DOI: https://doi.org/10.4047/jap.2024.16.2.115
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38694194
تاريخ النشر: 2024-01-01
المؤلف: Mesut Yıldırım وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تهدف هذه الدراسة المخبرية إلى تقييم مقاومة الكسر، صلابة السطح، وقدرة المواد المؤقتة على تغيير اللون، بما في ذلك الراتنج المركب المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والبوليمر الميثيل ميثاكريلات (PMMA) المفروم بتقنية CAD-CAM، والراتنج المركب التقليدي من البيس أكريل. تم إنشاء ما مجموعه 80 عينة، حيث تم اختبار 40 عينة على شكل تاج لتحديد قوة الكسر، وتم تقييم العينات المتبقية على شكل أقراص لصلابة السطح وتغيرات اللون بعد الدورة الحرارية في محلول القهوة. تم استخدام تحليلات إحصائية، بما في ذلك ANOVA أحادي الاتجاه واختبارات t لعينة مزدوجة، لتقييم البيانات.
كشفت النتائج أن الراتنج المركب المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أظهرت أعلى مقاومة للكسر، بينما أظهر راتنج البيس أكريل أقل مقاومة. ومن الجدير بالذكر أن الراتنج المركب المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد فقط هو الذي أظهر زيادة ملحوظة في صلابة السطح بعد الدورة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، أظهر راتنج PMMA أكبر تغيير في اللون (ΔE00) بين جميع المواد المختبرة. خلصت الدراسة إلى أن تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد وCAD-CAM توفر قوة كسر متفوقة مقارنة بالطرق التقليدية، حيث أظهرت العينات المطبوعة والمفرومة أيضًا صلابة سطح محسنة بعد الدورة الحرارية. وعلى العكس، عانت العينات المعتمدة على راتنج البيس أكريل من تغيير أكبر في اللون مقارنة بعينات PMMA وعينات CAD-CAM المفرومة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للترميمات المؤقتة في طب الأسنان، مشددة على ضرورتها للحفاظ على الجمالية، والاستقرار، والوظيفة قبل وضع الترميمات الدائمة. يجب أن تظهر هذه الحلول المؤقتة قوة ميكانيكية لتحمل قوى المضغ، وحماية الهياكل السنية، والحفاظ على الجاذبية الجمالية بمرور الوقت. ومن الجدير بالذكر أن استقرار اللون هو عامل مهم في اختيار المواد، خاصة للاستخدام طويل الأمد، حيث يمكن أن تؤثر تغيرات اللون على قبول المرضى. لقد تم تفضيل المواد التقليدية مثل البوليمر الميثيل ميثاكريلات (PMMA) بسبب مقاومتها الكافية لقوى المضغ واستقرار اللون المتفوق، بينما الخيارات الأحدث مثل الراتنجات المعتمدة على المركبات والمواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تكتسب شعبية بسبب التقدم في التكنولوجيا.
تناقش هذه القسم أيضًا تطور تقنيات الإنتاج، من الطرق التقليدية إلى التصميم بمساعدة الكمبيوتر/التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAD-CAM) والطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يعزز من متانة ودقة الترميمات المؤقتة. على الرغم من التقدم، لا يزال هناك فجوة في البحث بشأن خصائص المواد المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، خاصة فيما يتعلق بقابلية التلوين وصلابة السطح. تهدف الدراسة إلى مقارنة قوة الكسر، والصلابة، واستقرار اللون للتيجان المصنوعة من أربعة مواد مؤقتة مختلفة: بولي إيثيل ميثاكريلات (PEMA) ذات البوليمر الذاتي، راتنج البيس أكريل، راتنج PMMA بتقنية CAD-CAM، وراتنج مركب مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. يفترض المؤلفون أن الراتنج المركب المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ستظهر أداءً متفوقًا في هذه الخصائص مقارنة بالمواد الأخرى التي تم تقييمها.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم تقييم قوة الكسر لتاج سن أول ضرس علوي باستخدام عملية تصنيع منهجية. تم تصميم التاج بناءً على تشريح الأسنان المعتمد، مع شكل قالب بزاوية تقارب 6 درجات وخطوة من نوع الكتف بعرض 1 مم، مما يضمن الحد الأدنى من سمك المادة 1.5 مم. تم إنتاج التاج باستخدام ملفات STL بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بسمك طبقة 100 ميكرومتر من راتنج الفوتوبوليمر. تم توجيه التيجان عموديًا إلى طاولة الإنتاج، مع هياكل دعم للأسطح التي تشكل زوايا أقل من 45 درجة، وتم إنتاج جميع العينات ضمن إطار زمني محدد.
