Адгезивные постэндодонтические реставрации с волоконными штифтами: испытания на выталкивание и наблюдения с помощью СЭМ

Аннотация

Цели. В настоящее время восстановление эндодонтически обработанных зубов основано на использовании материалов с модулем упругости, аналогичным модулю дентина (18.6 ГПа). Волоконные штифты, резиновые цементы и некоторые композитные смолы обладают этой характеристикой. В этом исследовании была оценена прочность сцепления между цементирующими материалами, корневым дентином и волоконными штифтами с помощью тестов на выталкивание и изучена интеграция между этими тремя компонентами с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Методы. Для тестирования интерфейса между цементирующим агентом и дентином, а также между цементирующим агентом и штифтом использовались эндодонтически обработанные удаленные зубы и пластиковые пластины.

Результаты. Химическая совместимость между различными компонентами (цементирующими материалами и волоконными штифтами) имеет чрезвычайно важное значение для достижения высокой прочности сцепления. Тесты на прочность сцепления и наблюдения SEM показали, что in vitro композитные смолы показывают лучшие результаты, чем резиновые цементы.

Значимость. Применение этих материалов in vivo может значительно укрепить остаточную структуру зуба, тем самым снижая риск перелома и отслоения.

Введение

В последние годы выбор материалов, используемых в препротезной реставрации эндодонтически обработанных зубов, изменился с исключительного использования очень жестких материалов (нержавеющая сталь, золото и диоксид циркония) на материалы, которые имеют механические характеристики, более близкие к дентину (композитные смолы и стекловолоконные штифты). Таким образом, можно создать механически однородное соединение.

Эти новые материалы просты в использовании и имеют преимущество в снижении риска разрушения. В предыдущем исследовании мы использовали метод конечных элементов, чтобы продемонстрировать, что менее жесткие материалы для коронки лучше распределяют напряжение, чем жесткие. Эти материалы не создают силы в области интерфейса, а в дентине вокруг центральной трети канала. Таким образом, критический интерфейс между дентином и реставрационным материалом сохраняется.

Все материалы, которые составляют этот вид «моно-блока», в идеале должны иметь схожий модуль упругости:

• смолы для цементирования (6.8–10.8 ГПа);
• композитные смолы (5.7–25 ГПа);
• стекловолоконные штифты (16–40 ГПа).

Наличие волокон в некоторых материалах является дополнительным преимуществом, поскольку волокна распределяют напряжение на более широкой поверхности, значительно увеличивая предельную нагрузку, при которой материал начинает проявлять микро-трещины. Свойства волокно-армированных материалов хорошо известны:

• высокая ударная прочность;
• ослабление и смягчение вибраций;
• поглощение ударов;
• увеличенная усталостная прочность.

Результаты продольных исследований in vivo подтверждают использование техник, которые сохраняют коронковый и корневой дентин, и показывают, что хотя штифты важны для удержания, их больше не следует воспринимать как инструмент для укрепления зуба. Однако, если остаточный коронковый дентин скуден, инструкции производителей, а также данные в литературе предполагают цементирование предварительно изготовленного волоконного штифта в канале с помощью резинового цемента перед восстановлением коронки светополимерным композитом. Эта техника показана, когда существует плотное соответствие между каналом и штифтом. Когда сечение штифта значительно отличается от сечения канала, классическая техника цементирования создает толстый слой цемента между дентином и штифтом. Цемент имеет более низкий модуль упругости, чем два материала, которые он соединяет, и таким образом создается зона высоко концентрированных нагрузок и напряжений, как мы ранее описали в исследовании, проведенном с помощью конечных элементов. Эти соображения предполагают, что композитная смола, обладающая механическими характеристиками, аналогичными дентину, будет лучшим материалом для использования в критическом интерфейсе между штифтом и дентином, особенно когда толщина цемента превышает 500 мкм. Таким образом, толщина материала больше не представляет проблемы.

