Befestigungszemente
MCF
n=60
VL
n=60
P21
n=60
ML
n=60
CEC
n=60
RXU
n=60
LCZ
n=60
FRC
EP
DTL
FRC
EP
DTL
FRC
EP
DTL
FRC
EP
DTL
FRC
EP
DTL
FRC
EP
DTL
FRC
EP
DTL
KC
n=20
TiP
Stiftinsertion
- 3 Faserstifte
21 Versuchsgruppen
- 1 Titanstift
1 Kontrollgruppe
- 20 Proben pro Gruppe
Analyse
Versagensmodus:
- Lichtmikroskop
- REM
Push-OutTest
Jeweils 10 Proben
pro Gruppe: - Initial
- Aging
Einbetten der
Proben
- Vermessen des
Stiftdurchmessers
- Beurteilung von
Blasen
Sägen der
Proben in 5
1mm Scheiben
Abb. 3: Übersicht des Versuchsaufbaus (MCF MultiCore® Flow, VL Variolink® II
Low, P21 Panavia™21, ML Multilink®, CEC Clearfil™EstheticCement, RXU Rely
X™Unicem, LCZ LuxaCore® Z-Dual, KC KetacTM Cem, FRC FRC Postec® Plus,
EP everStick® POST, DTL DT Light® SL, TiP Titanpost, REM Rasterelektronenmikroskop).
21
6.2.2 Versuchsablauf
Zur Herstellung der Stift-Befestigungsmaterial-Einheit wurde die Anatomie eines
natürlichen Zahnwurzelkanals in Form einer konischen Polypropylenhülle imitiert. Die individuell hergestellten künstlichen Wurzelkanäle wiesen eine standardisierte Länge von 12 mm auf und zeichneten sich durch eine weite koronale
Öffnung und eine enge apikale Öffnung - ähnlich dem Foramen apicale - aus.
Herstellung der Stift-Befestigungsmaterial-Proben
Die Stiftinsertion und Materialverarbeitung erfolgten streng nach Herstellerangaben. Notwendige Vorbehandlungen der Stifte wurden jeweils vor dem Einsetzen durchgeführt. Die kunststoffbasierten Befestigungsmaterialien wurden mit
einem Plastikspatel auf einem Anmischblock angerührt, sofern es sich bei diesen nicht um Automischsysteme handelte. Der Großteil des Materials wurde auf
den inneren Rand der künstlichen Wurzel appliziert, während eine kleine Menge
zur Benetzung des Stiftes belassen wurde. Um ein kontrolliertes, langsames
Befüllen der künstlichen Zahnwurzeln zu ermöglichen und Lufteinschlüsse zu
vermeiden, wurde mit einem apikal angesetzten modifizierten Speichelzieher ein
Unterdruck erzeugt. Der Stift wurde in dem entsprechenden Befestigungsmaterial gewälzt und anschließend mit leichtem Druck in zentrischer Position in die
Hülle inseriert. Die Aushärtung erfolgte nach Herstellerangaben. Die dualhärtenden Versuchsgruppen wurden in einem lichtundurchlässigen alveolenförmigen
Silikonbehälter platziert, bevor die Lichtpolymerisation von koronal erfolgte (UVPolymerisationslampe Polylux2®; Leistung 600 kW, Wellenlänge 400-500 nm).
Vor der Lagerung in destilliertem Wasser wurden die freiliegenden Grenzflächen
der Proben mit Nagellack (Quick dry Nr. 74; Manhattan, Stuttgart, Deutschland)
überzogen. Vor der Testung wurden die Proben für 24 Stunden in demineralisiertem Wasser im Inkubator gelagert (Verarbeitungsprotokolle, Tab. 5-13,
S. 69-71)
Imitation der Alterung durch Thermocycling
Jeweils 10 Proben jeder Gruppe wurden einer Alterung durch Thermocycling
unterzogen (40 000 Zyklen, 5/55 °C, 30 s, 15 s Transferzeit).
22
Oberflächenbeschichtung vor dem Einbetten
Zur besseren Handhabung mussten die Proben vor dem Sägen in Acrylkunststoff eingebettet werden. Die Proben wurden aus der Polypropylenhülle
gelöst und nach Trocknung einer tribochemischen Oberflächenbeschichtung
mittels Rocatec™-Verfahren unterzogen. Die Stift-Zement-Einheiten wurden
hierfür einzeln in einem einsprechenden Beschichtungsgerät nacheinander mit
zwei Medien (Rocatec™ Pre und Rocatec™ Plus; 3M Espe, Seefeld, Deutschland) bestrahlt. Die Beschichtung erfolgte mit einem Strahldruck von 2,8 bar
senkrecht zur Oberfläche, in einem Abstand von 1 cm. Abschließend wurden die
beschichteten Proben mit ESPE Sil (3M Espe, Seefeld, Deutschland) silanisiert
und für 5 min getrocknet.
Einbetten und Scheibenherstellung
Die Stift-Zement-Proben wurden mit einer individuell hergestellten Vorrichtung
parallel zur Stiftachse eingebettet. Als Einbettmasse diente das Kaltpolymerisat
Technovit 4071 (Haraeus Kulzer, Wehrheim, Deutschland). Es wurde mittels
Spritze blasenfrei in die Einbettform gefüllt (Abb. 4). Die eingebetteten Proben
wurden dann im rechten Winkel zum Sägeblatt einer Präzisionssäge (IsoMet
5000; Buehler, Düsseldorf, Deutschland) eingespannt. Die Kunststoffblöcke
wurden mit einer Diamanttrennscheibe (187 x 0,8 x 12,7 mm) (Serie 30HC;
Buehler, Düsseldorf, Deutschland) in fünf 1 mm dicke Scheiben gesägt und von
koronal nach apikal (1-5) durchnummeriert (Abb. 5, S. 23).
Abb. 4: Schematische Darstellung der Einbettung in Kunststoff.
23
1 1 1
1 1
Einbettmasse
Befestigungszement
Rocatec / Silan
Stift
Abb. 5: Schematische Darstellung der Scheibenherstellung.
Messung
Die Dicke jeder einzelnen Probenscheibe wurde mit einem digitalen Messschieber überprüft. Die Bestimmung der Stiftdurchmesser erfolgte an einem Lichtmikroskop mit fünfzigfacher Vergrößerung von koronal und apikal. Es wurden dazu
zwei Messungen jeweils senkrecht zueinander durchgeführt. Gleichzeitig wurde
der Blasenanteil mit Kontakt zum Stift ermittelt. Die Angabe erfolgte in Prozent.
Um eine Nachpolymerisation durch blaues Licht zu vermeiden, wurde ein Lichtfilter verwendet. Die Scheiben wurden danach für 24 h in demineralisiertem
Wasser im Inkubator (37 °C) gelagert.
Push-out-Test
Der Push-out-Versuch erfolgte an einer Universalprüfmaschine (Zwick Z2.5;
Zwick Roell, Ulm, Deutschland). Auf der unteren Auflagefläche wurde eine Metallscheibe mit einem zentralen Loch fixiert. Alle Probescheiben wurden mit der
koronalen Seite nach unten zwischen Stößel und Lochscheibe positioniert. Ein
kreisförmiger Stößel mit Anschluss an eine Kraftmessdose bewegte sich zentral
nach unten auf die Lochscheibe zu (Abb. 6, S. 24). Der Vorschub betrug
0,5 mm/min. Der Versuch wurde nach Auftreten des Versagens beendet. Die
Kraftwerte konnten dem angeschlossenen Rechner entnommen werden.
24
A
A
Testmaschine
B
B
Stößel
C
Stift
D
Lochscheibe
C
D
Abb. 6: Schematische Darstellung der Haftkraftmessung.
6.2.3 Analyse des Versagensmodus
Zur Analyse des Versagensmodus (in Prozent) wurde jede Scheibe von ihrer
apikalen und koronalen Seite mittels eines Stereomikroskops untersucht. Aus
den Werten wurde der Mittelwert für die gesamte Scheibe gebildet.
Es konnten folgende Versagensmuster unterschieden werden:
a) Versagen zwischen Einbettkunststoff und Befestigungsmaterial
b) Versagen im Befestigungsmaterial
c) Versagen zwischen Befestigungsmaterial und Stift
d) Versagen im Stift
Eine Kombination der verschiedenen Bruchmuster war möglich. Alle aufgetretenen Frakturmodi ergaben in der Summe 100 %.
Zur Illustration typischer Frakturmuster wurden ausgewählte Proben einer Analyse im Rasterelektronenmikroskop (ISI-SR-50; Leitz, Akashi Seisakusho, Tokio,
Japan) unterzogen. Die Proben wurden auf einem Probenteller befestigt und mit
einer dünnen Metallschicht aus Gold besputtert. Es wurde mit einer Hochspannung von 20 kV und einem Abstand zur Oberfläche von 4 cm gearbeitet. Zusätzlich erfolgte eine farbliche Darstellung im Stereo-Lichtmikroskop (Stemi SV6/
SV11; Carl Zeiss AG, Oberkochen, Deutschland) mit Hilfe einer Farbvideokamera (3CCD; Sony, Tokio, Japan).
25
6.2.4 Statistische Analyse
Die statistische Analyse der ermittelten Werte wurde mit dem Statistikprogramm
SPSS 17.0 für Windows durchgeführt.
Zur Prüfung auf Normalverteilung wurde der Kolmogorov-Smirnov-Test (KSTest) verwendet. Mit Hilfe dieses Tests kann geprüft werden, ob eine gegebene
Verteilung mit hoher Wahrscheinlichkeit von der Normalverteilung abweicht.
Mit dem Signifikanztest nach Levene wurde getestet, ob die Varianz einer Variablen in der Grundgesamtheit in allen Gruppen homogen ist. Bei NichtHomogenität der Varianzen wurde zum paarweisen Vergleich der Dunnett-T3Test herangezogen.
Der Mann-Whitney-U-Test ist ein Homogenitätstest zur Darstellung eines Zusammenhanges zwischen zwei unabhängigen Stichprobenverteilungen.
Beim statistischen Kruskal-Wallis-Test können mehr als zwei Gruppen miteinander verglichen werden. Der Test ähnelt dem Mann-Whitney-Test und basiert ebenfalls auf Rangplatzsummen.
Die Varianzanalyse ANOVA ist ein statistisches Verfahren zur Analyse des Einflusses einer unabhängigen Variable (Faktor) auf eine abhängige Variable, welche die Messwerte enthält. Eine Normalverteilung und Varianzhomogenität der
Stichprobenvariablen ist hier Voraussetzung.
Das allgemeine Signifikanzniveau wurde für alle Vergleichtests mit α = 0,05
festgelegt. Wurden multiple paarweise Tests durchgeführt, so musste das lokale
Signifikanzlevel mittels Bonferroni-Korrektur (α` = α / Anzahl der Tests) angepasst werden.
26
7.
Ergebnisse
7.1
Prüfung auf Normalverteilung
Es wurden insgesamt 2200 Probenscheiben untersucht und die Datenmenge für
den jeweiligen Einflussfaktor mittels Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung überprüft. Für die Ergebnisse der Einflussfaktoren Stift, Befestigungsmaterial und Alterung konnte keine Normalverteilung bestätigt werden. Aus diesem
Grund kamen nichtparametrische Tests zur Anwendung. Zur Analyse des Einflussfaktors Lokalisation wurde ein parametrisches Testverfahren (ANOVA) gewählt, da eine Normalverteilung vorlag.
7.2
Analyse der Einflussfaktoren
Es wurde angenommen, dass bestimmte Faktoren, wie Stifttyp, Auswahl des
Befestigungsmaterials, Lokalisation im Kanal und Alterung durch thermische
Wechselbelastung Einfluss auf die Haftung des Stiftes haben. Folgende Feststellungen konnten gemacht werden:
-
Die Wahl des Stiftes hatte signifikanten Einfluss auf die Haftkraft (Kruskal-Wallis-Test; p < 0,001) und den Blasenanteil im Befestigungsmaterial
(Kruskal-Wallis-Test; p < 0,001).
-
Die Wahl des Befestigungsmaterials beeinflusste die Haftkraft (KruskalWallis-Test; p < 0,001) und den Blasenanteil (Kruskal-Wallis-Test; p <
0,001) signifikant.
-
Die Lokalisation im Kanal beeinflusste die Haftkraft signifikant (ANOVA;
p < 0,001). Kein signifikanter Einfluss wurde bezüglich des Blasenanteils
in der Klebefuge gefunden (Kruskal-Wallis-Test; p = 0,877).
-
Die thermozyklische Alterung beeinflusste die Haftkraft signifikant (MannWhitney-U-Test; p < 0,001).
7.2.1 Einflussfaktor Stift
Haftkraft
Der paarweise Vergleich der Stifte bezüglich der Haftkraft erfolgte mittels MannWhitney-U-Test und Bonferroni-Korrektur (α` = 0,008) (Tabelle 18, Anhang
S. 74). Mit Ausnahme des Vergleichs zwischen FRC Postec® Plus und DT
27
Light® SL (p ≥ 0,008) lag für alle anderen Stifte ein signifikanter Unterschied vor
(p < 0,008).
