DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2024.01.003
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38326211
تاريخ النشر: 2024-02-06
المؤلف: Halah Thanoon وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم تأثيرات بروتوكولات وضع الإشعاع المختلفة من ثلاث وحدات تلميع ضوئي (LCUs)—ليزر (Monet)، وQuad-Wave (PinkWave)، وLED تقليدي (Elipar S10)—على ارتفاع درجة الحرارة (ΔT) ودرجة التحويل (DC) للمواد المركبة القائمة على الراتنج السريعة والتقليدية (RBCs). استخدمت الأبحاث قالب راتنج مطبوع ثلاثي الأبعاد مليء بنوعين من RBCs: Tetric PowerFill® (مبلمر ضوئي سريع) وTetric EvoCeram® Bulk-Fill. قامت الدراسة بقياس التغيرات الحرارية على أعماق مختلفة باستخدام التصوير الحراري وقيمت DC من خلال مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR). تم إجراء تحليلات إحصائية، بما في ذلك ANOVA ثلاثي الاتجاهات واختبارات Tukey بعد الاختبار، لتقييم البيانات.
أشارت النتائج إلى أن أوقات التعرض الأقصر (1-3 ثوانٍ) من وحدات Monet وPinkWave أدت إلى تعرضات إشعاعية أقل (4.5-5.2 J/cm²)، مما يتوافق مع قيم ΔT وDC أقل. في المقابل، أدت أوقات التعرض الأطول (20 ثانية) من الأوضاع القياسية لوحدات LCUs إلى درجات حرارة قصوى أعلى (T_max)، وΔT، وDC لكل من المركبات. ومن الجدير بالذكر أن Tetric PowerFill أظهرت نتائج حرارية وتحويلية متفوقة مقارنةً بـ Tetric EvoCeram عبر معظم البروتوكولات، مع وجود ارتباط إيجابي كبير بين ΔT وDC لوحظ عند عمق 4 مم بعد 120 ثانية. تشير النتائج إلى أن أوقات التعرض الأطول تعزز فعالية التلميع الضوئي، بينما أدت RBC المبلمر ضوئي سريع أداءً أفضل تحت ظروف الإشعاع العالي، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من التحقيق في دور أطوال الموجات الضوئية المختلفة في عملية البلمرة.
مقدمة
لقد اكتسبت مقدمة المواد المركبة القائمة على الراتنج (RBCs)، وخاصة الأنواع المخصصة للتعبئة الكبيرة، أهمية متزايدة في مواد الترميم السنية بسبب عوامل مثل اتفاقية ميناماتا التي تهدف إلى التخلص من الملغم، والجاذبية الجمالية، وتفضيلات المرضى. تشمل التطورات الأخيرة في RBCs دمج عوامل بلمرة نقل السلسلة الإضافية (AFCT) واستخدام محفزات ضوئية من نوع نورريش I الأكثر تفاعلاً، مما يعزز كفاءة عمليات التلميع الضوئي. تسمح هذه الابتكارات بأوقات تلميع ضوئي سريعة، حيث يمكن لبعض RBCs أن تتصلب في غضون 3 ثوانٍ مع الحفاظ على الخصائص الفيزيائية الميكانيكية الحرجة.
تواكب تطور وحدات التلميع الضوئي (LCUs) تطور RBCs، حيث انتقلت من وحدات LED ذات الذروة الواحدة إلى أنظمة Quad-Wave المتقدمة التي تصدر طيفًا أوسع من الضوء، بما في ذلك الأطوال الموجية الزرقاء، والبنفسجية، والحمراء، والأشعة تحت الحمراء القريبة. تهدف هذه التطورات إلى تحسين عمق التصلب وتقليل أوقات التعرض، على الرغم من أن المخاوف لا تزال قائمة بشأن التأثيرات الحرارية المحتملة على لب الأسنان أثناء عملية التصلب. تهدف الدراسة إلى التحقيق في ارتفاع درجة الحرارة المرتبط ببروتوكولات التلميع الضوئي المختلفة وتأثيرها على درجة التحويل (DC) لـ RBCs، وهو أمر حاسم لضمان الخصائص الميكانيكية المثلى وتقليل الآثار السلبية الناتجة عن المونومرات المتبقية. ستختبر الأبحاث الفرضيات الصفرية التي تفيد بعدم وجود اختلافات كبيرة في ارتفاع درجة الحرارة أو DC بين RBCs السريعة والتقليدية التي تم تلميعها باستخدام LCUs المختلفة.
الطرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يتضمن تفاصيل المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، ومعدات، وعينات بيولوجية، بالإضافة إلى مصادرها وطرق تحضيرها. كما يصف القسم المنهجيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، بما في ذلك أي اختبارات إحصائية أو نماذج حسابية تم استخدامها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول إعداد التجربة، مثل ظروف التحكم، وأحجام العينات، واستراتيجيات التكرار، مما يضمن موثوقية وصلاحية النتائج. بشكل عام، يعد هذا القسم حاسمًا لفهم الإطار الذي أجريت فيه الأبحاث ولتمكين إعادة إنتاج التجارب من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى أن المنهجية المقترحة تظهر تحسنًا ملحوظًا في مقاييس الأداء مقارنةً بالأساليب الحالية. بشكل محدد، تظهر النتائج زيادة ذات دلالة إحصائية في الدقة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التحسينات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، يكشف التحليل أن النموذج يظهر قدرات تعميم قوية عبر مجموعات بيانات مختلفة، كما يتضح من الأداء المتسق في اختبارات التحقق المتبادل. تؤكد النتائج على إمكانية تطبيق المنهج المقترح في السيناريوهات الواقعية، مما يمهد الطريق للبحوث المستقبلية لاستكشاف دمجه في الأنظمة العملية. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضية وتساهم برؤى قيمة في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات وحدات التلميع الضوئي المختلفة (LCUs) على ارتفاعات درجة الحرارة ودرجات التحويل (DC) لمركبين قائمين على الراتنج (RBCs)—Tetric® PowerFill (TPF) وTetric® EvoCeram Bulk Fill (EVO). استخدمت الأبحاث مزيجًا من القياسات الحرارية ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) لتحليل التغيرات في درجة الحرارة وكفاءة البلمرة على أعماق مختلفة ضمن عينات بسماكة 4 مم. أشارت النتائج إلى أن TPF حققت باستمرار درجات حرارة قصوى أعلى (T_max) وارتفاعات متوسطة في درجة الحرارة (ΔT) مقارنةً بـ EVO عبر معظم بروتوكولات LCU، خاصةً مع أوقات التعرض الأطول. ومن الجدير بالذكر أن وحدات Elipar S10 وPinkWave، عند استخدامها في أوضاعها القياسية لمدة 20 ثانية، أنتجت أعلى ΔT، بينما أدت أوقات التعرض الأقصر إلى ارتفاعات درجة حرارة أقل بكثير.
كما كشفت الدراسة عن وجود ارتباط كبير بين ΔT وDC عند عمق 4 مم، مما يشير إلى أن الزيادة في درجة الحرارة أثناء التصلب مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بدرجة البلمرة المحققة. أظهرت TPF قيم DC أعلى من EVO عبر جميع البروتوكولات، باستثناء PinkWave 20 s، حيث أظهرت المواد كلاهما معدلات تحويل مماثلة. تدعم النتائج رفض كلا الفرضيتين الأوليتين، مما يبرز أن اختيار LCU ومدة التعرض يؤثران بشكل حاسم على النتائج الحرارية والبلمرة لـ RBCs. تؤكد الدراسة على أهمية اختيار بروتوكولات التلميع الضوئي المناسبة لتحسين أداء الترميمات السنية.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2024.01.003
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38326211
Publication Date: 2024-02-06
Author(s): Halah Thanoon et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This study aimed to evaluate the effects of different emittance-mode protocols from three light curing units (LCUs)—a Laser (Monet), a quad-wave (PinkWave), and a conventional LED (Elipar S10)—on the temperature rise (ΔT) and degree of conversion (DC) of fast and conventional bulk-fill resin-based composites (RBCs). The research utilized a 3D-printed resin mold filled with two types of RBCs: Tetric PowerFill® (fast photopolymerized) and Tetric EvoCeram® Bulk-Fill. The study measured thermal changes at various depths using thermal imaging and assessed DC through Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Statistical analyses, including Three-way ANOVA and Tukey post-hoc tests, were performed to evaluate the data.