بعد الإنتاج، خضعت العينات لتنظيف بالموجات فوق الصوتية باستخدام الكحول الأيزوبروبيلي وتم علاجها في صندوق UV. بالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء قوالب للتاج من سبيكة الكروم والكوبالت باستخدام جهاز تلبيد بالليزر. تم تصنيع التيجان من راتنج الأكريليك، وتم بوليمرها تحت ضغط الأصابع، وتم تنظيفها بعد ذلك. تم أيضًا إنتاج عينات على شكل أقراص باستخدام قالب من الفولاذ المقاوم للصدأ، مع تحميل مادة البوليمر الذاتي من البيس أكريل وبوليمرها بنفس الطريقة. تم تلميع جميع العينات لضمان سمك موحد، وتم قياسها باستخدام مقياس رقمي، للحفاظ على التناسق عبر المجموعات التجريبية. كانت هذه المنهجية الدقيقة تهدف إلى تسهيل تحليل مقارن لقوة الكسر، وصلابة السطح، وتغير اللون بين مختلف المواد التعويضية بعد الدورة الحرارية.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تقييم قوة الكسر وصلابة السطح لمجموعة متنوعة من المواد الأكريلية ذات البوليمر الذاتي، مما كشف عن اختلافات كبيرة بين المجموعات. أشار اختبار Tukey HSD إلى أن قيم الصلابة (HV) لمركب البيس أكريل ذات البوليمر الذاتي (BRC) والمجموعات المفرومة كانت أعلى بشكل ملحوظ من تلك الخاصة بالمجموعات المطبوعة وPEMA قبل الدورة الحرارية (P < .05). ومع ذلك، لم يتم ملاحظة اختلافات كبيرة بين مجموعتي BRC والمفرومة، ولا بين المجموعتين المطبوعة وPEMA (P > .05). أكدت نتائج ANOVA وجود اختلاف كبير في صلابة السطح عبر المجموعات (P = .00)، حيث أظهرت المجموعة المفرومة HV أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بـ PEMA وBRC (P < .05). أظهر تحليل ما بعد الدورة الحرارية أن الدورة الحرارية أثرت بشكل كبير على صلابة السطح (P < .05). ومن الجدير بالذكر أن المجموعة المطبوعة أظهرت زيادة ملحوظة في الصلابة بعد الدورة الحرارية (P = .038)، بينما لم تظهر مجموعتا PEMA والمفرومة أي تغييرات كبيرة (P = .054 وP = .327، على التوالي). وعلى العكس، شهدت مجموعة BRC انخفاضًا كبيرًا في HV بعد الدورة الحرارية (P < .05)، مع ملاحظة اختلافات كبيرة بين مجموعتي BRC والمطبوعة (P < .05). أشار اختبار Kruskal-Wallis أيضًا إلى أن كل من نوع المادة والدورة الحرارية أثرت بشكل كبير على تلوين اللون (P = .00)، حيث أظهر اختبار Mann-Whitney U أن قيم ΔE00 لمجموعتي PEMA والمفرومة كانت أقل بشكل ملحوظ من تلك الخاصة بالمجموعتين المطبوعة وBRC (P < .05). بشكل عام، تؤكد هذه النتائج تأثير نوع المادة والدورة الحرارية على الخصائص الميكانيكية والنتائج الجمالية للمواد السنية المؤقتة.