Hinsichtlich der Haftkraft wurden bei der Kontrollgruppe die geringsten Werte
gemessen. EverStick® POST erreichte die höchsten Werte. DT Light® SL und
FRC Postec® Plus unterschieden sich kaum voneinander. FRC Postec® Plus
erzielte im Mittel den niedrigsten Haftwert im Vergleich der drei getesteten FRCStifte (Abb. 7).
Abb. 7: Boxplot zur Darstellung der Haftkraft in MPa in Abhängigkeit vom Stift
(FRCP+ FRC Postec® Plus, EP everStick® POST, DTL DT Light® SL, TiP Titanpost).
Versagensmodus
Der Versagensmodus im Vergleich der verschiedenen Stifttypen ließ deutliche
Unterschiede erkennen (Abb. 8, S. 28). Das häufigste Versagen war mit einem
prozentualen Anteil von 50 % - 98 % zwischen Stift und Befestigungsmaterial zu
erkennen. Ein Versagen im Stift trat bei dem Titanstift und DT Light® SL am seltensten auf (< 2 %). Ähnliche Versagensmuster wurden bei everStick® POST
und FRC Postec® Plus beobachtet. Diese wiesen verglichen zum DT Light® SL
ein erhöhtes Versagen innerhalb des Stiftes auf (> 35 %).
28
Abb. 8: Analyse des Versagensmodus in Prozent in Abhängigkeit vom Stift (FRCP+
FRC Postec® Plus, EP everStick® POST, DTL DT Light® SL, TiP Titanpost).
Blasenanteil
Der Anteil an Blasen in der Klebefuge war gering (0,2 – 0,9 %) und von der
Wahl des Stiftes abhängig. DT Light® SL wies den geringsten Blasenanteil auf
(0,2 %) (Abb. 9).
Abb. 9: Darstellung des Blasenanteils in der Klebefuge in Prozent in Abhängigkeit
vom Stift (FRCP+ FRC Postec® Plus, EP everStick® POST, DTL DT Light® SL, TiP
Titanpost).
29
7.2.2 Einflussfaktor Befestigungsmaterial
Haftkraft
Die Befestigungsmaterialien wurden bezüglich der Haftkraft mit dem MannWhitney-U-Test paarweise verglichen. Die Bonferroni-Korrektur wurde zur Korrektur des α-Fehlers bei multiplen Tests durchgeführt und das lokale
Signifikanzlevel (α` = 0,05/28 = 0,002) angepasst (Tab. 19, Anhang S. 75). Die
Haftwerte aller Befestigungsmaterialien unterschieden sich signifikant von der
Kontrollgruppe Ketac™ Cem (p < 0,002).
Die Haftwerte differierten am stärksten zwischen Ketac™ Cem und Panavia™21
(Abb. 10, S. 30). Panavia™21 erreichte die höchsten Haftwerte (17,5 MPa). Multilink® wies die geringsten Haftwerte (14 MPa) unter den adhäsiven Befestigungsmaterialien auf. Multilink® unterschied sich signifikant (p < 0,002) von
allen anderen Befestigungsmaterialien, ausgenommen von Variolink® II Low.
Zwischen Panavia™21, Clearfil™EstheticCement, Rely X™Unicem und LuxaCore® Z-Dual traten keine signifikanten Unterschiede bezüglich des Haftverbundes auf. Die Werte von MultiCore® Flow und Variolink® II Low waren ebenso nicht statistisch signifikant unterschiedlich.
Versagensmodus
Ein Versagen wurde mit > 50 % hauptsächlich zwischen den Verbundkomponenten Stift und Befestigungsmaterial gefunden. Innerhalb der sieben
adhäsiven Befestigungsmaterialien wurden im Gegensatz zur Kontrollgruppe
kaum kohäsive Zementfrakturen festgestellt. Ketac™ Cem frakturierte mit einem
Anteil von 80 % zwischen Stift und Zement. Es konnte ein vermehrtes kohäsives
Versagen im Zement (20 %) beobachtet werden. Bei der Verwendung von Rely
X™Unicem trat mit 48 % vermehrt ein Versagen innerhalb des Stiftes auf. Nahezu identische Versagensmodi fanden sich bei LuxaCore® Z-Dual, Clearfil™EstheticCement und Panavia™21 sowie Multilink® und Variolink® II Low
(Abb. 11, S. 30).
30
Abb. 10: Boxplot zur Darstellung der Haftkraft in MPa in Abhängigkeit vom Befestigungsmaterial (MCF MultiCore® Flow, VL Variolink® II Low, P21 Panavia™21, ML
Multilink®, CEC Clearfil™EstheticCement, RXU Rely X™Unicem, LCZ LuxaCore®
Z-Dual, KC KetacTM Cem).
Abb. 11: Analyse des Versagensmodus in Prozent in Abhängigkeit vom Befestigungsmaterial (MCF MultiCore® Flow, VL Variolink® II Low, P21 Panavia™21, ML
Multilink®, CEC Clearfil™EstheticCement, RXU Rely X™Unicem, LCZ LuxaCore®
Z-Dual, KC KetacTM Cem).
31
Blasenanteil
Mit der Wahl des Befestigungsmaterials variierte auch der Blasenanteil in der
Klebefuge. Der prozentuale Anteil war für alle Befestigungsmaterialien mit weniger als 1,5 % gering. LuxaCore® Z-Dual erreichte mit 0,05 % den geringsten
Prozentsatz an Blasen. Der höchste Blasenanteil wurde bei Variolink® II Low mit
etwas weniger als 1,5 Vol% gefunden (Abb. 12).
Abb. 12: Darstellung des Blasenanteils in der Klebefuge in Prozent in Abhängigkeit
vom Befestigungsmaterial (MCF MultiCore® Flow, VL Variolink® II Low, P21
Panavia™21, ML Multilink®, CEC Clearfil™EstheticCement, RXU Rely X™Unicem,
LCZ LuxaCore® Z-Dual, KC KetacTM Cem).
7.2.3 Einflussfaktor Lokalisation
Haftkraft
Die Haftkräfte, aufgeteilt nach der Lokalisation, wurden mittels Levene-Statistik
auf Homogenität der Varianzen überprüft (p = 0,023). Zum paarweisen Vergleich
wurde der Dunnett-T3-Test herangezogen. Es bestanden signifikante Unterschiede bezüglich der Haftkraft zwischen den einzelnen Lokalisationen im künstlichen Wurzelkanal (p < 0,005) (Tab. 20, S. 75). Es zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen koronalen und apikalen Abschnitten (Abb. 13, S. 32).
32
Die höchsten mittleren Haftkraftwerte wurden in der ersten koronalen Scheibe
(18 MPa), die niedrigsten Werte in der letzten apikalen Scheibe (14 MPa) gefunden. Die Scheiben 3 und 4 variierten hinsichtlich der Haftkraft kaum.
Abb. 13: Boxplot zur Darstellung der Haftkraft in MPa in Abhängigkeit von der Lokalisation im Kanal (5 Probenscheiben; Scheibe 1 = koronal bis Scheibe 5 = apikal).
Versagensmodus
In den einzelnen Sektionen ließen sich Veränderungen im Versagensmuster
erkennen. Der Anteil des Versagens innerhalb des Stiftes nahm von koronal
nach apikal von ca. 37 % (Scheibe 1) auf weniger als 20 % (Scheibe 5) ab. Im
Gegenzug stieg die Häufigkeit des Versagens zwischen Stift und Befestigungsmaterial von 60 % auf 80 % von koronal nach apikal. Der geringe Anteil an Versagen innerhalb des Befestigungsmaterials war über alle Sektionen hinweg nahezu identisch (Abb. 14, S. 33).
Blasenanteil
Die unterschiedlichen Kanalabschnitte zeigten in Bezug zur Lokalisation keine
relevanten Änderungen der Blasenbildung im Bereich der Klebefuge. Der prozentuale Blasenanteil lag bei etwa 0,6 % (Abb. 15, S. 33).
33
Abb. 14: Analyse des Versagensmodus in Prozent in Abhängigkeit von der Lokalisation im Kanal (5 Probenscheiben; Scheibe 1 = koronal bis Scheibe 5 = apikal).
Abb. 15: Darstellung des Blasenanteils in der Klebefuge in Prozent in Abhängigkeit
von der Lokalisation im Kanal (5 Probenscheiben; Scheibe 1 = koronal bis Scheibe
5 = apikal).
7.2.4 Einflussfaktor Thermozyklische Alterung
Haftkraft
Der Einfluss der thermozyklischen Alterung auf die Haftkraft war statistisch signifikant (Mann-Whitney-U-Test; p < 0,001). Nach thermozyklischer Wechsellast
sank die initiale mediale Haftkraft von 18 auf 13 MPa (Abb. 16, S. 34).
34
Abb. 16: Boxplot zur Darstellung der Haftkraft in MPa in Abhängigkeit von der Alterung (TC 40000 Thermocycling 40 000 Zyklen; 5/55° C).
Versagensmodus
Nach Thermocycling traten keine deutlichen Änderungen der Versagensmuster
auf (Abb. 17).
Abb. 17: Analyse des Versagensmodus in Prozent in Abhängigkeit von der Alterung
(TC 40000 Thermocycling 40 000 Zyklen; 5/55° C).
35
7.2.5 Kombination der Einflussfaktoren
Haftkraft
Bei gleichzeitiger Betrachtung der drei Einflussfaktoren Stift, Befestigungsmaterial und Alterung ließen sich Unterschiede hinsichtlich der Haftkraft feststellen
(Abb. 18, S. 36).
Die höchsten medialen Haftkräfte in den Initial- und Aging-Gruppen wurden für
everStick® POST gefunden. EverStick® POST erreichte mit Clearfil™EstheticCement als Befestigungsmaterial die höchsten Haftkraftwerte (30 MPa). Ähnliche Werte wurden für LuxaCore® Z-Dual, Rely X™Unicem, Panavia™21 und
Variolink® II Low gefunden. Die Stifte FRC Postec® Plus und DT Light® SL bewegten sich für nahezu alle Befestigungsmaterialkombinationen in einem ähnlichen Haftkraftbereich (10 - 20 MPa). Die Haftwerte von DT Light® SL wichen für
alle Befestigungsmaterialkombinationen nur geringfügig voneinander ab.
Multilink® erzielte für alle drei Stiftkombinationen das niedrigste initiale Haftvermögen. Alle adhäsiven Befestigungsmaterialien erreichten ihre höchsten Haftkraftwerte in Verbindung mit everStick® POST. Der niedrigste Haftverbund für
die sieben Befestigungsmaterialien variierte zwischen den Stiften DT Light® SL
(LuxaCore® Z-Dual, Rely X™Unicem, Variolink® II Low) und FRC Postec®
Plus (Clearfil™EstheticCement, Multilink®, Panavia™21, MultiCore® Flow).
Nach thermozyklischer Alterung kam es je nach Stifttyp und Befestigungsmaterial zu unterschiedlichen Veränderungen der Haftkraftwerte. Es wurde nach Alterung für alle drei Stifte ein Abfall der Werte beobachtet. Insbesondere bei
everStick® POST kam es in Verbindung mit Clearfil™EstheticCement, Variolink® II Low und MultiCore® Flow zu einer deutlichen Verschlechterung der
Haftwerte. Die Befestigungsmaterialien MultiCore® Flow, Variolink® II Low und
Multilink® wiesen nach Alterung im Mittel die niedrigsten Haftwerte auf. Bei der
Verwendung von DT Light® SL in Kombination mit Rely X™Unicem sowie
everStick® POST mit Multilink® wurde ein Anstieg der Haftwerte festgestellt. In
der Kontrollgruppe fiel keine Veränderung der Werte auf.
36
Abb. 18: Darstellung der Haftkraft in MPa in Abhängigkeit von Stifttyp, Befestigungsmaterial und Alterung (MCF MultiCore® Flow, VL Variolink® II Low, P21
Panavia™21, ML Multilink®, CEC Clearfil™EstheticCement, RXU Rely X™Unicem,
LCZ LuxaCore® Z-Dual, KC KetacTM Cem, FRCP+ FRC Postec® Plus, EP
everStick® POST, DTL DT Light® SL, TiP Titanpost, TC 40000 Thermocycling 40
000 Zyklen).
Versagensmodus
Abhängig von Stifttyp, Befestigungsmaterial und Alterung, konnten im Frakturmodus deutliche Unterschiede festgestellt werden (Abb. 19, S. 37). Während für
sämtliche Befestigungsmaterialien in Kombination mit DT Light® SL ein Versagen zwischen Stift und Befestigungsmaterial überwog, wurden für FRC Postec®
Plus und everStick® POST zusätzlich Frakturen im Stift gefunden. Multilink®
versagte initial unter allen Befestigungsmaterialien am häufigsten zwischen Stift
und Befestigungsmaterial. Bei Betrachtung von everStick® POST fiel nach
thermozyklischer Wechselbelastung überwiegend eine prozentuale Steigerung
der Stiftfrakturen auf. Das Versagensmuster von DT Light® SL wurde durch die
thermozyklische Belastung unwesentlich beeinflusst; es kam zu einer geringen
Zunahme von Stiftfrakturen. MultiCore® Flow wies nach Alterung den geringsten
37
Anteil an Stiftfrakturen auf. Die Aging-Proben von Variolink II Low in Verbindung
mit everStick® POST versagten vollständig zwischen Stift und Befestigungsmaterial.
