Auswirkung der Prüfkörpergeometrie, der Antagonistenmaterialien und des Testaufbaus
Autoren: Anja Liebermann, Annett Kieschnick, Bogna Stawarczyk
PEEK, CAD/CAM-Komposite und CAD/CAM-PMMA finden in der digitalen Zahnmedizin zunehmend Anwendung. Doch wie verhalten sich die Werkstoffe auf längere Sicht im Mund? In der hier vorgestellten Untersuchung wurden diese Materialien hinsichtlich verschiedener Aspekte geprüft.
Mehrere Untersuchungen prüften die Leistungsfähigkeit von CAD/CAM-Kunststoffrestaurationen hinsichtlich ihrer Farbstabilität und der mechanischen Eigenschaften [1-4]. Erzielt worden sind vergleichbare oder sogar bessere Ergebnisse als bei Glaskeramiken [1-4]. Ein großer Vorteil von Kunststoffen gegenüber Keramiken ist das niedrigere Elastizitätsmodul, welches ein Abdämpfen der funktionellen Belastungen ermöglicht [4]. Weiterer Vorteil ist die höhere Abrasionsbeständigkeit gegenüber dem Schmelzantagonisten [4, 5, 6].
Im Fokus bei den Kunststoffen steht momentan auch das Polyetheretherketon (PEEK) – ein Polymer aus der Hauptgruppe PAEK (Polyaryletherketon). PEEK ist als industriell hergestellter Rohling/Block für die CAD/CAM-Fertigung oder als Pellet bzw. als Granulat für die Presstechnik erhältlich. Aufgrund der hervorragenden physikalischen und biologischen Eigenschaften hat PEEK in der Medizin eine breite Akzeptanz erlangt und wurde als potenzielles Material für einen definitiven Zahnersatz vorgeschlagen [7,8]. Bezogen auf den Verbund zwischen PEEK mit anderen dentalen Kunststoffen wurden die anfänglichen Schwierigkeiten überwunden; die Ergebnisse sind vielversprechend [1, 8, 9-18]. Es gibt jedoch nur begrenzte Daten über das Verschleißverhalten von CAD/CAM-Kunststoffen – insbesondere PEEK. In Anbetracht dessen wird nachfolgend eine bereits publizierte Untersuchung vorgestellt.
Details der Studie
Ziel der Studie
Untersucht wurden
- der 2-Körper-Verschleiß von drei CAD/CAM-Kunststoffen sowie
- der Einfluss der Prüfkörpergeometrie, des Antagonistenmaterials und des Testaufbaus auf das Ergebnis.
Studienaufbau
Folgende Kunststoffe wurden geprüft:
- thermoplastisches PEEK (Dentokeep, nt-trading),
- experimenteller CAD/CAM-Nanohybridkomposit (Ivoclar Vivadent)
- PMMA-basiertes CAD/CAM-Material (artBloc Temp, Merz Dental)
Plane Prüfkörper eingespannt in einem Kausimulator zur künstlichen Alterung
Aus jedem dieser Materialien wurden kronenförmige und flache Prüfkörper hergestellt und diese mittels thermomechanischer Belastung in einem Kausimulator (50 N, 5/55 °C, 600.000 Kauzyklen) einer Alterung gegenüber menschlichem Zahnschmelz- und Edelstahl-Antagonisten unterzogen. Die Hälfte der Prüfkörper jeder Gruppe wurde mit einer Gleitbewegung von 0,7 mm und die andere Hälfte axial belastet. Der Verschleiß der Materialien sowie der Antagonisten wurde mit einem Match-3D-Verfahren ausgewertet und anschließend ist die Topographie aller Oberflächen mit der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) untersucht worden.
Ergebnisse der Studie
Bei seitlicher Belastung zeigte das PEEK-Material einen signifikant geringeren Materialverlust als das Komposit oder der PMMA-Kunststoff. Innerhalb der axial belasteten Gruppen traf dies nur für die mit Schmelzantagonisten getesteten flachen Prüfkörper zu. Der Testaufbau mit Kronen zeigte niedrigere Verlustraten als der Testaufbau mit flachen Prüfkörpern. Die laterale Bewegung führte vor allem zu deutlich höheren Materialverlusten als die axiale Belastung. Auf der Antagonistenseite konnte kein Einfluss des CAD/CAM-Materials, des Antagonistenmaterials, der Kraftanwendung und der Prüfkörpergeometrie festgestellt werden.
3D-Aufnahme einer abradierten Fläche (Krone) nach der Kausimulation
Fazit
Der Verschleiß von PEEK war im Allgemeinen bei seitlicher Belastung geringer als der von komposite- und PMMA-basierten Materialien. Der Testaufbau und die Belastung der Prüfkörper spielten eine wesentliche Rolle. Plane Prüfkörper mit Lateralbewegung belastet führen zu höheren Materialverlusten. Der Praktiker muss diese Aspekte bei der Bewertung der Studien berücksichtigen.
Studie: Wimmer T, Huffmann AM, Eichberger M, Schmidlin PR, Stawarczyk B. Two-body wear rate of PEEK, CAD/CAM resin composite and PMMA: Effect of specimen geometries, antagonist materials and test set-up configuration. Dent Mater. 2016;32(6):e127-36.
Zusammenfassung der Autoren
Das Abrasionsverhalten – Werkstoff sowie Antagonist – ist klinisch besonders relevant für die Wahl des geeigneten Restaurationsmaterials. Zahnärzte und Zahntechniker sollten sich diesbezüglich ausreichend informieren. Bislang existieren kaum klinische Langzeitstudien zu CAD/CAM-Kunststoffe bzw. PEEK.