Также необходимо сделать выбор между различными типами постов в зависимости от их способности пропускать свет:

1. Непрозрачные посты значительно блокируют прохождение света; поэтому светополимеризуемые материалы должны быть заменены самополимеризуемыми композитными смолами. Эти материалы должны быть очень текучими и иметь длительное время схватывания. Их следует наносить с помощью тонкого одноразового металлического наконечника, чтобы минимизировать образование воздушных пузырьков.
2. Прозрачные посты можно легко цементировать светополимеризуемыми композитными смолами.

Цель нашего исследования заключалась в сравнении характеристик традиционных резинок с композитными смолами (как самополимеризуемыми, так и светополимеризуемыми) с помощью тестов на прочность соединения и наблюдений с помощью СЭМ.

Материалы и методы

Подготовка образцов для теста на выталкивание

Все использованные материалы и их модуль Юнга приведены в таблицах 1 и 2. Прочность соединения различных цементирующих материалов была протестирована на интерфейсе с дентином и на интерфейсе с различными постами с помощью двух отдельных тестов на выталкивание.

Тест на выталкивание, который оценивал прочность связи между цементирующим материалом и корневым дентином, был проведен на 50 экстрагированных однокорневых зубах. Были сделаны рентгеновские снимки, чтобы исключить элементы с неправильно сформированными каналами. Коронка была удалена с помощью сечения на уровне цементно-эмалевого соединения с использованием алмазной пилы низкой скорости (Isomet, Buehler Ltd, Lake Bluff, NY, USA). Зубы были эндодонтически обработаны по технике Раддла, которая сочетает химическое воздействие (5% NaOCl и 17% EDTA) и механическую инструментализацию. Канал был заполнен гутаперчей и герметиком для пульповых каналов ET (Kerr, USA), и гутаперча была уплотнена с использованием техники непрерывной волны (SystemB, Analytic Technology, Redwood, USA). Первые 8 мм канала были сформированы с помощью цилиндрической алмазной буры (Komet 837/016, Brasseler, Lemgo, D), чтобы обеспечить равномерную толщину цементирующего материала от корональной до апикальной части корневого канала. Цементирующие материалы были введены с помощью одноразового металлического наконечника. Затем корень был поперечно сечен, и было получено четыре секции толщиной 2 мм (Рис. 1).

Также были подготовлены образцы для оценки прочности сцепления между цементом и штифтом. Шестьдесят пластиковых пластин толщиной 3 мм были подготовлены путем размещения штифта в центре и окружения его цементом с использованием одноразового металлического наконечника (Рис. 2). Все образцы хранились в дистиллированной воде в течение 24 часов перед испытанием.

Тесты на выдавливание были проведены (Рис. 3) со скоростью перемещения 0.5 мм/мин с использованием универсального испытательного устройства (Acquati, Варезе, Италия). Максимальная нагрузка при разрушении была зафиксирована в даН и затем преобразована в МПа.

Статистический анализ

Статистический анализ проводился с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA), за которым следовал тест Шеффе в качестве пост-хок сравнения при уровне значимости, установленном на p < 0.05.

Подготовка образцов для SEM

Различные комбинации стекловолоконных штифтов и цементирующих материалов, проанализированные с помощью наблюдений SEM (JSM9-840A, JEOL Ltd, Токио, Япония), приведены в таблице 3.

Использовались тридцать экстрагированных элементов с прямыми и регулярными одиночными каналами. Коронка была отсечена на уровне цементно-эмалевой границы с помощью алмазной пилы низкой скорости. После эндодонтического лечения была выполнена аппликация адгезивной системы и цементирование поста в соответствии с инструкциями производителей. Для инъекции композитной смолы в канал использовались одноразовые металлические наконечники, в то время как традиционные резиновые цементы вводились с использованием поста в качестве носителя. Затем образцы были продольно распилены с помощью алмазной пилы низкой скорости, и каждая половина была отшлифована под проточной водой с использованием силиконкарбидной бумаги с зернистостью 600. Одна половина каждого образца была покрыта золотом (Polaron E5100, Polaron Equipment Ltd, Уотфорд, Великобритания), а другая половина была предварительно обработана 6N HCl в течение 20 секунд и 1% NaOCl в течение 10 минут для удаления органических и минеральных компонентов дентину, чтобы лучше проанализировать образование гибридного слоя и смоляных тегов.