المناقشة
تحققت الدراسة من قوة الكسر، وصلابة السطح، واستقرار اللون للتيجان المؤقتة المصنوعة من تقنيات رقمية (مطبوعة ومفرومة) وراتنجات الأكريليك ذات البوليمر الذاتي (BRC وPEMA) بعد التعرض لدورة حرارية في القهوة. أظهرت النتائج أن كل من التيجان المطبوعة والمفرومة أظهرت قوة كسر أعلى مقارنة بـ BRC وPEMA، دون وجود اختلاف كبير بين المجموعتين المطبوعة والمفرومة (P > .05). يتماشى هذا مع الأبحاث السابقة التي تسلط الضوء على الخصائص الميكانيكية المتفوقة للمواد المؤقتة بتقنية CAD-CAM. كما وجدت الدراسة أن صلابة السطح للعينات المطبوعة زادت بشكل كبير بعد الدورة الحرارية، بينما أظهرت عينات BRC انخفاضًا ملحوظًا في الصلابة، على الرغم من أنها ظلت أكثر صلابة من عينات PEMA بسبب وجود مواد مالئة غير عضوية في تركيبة BRC.
تم تقييم استقرار اللون باستخدام صيغة CIEDE2000 (ΔE 00)، مما كشف أن المواد المطبوعة وBRC شهدت تغييرات في اللون تتجاوز عتبة القبول السريري بعد الدورة الحرارية، بينما ظلت عينات PEMA والمفرومة تحت هذه العتبة. تشير النتائج إلى أنه بينما تعزز تقنيات CAD-CAM الخصائص الميكانيكية، قد تؤدي أيضًا إلى عدم استقرار أكبر في اللون عند التعرض لعوامل التلوين مثل القهوة. تعترف الدراسة بالقيود في تكرار الظروف الحية وتدعو إلى مزيد من البحث حول مواد الترميم المؤقتة المختلفة لفهم أدائها بشكل أفضل في البيئات الفموية الواقعية.
DOI: https://doi.org/10.4047/jap.2024.16.2.115
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38694194
Publication Date: 2024-01-01
Author(s): Mesut Yıldırım et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This in vitro study aimed to evaluate the fracture resistance, surface hardness, and color stainability of various interim materials, including 3D printed composite resin, CAD-CAM milled polymethyl methacrylate (PMMA), and conventional bis-acryl composite resin. A total of 80 specimens were created, with 40 crown-shaped specimens tested for fracture strength and the remaining disc-shaped specimens assessed for surface hardness and color changes after thermal cycling in coffee solution. Statistical analyses, including one-way ANOVA and paired sample t-tests, were employed to evaluate the data.
The findings revealed that 3D printed composite resin exhibited the highest fracture resistance, while bis-acryl composite resin demonstrated the lowest. Notably, only the 3D printed composite resin showed a significant increase in surface hardness after thermal cycling. Additionally, the PMMA resin exhibited the greatest color change (ΔE00) among all materials tested. The study concluded that both 3D printing and CAD-CAM milling techniques yield superior fracture strength compared to conventional methods, with 3D printed and milled samples also showing enhanced surface hardness post-thermal cycling. Conversely, the bis-acryl resin-based samples experienced greater color change than the PMMA and CAD-CAM milled samples.
Introduction
The introduction highlights the critical role of temporary restorations in dentistry, emphasizing their necessity for maintaining aesthetics, stability, and function prior to the placement of permanent restorations. These temporary solutions must exhibit mechanical strength to endure chewing forces, protect dental structures, and maintain aesthetic appeal over time. Notably, color stability is a significant factor in material selection, particularly for long-term use, as discoloration can compromise patient acceptability. Traditional materials like autopolymerized polymethylmethacrylate (PMMA) have been favored for their adequate resistance to chewing forces and superior color stability, while newer options such as composite-based resins and 3D printed materials are gaining traction due to advancements in technology.
The section also discusses the evolution of production techniques, from traditional methods to modern computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD-CAM) and 3D printing, which enhance the durability and precision of temporary restorations. Despite the advancements, there remains a gap in research concerning the properties of 3D printed materials, particularly regarding their staining susceptibility and surface hardness. The study aims to compare the fracture strength, hardness, and color stability of crowns made from four different temporary materials: autopolymerizing polyethylmethacrylate (PEMA), bis-acryl composite resin, CAD-CAM PMMA resin, and 3D printed composite resin. The authors hypothesize that the 3D printed composite resin will demonstrate superior performance in these properties compared to the other materials evaluated.