In der Kontrollgruppe dominierte mit > 80 % der Versagensmodus zwischen Stift
und Zement. Nach Aging kam es gehäuft zu Frakturen innerhalb des Zementes
(30 %).
Abb. 19: Darstellung des Versagensmodus in Prozent in Abhängigkeit von Stifttyp,
Befestigungsmaterial und Alterung (MCF MultiCore® Flow, VL Variolink® II Low,
P21 Panavia™21, ML Multilink®, CEC Clearfil™EstheticCement, RXU Rely
X™Unicem, LCZ LuxaCore® Z-Dual, KC KetacTM Cem, FRCP+ FRC Postec® Plus,
EP everStick® POST, DTL DT Light® SL, TiP Titanpost, TC 40000 Thermocycling
40 000 Zyklen).
7.3
Analyse der Versagensmodi im Rasterelektronenmikroskop
Zur Illustration der charakteristischen Frakturverläufe jeder Stift-Befestigungsmaterial-Kombination wurde pro Gruppe jeweils eine charakteristische Probe,
nach initialer Haftkraftmessung sowie Testung nach Alterung, im Rasterelektronenmikroskop untersucht (Abb. 20a-22b, S. 76-78).
38
8.
Diskussion
8.1
Diskussion Material und Methode
8.1.1 Probenmaterial
In der vorliegenden Studie wurden zur Probenherstellung artifizielle Zahnwurzeln herangezogen. Diese Studie diente ausschließlich der Adhäsionsuntersuchung zwischen den Verbundflächen Wurzelkanalstift und Befestigungsmaterial.
Eine Stiftverankerung in der Zahnwurzel hätte - bedingt durch einen zusätzlichen Verbund zwischen Dentin und Befestigungsmaterial - die Haftkraftmessung
beeinflusst. Zur Simulation des Wurzelkanals wurden konische, nicht gekrümmte
Probenformen mit einer einheitlichen Länge von 12 mm verwendet, die ein reibungsloses und zentrales Platzieren des Stiftes ermöglichten. Mit dieser Methode konnten standardisierte Proben gleicher Qualität geschaffen werden.
Lagerung der Proben
Die Zwischenlagerung der Proben bis zur Weiterverarbeitung erfolgte in destilliertem Wasser bei 37 °C für 24 h und folgte der Vorgehensweise in vielen Studien (15, 74). Nach Stiftinsertion wurde die koronale Öffnung des Probenkörpers
mit Lack überzogen. Dies sollte eine Wassereinlagerung in die Materialien vermeiden (90). Studien zufolge wurde nach einer 24-stündigen Lagerung eine
Verbesserung des Verbundes erreicht (46, 94). Als Grund wurde die Nachpolymerisation der kunststoffbasierten Befestigungsmaterialien diskutiert.
Verwendete Befestigungsmaterialien
In der vorliegenden Versuchsreihe wurden zur Befestigung dünnfließende adhäsive Komposite ausgewählt. Untersuchungen von Naumann et al. (76) ergaben,
dass der Verwendung von adhäsiven kunststoffbasierten Befestigungssystemen
gegenüber konventionellen Zementen, aufgrund besserer Retentionswerte, der
Vorzug gegeben werden kann. In einer Studie von Monticelli et al. (70) konnte
nachgewiesen werden, dass niedrigvisköses Komposit am besten die Stiftoberfläche benetzte und die geringsten Fehlstellen aufwies.
39
Zur adhäsiven Stiftzementierung können Befestigungsmaterialien mit verschiedenen Aushärtungsmodi verwendet werden. Je nach Initiatorsystem kann die
Polymerisation rein chemisch, lichtaktiviert oder dual eingeleitet werden. Grundsätzlich werden bei der Stiftzementierung chemisch oder dual härtende Systeme
empfohlen (35). Bedingt durch die geringere Lichtintensität im apikalen Abschnitt
des Wurzelkanals kann bei Verwendung rein lichthärtender Systeme eine vollständige Aushärtung und Festigkeit des Befestigungsmaterials in diesem Bereich nicht garantiert werden (37). Auf Grund dessen wurde in der vorliegenden
Studie auf ein lichthärtendes Befestigungsmaterial verzichtet. In vitro zeigte ein
dualhärtendes System in der apikalen Region bessere Ergebnisse, verglichen
zu einem lichthärtenden Material (43). Bei der dualhärtenden Variante soll die
initiale Lichtpolymerisation im koronalen Bereich eine apikale Aushärtung durch
Aktivierung der chemischen Polymerisation nach sich ziehen (37). Es wird jedoch diskutiert, dass dualhärtende Systeme einer gegenseitigen Inhibition der
chemischen und lichthärtenden Prozesse im mittleren Wurzelkanaldrittel unterliegen und damit die Haftung negativ beeinflussen können (53).
Bei faserverstärkten Kunststoffstiften besteht die Möglichkeit, neben der mechanischen Retention, durch adhäsive Befestigung einen zusätzlichen chemischen
Verbund herzustellen, während Stifte aus Metall mit konventionellen Zementen
nur eine passive Retention aufweisen (35). Durch freie Radikale in der Matrix
faserverstärkter Wurzelkanalstifte soll ein chemischer Verbund mit adhäsiven
Bis-GMA-haltigen Befestigungsmaterialien geschaffen werden können (35). Die
in dieser Studie verwendeten Komposite Panavia™21 und Clearfil™EstheticCement besaßen im Gegensatz zu den anderen Bis-GMA-basierten Kunststoffzementen ein funktionelles MDP-Monomer. In einer Untersuchung von Bitter et
al. (12) wurden bei dieser Art von Kompositen höhere Haftkraftwerte erzielt.
Das Anmischen und die Verarbeitung der Materialien erfolgten nach den Herstellerangaben. Um möglichst realitätsnahe Verhältnisse herzustellen, wurde bei
der Polymerisation darauf geachtet, nur die koronale Öffnung des künstlichen
Wurzelkanals der Lichtquelle zuzuführen. Dafür setzte man die Proben während
der Lichtpolymerisation in eine lichtundurchlässige Silikonform und achtete auch
während der Lagerung auf Dunkelheit.
40
Verwendete Stifte
Faserverstärkte Kunststoffstifte haben sich sowohl in klinischen, als auch in Laboruntersuchungen hinsichtlich ihrer physikalischen und mechanischen Eigenschaften bewährt und finden häufige Anwendung in der Versorgung endodontisch behandelter Zähne (6, 11, 36).
Die in dieser Studie untersuchten Stifte variierten bezüglich Materialzusammensetzung, Materialeigenschaften, Größe, Form, Konizität sowie Oberflächenkonditionierung.
Die Fasern des Quarzfaserstiftes DT Light® SL sind in eine Epoxidharzmatrix
eingebettet. Im Herstellungsprozess wurde der Stift mit einer Silikat- und Silanschicht überzogen. Eine äußere Polymerschicht verhindert eine Deaktivierung
der Silikat-/Silanschicht. Diese herstellerseitige Konditionierung soll den Behandlungsablauf vereinfachen und zu einem besseren Verbund zwischen Stiftoberfläche und Befestigungsmaterial führen (65). Die Glasfaserstifte everStick®
POST und FRC Postec® Plus bestehen aus silanisierten Glasfasern, umhüllt
von einer Matrix auf Methacrylatbasis. Durch die Fasersilanisierung vor der Einbettung soll die Benetzbarkeit der Fasern erleichtert werden und eine chemische
Bindung zur Matrix entstehen (67, 100). FRC Postec® Plus wurde vor Stiftinsertion mit Monobond S silanisiert, mit dem Ziel einen verbesserten Verbund zwischen den Fasern und dem adhäsiven Befestigungsmaterial herzustellen (65,
116). Auf eine Vorbehandlung durch Sandstrahlen oder tribochemische Oberflächenbeschichtung wurde verzichtet. Diese Methoden sind aggressiv und können
durch Volumenverlust des Stiftes zu einer Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften führen (12, 96). Der individuell formbare FRC-Stift everStick®
POST liegt in nicht auspolymerisierter Form vor und soll durch chemische Anbindung eine Verbesserung des Haftverbundes zwischen Stift und Kunststoff
ermöglichen (65). EverStick® POST enthält ein “semi-interpenetrating polymernetwork“ (IPN), bestehend aus einer linearen Polymethylmethacrylatphase und
einer quervernetzten Poly-Bis-GMA-Phase. Die lineare Phase soll eine Penetration von Monomeren der Befestigungsmaterialien in die Stiftmatrix erlauben und
auf diese Weise eine chemische Interaktion ermöglichen (61). Aufgrund der
nicht auspolymerisierten Matrixanteile bedurfte es vor der Stiftinsertion einer
Konditionierung mit einem ungefüllten lichthärtenden Adhäsiv (Stick® Resin;
Stick Tech, Turku, Finnland), der durch Anlösen der linearen Phase im Stift zu
41
einer chemischen Reaktion über freie Radikale der Matrix und des Befestigungsmaterials führen soll (35).
Die endgültige Stiftgeometrie der beiden präfabrizierten Wurzelstifte FRC
Postec® Plus und DT Light® SL wird durch Fräsen hergestellt. Es werden unterschiedliche Oberflächenqualitäten geschaffen, die eine mikromechanische
Verzahnung mit dem Befestigungsmaterial ermöglichen sollen. Gleichzeitig wird
durch den Fräsvorgang die Sauerstoffinhibitionsschicht entfernt. Diese äußerste
Dispersionsschicht ist für die chemische Anbindung eines kunststoffbasierten
Befestigungsmaterials an die Stiftoberfläche notwendig (60). Vorgefertigte, auspolymerisierte faserverstärkte Wurzelkanalstifte enthalten in der Regel eine stark
quervernetzte Polymermatrix zwischen den Fasern, sodass durch die hohe Konversionsrate eine Penetration von Monomeren der adhäsiven Befestigungsmaterialien verhindert und eine chemische Polymerisationsreaktion blockiert wird
(62).
8.1.2 Probenherstellung
Beim Befüllen der künstlichen Wurzelkanäle mit den jeweiligen Kompositen
wurde streng auf die Vermeidung von Lufteinschlüssen geachtet, da Blasen an
den Kontaktflächen die Haftung reduzieren können (112). Dies wurde erreicht,
indem man mit einem Speichelsauger, aufgesetzt an die apikale Öffnung der
künstlichen Zahnwurzel, einen Unterdruck im Wurzelkanal generierte. Weiterhin
wurde die Stiftoberfläche vor Insertion mit dem dünnfließenden Befestigungsmaterial benetzt. Die Zementschichtstärke kann ebenfalls Einfluss auf die Retention
haben (49). Zur Schaffung einer einheitlichen Schichtstärke des Befestigungsmaterials, musste bei der Insertion auf eine zentrale Positionierung der Stifte
geachtet werden. Zwischen Stiftinsertion und weiterer Verarbeitung erfolgte eine
Lagerung (24 h, dunkel, 37 °C, deionisiertes Wasser). Vor Einbettung der Proben in Kaltpolymerisat, wurden diese mittels Rocatec-Verfahren und Silanisierung konditioniert, um eine sichere mechano-chemische Verbindung zwischen
dem Kaltpolymerisat und dem Befestigungsmaterial zu erreichen (95, 97, 98).
42
8.1.3 Thermozyklische Alterung
In der Mundhöhle treten, neben Kaukräften, ständig thermische Wechselbelastungen auf. Um diesen Prozess in in vitro Versuchen zu simulieren, wurde in
dieser Studie eine thermozyklische Wechselbelastung zur Alterung angewendet
(19). In dieser Versuchsreihe wurde die Zyklenzahl auf 40 000 festgesetzt und
die Proben im Wasserbad zwischen 5 °C und 55 °C mit einer Abtropfzeit von
15 s jeweils für 30 s wechselbelastet (42). Die Anzahl der Zyklen von 40 000
entspricht einer klinischen Belastung von ungefähr 4 Jahren (42) und wurde,
verglichen zu anderen Studien, hoch angesetzt, um signifikante Unterschiede zu
den initialen Gruppen zu erreichen (78). Ein stabiler Verbund an den Grenzflächen zweier Materialien ist abhängig von den jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten (113). Eine hohe Diskrepanz zwischen den Koeffizienten bedingt
große Spannungen im Verbundbereich. Diese können an den Kontaktflächen zu
einer Spaltbildung führen (18). Es wird weiterhin von Änderungen der Materialeigenschaften durch Quellung nach Wasserlagerung berichtet (77). Diese Feststellung kann jedoch nicht immer bestätigt werden (115).
8.1.4 Testverfahren zur Haftkraftbestimmung
Möglichkeiten zur Haftkraftmessung von befestigten Faserstiften werden in Abzugs-, Abscher- und Ausstoßversuche unterteilt. Je nach Versuchsdesign und
Probenform werden unterschiedliche Haftkraftwerte und Spannungsverteilungen erzielt (100). Bislang gibt es keine Testmethode, die in der Lage ist, direkte
Vorhersagen bezüglich des Materialerfolges in vivo zu geben (104).