Результаты

Тесты на выталкивание

Данные тестов на выталкивание представлены в таблицах 4 и 5 и графиках I и II. Все образцы показали высокие значения прочности на сдвиг (диапазон: 26–30 МПа), хотя значения, полученные для комбинации Tech 2000 или Tech 21 с Panavia F или Liner Bond 2V, были значительно выше (p < 0.05). Существует статистически значимая разница между группой резинового цемента и группой адгезивной/композитной смолы.

Наблюдения SEM

Рис. 4–9 являются репрезентативным выбором наблюдений SEM. Сначала было наблюдено взаимодействие между адгезивом и корневым дентином. Предварительная обработка дентином с ED Primer создала слой гибридизированного дентита. Этот слой не был равномерно распределен вдоль стенок канала, и резиновые теги, когда они присутствовали, были нерегулярными и имели разные длины.

При использовании другой системы самозатвердевающего адгезива (CLB2V) были получены различные результаты, варьирующиеся от адгезивных слоев без смоляных тегов до гибридизированных слоев дентин с множеством смоляных тегов.

Использование адгезивной системы 4 поколения (All Bond 2) создало совершенно другую ситуацию. Были наблюдаемы очень длинные и многочисленные смоляные теги. Эта структура последовательно присутствовала от корональной до апикальной части пространства, подготовленного для поста.

Также была оценена распределение цементного материала в канале и интерфейс между цементным материалом и постом. Образцы, в которых использовался смоляный цемент, показали непоследовательные результаты. Временами была достигнута оптимальная интеграция между постом и цементом без воздушных пузырьков или пустот в слое цемента. В других образцах цемент был полон микропузырьков, и в одном случае один пузырь занимал всю толщину цемента.

Когда использовалась самозатвердевающая композитная смола, ситуация варьировалась от полного отсутствия до наличия небольшого количества пузырьков. Большинство пузырьков образовывались на кончике поста и никогда не возникали на интерфейсе между различными материалами.

Лучшие результаты были получены с комбинацией полупрозрачного штифта и светокурящейся композитной смолы. Во всех исследованных образцах не было найдено пузырьков или пустот, и этот материал, как и самозатвердевающая композитная смола, идеально адаптировался к поверхности штифта.

Обсуждение

С использованием адгезивной системы 4 поколения (All Bond 2, Bisco Inc., Schaumburg, IL) анализ SEM продемонстрировал наличие многочисленных и очень длинных смоляных тегов по всей поверхности корня благодаря предварительной обработке кислотным травлением с 37% фосфорной кислотой. Однако соответствующий тест на выталкивание показал лишь незначительное превосходство в прочности соединения этого материала. Это может свидетельствовать о том, что клиническая эффективность аналогична. Эти результаты соответствуют предыдущим исследованиям, проведенным Маннокки и др.

Химическая совместимость между штифтом и цементом играет важную роль в прочности соединения. Производитель утверждает, что смоляная матрица штифтов Tech 2000 и Tech 21 X-op содержит смолу, полученную в результате полимеризации дипенилпропана и метилоксирена (dppMor), мономера смолы, который должен быть совместим с 10 метакрилоксидекилдигидрогенфосфатом (MDP), содержащимся в некоторых цементах. Тесты на выталкивание, проведенные для Panavia F и Clearfil LB2V (Kuraray Co., Осака, Япония) (на основе MDP), в сочетании с Tech 2000 или Tech 21 X-op (на основе dppMor) показали наивысшие значения прочности соединения.

Техника инъекции, используемая для применения самозатвердевающих и светозатвердевающих композитных смол, гарантировала меньшее образование воздушных пузырьков и пустот во всех исследованных образцах. Использование одноразовых металлических наконечников сделало эту технику более предсказуемой. Воздушные пузырьки, присутствующие в образце самозатвердевающей смолы, не являются следствием ошибки в процессе цементирования, а происходят из фазы смешивания пасты основы с катализатором.

Заключение

Адгезивное цементирование постов является альтернативной техникой, которая сопоставима и в некоторых отношениях превосходит традиционную технику, использующую резиноцементы. Композитные смолы просты в использовании и эргономически выгодны, поскольку один и тот же материал может быть использован для цементирования поста и восстановления коронки.