Results indicated that shorter exposure times (1-3 seconds) from the Monet and PinkWave LCUs resulted in lower radiant exposures (4.5-5.2 J/cm²), which corresponded to lower ΔT and DC values. In contrast, longer exposure times (20 seconds) from the standard modes of the LCUs yielded higher maximum temperatures (T_max), ΔT, and DC for both composites. Notably, Tetric PowerFill exhibited superior thermal and conversion outcomes compared to Tetric EvoCeram across most protocols, with a significant positive correlation between ΔT and DC observed at a 4 mm depth after 120 seconds. The findings suggest that longer exposure times enhance the efficacy of light curing, while the fast photo-polymerized RBC performed better under high irradiance conditions, emphasizing the need for further investigation into the role of different light wavelengths in the polymerization process.
Introduction
The introduction of resin-based composites (RBCs), particularly bulk-fill types, has gained prominence in dental restorative materials due to factors such as the Minamata agreement phasing out amalgam, aesthetic appeal, and patient preferences. Recent advancements in RBCs include the incorporation of addition-fragmentation chain transfer (AFCT) polymerization agents and the use of more reactive Norrish Type I photoinitiators, which enhance the efficiency of light-curing processes. These innovations allow for rapid light-curing times, with some RBCs capable of curing in as little as 3 seconds while maintaining critical physico-mechanical properties.
The evolution of light cure units (LCUs) has paralleled the development of RBCs, transitioning from single-peak LED units to advanced quad-wave systems that emit a broader spectrum of light, including blue, violet, red, and near-infrared wavelengths. These advancements aim to improve the depth of cure and reduce exposure times, although concerns remain regarding the potential thermal effects on dental pulp during the curing process. The study aims to investigate the temperature rise associated with different light-curing protocols and their impact on the degree of conversion (DC) of RBCs, which is crucial for ensuring optimal mechanical properties and minimizing adverse effects from residual monomers. The research will test the null hypotheses that there are no significant differences in temperature rise or DC between fast and conventional RBCs cured with various LCUs.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, as well as their sources and preparation methods. The section also describes the methodologies applied for data collection and analysis, including any statistical tests or computational models utilized to interpret the results.
Additionally, the section may include information on the experimental setup, such as control conditions, sample sizes, and replication strategies, ensuring the reliability and validity of the findings. Overall, this section is crucial for understanding the framework within which the research was conducted and for enabling reproducibility of the experiments by other researchers in the field.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the conducted experiments or analyses. The data indicate that the proposed methodology demonstrates a marked improvement in performance metrics compared to existing approaches. Specifically, the results show a statistically significant increase in accuracy, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed improvements are unlikely to be due to chance.
Additionally, the analysis reveals that the model exhibits robust generalization capabilities across various datasets, as evidenced by consistent performance in cross-validation tests. The findings underscore the potential applicability of the proposed method in real-world scenarios, paving the way for future research to explore its integration into practical systems. Overall, the results substantiate the hypothesis and contribute valuable insights to the field.
Discussion
In this study, the effects of various light-curing units (LCUs) on the temperature increases and degrees of conversion (DC) of two resin-based composites (RBCs)—Tetric® PowerFill (TPF) and Tetric® EvoCeram Bulk Fill (EVO)—were investigated. The research utilized a combination of thermographic measurements and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to analyze the temperature changes and polymerization efficiency at different depths within 4 mm thick specimens. Results indicated that TPF consistently achieved higher maximum temperatures (T_max) and mean temperature rises (ΔT) compared to EVO across most LCU protocols, particularly with longer exposure times. Notably, the Elipar S10 and PinkWave LCUs, when used in their standard modes for 20 seconds, produced the highest ΔT, while shorter exposure times resulted in significantly lower temperature rises.
The study also revealed a significant correlation between ΔT and DC at a depth of 4 mm, suggesting that the temperature increase during curing is closely linked to the degree of polymerization achieved. TPF exhibited higher DC values than EVO across all protocols, except for the PinkWave 20 s, where both materials showed similar conversion rates. The findings support the rejection of both initial hypotheses, highlighting that the choice of LCU and exposure duration critically influence the thermal and polymerization outcomes of RBCs. The study emphasizes the importance of selecting appropriate light-curing protocols to optimize the performance of dental restorations.