Zur Bestimmung des Haftverbundes wurde in dieser Studie ein Push-out-Test
gewählt. Dieses Verfahren wird neben dem Abzugsversuch zur Prüfung von
Wurzelkanalstiften oft verwendet (21). Durch Scherbelastung entlang der Grenzfläche Stift-Zement treten beim Ausstoß Kräfte auf, die am ehesten der klinischen Situation entsprechen (104). Die 1 mm dicken Probenscheiben weisen,
verglichen zu anderen Messmethoden, eine gleichmäßigere Stressverteilung
(100) auf; auftretende Kerbspannungen und Biegemomente können weitestgehend vernachlässigt werden. Zugleich können im Gegensatz zum Pull-out-Test,
durch die Herstellung mehrerer Scheiben aus einer Zahnprobe, Haftkräfte in
verschiedenen Kanalabschnitten verglichen werden (47) und somit Aussagen
43
über regionale Unterschiede getroffen werden. Durch die konische Form der
Stift-Befestigungsmaterial-Proben, wird beim Ausstoßen des Stiftes der Entstehung von Reibungs- und Verkeilungseffekten zusätzlich vorgebeugt. Es konnte
festgestellt werden, dass die Messwerte bei diesem Verfahren im Vergleich zu
anderen Testmethoden um das 3- bis 8fache höher sind, da weder Biegemomente noch Kerbspannungen auftreten (39). Während beim MicrotensileVerfahren viele Proben schon bei der Herstellung zerstört werden, können in der
Regel beim Micro-push-out-Verfahren alle Probenscheiben genutzt werden, was
zu einer präzisen statistischen Auswertung führt. Als schwierig wird beim Pushout-Versuch die richtige Positionierung von Stempel, Probe und Ausstoßring
bewertet. In einer Untersuchung von Drummond et al. (28) konnten je nach Ausrichtung des Stahlstempels unterschiedliche Spannungsverläufe beobachtet
werden. Wird der Stempel nicht zentral über dem Stift positioniert, kann dies zu
extraaxialen Druckkräften führen, welche die Messergebnisse verfälschen können.
8.2
Diskussion der Ergebnisse
8.2.1 Einfluss des Stifttyps
In der vorliegenden Studie konnte die Annahme, dass der Stifttyp keinen signifikanten Einfluss auf die Haftkraft hat, nicht bestätigt werden. Im paarweisen Vergleich der Faserstifte zeigten sich signifikante Unterschiede (p < 0,008), mit
Ausnahme des Vergleichs zwischen FRC Postec® Plus und DT Light® SL.
EverStick® POST zeigte die höchsten Haftwerte.
Wesentliche Unterschiede zwischen den verwendeten Stiften waren die Materialzusammensetzung, mechanischen Eigenschaften, äußere Form und die Konditionierung. EverStick® POST erzielte in dieser Studie deutlich bessere Haftwerte als FRC Postec® Plus und DT Light® SL. Der Glasfasertstift everStick®
POST zeichnet sich durch eine nicht auspolymerisierte und individuell formbare
Stiftgeometrie aus. Nach Anhärten des Stiftes vor der Zementierung kommt es
zur Bildung einer oberflächlichen Sauerstoffinhibitionsschicht. Diese äußerste
Schicht ermöglicht ein chemisches Anbinden adhäsiver Befestigungsmaterialien
über freie Radikale auf der Oberfläche und verstärkt somit die Haftung zum Stift
44
(35). Ein weiterer Punkt, der für das gute Ergebnis von everStick® POST verantwortlich gewesen sein könnte, ist die Multiphasen-Polymermatrix. Monomere
aus Kunststoffen sollen in die lineare PMMA-Phase eindringen können und somit die Haftung erhöhen (54, 61). Diese Annahme wird durch die vorliegende
Studie untermauert. Es wird spekuliert, ob die Friktion zu erhöhten Haftkraftwerten von Stiften beim Push-out-Test beiträgt (44). EverStick® POST wies im Gegensatz zu den anderen verwendeten Stiften eine zylindrische, leicht nierenförmige Stiftgeometrie auf und führte damit möglicherweise zu einer erhöhten Retention. Betrachtete man den Versagensmodus von everStick® POST mit einem
Frakturanteil von 40% im Stift, ließ sich vermuten, dass der Verbund zwischen
Stift und Befestigungsmaterial höher war als die mechanische Stabilität des Stiftes. Daher sind noch höhere Haftwerte zwischen Stift und Befestigungsmaterial
zu erwarten. Das kohäsive Versagen im Stift könnte an einer unzureichenden
Stabilität der Verbindung zwischen den Glasfasern und der Matrix liegen (110).
Weitere Faktoren sind der Fasergehalt, der für die Festigkeit des Stiftes verantwortlich ist sowie physikalische Eigenschaften und Strukturfehler (108). Einer
Studie zufolge sollen die Plastizität des Stiftes und die geringe Quervernetzung
der Polymermatrix negative Auswirkungen auf die Festigkeit der Matrix haben
(111).
Der Quarzfaserstift DT Light® SL und der Glasfaserstift FRC Postec® Plus zeigten hinsichtlich der Haftwerte keine signifikanten Unterschiede, lagen aber deutlich unter denen von everStick® POST. Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen
zwei weitere Studien (81, 109). FRC Postec® Plus und DT Light® SL sind beide
präfabriziert und besitzen eine vollständig auspolymerisierte, stark quervernetzte
Matrix, sodass eine chemische Verbindung von Stift zu Befestigungsmaterial
vermutlich, aufgrund fehlender freier Radikale, reduziert oder nicht vorhanden ist
(60, 62). Nach dem Polymerisationsvorgang wird die Oberfläche beider Wurzelkanalstifte mit Fräsmaschinen bearbeitet. Die Sauerstoffinhibitionsschicht wird
hierdurch entfernt und eine Anpolymerisation von adhäsiven Befestigungskompositen kann nicht stattfinden (60). Ein weiterer Einflussfaktor könnte die konische Stiftform gewesen sein. In einer Studie von Qualtrough verringerte sich die
Retention von Stiften mit einem vergrößerten Taper (85). FRC Postec® Plus und
DT Light® SL erreichten generell gute Haftwerte, die deutlich über denen der
Kontrollgruppe lagen. Dies könnte an einer ausgeprägten mikromechanischen
Verzahnung zwischen Stift und Befestigungsmaterial gelegen haben, die durch
45
die maschinelle Oberflächenbearbeitung entstand. Desweiteren könnten die
Silanisierung von FRC Postec® Plus mit Monobond S und die herstellerseitige
Präsilanisierung von DT Light® SL einen positiven Effekt auf die Haftkraft ausgeübt haben (14). Andere Studien hingegen widerlegten einen signifikanten Einfluss der Silanisierung auf die Haftkraft (81, 90). Die Haftkräfte von FRC
Postec® Plus und DT Light® SL ähnelten sich, jedoch war der Versagensmodus
unterschiedlich. FRC Postec® Plus versagte vermehrt im Stift, ähnlich dem
Versagensmuster von everStick® POST. Ungünstige Materialeigenschaften des
Stiftes sowie ein reduzierter Verbund zwischen den Glasfasern und der Matrix
könnten eine Rolle gespielt haben. Es wird diskutiert, dass ein Silan die Haftkraft
zu Quarzfasern und nicht zu Glasfasern verbessern soll (105). Aufgrund des
Versagensmusters können höhere Haftwerte für FRC Postec® Plus nicht ausgeschlossen werden.
DT Light® SL frakturierte zu 100% zwischen Stift und Befestigungsmaterial.
Auch eine Untersuchung von Monticelli et al. (73) ergab für DT Light® ein 100prozentiges Versagen zwischen Stift und Befestigungsmaterial. Die Schwachstelle ist in der Verbundzone Stift/Befestigungsmaterial zu suchen. Der Quarzfaserstift wird vom Hersteller bezüglich seiner fabrikfertigen Silikat-Silan-Beschichtung mit äußerer Polymerschicht beworben. DT Light® SL besteht aus einer
Matrix auf Epoxidharzbasis. Zwischen Methacrylat-basierten Kunststoffen und
der Epoxidharzmatrix in Stiften ist aufgrund einer unterschiedlichen chemischen
Zusammensetzung kein kraftschlüssiger Verbund zu erwarten (7, 11). Die äußerste Schutzschicht soll durch chemische Interaktion mit Monomeren der Befestigungsmaterialien die Retention erhöhen. Voraussetzung hierfür sind allerdings identische oder ähnliche Monomere der Befestigungsmaterialien (66). Zu
große Diskrepanzen könnten diese chemische Verbindung verhindert haben.
8.2.2 Einfluss des Befestigungsmaterials
Die Annahme, dass die Wahl des Befestigungsmaterials keinen signifikanten
Einfluss auf die Haftkraft hat, konnte nicht bestätigt werden.
In der vorliegenden Studie erzielten alle adhäsiven Befestigungsmaterialien, die
in Kombination mit den Faserstiften getestet wurden, einen stärkeren Verbund
als Glasionomerzement in Kombination mit dem Titanstift (Kontrollgruppe). Das
46
Versagensmuster von Ketac™ Cem zeigte Frakturen zwischen Stift und Zement
sowie ein erhöhtes Versagen im Zement. Glasionomerzemente weisen im Vergleich zu Kompositen eine geringere Bruchfestigkeit auf (79), womit das verstärkte Versagen im Zement erklärt werden könnte. Zudem ist der Verbund zwischen Ketac™ Cem und dem Titanstift rein mechanischer Natur, eine chemische Adhäsion fehlt vollständig. Das könnte ein Grund für die niedrigen Haftwerte sein.
Multilink® erzielte unter den adhäsiven Befestigungsmaterialien den niedrigsten
Haftkraftwert in Kombination mit allen Faserstiften. Als Frakturmuster überwiegte
ein Versagen zwischen Stift und Befestigungsmaterial und korrelierte mit dem
Ergebnis. In einer Studie von Toman et al. (107) schnitt Multilink® in Verbindung
mit Glasfaserstiften schlechter ab als dualhärtende Kunststoffe. Multilink® wurde
in unserer Studie im chemischen Härtungsmodus angewandt. Offensichtlich ist
die Photopolymerisation bei dualhärtenden Systemen effektiver als die alleinige
chemische Polymerisation und verstärkt durch einen erhöhten Konversationsgrad die Haftkraft zum Stift (51). In dieser und einer weiteren Studie (63) wurden
zwischen Multilink® und Variolink® II Low bzw. Variolink® II Low und MultiCore® Flow keine signifikanten Unterschiede im Haftkraftwert sowie Frakturmuster festgestellt. Multilink®, Variolink® II Low und MultiCore® Flow sind vom
gleichen Hersteller und bestehen aus konventionellen Bis-GMA-Kunststoffen.
Da MultiCore® Flow und Variolink® II Low beide dualhärtend und ähnlich zusammengesetzt sind, könnte dies ein möglicher Grund für die ähnlichen Ergebnisse beider Befestigungsmaterialien in dieser Studie sein. Desweiteren belegten in vitro Studien, dass das chemische Aushärtungspotenzial von Variolink® II
unter dem anderer dualhärtender Befestigungsmaterialien liegt (17, 22), was
sich schlecht auf die Haftung im unteren Wurzelbereich auswirken könnte. Dieses Ergebnis könnte auch auf MultiCore® Flow übertragen werden und für die
schlechten Haftwerte im Vergleich zu den restlichen Befestigungsmaterialien
verantwortlich sein. Das Befestigungsmaterial Panavia™21 erreichte den höchsten medialen Haftkraftwert, gefolgt von Clearfil™EstheticCement, Rely X™Unicem und LuxaCore® Z-Dual, die sich untereinander nicht signifikant unterschieden. Die hohen Werte von Panavia™21 und Clearfil™EstheticCement
stimmen mit den Ergebnissen von Zicari et al. (119) überein. Die beiden Befestigungsmaterialien besitzen sogenannte funktionelle Monomere (10-MDP: 10Methacryloyloxydecyldihydrogenphosphate), die eine chemische Bindung mit
47
Metalloxiden auf Zirkoniumdioxid-/Aluminiumoxidkeramiken (55) ermöglichen
sollen. Durch die Verbindung der Phosphatester-Gruppe der Monomere zu Metalloxiden (114), kann eine Bindung zum Siliziumdioxid auf der Oberfläche von
Glasfasern angenommen und die guten Haftwerte in dieser Studie damit erklärt
werden. Das gute Abschneiden von Rely X™Unicem konnte auch in anderen
Studien beobachtet werden (4, 9). Eine mögliche Erklärung könnten die mehrfach funktionellen phosphorsauren Monomere in Rely X™Unicem sein. Diese
Monomere versprechen eine hohe Reaktivität und Vernetzung der Matrix, was
zu guten mechanischen Festigkeiten führen soll. Das Versagen von Rely
X™Unicem lag zu einem großen Teil im Stift, was für einen guten Verbund zum
Stift spricht und höhere Haftwerte vermuten lässt. LuxaCore® Z-Dual setzt sich
aus hydrophilen und hydrophoben Dimethacrylaten zusammen, die möglicherweise für eine verbesserte Adhäsion an den Wurzelkanalstiften verantwortlich
sind. Es lässt sich vermuten, dass die unterschiedlichen Haftwerte der Befestigungsmaterialien durch Differenzen in der chemischen Zusammensetzung und
im Härtungsmodus bedingt sind (63).