Особое внимание следует уделить сочетанию прозрачных постов и светозатвердевающей композитной смолы. Эта техника имеет преимущество в виде продленного времени работы.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы продемонстрировать полное затвердевание светозатвердевающего композита на различных глубинах.

Авторы: Лука Боскиан Песта, Джованни Кавалли, Пио Бертани, Массимо Гальяни

Ссылки

1. Кинг ПА, Сетчелл ДЖ. Внутрилабораторная оценка прототипа предварительно изготовленного поста CFRC, разработанного для восстановления бездентальных зубов. J Oral Rehab 1990;17(6):599–609.
2. Исидор Ф, Одман П, Брондум К. Переменное нагружение зубов, восстановленных с использованием предварительно изготовленных углеродных волокон. Int J Prosthodont 1996; 9(2):131–6.
3. Кавалли Г, Бертани П, Дженерали П. Анализ напряжений с помощью метода конечных элементов в восстановленных зубах с моноконовым постом и коронкой. G It End 1996;3:107–12.
4. Соренсен ЯА, Энгельман МДж. Дизайн феррулы и сопротивление разрушению эндодонтически обработанных зубов. J Prosthet Dent 1990;63:529–36.
5. Ментинк АГБ, Креугерс Н. Пятилетний отчет о клиническом испытании на восстановление постов и коронок. JADA 1995;74:187–92.
6. Сорнкул Е. Прочность корня до и после эндодонтического лечения и восстановления. J Endodont 1992;18(9):440–4.
7. Стоктон ЛВ. Факторы, влияющие на удержание систем постов: обзор литературы. J Prosthet Dent 1999;81:380–5.
8. Ассиф Д. Биомеханические соображения при восстановлении эндодонтически обработанных зубов. J Prosthet Dent 1994;71:563–7.
9. Де Клин МДж. Связь между пломбировкой корневого канала и подготовкой пространства для поста. Int End J 1993;26:53–8.
10. Стэндли JP, Капуто АА, Поллак М. Анализ распределения напряжений по эндодонтическим постам. Oral Surg Med Path 1972;33:952–60.
11. Фридман Г. Склеенные посты и эндодонтическая реабилитация. Dent Today 1996;15(5):50–3.
12. Браем М, Ламбрехтс П, Ван Дорен В, Вангерле Г. Влияние структуры композита на его упругую реакцию. J Dent Res 1986;65(5): 648–53.
13. Асмуссен Е, Пойцфельдт А, Хейтман Т. Жесткость, предел упругости и прочность новых типов эндодонтических постов. J Dent 1999;27:275–8.
14. Торбьорнер А, Карлссон С, Сиверунд М, Хенстен-Петтерсен А. Углеродные волокна, армированные корневые канальные посты. Механические и цитотоксические свойства. Eur J Oral Sci 1996;104:605–11.
15. Кавалли Г, Бертани П, Дженерали П. Предпротезное и протезное восстановление эндодонтически обработанного зуба. Клинические стратегии. Dent Cadmos 1998;11:9–28.
16. Халлер Б. Экструзионный тест для определения прочности связи с дентином. J Dent Res, Специальный выпуск 1991;70 Абстр 2070.
17. Шейлан ЖМ, Эйд Н, Дегранж М. Прилегание различных цементирующих агентов с использованием метода выталкивания. Труды 35-й ежегодной встречи IADR/CED, 1999: Абстр 30.
18. Бьюкенен ЛС. Очистка и формирование системы корневого канала. Пути пульпы. Сент-Луис: Ed S Mosby Co, 1991 с. 166–92.
19. Маннокки Ф, Иннокенти М, Феррари М, Уотсон ТФ. Конфокальное и сканирующее электронное микроскопическое исследование зубов, восстановленных с помощью волоконных постов, металлических постов и композитных смол. J Endodont 1999; 25(12):789–94.
20. Маннокки Ф, Шеррифф М, Уотсон ТФ. Тест на микротянущую прочность адгезивов к дентину корневого канала. J Dent Res, Специальный выпуск 2000;79 Абстр 3630.