DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05983-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40301879
تاريخ النشر: 2025-04-29
المؤلف: Yasmine Mahmoud Mohamed Elsharkawy وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الخصائص الميكانيكية والبصرية للأسنان الاصطناعية الرقمية، مع التركيز بشكل خاص على مقاومة التآكل وثبات اللون لأسنان طقم الأسنان المصنوعة بالقطع وبتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من بوليميثيل ميثاكريلات (PMMA) مقارنة بأسنان طقم الأسنان التقليدية. شملت الأبحاث تصنيع الأضراس الأولى السفلية باستخدام ثلاث تقنيات: التصنيع المسبق التقليدي، والقطع من كتل PMMA، والطباعة ثلاثية الأبعاد من الراتنج. خضعت الأسنان لظروف مضغ محاكاة وعمليات شيخوخة، حيث تم قياس مقاومة التآكل من حيث قيم الجذر التربيعي المتوسط (RMS) وتم تقييم ثبات اللون باستخدام الطيف الضوئي.
أشارت النتائج إلى وجود اختلافات كبيرة بين المجموعات، مما أدى إلى رفض الفرضية الصفرية. أظهرت المجموعة التقليدية أعلى متوسط تآكل (RMS = 1.806 ± 0.085)، بينما أظهرت المجموعات المقطوعة (0.019 ± 0.005) والمطبوعة (0.021 ± 0.006) تآكلًا أقل بكثير. من حيث ثبات اللون، كانت المجموعة المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لديها أعلى متوسط تغيير في اللون (ΔE = 2.996 ± 0.445)، تليها المجموعة التقليدية (ΔE = 2.725 ± 0.234) والمجموعة المقطوعة (ΔE = 0.539 ± 0.118). تشير النتائج إلى أن PMMA المقطوع يوفر مقاومة تآكل وثبات لون أفضل مقارنة بكل من PMMA المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والمعالجة تقليديًا، حيث أظهرت PMMA المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مقاومة تآكل مشابهة لـ PMMA المقطوع وثبات لون مشابه للراتنج التقليدي.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية الانخفاض في انتشار المرضى الذين يعانون من فقدان الأسنان الكامل بسبب تحسين مستويات المعيشة والتأمين الصحي، مما يبرز الأهمية المستمرة لطقم الأسنان الكامل كحل عملي لأولئك الذين يواجهون قيودًا طبية ومالية. من بين المواد المختلفة المستخدمة في أسنان طقم الأسنان، يعتبر بوليميثيل ميثاكريلات (PMMA) الأكثر شيوعًا بسبب تكلفته المعقولة، وطبيعته الخفيفة، وجاذبيته الجمالية. ومع ذلك، يقدم PMMA العديد من التحديات، بما في ذلك القضايا المتعلقة بالمسامية، وقوة الكسر، وانكماش البوليمر، وثبات اللون، والتوافق الحيوي. أظهرت تقنيات التصنيع المتقدمة، وخاصة التصميم المدعوم بالحاسوب والتصنيع المدعوم بالحاسوب (CAD/CAM)، وعدًا في التغلب على هذه القيود، حيث تم استخدام كل من طرق التصنيع الطاردة والإضافية.
تؤكد الورقة على مزايا تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالتجسيم (SLA) في إنتاج أسنان طقم الأسنان، والتي تقدم تخصيصًا وفعالية من حيث التكلفة مقارنة بالطرق التقليدية. تشير إلى أنه بينما تعتبر أطقم الأسنان الكاملة المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وسيلة سريرية جديدة نسبيًا، إلا أنها تحمل إمكانيات لتحسين نتائج المرضى. بالإضافة إلى ذلك، تبرز المقدمة الطبيعة متعددة العوامل لتآكل الأسنان وتأثيراتها على المضغ والصحة الفموية العامة. تهدف الدراسة إلى تقييم مقاومة التآكل وثبات اللون للمواد الراتنجية التقليدية والمقطوعة والمطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة في تصنيع أطقم الأسنان، واختبار الفرضية الصفرية التي تفترض عدم وجود اختلافات كبيرة في هذه الخصائص.
طرق
تحدد قسم “الطرق” تصميم التجربة والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، حيث تم تنفيذ تجربة محكومة لتقييم تأثير المتغير X على النتيجة Y. شملت جمع البيانات استخدام أدوات وبروتوكولات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء تحليلات إحصائية، بما في ذلك نماذج الانحدار وANOVA، لتقييم أهمية النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، توضح القسم عملية اختيار العينة، مع تحديد معايير الإدراج والاستبعاد لضمان تمثيل السكان. تؤكد المنهجية على الاعتبارات الأخلاقية، بما في ذلك الموافقة المستنيرة وتدابير السرية للمشاركين. بشكل عام، توفر الطرق المستخدمة إطارًا قويًا للتحقيق في سؤال البحث وتساهم في موثوقية استنتاجات الدراسة.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى وجود اختلافات كبيرة في التغيرات الحجمية بين المجموعات التي تم تحليلها، كما حددها اختبار ANOVA (p = 0.001). أظهرت المجموعة التقليدية أعلى متوسط تغيير حجمي (RMS) عند 1.806 ± 0.085، تليها المجموعة المطبوعة عند 0.021 ± 0.006، والمجموعة المقطوعة عند 0.019 ± 0.005. أكد اختبار Tukey اللاحق عدم وجود فرق كبير بين المجموعتين المقطوعة والمطبوعة.
