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Ilie, Nicoleta (2004): Messmethoden zur Charakterisierung von Kompositfüllungswerkstoffen. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät
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Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, die existierende Infrastruktur und Messmethodik für die Beurteilung von Zahnrestaurationsmaterialien zu verbessern und zu erweitern, mit der Intention eine komplexe Materialcharakterisierung unter simulierten klinischen Bedingungen durchzuführen, die eine Interpretation des Materialverhaltens, sowie die Optimierung der Werkstoffe erlauben soll. Für die Konkretisierung der Messverfahren wurden in dieser Arbeit, aus einer in den letzten drei Jahren angelegten Materialdatenbank, acht Zahnrestaurationsmaterialien ausgewählt. Hierfür wurden sowohl physikalische Materialeigenschaften (Festigkeit und E-Modul im Biege-, Druck und diametralen Zugversuch, Bruchzähigkeit, mechanische Eigenschaften gemessen in einem Univer-salhärteversuch, Kriechverhalten, Härte, Polymerisationsschrumpfung) als auch der Einfluss der Polymerisationsquelle und Alterung durch Wasserlagerung und der Verbund zwischen Restaurationsmaterial und Zahnhartsubstanz, präsentiert. Als neue Untersuchungsmethoden wurden die indirekte Beurteilung der Polymerisationsgüte und Alterung, die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften im Universalhärteversuch sowie ein Mikrozug-Prüfverfahren für die Beurteilung der Haftfestigkeit zwischen Zahnhartsubstanz und Restauration evaluiert. Korreliert mit Messungen der Polymerisationsschrumpfung, erlauben die neuen Methoden eine komplexe Charakterisierung der gesamten Restauration. Für die Abhängigkeit der Härte von der Belichtungsart und Alterung kann zusammenfassend abgeleitet werden, dass die 80% Reduktion der Vickershärte durch die Polymerisation mit LED-Lampen in den Programmen, die entweder eine geringere Intensität oder einen langsamen Anstieg der Lichtintensität aufweisen, in eine zunehmende Tiefe erreicht wird. Die Halogenlampen und eine schnelle Polymerisation schnitten entscheidend schlechter ab. Hingegen wurde die höchste Vickershärte mit der Halogenlampe und den Pulse-Programm der LED-Lampe GC erreicht. Die Polymerisation mit der Plasmalampe und den Lichtofen, sowie mit der niedrig energe-tischen LED Lampe Freelight 1, verursachten schlechtere Ergebnisse. Weiterhin zeigte sich, dass, mit Ausnahme des Pulse Programms der Lampe GC, die Lichtdosis eine entscheidende Rolle für die Qualität der Polymerisation spielt. Die Polymerisation mit der Lampe GC im Fast Cure Programm wird durch die unzureichende Härte und Dicke der polymerisierbaren Schicht nicht empfohlen. Für die Polymerisation mit der Plasmalampe Easy Cure wird eine längere Belichtungszeit empfohlen, da nach 6 s der 80%-Härtewert schon in einer Tiefe von 1,7 mm erreicht wurde. Für eine Reduktion der Belichtungszeit (12 s) bei gleichzeitiger hoher Härte und geringer Polymerisationsschrumpfung erwies sich die Lampe GC im Pulse-Programm als sehr effektiv. Weiterhin ist zu beachten, dass die geringeren Polymerisationsspannungen durch die LED-Lampen erreicht wurden, während die Plasma- und die Halogenlampe zwei bis drei mal höheren Spannungen verursachten. In der Studie der Haftfestigkeit an Dentin, zeigten alle Materialien eine auszureichende Polymerisation in den tiefen Klasse 1 Kavitäten. Die Härte an der Grenze zum Dentin ist wesentlich höher als der 80 % Wert der maximalen Härte und korreliert gut mit der Polymerisationsspannung. Eine hohe Polymerisationsspannung und ein hoher E-Modul (bzw. Vickershärte) wirkten sich negativ auf die Haftfestigkeit aus. Ein niedriger E-Modul bewirkte nur bedingt eine hohe Haftfestigkeit, jedoch einen reduzierten Verlust bei der Herstellung der Proben für den Mikrozugversuch. Bei einer ausreichenden Polymerisation an der Grenze zum Dentin, zeigten die getesteten Materialien eine gute Korrelation der Polymerisationsspannung mit der Haftfestigkeit. Für alle acht dargestellten Hybrid- und mikrogefüllten Kompositen wurden die Anforderungen der ISO 4049 und der American Dental Association Specifications erfüllt. Bezogen lediglich auf die Monomermatrixzusammensetzung, wirkte sich die Modifikation der Matrix durch Zugabe von UDMA auch in dieser Studie positiv auf die Biegefestigkeit aus. Außerdem zeigte die Weibullanalyse auch hohe Weibullparameter für diese Materialien, was auf eine gute Zuverlässigkeit zurückschließen läst. Die Schlussfolgerung der Asmussen Studie (1998) nach der auch die diametrale Zugfestigkeit mit dem Anteil an UDMA im Monomergemisch signifikant steigt, konnte in dieser Studie jedoch nur partiell bewiesen werden, wohingegen die Annahme, dass der E-Modul mit dem UDMA Gehalt sinkt, bestätigt wurde. Eine nichtparametrische Korrelationsanalyse der Festigkeiten, gemessen in den drei Belastungsarten ergab, dass zwischen der Biege- und Druckfestigkeit keine Korrelation existiert, die Biege- und diametrale Zugfestigkeit korrelieren nur schwach miteinander. Zwischen Druckfestigkeit und diametraler Zugfestigkeit ist jedoch die Korrelation auf dem Niveau von 0,01 zweiseitig signifikant. So kann zwischen Zug-, Biege- und Druckfestigkeit keine eindeuti-ge Abhängigkeit festgestellt werden. Die E-Moduli gemessen in allen vier Belastungsarten korrelie-ren gut miteinander.