8.2.3 Einfluss der Lokalisation
Die Annahme, dass die Lokalisation in Bezug auf die Haftkraft keinen Einfluss
hat, wurde nicht bestätigt. Im Vergleich der Lokalisationen wurden statistisch
signifikante Unterschiede zwischen der koronalen Scheibe und der letzten apikalen Scheibe gefunden (p < 0,005). Die höchsten Haftwerte wurden an der ersten Scheibe gemessen und sanken apikalwärts kontinuierlich. Diese Beobachtung konnte auch in anderen Studien bestätigt werden (27, 30). Nach dem quadratischen Abstandsgesetz folgt bei einer Verdoppelung des Abstands zur Lichtquelle eine Abnahme der Lichtintensität auf ein Viertel der Ausgangsintensität.
Durch die Reduktion der Lichtenergie kommt es zu einer verringerten Konversionsrate (91) und folglich einer schlechteren Haftung im apikalen Bereich. Offensichtlich wird der Verbund vom Aushärtungsmodus beeinflusst. Die Lichtpolymerisation (koronale Abschnitte) scheint besser als die chemische Härtung (apikale
Abschnitte) bei dualhärtenden Befestigungskompositen zu sein.
In Studien wird zur Erhöhung des Verbundes eine Transluzenz und Lichtleitung
von FRC-Stiften gefordert (34, 38). Die Lichttransmission von Faserstiften hatte
in dieser Studie auf die Haftung anscheinend keinen Einfluss. Die Lichtenergie
48
wird durch die Wurzelkanalstifte hindurch nur an vereinzelten, angeschnittenen
Fasern an der Austrittstelle zum Befestigungsmaterial ausgestrahlt und scheint
für eine vollständige Polymerisation des Befestigungskomposits nicht ausreichend zu sein. Bei Betrachtung des Frakturmodus in Bezug auf die Lokalisation
wurde der Einfluss auf die Haftkraft deutlich: Die erste zervikale Scheibe wies
vermehrt kohäsive Stiftfrakturen auf. Die Frakturen im Stift sprechen für die gute
Anbindung zum Stift. Zur apikalen Probenspitze hin nahm dieses Frakturmuster
kontinuierlich ab.
8.2.4 Einfluss der Alterung
Die thermische Alterung hatte in der vorliegenden Studie einen signifikanten
Einfluss auf die Haftkraftwerte (p < 0,001). Diese sanken im Allgemeinen von
initial 18 MPa auf 13 MPa nach der Alterung ab. Eine Reduktion der Haftwerte
nach Thermocycling konnte auch in vielen anderen Studien festgestellt werden
(14, 68, 72, 82). Wechselnde Temperaturen erzeugen, bedingt durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien, Stressbelastungen, die zu einem Haftverlust führen können (42). Kombinierte man die Einflussfaktoren, wurden kontroverse Ergebnisse (13, 72) sichtbar. Dominierte für die
meisten Stift/Befestigungsmaterialkombinationen ein Abfall der Haftwerte, stiegen diese bei der Verwendung von Rely X™Unicem mit DT Light® SL und Multilink® mit everStick® POST nach Alterung an. Auch in einer Studie von Bitter et
al. (13) konnte nach Thermocycling eine Zunahme der Haftwerte bei der Befestigung von Faserstiften mit adhäsiven Zementen beobachtet werden. Eine mögliche Erklärung dafür könnte die thermische Dauerbelastung sein, die eine
Nachpolymerisation der Stifte und Befestigungsmaterialien verursachet haben
könnte (68). In der Kontrollgruppe wurde eine Zunahme der kohäsiven Zementfrakturen deutlich. Dies spricht für eine negative Beeinflussung des Zementgefüges durch thermische Wechselbelastung.
49
9. Schlussfolgerung
Unter Berücksichtigung der Einschränkungen einer in vitro Studie konnte gezeigt
werden, dass die vier getesteten Einflussfaktoren - die Wahl des Stiftfasertyps,
die Wahl des Befestigungsmaterials, die Lokalisation des Stiftes im Wurzelkanal
und die thermische Alterung - einen Einfluss auf die Haftkraft von Faserstiften im
Wurzelkanal haben.
Alle untersuchten Kombinationen aus faserverstärkten Kunststoffstiften und adhäsiven Befestigungsmaterialien wiesen höhere Haftwerte als der als Kontrolle
mitgeführte, konventionell befestigte Titanstift auf. Hinsichtlich des Haftverbundes kann zur Verwendung des Glasfaserstiftes everStick® POST geraten werden. Der vorsilanisierte Quarzfaserstift DT Light® SL und der Glasfaserstift FRC
Postec® Plus erreichten ähnliche Haftkräfte, die jedoch unter denen von
everStick® POST lagen. Das chemisch härtende Panavia™21 erzielte im Mittel
die höchsten Werte, wohingegen der chemisch härtende Kunststoff Multilink®
am schlechtesten abschnitt.
Zur abschließenden Bewertung verschiedener Stift- und Befestigungsmaterialkombinationen, sind weitere in vitro Studien notwendig, die den Verbund zwischen Stift, Befestigungsmaterial und Zahnhartsubstanz analysieren, sowie klinische Testungen der Kombinationen unter in vivo Bedingungen.
50
10.
Literaturverzeichnis
1. Akkayan B, Gülmez T: Resistance to fracture of endodontically treated teeth
restored with different post systems. J Prosthet Dent 87, 431-437 (2002)
2. Albaladejo A, Osorio R, Aguilera FS, Toledano M: Effect of cyclic loading on
bonding of fiber posts to root canal dentin. J Biomed Mater Res Part B Appl
Biomater 86, 264-269 (2008)
3. Albaladejo A, Osorio R, Papacchini F, Goracci C, Toledano M: Post
silanization improves bond strength of translucent posts to flowable
composite resins. J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater 82, 320-324
(2007)
4. Amaral M, Santini MF, Wandscher V, Amaral R, Valandro LF: An in vitro
comparison of different cementation strategies on the pull-out strength of a
fiber post. Oper Dent 34, 443-451 (2009)
5. Asmussen E, Peutzfeldt A, Heitmann T: Stiffness, elastic limit, and strength
of newer types of endodontic posts. J Dent 27, 275-278 (1999)
6. Baba NZ, Golden G, Goodacre CJ: Nonmetallic prefabricated dowels: a
review of compositions, properties, laboratory, and clinical test results. J
Prosthodont 18, 527-536 (2009)
7. Balbosh A, Kern M: Effect of surface treatment on retention of glass-fiber
endodontic posts. J Prosthet Dent 95, 218-223 (2006)
8. Barjau-Escribano A, Sancho-Bru JL, Forner-Navarro L, Rodríguez-Cervantes
PJ, Pérez-Gónzález A, Sánchez-Marín FT: Influence of prefabricated post
material on restored teeth: fracture strength and stress distribution. Oper
Dent 31, 47-54 (2006)
9. Bateman G, Ricketts DN, Saunders WP: Fibre-based post systems: a
review. Br Dent J 195, 43-48 (2003)
10. Berger SB, Palialol AR, Cavalli V, Giannini M: Characterization of water
sorption, solubility and filler particles of light-cured composite resins. Braz
Dent J 20, 314-318 (2009):
51
11. Bitter K, Kielbassa AM: Post-endodontic restorations with adhesively luted
fiber-reinforced composite post systems: a review. Am J Dent 20, 353-360
(2007)
12. Bitter K, Meyer-Lückel H, Priehn K, Martus P, Kielbassa AM: Bond strengths
of resin cements to fiber-reinforced composite posts. Am J Dent 19, 138-142
(2006)
13. Bitter K, Meyer-Lückel H, Priehn K, Kanjuparambil JP, Neumann K,
Kielbassa AM: Effects of luting agent and thermocycling on bond strengths to
root canal dentine. Int Endod J 39, 809-818 (2006)
14. Bitter K, Neumann K, Kielbassa AM: Effects of pretreatment and
thermocycling on bond strength of resin core materials to various fiberreinforced composite posts. J Adhes Dent 10, 481-489 (2008)
15. Blunck U: Rasterelektronenmikroskopische Beurteilung von Kompositfüllungsrändern im Dentin in vitro. Dtsch Zahnärztl Z 43, 939-943 (1988)
16. Bolla M, Müller-Bolla M, Borg C, Lupi-Pegurier L, Laplanche O, Leforestier E:
Root canal posts for the restoration of root filled teeth. Cochrane Database
Syst Rev (1), CD004623 (2007)
17. Braga RR, Cesar PF, Gonzaga CC: Mechanical properties of resin cements
with different activation modes. J Oral Rehabil 29, 257-262 (2002)
18. Bullard RH, Leinfelder KF, Russell CM: Effect of coefficient of thermal
expansion on microleakage. J Am Dent Assoc 116, 871-874 (1988)
19. Burke FJ, Hussain A, Nolan L, Fleming GJ: Methods used in dentine bonding
tests: an analysis of 102 investigations on bond strength. Eur J Prosthodont
Restor Dent 16, 158-165 (2008)
20. Cagidiaco MC, Goracci C, Garcia-Godoy F, Ferrari M: Clinical studies of fiber
posts: a literature review. Int J Prosthodont 21, 328-336 (2008)
21. Castellan CS, Santos-Filho PC, Soares PV, Soares CJ, Cardoso PE:
Measuring bond strength between fiber post and root dentin: a comparison of
different tests. J Adhes Dent 12, 477-485 (2010)
22. Caughman WF, Chan DC, Rueggeberg FA: Curing potential of dualpolymerizable resin cements in simulated clinical situations. J Prosthet Dent
85, 479-484 (2001)
52
23. Cheung W: A review of the management of endodontically treated teeth.
Post, core and the final restoration. J Am Dent Assoc 136, 611-619 (2005)
24. Cormier CJ, Burns DR, Moon P: In vitro comparison of the fracture
resistance and failure mode of fiber, ceramic, and conventional post systems
at various stages of restoration. J Prosthodont 10, 26-36 (2001)
25. Craig RG, Powers JM, Wataha JC: Zahnärztliche Werkstoffe. Eigenschaften
und Verarbeitung. 1. Aufl., Urban & Fischer, Elsevier GmbH München (2006)
26. D'Arcangelo C, D'Amario M, Prosperi GD, Cinelli M, Giannoni M, Caputi S:
Effect of surface treatments on tensile bond strength and on morphology of
quartz-fiber posts. J Endod 33, 264-267 (2007)
27. D`Arcangelo C, Zazzeroni S, D`Amario M, Vadini M, Angelis F, Trubiani O,
Caputi S: Bond strengths of three types of fibre-reinforced post systems in
various regions of root canals. Int Endod J 41, 322-328 (2008)
28. Drummond JL, Sakaguchi RL, Racean DC, Wozny J, Steinberg AD: Testing
mode and surface treatment effects on dentin bonding. J Biomed Mater Res
32, 533-541 (1996)
29. Drummond JL, Bapna MS: Static and cyclic loading of fiber-reinforced dental
resin. Dent Mater 19, 226-231 (2003)
30. Durâo Mauricio PJ de, González-López S, Aguilar-Mendoza JA, Félix S,
González-Rodríguez MP: Comparison of regional bond strength in root thirds
among fiber-reinforced posts luted with different cements. J Biomed Mater
Res Part B Appl Biomater 83, 364-372 (2007)
31. Duret B, Reynaud M, Duret F: Un nouveau concept de reconstitution coronoradiculaire, le Composipost (2). Chir Dent Fr 60, 69-77 (1990)
32. Edelhoff D, Marx R, Spiekermann H, Yildirim M: Clinical use of an intraoral
silicoating technique. J Esthet Restor Dent 13, 350-356 (2001)
33. Edelhoff D, Heidemann D, Kern M, Weigl P: Aufbau endodontisch
behandelter Zähne. Dtsch Zahnärztl Z 58, 199-201 (2003)
34. Faria e Silva AL, Casselli DS, Ambrosano GM, Martins LR: Effect of the
adhesive application mode and fiber post translucency on the push-out bond
strength to dentin. J Endod 33, 1078-1081 (2007)
53
35. Ferrari M, Scotti R: Fiber posts: Characteristics and clinical applications. 1.
Aufl., Masson, Mailand (2004)
36. Ferrari M, Vichi A, García-Godoy F: Clinical evaluation of fiber-reinforced
epoxy resin posts and cast post and cores. Am J Dent 13 (Spec No), 15B18B (2000)
37. Ferrari M, Vichi A, Grandini S, Goracci C: Efficacy of a self-curing adhesiveresin cement system on luting glass-fiber posts into root canals: an SEM
investigation. Int J Prosthodont 14, 543-549 (2001)
38. Ferrari M, Grandini S, Simonetti M, Monticelli F, Goracci C: Influence of a
microbrush on bonding fiber post into root canals under clinical conditions.
Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 94, 627-631 (2002)
39. Frankenberger R, Krämer N, Oberschachtsiek H, Petschelt A: Dentin bond
strength and marginal adaption after NaOCl pre-treatment. Oper Dent 25,
40-45 (2000)
40. Frazer RQ, Kovarik RE, Chance KB, Mitchell RJ: Removal time of fiber posts
versus titanium posts. Am J Dent 21, 175-178 (2008)
41. Fredriksson M, Astbäck J, Pamenius M, Arvidson K: A retrospective study of
236 patients with teeth restored by carbon fiber-reinforced epoxy resin posts.
