Dauerfestigkeit dreigliedriger Frontzahnbrücken in Stufenlastverfahren

Abstract

1. Einleitung: Die Dauerfestigkeit dreigliedriger Frontzahnbrücken sollte in Stufenlastverfahren ermittelt werden. Durch Kombination der mechanischen Kaubelastungskomponenten mit gleichzeitigem Einbeziehen eines den physiologischen Gegebenheiten in der Mundhöhle entsprechenden Wechseltemperaturzyklus, sollte ein In-vitro- Prüfmodell erzeugt werden, das in einer Zeitraffung die thermomechanische Alterung von Keramikbrücken simuliert.

Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Auswertung anhand der in der Literatur vorhandenen Angaben über die Belastungskomponenten in der Mundhöhle auf Zahnersatz vorgenommen. Insbesondere 'Fatigue' mit max. Kaukräften von 170 - 200 N, durchschnittlichen Kräften beim Kauen von 5,2 - 11 N und ca. 2,2 x 105 Zahnkontakte belasten Frontzahnersatz. Hinzu kommen mittlere Temperaturschwankungen von 5° - 55°C. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Entwicklung und Herstellung einer geeigneten Versuchseinheit zur Simulation mechanischer Kaubelastungskomponenten in Kombination mit einem Wechseltemperaturzyklus zur Prüfung von vollkeramischen Zahnersatz, unter Anlehnung an die klinischen Anforderungen, beschrieben. Im dritten Teil der Arbeit wurde ein Studiendesign zur Prüfung von vollkeramischem Zahnersatz entworfen, indem die Dauerfestigkeit dreigliedriger Frontzahnbrücken im Stufenlastverfahren bestimmt und ausgewertet wurde.

3. Material und Methodik: Hergestellt wurden 56 verblendete und 40 unverblendete (vollanatomische) IPS Empress 2. Zusätzlich wurden sieben unverblendete IPS Empress 2 Brückengrundgerüste getestet. Ebenso erfolgte die Prüfung von 14 verblendeten In-Ceram Zirconia Brücken. Die In-Ceram Zirconia Brücken wurden direkt vom Hersteller gefertigt. Die Brücken erstreckten sich von Zahn 21 auf Zahn 23. Zur Auswertung fanden zwei unterschiedliche Lastverfahren, die jeweils noch mit einem Thermolastverfahren kombiniert worden waren, Anwendung. Das Stufenlastverfahren I war durch einzelne Lastapplikationen charakterisiert, die pro Stufe 10000 Belastungen mit der gleichen Laststufe aufwiesen. Die Laststufen begannen bei 50 N und wurden dann jeweils um weitere 50 N bis zum fatalen Bruch erhöht. Das Stufenlastverfahren II bestand in Anlehnung an das erstere aus Belastungspaaren von 100000 Zyklen zu 125 N und 1000 Zyklen mit 225 N im Wechsel bis zum Bruch. Zur Auswertung kam ein eigenes statistisches Verfahren zur Anwendung durch das die einzelnen Laststufen sowie auch Brückengruppen miteinander verglichen werden können.

4. Ergebnisse: Zu den Ergebnissen der Prüfungen der IPS Empress 2 Brücken können folgende Aussagen gemacht werden: Unter Stufenlast I betragen die Stufenlastwerte der Hauptgruppen: Für vollanatomische Brücken 278,8 ± 78,1 (N), unter Thermowechsellast 249 ± 64,2 (N), für konventionell verblendete Brücken 260,7 ± 62,3 (N), unter Thermo-wechsellast 227,1 ± 30 (N), für experimentell verblendete Brücken 258,9 ± 70,2 (N), unter Thermowechsellast 285,4 ± 69,1(N), für unverblendete Brückengerüste 285,7 ± 37,8 (N). Die relativen Festigkeitswerte mittels zusätzlicher Thermowechsellast lagen für vollanatomische und für konventionell verblendete Brücken bei 89, 3 % bzw. 87,1 %. Für experimentell verblendete Brücken wurde keine Erniedrigung der Werte unter Thermowechsellast gemessen. Die Ergebnisse des Stufenlastverfahrens II bestätigten die oben aufgeführten Resultate. Generell gilt: Die neue experimentelle Verblendmasse scheint weniger anfällig gegen Thermowechsellast zu sein. Bereits eine Verblendung der Brückengrundgerüste führt gegenüber unverblendet getesteten Brückengrundgerüsten (ohne Testung unter Thermowechsellast) zu Festigkeitsminderungen auf 91,5 %. Zu den Ergebnissen der Prüfungen der In-Ceram Zirconia Brücken können folgende Aussagen gemacht werden: Unter Stufenlast I betragen die Stufenlastwerte der Hauptgruppen: Für verblendete Brücken 216,7 ± 60 6 (N), unter Thermowechsellast 191,7 ± 64,2 (N). Werden die Verbinder nicht direkt verblendet, sind trotzdem Einbußen an Festigkeit durch eine Verblendung gegenüber unverblendeten Brücken festzustellen, wenn die Zwischenglieder verblendet wurden.

5. Diskussion: Grundsätzlich gilt für die Prüfung von (keramischen) Frontzahnbrücken: Zur Kräfteberechnung während der Dauerfestigkeitsprüfung: Je kleiner der Kraftangriffswinkel (je größer der Interinzisalwinkel) desto größer die auf den Zahnersatz wirkenden und ihn zerstörenden Kräfte. Limitierender Faktoren der Bruchkraft sind die Höhe und die Breite der Verbinderstärke der Brücke zu gleichen Teilen, wenn eine Belastung von 45° erfolgt. Es wird empfohlen, die Verbinder von palatinal nicht zu verblenden.

In this study the endurance limit of three-unit anterior bridges in stage load procedures was examined. The highest endurance limit was measured for Empress 2 Bridges (285,7 ± 37,8 (N)). Under thermocycling 87,1 %.