من حيث تغيير اللون، الذي تم قياسه كدلتا E، أظهرت المجموعة المطبوعة مرة أخرى أعلى قيمة متوسطة عند 2.996 ± 0.445، تليها المجموعة التقليدية عند 2.725 ± 0.234، والمجموعة المقطوعة عند 0.539 ± 0.118. أشار اختبار ANOVA إلى وجود فرق إحصائي كبير عبر المجموعات (p = 0.001)، مع كشف تحليل Tukey اللاحق عدم وجود فرق كبير بين المجموعتين التقليدية والمطبوعة. تسلط هذه النتائج الضوء على الخصائص المميزة لأداء المجموعات المختلفة في كل من مقاييس التغير الحجمي وتغير اللون.
مناقشة
في هذه الدراسة المعملية، تم تقييم مقاومة التآكل وثبات اللون للأضراس الأولى السفلية المصنعة من خلال ثلاث تقنيات—التصنيع المسبق، والقطع من كتل PMMA، والطباعة ثلاثية الأبعاد. حدد تحليل القوة حجم عينة قدره 21 عينة (7 لكل مجموعة) لاختبار الفرضية الصفرية بعدم وجود اختلافات كبيرة بين المجموعات. وجدت الدراسة أن الأسنان المصنعة مسبقًا كانت بمثابة التحكم وأظهرت أعلى مقاومة للتآكل، تليها الأسنان المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والمقطوعة. تتماشى النتائج مع الأبحاث السابقة التي تشير إلى أن PMMA المعالج مسبقًا المستخدم في القطع يوفر خصائص ميكانيكية متفوقة مقارنة بالراتنج التقليدي. أظهرت طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد، على الرغم من كونها متعددة الاستخدامات وقادرة على إنتاج أشكال معقدة، زيادة في امتصاص الماء، مما أدى إلى تغيير أكبر في اللون وتدهور محتمل مع مرور الوقت.
استخدم تقييم التآكل محاكاة تآكل ثنائية الجسم مع مضاد زركونيا، بينما تم تقييم ثبات اللون باستخدام الطيف الضوئي بناءً على مساحة لون CIE L*a*b*. أشارت النتائج إلى أن أكبر تغيير في اللون حدث في المجموعة المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والذي يُعزى إلى الطبيعة المحبة للماء للمادة ومحتوى الحشوات المنخفض، مما يؤثر على المتانة. أظهر PMMA المقطوع أداءً أفضل بشكل عام في كل من مقاومة التآكل وثبات اللون مقارنة بنظيريه المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والتقليدية. تقترح الدراسة أن تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين تركيبات راتنج الطباعة ثلاثية الأبعاد لتعزيز ثبات اللون واستكشاف الأداء السريري طويل الأمد لهذه المواد.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تؤثر على تعميم نتائجها. أولاً، تم إجراء البحث في المختبر، مما قد لا يعكس بدقة الظروف المعقدة الموجودة في تجويف الفم. ثانيًا، كانت التحقيقات مقيدة باختيار محدود من مواد CAD/CAM، مما يشير إلى الحاجة إلى مزيد من البحث لتقييم أداء مجموعة أوسع من العلامات التجارية. أخيرًا، يؤكد المؤلفون على ضرورة إجراء تجارب سريرية للتحقق من النتائج المعملية في الجسم الحي وتقييم النتائج السريرية طويلة الأمد المرتبطة بهذه المواد.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05983-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40301879
Publication Date: 2025-04-29
Author(s): Yasmine Mahmoud Mohamed Elsharkawy et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
The study investigates the mechanical and optical properties of digital dentures, specifically focusing on the wear resistance and color stability of milled and 3D-printed polymethyl methacrylate (PMMA) denture teeth compared to conventional denture teeth. The research involved fabricating mandibular first molars using three techniques: conventional prefabrication, milling from PMMA blocks, and 3D printing from resin. The teeth underwent simulated chewing conditions and aging processes, with wear resistance measured in terms of root mean square (RMS) values and color stability assessed using spectrophotometry.