J Prosthet Dent 80, 151–157 (1998)
42. Gale MS, Darvell BW: Thermal cycling procedures for laboratory testing of
dental restorations. J Dent 27, 89-99 (1999)
43. Giachetti L, Grandini S, Calamai P, Fantini G, Scaminaci Russo D:
Translucent fiber post cementation using light- and dual-curing adhesive
techniques and a self-adhesive material: push-out test. J Dent 37, 638-642
(2009)
44. Gorraci C, Fabianelli A, Sadek FT, Papacchini F, Tay FR, Ferrari M: The
contribution of friction to the dislocation resistance of bonded fibre posts. J
Endod 31, 608-612 (2005)
45. Goracci C, Ferrari M: Current perspectives on post systems: a literature
review. Aust Dent J 56, 77-83 (2011)
54
46. Goracci C, Grandini S, Bossù M, Bertelli E, Ferrari M: Laboratory
assessment of the retentive potential of adhesive posts: a review. J Dent 35,
827-835 (2007)
47. Goracci C, Tavares AU, Fabianelli A, Monticelli F, Raffaelli O, Cardoso PC:
The adhesion between fiber posts and root canal walls: comparison between
microtensile and push-out bond strength measurements. Eur J Oral Sci 112,
353-361 (2004)
48. Haddad MF, Rocha EP, Assunção WG: Cementation of prosthetic
restorations: from conventional cementation to dental bonding concept. J
Craniofac Surg 22, 952-958 (2011)
49. Hagge MS, Wong RD, Lindemuth JS: Effect of dowel space preparation and
composite cement thickness on retention of a prefabricated dowel. J
Prosthodont 11, 19-24 (2002)
50. Heidemann D, Weigl P: Stifte im Wurzelkanal - Warum? Endodontie Journal
3, 24-34 (2004)
51. Hellwig, E, Klimek J, Attin T: Einführung in die Zahnerhaltung. 4. Aufl., Urban
& Fischer, Elsevier GmbH München, 147-166 (2007)
52. Hofmann N: Zeitgemäße Schichttechnik für Komposit im Seitenzahngebiet.
Quintessenz 61, 567-572 (2010)
53. Ikemura K, Endo T: Effect on adhesion of new polymerisation initiator
systems comprising 5-monosubsituted barbituric acids, aromatic sulfinate
amides, and tert-butyl peroxymaleic acid in dental adhesive resin. J Appl
Polymer Sci 72, 655-668 (1999)
54. Kalkan M, Usumez A, Ozturk AN, Belli S, Eskitascioglu G: Bond strength
between root dentin and three glass-fiber post systems. J Prosthet Dent 96,
41-46 (2006)
55. Kern M, Wegner SM: Bonding to zirconia ceramic: adhesion methods and
their durability. Dent Mater 14, 64-71 (1998)
56. King PA, Setchell DJ: An in vitro evaluation of a prototype CFRC
prefabricated post developed for the restoration of pulpless teeth. J Oral
Rehabil 17, 599-609 (1990)
55
57. Kosmac T, Oblak C, Jevnikar P, Funduk N, Marion L: The effect of surface
grinding and sandblasting on flexural strength and reliability of Y-TZP
zirconia ceramic. Dent Mater 15, 426-433 (1999)
58. Kwiatkowski S, Gelle W: A preliminary consideration of the glass-ceramic
dowel post and core. Int J Prosthodont 2, 51-55 (1989)
59. Ladha K, Verma M: Conventional and contemporary luting cements: an
overview. J Indian Prosthodont Soc 10, 79-88 (2010)
60. Lastumäki TM, Lassila LV, Vallittu PK: The semi-interpenetrating polymer
network matrix of fiber-reinforced composite and its effect on the surface
adhesive properties. J Mater Sci Mater Med 14, 803-809 (2003)
61. Le Bell AM, Lassila LV, Kangasniemi I, Vallittu PK: Bonding of fibrereinforced composite post to root canal dentin. J Dent 33, 533-539 (2005)
62. Le Bell AM, Tanner J, Lassila LV, Kangasniemi I, Vallittu P: Bonding of
composite resin luting cement to fiber-reinforced composite root canal posts.
J Adhes Dent 6, 319-325 (2004)
63. Magni E, Mazzitelli C, Papacchini F, Radovic I, Goracci C, Coniglio I, Ferrari
M: Adhesion between fiber posts and resin luting agents: a microtensile bond
strength test and an SEM investigation following different treatments of the
post surface. J Adhes Dent 9, 195-202 (2007)
64. Mannocci F, Sherriff M, Watson TF: Three-point bending test of fiber posts. J
Endod 27, 758-761 (2001)
65. Mannocci F, Sherriff M, Watson TF, Vallittu PK: Penetration of bonding
resins into fibre-reinforced composite posts: a confocal microscopic study. Int
Endod J 38, 46-51 (2005)
66. Marx R, Fischer H: Werkstück und Verfahren zum Herstellen und zum
Verwerten des Werkstückes – langzeitstabile Haftung von Kunststoff auf
Metall, Keramik und Kunststoff. Patent DE 19937864 (2002)
67. Matinlinna JP, Lassila LV, Ozcan M, Yli-Urpo A, Vallittu PK: An introduction
to silanes and their clinical applications in dentistry. Int J Prosthodont 17,
155-164 (2004)
56
68. Mazzoni A, Marchesi G, Cadenaro M, Mazzotti G, Di Lenarda R, Ferrari M,
Breschi L: Push-out stress for fibre posts luted using different adhesive
strategies. Eur J Oral Sci 117, 447-453 (2009)
69. Monticelli F, Ferrari M, Toledano M: Cement system and surface treatment
selection for fiber post luting. Med Oral Patol Oral Cir Bucal 13, E214-221
(2008)
70. Monticelli F, Goracci C, Grandini S, García-Godoy F, Ferrari M: Scanning
electron microscopic evaluation of fiber post-resin core units built up with
different resin composites. Am J Dent 18, 61-65 (2005)
71. Monticelli F, Osorio R, Sadek FT, Radovic I, Toledano M, Ferrari M: Surface
treatments for improving bond strength to prefabricated fiber posts: a
literature review. Oper Dent 33, 346-355 (2008)
72. Monticelli F, Osorio R, Tay FR, Sadek FT, Ferrari M, Toledano M:
Resistance to thermo-mechanical stress of different coupling agents used as
intermediate layer in resin-fiber post bonds. Am J Dent 20, 416-420 (2007)
73. Monticelli F, Osorio R, Tolendano M, Tay FR, Ferrari M: In vitro hydrolytic
degradation of composite quartz-fiber-post bonds created by hydrolytic silane
couplings. Oper Dent 31, 728-733 (2006)
74. Munksgaard EC, Itoh K, Jörgensen KD: Dentin-polymer bond in resin fillings
tested in vitro by thermo- and load-cycling. J Dent Res 64, 144-146 (1985)
75. Naumann M, Preuss A, Frankenberger R: Reinforcement effect of adhesively
luted fiber reinforced composite versus titanium posts. Dent Mater 23,
138-144 (2007)
76. Naumann M, Sterzenbach G, Rosentritt M, Beuer F, Frankenberger R: Is
adhesive cementation of endodontic posts necessary? J Endod 34, 10061010 (2008)
77. Nicholson JW, Anstice HM, McLean JW: A preliminary report on the effect of
storage in water on the properties of commercial light-cured glass-ionomer
cements. Br Dent J 173, 98-101 (1992)
78. Palmer DS, Barco MT, Billy EJ: Temperature extremes produced orally by
hot and cold liquids. J Prosthet Dent 67, 325-327 (1992)
57
79. Pegoraro TA, da Silva NR, Carvalho RM: Cements for use in esthetic
dentistry. Dent Clin North Am 51, 453-71 (2007)
80. Pegoretti A, Fambri L, Zappini G, Bianchetti M: Finite element analysis of a
glass fibre reinforced composite endodontic post. Biomaterials 23, 26672682 (2002)
81. Perdigão J, Gomes G, Lee IK: The effect of silane on the bond strengths of
fiber posts. Dent Mater 22, 752-758 (2006)
82. Price RB, Dérand T, Andreou P, Murphy D: The effect of two configuration
factors, time, and thermal cycling on resin to dentin bond strengths.
Biomaterials 24, 1013-1021 (2003)
83. Purton DG, Love RM, Chandler NP: Rigidity and retention of ceramic root
canal posts. Oper Dent 25, 223-227 (2000)
84. Purton DG, Payne JA: Comparison of carbon fiber and stainless steel root
canal posts. Quintessence Int 27, 93-97 (1996)
85. Qualtrough AJ, Chandler NP, Purton DG: A comparison of the retention of
tooth colored posts. Quintessence Int 34, 199-201 (2003)
86. Qualtrough AJ, Mannocci F: Tooth-colored post systems: a review. Oper
Dent 28, 86-91 (2003)
87. Radovic I, Monticelli F, Goracci C, Cury AH, Coniglio I, Vulicevic ZR et al:
The effect of sandblasting on adhesion of a dual-cured resin composite to
methacrylic fiber posts: microtensile bond strength and SEM evaluation. J
Dent 35, 496-502 (2007)
88. Reitemeier B, Schwenzer N, Ehrenfeld M, Biffar R: Einführung in die
Zahnmedizin. 1. Aufl., Georg Thieme Stuttgart (2006)
89. De Rijk WG: Removal of fiber posts from endodontically treated teeth. Am J
Dent 13 (Spec No), 19B-21B (2000)
90. Rödig T, Nusime AK, Konietschke F, Attin T: Effects of different luting agents
on bond strengths of fiber-reinforced composite posts to root canal dentin. J
Adhes Dent 12, 197-205 (2010)
58
91. Roberts HW, Leonard DL, Vandewalle KS, Cohen ME, Charlton DG: The
effect of a translucent post on resin composite depth of cure. Dent Mater 20,
617-622 (2004)
92. Rosenstiel SF, Land MF, Crispin BJ: Dental luting agents: A review of the
current literature. J Prosthet Dent 80, 280-301 (1998)
93. Rosentritt M, Fürer C, Behr M, Lang R, Handel G: Comparison of in vitro
fracture strength of metallic and tooth-coloured posts and cores. J Oral
Rehabil 27, 595-601 (2000)
94. Sadek FT, Goracci C, Monticelli F, Grandini S, Cury AH, Tay F, Ferrari M:
Immediate and 24-hour evaluation of the interfacial strengths of fiber posts. J
Endod 32, 1174-1177 (2006)
95. Sahafi A, Peutzfeldt A, Ravnholt G, Asmussen E, Gotfredsen K: Resistance
to cyclic loading of teeth restored with posts. Clin Oral Investig 9, 84-90
(2005)
96. Sahafi A, Peutzfeldt A, Asmussen E, Gotfredsen K: Retention and failure
morphology of prefabricated posts. Int J Prosthodont 17, 307-312 (2004)
97. Sahafi A, Peutzfeldt A, Asmussen E, Gotfredsen K: Bond strength of resin
cement to dentin and to surface-treated posts of titanium alloy, glass fiber,
and zirconia. J Adhes Dent 5, 153-162 (2003)
98. Schmage P, Sohn J, Ozcan M, Nergiz I: Effect of surface treatment of
titanium posts on the tensile bond strength. Dent Mater 22, 189-194 (2006)
99. Schwartz RS, Jordan R: Restoration of Endodontically Treated Teeth: The
Endodontist`s Perspective, Part 1. Endodontics: Colleagues for Excellence
Newsletter, www.aae.org/colleagues (2004)
100. Soares Cj, Santana FR, Castro CG, Santos-Filho PC, Soares PV, Qian F,
Armstrong SR: Finite element analysis and bond strength of a glass post to
intraradicular dentin: comparison between microtensile and push-out tests.
Dent Mater 24, 1405-1411 (2008)
101. Solnit GS: The effect of methyl methacrylate reinforcement with silanetreated and untreated glass fibers. J Prosthet Dent 66, 310-314 (1991)
59
102. Strub JR, Pontius O, Koutayas S: Survival rate and fracture strength of
incisors restored with different post and core systems after exposure in the
artificial mouth. J Oral Rehabil 28, 120-124 (2001)
103. Strub JR, Türp JC, Witkowski S, Hürzeler MB, Kern M: Curriculum Prothetik
Band I. 3. Aufl., Quintessenz Berlin (2005)
104. Sudsangiam S, van Noort R: Do dentin bond strength tests serve a useful
purpose? J Adhes Dent 1, 57-67 (1999)
105. Tay FR, Loushine RJ, Lambrechts P, Weller RN, Pashley DH: Geometric
factors affecting dentin bonding in the root canals. A theoretical modelling
approach. J Endod 31, 584-589 (2005)
106. Toledano M, Osorio R, Albaladejo A, Aguilera FS, Tay FR, Ferrari M: Effect
of cyclic loading on the microtensile bond strengths of total-etch and self-etch
adhesives. Oper Dent 31, 25-32 (2006)
107. Toman M, Toksavul S, Sarikanat M, Firidinoğlu K, Akin A: The evaluation of
displacement resistance of glass FRC posts to root dentine using a thin slice
push-out test. Int Endod J 42, 802-810 (2009)
108. Torbjörner A, Fransson B: A literature review on the prosthetic treatment of
structurally compromised teeth. Int J Prosthodont 17, 369-376 (2004)
109. Valandro LF, Baldissara P, Galhano GA, Melo RM, Mallmann A, Scotti R,
Bottino MA: Effect of mechanical cycling on the push-out bond strength of
fiber posts adhesively bonded to human root dentin. Oper Dent 32, 579-588
(2007)
110. Vallittu PK: Experiences of using glass fibers with multiphase acrylic resin
systems. Theoretical background and clinical examples. In: Vallittu PK
(Editor). The First Symposium on Fiber-Reinforced Plastics in Dentistry.
