Aufbissschienen: Abrasionsverhalten von Schienenmaterialien aus subtraktiver und additiver Fertigung

Aufbissschienen: Abrasionsverhalten von Schienenmaterialien aus subtraktiver und additiver Fertigung

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Aufbissschienen

Wie unterscheiden sich Schienenmaterialien für Aufbissschienen, die durch unterschiedliche CAD/CAM-Fertigungsmethoden (Fräsverfahren, 3D-Druckverfahren) hergestellt wurden, bezüglich ihrer Abrasionsbeständigkeit? 

Felix Schmeiser M.Eng, München

Aufbissschienen müssen vielseitigen Anforderungen gerecht werden. Neben der generellen Belastung durch den Kaumechanismus müssen die Schienen aus den entsprechenden Materialien bei Fehlfunktionen des Kausystems Kräften von bis zu 770 N standhalten. Hinsichtlich der Fertigung können verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen, z. B. CAD/CAM-Fräsen, 3D-Druck. Aufgrund der Vorteile in Bezug auf den Materialverbrauch, die Herstellungszeit und die damit verbundenen Kosten im Vergleich zur konventionellen und subtraktiven Fertigung deckt die additive Fertigung bereits einen großen Bereich der Schienenherstellung ab.

Aufbissschienen

Links: gefräste Kronen aus THERMEO (pro3dure medical GmbH), Rechts: Kausimulation mit dem Kausimulator CS-4 (SD-Mechatronik GmbH).

Schmeiser F. and Stawarczyk B. Two-body wear of occlusal device materials from different manufacturing methods. J Prosthet Dent. 2021 Jul 21 (submitted)

In der Literatur haben sich bisher die subtraktiven Schienenmaterialien gegenüber den additiven Schienenmaterialien durch geringere Abrasionsverluste durchsetzen können. Dabei konnten jedoch vielversprechende Erkenntnisse über die Einflussfaktoren der additiven Herstellung gewonnen werden, wodurch die Optimierung stetig voranschreitet. Darüber hinaus wurde u. a. eine höhere Genauigkeit bei der Herstellung von Zahnersatz mittels additiver Fertigung beobachtet.

Aufbissschienen

Subtraktion und additiv gefertigte Schienen aus unterschiedlichen Materialien

Ziel der Untersuchung

In der Untersuchung sollte der Einfluss der Fertigungstechnologie von Schienenmaterialien anhand der Abrasionsbeständigkeit von subtraktiv und additiv gefertigten Kronen evaluiert werden. Neben der quantitativen Bewertung der Ergebnisse wurden mikroskopische Aufnahmen aller Kronen analysiert, um somit auch qualitative Bewertungsgrundlagen mit einfließen zu lassen.

Material und Methode

Untersuchung der Abrasionsbeständigkeit (Two-body wear)

Zur Durchführung der Abrasionsuntersuchungen wurden Kronen, basierend auf der Geometrie eines ersten Unterkiefermolaren, mittels subtraktiver (Thermeo, pro3dure medical GmbH; CLEARsplint, Astron Dental) und additiver (GR22 flex, pro3dure medical GmbH; KeySplint soft, Mycone Dental Supply, Co., Inc.) Fertigung hergestellt und auf entsprechende Stümpfe gesetzt. Um Nachpolymerisationseffekte ausgleichen zu können, erfolgte der 3D-Druck immer exakt 7 Tage vor der Kausimulation.

Die Oberfläche des Stumpfes als auch die Innenseite der Kronen wurden mit Aluminiumpulver mittlerer Korngröße von 110 µm bei einem Druck von 1,5 bar gestrahlt und adhäsiv befestigt.

Die Kausimulation erfolgte unter folgenden Rahmenbedingungen:

  • Antagonisten aus natürlichen Zähnen
  • Kauzyklenzahl = 120.000 x (in Viva ca. 6 Monate)
  • Kraft = 50 N
  • Horizontale Gleitbewegung = 0,7 mm (=> Frequenz = 1,3 Hz)
  • Konstante Temperatur (37 °C)

Mikroskopische Untersuchung und Bestimmung der Abrasionsverluste

Nach der Kausimulation wurden die Kronen unter einem digitalen Lichtmikroskop beurteilt, um einen qualitativen Eindruck der Abrasionsflächen zu gewinnen, und anschließend mit einem Laserscanner gescannt. Unter der Voraussetzung, dass kein Durchbruch oder keine Fraktur der Kronen erfolgte, wurde die digitalisierte Oberfläche mit einer Matching-Software ausgewertet.

Aufbissschienen

Vertikale Abrasionsverluste der untersuchten Schienenmaterialien

Bezogen auf die Untersuchungen der Schienenmaterialien wurden keine Unterschiede in den Abrasionsbeständigkeiten festgestellt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die gefrästen Kronen häufiger eine reine Abrasion auf der Oberfläche aufweisen als die gedruckten Kronen. Damit verbunden kommt es hinsichtlich der Schadensbilder bei gefrästen Kronen zu einem Durchbruch des Antagonisten durch die Oberfläche, jedoch bei gedruckten Kronen zu einer Fraktur der gesamten Struktur.

Herstellung von Aufbissschienen: Schlussfolgerung

Im Rahmen der Untersuchung können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:

  1. Es wurden keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Materialverluste zwischen allen Okklusionsvorrichtungsmaterialien gefunden.
  2. Dreidimensional gedruckte Aufbissschienen zeigten häufiger eine Fraktur, während CAM-gefräste Aufbissschienen eher einen Durchbruch aufwiesen.