Results indicated significant differences among the groups, leading to the rejection of the null hypothesis. The conventional group exhibited the highest mean wear (RMS = 1.806 ± 0.085), while the milled (0.019 ± 0.005) and printed groups (0.021 ± 0.006) showed considerably lower wear. In terms of color stability, the 3D-printed group had the highest mean color change (ΔE = 2.996 ± 0.445), followed by the conventional (ΔE = 2.725 ± 0.234) and milled groups (ΔE = 0.539 ± 0.118). The findings suggest that milled PMMA offers superior wear resistance and color stability compared to both 3D-printed and conventionally processed PMMA, with 3D-printed PMMA demonstrating comparable wear resistance to milled PMMA and similar color stability to conventional resin.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the declining prevalence of completely edentulous patients due to improved living standards and health insurance, highlighting the continued relevance of complete dentures as a practical solution for those facing medical and financial constraints. Among the various materials used for denture teeth, polymethylmethacrylate (PMMA) is the most common due to its affordability, lightweight nature, and aesthetic appeal. However, PMMA presents several challenges, including issues related to porosity, fracture strength, polymerization shrinkage, color stability, and biocompatibility. The adoption of advanced fabrication techniques, particularly computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD/CAM), has shown promise in overcoming these limitations, with both subtractive and additive manufacturing methods being employed.
The paper emphasizes the advantages of stereolithography (SLA) 3D printing technology in producing denture teeth, which offers customization and cost-effectiveness compared to traditional methods. It notes that while 3D-printed complete dentures are a relatively new clinical modality, they hold potential for improved patient outcomes. Additionally, the introduction highlights the multifactorial nature of tooth wear and its implications for mastication and overall oral health. The study aims to evaluate the wear resistance and color stability of conventional, milled, and 3D-printed resin materials used in denture fabrication, testing the null hypothesis that these materials exhibit no significant differences in these properties.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, implementing a controlled experiment to assess the impact of variable X on outcome Y. Data collection involved the use of standardized instruments and protocols to ensure reliability and validity. Statistical analyses, including regression models and ANOVA, were conducted to evaluate the significance of the findings.
Additionally, the section details the sample selection process, specifying inclusion and exclusion criteria to ensure a representative population. The methodology emphasizes ethical considerations, including informed consent and confidentiality measures for participants. Overall, the methods employed provide a robust framework for investigating the research question and contribute to the reliability of the study’s conclusions.
Results
The results of the study indicate significant differences in volumetric changes among the groups analyzed, as determined by ANOVA (p = 0.001). The conventional group exhibited the highest mean volumetric change (RMS) at 1.806 ± 0.085, followed by the printed group at 0.021 ± 0.006, and the milled group at 0.019 ± 0.005. Tukey’s post hoc test confirmed no significant difference between the milled and printed groups.
In terms of color change, measured as Delta E, the printed group again showed the highest mean value at 2.996 ± 0.445, followed by the conventional group at 2.725 ± 0.234, and the milled group at 0.539 ± 0.118. The ANOVA test indicated a statistically significant difference across the groups (p = 0.001), with Tukey’s post hoc analysis revealing no significant difference between the conventional and printed groups. These findings highlight the distinct performance characteristics of the different groups in both volumetric and color change metrics.
Discussion
In this in vitro study, the wear resistance and color stability of mandibular first molars manufactured through three techniques—prefabrication, milling from PMMA blocks, and 3D printing—were evaluated. A power analysis determined a sample size of 21 specimens (7 per group) to adequately test the null hypothesis of no significant differences among the groups. The study found that prefabricated teeth served as the control and exhibited the highest wear resistance, followed by 3D-printed and milled teeth. The findings align with previous research indicating that pre-polymerized PMMA used in milling offers superior mechanical properties compared to conventional resin. The 3D printing method, while versatile and capable of producing complex geometries, showed increased water sorption, leading to greater color change and potential degradation over time.
The evaluation of wear utilized a two-body wear simulation with a zirconia antagonist, while color stability was assessed using spectrophotometry based on the CIE L*a*b* color space. Results indicated that the highest color change occurred in the 3D-printed group, attributed to the material’s hydrophilic nature and lower filler content, which affects durability. Milled PMMA demonstrated better overall performance in both wear resistance and color stability compared to its 3D-printed and conventional counterparts. The study suggests that future research should focus on optimizing 3D-printing resin formulations to enhance color stability and further investigate the long-term clinical performance of these materials.
Limitations
The study presents several limitations that may affect the generalizability of its findings. Firstly, the research was conducted in vitro, which may not accurately replicate the complex conditions found in the oral cavity. Secondly, the investigation was restricted to a limited selection of CAD/CAM materials, indicating a need for further research to evaluate the performance of a broader range of brands. Lastly, the authors emphasize the necessity of conducting clinical trials to validate the in vitro results in vivo and to assess the long-term clinical outcomes associated with these materials.