Methods
In this study, the fracture strength of a maxillary first premolar tooth crown was evaluated using a systematic fabrication process. The crown was designed based on established dental anatomy, featuring a die form with a 6-degree convergence angle and a shoulder-type step of 1 mm width, ensuring a minimum material thickness of 1.5 mm. The crown was produced using stereolithography (STL) files with a 100 µm layer thickness from photopolymer resin via a 3D printer. The crowns were oriented perpendicularly to the production table, with support structures for surfaces forming angles less than 45 degrees, and all specimens were produced within a controlled timeframe.
Post-production, the specimens underwent ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol and were cured in a UV box. Additionally, molds for the crowns were created from Cr-Co alloy using a laser sintering device. The crowns were fabricated from acrylic resin, polymerized under finger pressure, and subsequently cleaned. Disc-shaped samples were also produced using a stainless-steel mold, with bis-acrylic autopolymerizing material loaded and polymerized similarly. All samples were polished to ensure uniform thickness, measured with a digital caliper, to maintain consistency across the experimental groups. This meticulous methodology aimed to facilitate a comparative analysis of fracture strength, surface hardness, and color stain among various prosthodontic materials after thermocycling.
Results
In this study, the fracture strength and surface hardness of various autopolymerized acrylic materials were evaluated, revealing significant differences among the groups. The Tukey HSD test indicated that the hardness values (HV) of the bis-acrylic autopolymerizing compound (BRC) and Milled groups were significantly higher than those of the Printed and PEMA groups prior to thermal cycling (P < .05). However, no significant differences were observed between the BRC and Milled groups, nor between the Printed and PEMA groups (P > .05). ANOVA results confirmed a significant difference in surface hardness across the groups (P = .00), with the Milled group exhibiting a notably higher HV compared to PEMA and BRC (P < .05). Post-thermal cycling analysis demonstrated that thermal cycling significantly affected surface hardness (P < .05). Notably, the Printed group showed a significant increase in hardness after thermal cycling (P = .038), while the PEMA and Milled groups exhibited no significant changes (P = .054 and P = .327, respectively). Conversely, the BRC group experienced a significant decrease in HV after thermal cycling (P < .05), with significant differences noted between the BRC and Printed groups (P < .05). The Kruskal-Wallis test further indicated that both material type and thermal cycling significantly influenced color staining (P = .00), with the Mann-Whitney U test revealing that ΔE00 values for PEMA and Milled groups were significantly lower than those for Printed and BRC groups (P < .05). Overall, these findings underscore the impact of material type and thermal cycling on the mechanical properties and aesthetic outcomes of temporary dental materials.
Discussion
The study investigated the fracture strength, surface hardness, and color stability of temporary crowns made from digital techniques (3D printed and milled) and autopolymerizing acrylic resins (BRC and PEMA) after exposure to a coffee thermal cycle. The results indicated that both printed and milled crowns exhibited higher fracture strengths compared to BRC and PEMA, with no significant difference between the printed and milled groups (P > .05). This aligns with previous research highlighting the superior mechanical properties of CAD-CAM provisional materials. The study also found that the surface hardness of printed samples significantly increased post-thermal cycling, while BRC samples showed a notable decrease in hardness, although they remained harder than PEMA samples due to the presence of inorganic fillers in the BRC composition.
Color stability was assessed using the CIEDE2000 (ΔE 00) formula, revealing that printed and BRC materials experienced color changes exceeding the clinical acceptability threshold after thermal cycling, while PEMA and milled samples remained below this threshold. The findings suggest that while CAD-CAM techniques enhance mechanical properties, they may also lead to greater color instability when exposed to staining agents like coffee. The study acknowledges limitations in replicating in vivo conditions and calls for further research on various temporary restoration materials to better understand their performance under realistic oral environments.