Turku, Finland, Paper 2 (1999)
111. Vallittu PK: Strength and interfacial adhesion of FRC-tooth system. In:
Vallittu PK (Editor). The Second Symposium on Fiber-Reinforced Plastics in
Dentistry. Turku, Finland, Paper 1 (2001)
112. Wang Y, Zhang L, Chen J, Goracci C, Ferrari M: Influence of C-factor on the
microtensile bond strength between fiber posts and resin luting agents. J
Adhes Dent 10, 385-391 (2008)
60
113. Watanabe I, Nakabayashi N: Measurement methods for adhesion to dentine:
the current status in Japan. J Dent 22, 67-72 (1994)
114. Watanabe S, Shimizu Y, Mitsuoka A, Tamura K, Wada H, Ito M: Clinical
experiences with alumina ceramic pins in the fracture of ribs. Nihon Kyobu
Geka Gakkai Zasshi 34, 220-225 (1986)
115. Wendt SL, McInnes PM, Dickinson GL: The effect of thermocycling in
microleakage analysis. Dent Mater 8, 181-184 (1992)
116. Wrbas KT, Kampe MT, Schirrmeister JF, Altenburger MJ, Hellwig E:
Retention
glasfaserverstärkter Wurzelkanalstifte
in
Abhängigkeit
vom
Befestigungskomposit. Schweiz Monatsschr Zahnmed 116, 18-24 (2006)
117. Yap AU: Effects of storage, thermal and load cycling on a new reinforced
glass-ionomer cement. J Oral Rehabil 25, 40-44 (1998)
118. Yenisey M, Kulunk S: Effects of chemical surface treatments of quartz and
glass fiber posts on the retention of a composite resin. J Prosthet Dent 99,
38-45 (2008)
119. Zicari F, Couthino E, de Munck J, Poitevin A, Scotti R, Naert I, van Meerbeek
B: Bonding effectiveness and sealing ability of fiber-post bonding. Dent Mater
24, 967-977 (2008)
120. Zimmerli B, Strub M, Jeger F, Stadler O, Lussi A: Composite materials:
composition, properties and clinical applications. A literature review. Schweiz
Monatsschr Zahnmed 120, 972-986 (2010)
61
11.
Anhang
11.1 Abkürzungsverzeichnis
CEC
Clearfil™EstheticCement
DTL
DT Light® SL
EP
everStick® POST
FRC
FRC Postec® Plus
KC
Ketac™ Cem
LCZ
LuxaCore® Z-Dual
MCF
MultiCore® Flow
ML
Multilink®
P21
Panavia™21
RXU
Rely X™Unicem
TiP
Titanpost
VL
Variolink® II Low
°
Grad
°C
Grad Celsius
%
Prozent
GPa
GigaPascal
h
Stunde
kV
KiloVolt
kW
KiloWatt
min
Minute
mm
Millimeter
µm
Mikrometer
MPa
MegaPascal
N
Newton
s
Sekunde
Vol%
Volumenprozent
62
11.2 Zemente und Kunststoffe allgemein
Befestigungszement
Bestandteile
Anwendung
Zinkphosphatzement
Pulver:
Befestigung
Unterfüllung
Zinkoxid (80-90 Gew%)
Magnesiumoxid (10 Gew%)
andere Füllstoffe (Siliziumoxid,
Alumiumoxid, Calciumfluorid)
Flüssigkeit:
Orthophosphorsäure (55 Gew%)
Aluminiumpuffer
Zinkpuffer
Wasser
Zinkpolycarboxylatzement
Pulver:
Zinkoxid
Magnesiumoxid
Befestigung
Unterfüllung
Flüssigkeit:
Polyacrylsäure
Stablilisatoren
Wasser
Glassionomerzement:
Pulver:
Calcium-Aluminium-Silikatgläser
Röntgenkontrastmittel
Farbpigmente
Konventionell
Flüssigkeit:
Befestigung
(Typ I, „-cem“)
Füllung
(Typ II, „-fill“)
Unterfüllung
(Typ III,
„-bond“)
Polyacrylsäure
Kopolymere aus Acrylsäure,
Itakonsäure oder Maleinsäure
Weinsäure/Wasser
Kunststoffmodifiziert
Flüssigkeit:
Methacrylierte Polyacrylsäure
Wasser
Hydrophiles Monomer (HEMA)
Bis-GMA
Photoakzeleratoren
Stabilisatoren
Tab. 1a: Hauptbestandteile der verschiedenen Befestigungsmaterialien.
63
Komposit
Kunststoffmatrix:
Monomer: Bis-GMA, UDMA
Comonomer: TEDMA, EDMA
Initiator:
-
Füllung
Befestigung
von Kronen,
Inlays und
Wurzelstiften
Autopolymerisat: Peroxide
(Benzoylperoxid)
Photoinitator: Kampherchinon
Akzelerator: z.B. Dihydroxyethyl-pToluidin
Inhibitor: z.B. Eugenol
Haftvermittler:
Silan (Methacryloxypropyltrimethoxysilan)
Füllstoffe:
Quarz, Glas, Keramik (LithiumAluminium-Silikat)
Feinstteiliges Siliziumdioxid (pyrogenes Siliziumoxid)
Tab. 1b: Hauptbestandteile der verschiedenen Befestigungsmaterialien.
64
11.3 Verwendete Materialien
Befestigungsmaterial
Bestandteile
Anwendung
Härtungsmodus
MultiCore®
Flow
Base- und Katalysatorpaste:
Befestigungskomposit
dualhärtend
Dünnfließendes
Befestigungskomposit
dualhärtend
Befestigungskomposit auf
Kunstharzbasis
chemisch
(Ivoclar
Vivadent)
Variolink® II
Low
(Ivoclar
Vivadent)
Bis-GMA
Urethandimethacrylat
Triethylenglycoldimethacrylat
Bariumglas
Ytterbiumtrifluorid
Ba-Al-Fluorosilikatglas
Hochdisperse Siliziumdioxid
Katalysator (Benzoylperoxid)
Stabilisator
Pigmente
Base- und Katalysatorpaste:
Bis-GMA
Urethandiimethacrylat
Triethylenglycoldimethacrylat
Bariumglas
Ytterbiumtrifluorid
Ba-Al-Fluorosilikatglas
Sphäroides Mischoxid
Katalysator (Benzoylperoxid)
Stabilisator
Pigmente
Panavia™ 21
Universalpaste:
(Kuraray)
Hydrophobes aromatisches
Dimethacrylat
Hydrophobes aliphatisches
Dimethacrylat
Hydrophiles aliphatisches
Dimethacrylat
Silanisiertes Titanoxid
Barium-Glasfüllsoff
Initiatoren
Beschleuniger
Pigmente
Tab. 2a: Materialdaten der verwendeten Befestigungsmaterialien nach Herstellerangaben.
65
Panavia™ 21
Catalystpaste:
(Kuraray)
10-Methacryloyloxydecyldihydrogenphosphat
Hydrophobes aromatisches &
aliphatisches Dimethacrylat
Quarzfüllstoff
Kolloidale Kieselerde
Initiatoren
Oxyguard II:
Polyethylene Glycol
Glycerine
Multilink®
Base- und Katalysatorpaste:
(Ivoclar
Vivadent)
Dimethacrylat
Hydroxyethylmethacrylat
Bariumglas
Ytterbiumtrifluorid
Sphäroides Mischoxid
Katalysator
Stabilisator
Pigmente
Clearfil™
Esthetic
Cement
Paste A:
(Kuraray)
Bis-GMA
Triethylenglycoldimethacrylat
Andere Methacrylate
Silanisiertes Glaspulver
Kolloidales Siliziumoxid
Befestigungskomposit auf
Kunstharzbasis
chemisch
Sauerstoffinhibitor
Befestigungskomposit
chemisch
Befestigungskomposit auf
Kunstharzbasis
dualhärtend
Paste B:
Bis-GMA
Triethylenglycoldimethacrylat
Andere Methacrylate
Silanisiertes Glaspulver
Silanisiertes Siliziumoxid
Kolloidales Siliziumoxid
Benzoylperoxid
Kampherchinon
Pigmente
Tab 2b: Materialdaten der verwendeten Befestigungsmaterialien nach Herstellerangaben.
66
Rely X™
Unicem
(3M Espe)
Aplicap Pulver:
Kalziumhydroxid
Glaspulver,silanisiert
Kieselsäure,silanisiert
Pyrimidin, substituiert
Natriumperoxodisulfat
Initiator
Pigmente
Befestigungskomposit
dualhärtend
Befestigungskomposit auf
Acrylharzbasis
dualhärtend
Befestigungszement
chemisch
Aplicap Flüssigkeit:
Methacrylierte
Phosphorsäureester
Triethylenglycoldimethacrylat
Acetat
Stabilisator
Initiator
LuxaCore®
Z-Dual
(DMG)
Paste (gelb):
Urethandimethacrylat
Aliphatisches Dimethacrylat
Aromatisches Dimethacrylat
Bariumglas
Pyrogene Kieselsäure
Nanofüllstoffe
Zirkondioxid
Katalysator
Stabilisator
Pigmente
Ketac™ Cem
Aplicap Pulver:
(3M Espe)
Glaspulver
Pigmente
Aplicap Flüssigkeit:
Polycarbonsäure
Weinsäure
Wasser
Konservierungsmittel
Tab. 2c: Materialdaten der verwendeten Befestigungsmaterialien nach Herstellerangaben.
67
Stift
FRC Postec® Plus
everStick® POST
DT Light® SL
Bestandteile
Glasfaser 70%,
Dimethacrylat
21%,
Ytterbiumtrifluorid
9%,
fein verteiltes
Siliziumdioxid,
Katalysatoren,
Stabilisatoren
Glasfaser,
Polymethacrylate,
2,2-Bis-[4-(2hydroxy-3methacryloyloxypropoxy)phenyl]propane,
Kampherchinon,
2-(Dimethylamino)ethylmethacrylate,
Hydrochinon
Quarzfaser (60
Vol%),
Epoxidharzmatrix,
Silan &
Silikatschicht,
Polymerschicht
Konditionierung
Silanisierung:
Konditionierung
Monobond S
(50-52 % Ethanol,
3Methacryloyloxypr
opyl
trimethoxisilan
1%)
Vorkonditionierung
vom Hersteller
Stick®Resin
(2,2-Bis[4-(2(Silikat- &
hydroxy-3Silanschicht,
Methacryloyloxypro- Polymerschicht)
poxyphenyl]propan, Triethylenglycoldimethacrylat,
Kampherchinon,
2-(Dimethylamino)ethylmethacrylat
Größe
#3
# 1,5
#2
Länge
20 mm
20 mm
20 mm
Farbe
Transluzent
Transluzent
Transluzent
Durchmesser
Schaft 2,0 mm
Spitze 1,0 mm
Schaft 1,5 mm
Schaft 1,8 mm
Spitze 1,0 mm
Röntgenopazität
+
-
+
Form
Konisch - zylindrisch
Zylindrisch
Konisch .02 - .08
(double Taper)
E- Modul
48 +/- 2 GPa
kA
15 GPa
Biegefestigkeit
1050 +/- 50 MPa
900 – 1280 MPa
1600 MPa
Sonstiges
Lichtleitend
Flexibel
Nicht polymerisiert
Lichtleitend
SL (Safety Lock®)
Tab. 3: Materialdaten der untersuchten faserverstärkten Stifte nach Herstellerangaben.
68
Stift
RPR Prototyp Titanstift (NTI-Kahla)
Bestandteile
Reintitan
Konditionierung
Sandstrahlung vom Hersteller
Reinigung mit Alkohol
Größe
#3
Länge
25 mm
Farbe
Titan
Durchmesser
Taper 0.4
Spitze 1,1 mm
Röntgenopazität
-
Form
Konisch
E- Modul
105 GPa
Biegefestigkeit
-
Sonstiges
-
Tab. 4: Materialdaten des Titanstifts (Kontrollgruppe) nach Herstellerangaben.
69
11.4 Verarbeitungsprotokolle
Stift
Vorbehandlung
FRC
EP
Monobond S
Einprobe in Kanal
60 s Wirkzeit
Anhärten 20 s
Verblasen
Lichthärten extern 40 s
DTL
Stick Resin & 5 min
warten
Verblasen
Lichthärten 10 s
Tab. 5: Verarbeitungsprotokoll zu den faserverstärkten Wurzelkanalstiften.
Gruppe
1_A
1_B
1_C
Stift
FRC
EP
DTL
Befestigungsmaterial
MCF
Zementierung
Mischen Paste A & B
Gebrauch innerhalb von 90 – 120 s
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion
Lichthärten für 60 s
Tab. 6: Verarbeitungsprotokoll zu MultiCore® Flow.
Gruppe
2_A
2_B
2_C
Stift
FRC
EP
DTL
Befestigungsmaterial
VL
Mischen von Paste A & B für 10 s
Gebrauch innerhalb von 3 min
Zementierung
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion
Lichthärten für 60 s
Tab. 7: Verarbeitungsprotokoll zu Variolink® II Low.
70
Gruppe
3_A
3_B
3_C
Stift
FRC
EP
DTL
Befestigungsmaterial
Zementierung
P21
Mischen von Paste A & B für 20 – 30 s
Gebrauch innerhalb von 4 min
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion
Oxyguard applizieren, 3 min Wartezeit, absprühen
Tab. 8: Verarbeitungsprotokoll zu PanaviaTM 21.
Gruppe
4_A
4_B
4_C
Stift
FRC
EP
DTL
Befestigungsmaterial
ML
Zementierung
Mischen von Paste A & B für 20 s
Gebrauch innerhalb von 3 min
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion
6 min Wartezeit
Tab. 9: Verarbeitungsprotokoll zu Multilink®.
Gruppe
5_A
5_B
5_C
Stift
FRC
EP
DTL
Befestigungsmaterial
Zementierung
CEC
Mischen von Paste A & B
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion
Lichthärten für 20 s
Tab. 10: Verarbeitungsprotokoll zu Clearfil™EstheticCement.
71
Gruppe
6_A
6_B
6_C
Stift
FRC
EP
DTL
Befestigungsmaterial
Zementierung
RXU
Mischen der Aplicap im Rotomix für 10 s
Gebrauch innerhalb von 2 min
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion
Lichthärten für 20 s
Tab. 11: Verarbeitungsprotokoll zu Rely X™Unicem.
Gruppe
7_A
7_B
7_C
Stift
FRC
EP
DTL
Befestigungsmaterial
Zementierung
LCZ
Mischen von Paste A & B
Gebrauch innerhalb von 90 s
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion
Lichthärten für 40 s
Selbsthärtungszeit von 5 min
Tab. 12: Verarbeitungsprotokoll zu LuxaCore® Z-Dual.
Gruppe
Stift
Vorbehandlung
Befestigungsmaterial
Zementierung
Co_11
TiP
Reinigung mit Alkohol
KC
Aktivierung der Kapsel für 2 s
Mischen im Rotomix für 10 s
Applikation auf Stift und in künstliche Zahnwurzel
Stiftinsertion & 7 min Aushärtung
Mit Heliobond bepinseln & Lichthärten für 20 s
Tab. 13: Verarbeitungsprotokoll zu Ketac™ Cem und dem Titanstift.
72
11.5 Materialien und Geräte
Befestigungsmaterial
Hersteller
Firmensitz
LOT-Nummer
MultiCore® Flow
IvoclarVivadent
Schaan, Lichtenstein
48449
Variolink® II Low
IvoclarVivadent
Schaan, Lichtenstein
45711 / 49351
Panavia™21
Oxyguard II
Kuraray
Osaka, Japan
00650B
00573A
Multilink®
IvoclarVivadent
Schaan, Lichtenstein
M04082
Clearfil™
EstheticCement
Kuraray
Osaka, Japan
0013AC
Rely X™Unicem
3M Espe
Seefeld, Deutschland
353553
LuxaCore®
Z-Dual
DMG
Hamburg, Deutschland
615140
Ketac™ Cem
3M Espe
Seefeld, Deutschland
417443
(Catalyst/Base)
Tab. 14: Aufstellung der verwendeten Befestigungsmaterialien.
Stifte
Hersteller
Firmensitz
LOT-Nummer
FRC Postec®
Plus
IvoclarVivadent
Schaan,
Lichtenstein
47590
Monobond S
IvoclarVivadent
Schaan,
Lichtenstein
K41829
everStick® POST
Stick Tech
Turku, Finnland
2080530-P3-042
Stick® Resin
Stick Tech
Turku, Finnland
5709295
DT Light® SL
VDW
München,
Deutschland
097930812
RPR Prototyp
Titanstift
NTI Kahla GmbH
Kahla,
Deutschland
FP 7059.16
Tab. 15: Aufstellung der verwendeten Stifte.
73
Material
Hersteller
Firmensitz
LOT - Nummer
ESPE Sil
3M Espe
Seefeld,
Deutschland
353949
Rocatec™ Pre
3M Espe
Seefeld,
Deutschland
347302
Rocatec™ Plus
3M Espe
Seefeld,
352243
Deutschland
Technovit 4071
Flüssigkeit
Heraeus Kulzer
Wehrheim,
Deutschland
Technovit 4071
Pulver
Heraeus Kulzer
Wehrheim,
Nagellack
Quick dry Nr. 74
Manhattan
Stuttgart,
Deutschland
731112
Mixing Tipshort
IvoclarVivadent
Schaan, Lichtenstein
M22138
Deionisiertes
Wasser
Universitätsapotheke Erlangen,
der Universitätsklinik Deutschland
Deutschland
Tab. 16: Aufstellung der verwendeten Hilfsmittel.
Gerät
Hersteller
Firmensitz
IsoMet® 5000
Buehler
Düsseldorf,
Deutschland
Diamanttrennscheibe
Buehler
Düsseldorf,
Deutschland
UV-Polymerisationslampe
KaVo
Biberach,
Deutschland
Polylux2®
Rocatector® delta
3M Espe
Seefeld,
Deutschland
965060000075
Stereomikroskop
Carl Zeiss
AG
Oberkochen,
Deutschland
SIP 78481/
Serie 30HC
Stemi SV6/ SV11
Tab. 17a: Aufstellung der verwendeten Geräte.
Seriennummer/
LOT - Nummer
SIP 78480
74
Messokular
Carl Zeiss
AG
Deutschland
455042
Farb Video Kamera
3CCD
Sony
Tokio, Japan
402392
Universalprüfmaschine
Zwick Z2.5
Zwick Roell
Ulm,
Deutschland
148465/2000
Rasterelektronenmikroskop
Leitz
Tokio, Japan
ISI-SR-50
Willeytec,
Thermocycler
Haake®
Vreden,
Deutschland
V 2.8;
Thermostat
DL10
Inkubator
Memmert
Schwabach,
Deutschland
100 - 800
Trimmer
Wassermann
Dentalmaschinen
Hamburg,
Deutschland
HSS 88
Tab. 17b: Aufstellung der verwendeten Geräte.
11.6 Statistische Tabellen
FRC
EP
DTL
TiP
< 0,008
0,054
< 0,008
FRC
< 0,008
< 0,008
EP
< 0,008
DTL
TiP
Tabelle 18: P-Werte zum paarweisen Vergleich der Stifte in Bezug auf die Haftkraft
(Mann-Whitney-U-Test); Gelb unterlegten Werte zeigen statistisch signifikante Unterschiede an; Bonferroni-Korrektur zur Adjustierung des Signifikanzlevels bei multiplen Tests α`= 0,008 (FRCP+ FRC Postec® Plus, EP everStick® POST, DTL DT
Light® SL, TiP Titanpost).
75
MCF
VL
P21
ML
CEC
RXU
LCZ
KC
0,294
< 0,002
< 0,002
< 0,002
0,002
< 0,002
< 0,002
MCF
< 0,002
0,004
< 0,002
0,003
0,003
< 0,002
VL
< 0,002
0,247
0,252
0,287
< 0,002
P21
< 0,002
< 0,002
< 0,002
< 0,002
ML
0,035
0,030
< 0,002
CEC
0,859
< 0,002
RXU
< 0,002
LCZ
KC
Tabelle 19: P-Werte zum paarweisen Vergleich der Befestigungsmaterialien untereinander in Bezug auf die Haftkraft (Mann-Whitney-U-Test); Die gelb unterlegten
Werte zeigen statistisch signifikante Unterschiede; Bonferroni-Korrektur zur Adjustierung des Signifikanzlevels bei multiplen Tests α`= 0,002 (MCF MultiCore® Flow,
VL Variolink® II Low, P21 Panavia™21, ML Multilink®, CEC Clearfil™EstheticCement, RXU Rely X™Unicem, LCZ LuxaCore® Z-Dual, KC KetacTM Cem).
1
2
3
4
5
0,587
0,006
< 0,005
< 0,005
1
0,585
0,025
< 0,005
2
0,854
0,350
3
0,998
4
5
Tabelle 20: P-Werte zum paarweisen Vergleich der Lokalisation im Kanal (5 Probenscheiben; Scheibe 1 = koronal bis Scheibe 5 = apikal) in Bezug auf die Haftkraft
(Dunnett-T3-Test); Die gelb unterlegten Werte zeigen statistisch signifikante Unterschiede an; Bonferroni-Korrektur zur Adjustierung des Signifikanzlevels bei multiplen Tests α`= 0,005.
76
11.7 Aufnahmen im Rasterelektronenmikroskop
Bilderserie zu DT Light Post® SL/ Clearfil™EstheticCement:
B
E
BM
S
BM
S
Abb. 20a: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des initialen Frakturmusters
von DT Light Post® SL mit Clearfil™EstheticCement in Detail- und Übersichtsaufnahme; Frakturverlauf zu 100% zwischen Stift und Befestigungsmaterial; S = Stift,
BM = Befestigungsmaterial, E = Einbettmasse, B = Blase.
BM
E
S
S
BM
Abb. 20b: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des initialen Frakturmusters
von DT Light Post® SL mit Clearfil™EstheticCement nach Aging in Detail- und
Übersichtsaufnahme; Frakturlinienverlauf zu 100% zwischen Stift und Befestigungsmaterial; S = Stift, BM = Befestigungsmaterial, E = Einbettmasse.
77
Bilderserie zu everStick® POST/ Rely X™Unicem:
BM
BM
E
S
S
B
Abb. 21a: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des initalen Frakturmusters
von everStick® POST mit Rely X™Unicem in Detail- und Übersichtsaufnahme;
Mischfraktur (39% im Stift, 61% zwischen Stift und Befestigungsmaterial); S = Stift,
BM = Befestigungsmaterial, E = Einbettmasse, B = Blase.
BM
E
S
BM
S
Abb. 21b: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Frakturmusters von everStick® POST mit Rely X™Unicem nach Aging in Detail- und Übersichtsaufnahme;
Mischfrakur (80% im Stift, 20% zwischen Stift und Befestigungsmaterial); S = Stift,
BM = Befestigungsmaterial, E = Einbettmasse.
78
Bilderserie zu FRC Postec® Plus/ MultiCore® Flow:
BM
E
S
BM
S
Abb. 22a: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des initialen Frakturmusters
von FRC Postec® Plus mit MultiCore® Flow in Detail- und Übersichtsaufnahme;
Mischfraktur (75% im Stift, 25% zwischen Stift und Befestigungsmaterial); S = Stift,
BM = Befestigungsmaterial, E = Einbettmasse.
E
BM
BM
S
S
Abb. 22b: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Frakturmusters von FRC
Postec® Plus mit MultiCore® Flow nach Aging in Detail- und Übersichtsaufnahme;
Mischfraktur (25% im Stift, 75% zwischen Stift und Befestigungsmaterial); S = Stift,
BM = Befestigungsmaterial, E = Einbettmasse.
79
11. 8 Danksagung
Ich möchte mich ganz besonders bei Herrn Professor Dr. Anselm Petschelt für
die
Möglichkeit
bedanken,
an
der
Zahnklinik
1,
Zahnerhaltung
und
Parodontologie der Universität Erlangen, diese Dissertation durchzuführen.
Ein ganz besonderer Dank geht an PD Dr. Christine Berthold, für die Anregungen zu dieser Arbeit, ihre freundliche Unterstützung in jeglicher Hinsicht und
fürsorgliche Betreuung.
Dr. Barbara Holzschuh möchte ich ganz herzlich für die Unterstützung beim Korrekturlesen der Dissertation danken.
Ferner bin ich meinen Promotionskollegen Sarah Schmidt und Daniel
Farhoumand zu großem Dank verpflichtet. Die gemeinsam verbrachten Laborstunden und die enge Zusammenarbeit erleichterten die Arbeit in der Klinik ungemein und ließen sie zu einer unvergesslichen Zeit werden.
Bedanken möchte ich mich ebenfalls bei den Mitarbeitern der Zahnklinik 1 der
Universität Erlangen, vor allen Dingen bei den Mitarbeitern des werkstoffwissenschaftlichen Labors, die mir die praktische Ausführung meiner Promotion in den
Laborräumen ermöglichten und mich jederzeit unterstützten.
Abschließend gilt mein herzlichster Dank meinen lieben Eltern für ihre fortwährende Motivation und Stütze während meines Studiums und Lebenswegs.
80
11.9 Eidesstattliche Erklärung
Ich erkläre hiermit eidesstattlich, dass mir über die Betreuung der Dissertation
mit dem Titel:
Untersuchungen zur Haftkraft von Befestigungssystemen an Faserstiften
unter dem Einfluss der Alterung
hinaus keine weitere Hilfe zuteil geworden ist, und ich bei der Erstellung der Arbeit keine anderen als die in der Dissertation angeführten Hilfsmittel verwendet
habe.
Ich versichere, die Dissertation nicht vorher oder gleichzeitig an einer anderen
Fakultät eingereicht zu haben.
Ich habe bis dato an keiner anderen medizinischen Fakultät ein Gesuch um Zulassung zur Promotion eingereicht.
Regensburg, den 11.12.2013
Veronika Nowroth