40

Streszczenie

Cel pracy. Porównanie naprężeń zredukowanych wg

zmodyfikowanego kryterium zniszczenia von Misesa w

zębach trzonowych żuchwy odbudowanych wkładami

kompozytowymi i ceramicznymi. Analizie poddano rów-

nież naprężenia kontaktowe w połączeniu tych wkładów

z tkankami zębów.

Metoda. Badanie przeprowadzono metodą elemen-

tów skończonych z użyciem elementów kontaktowych.

Stworzono 6 trójwymiarowych modeli zębów pierw-

szych trzonowych: A – nienaruszonego zęba, B – zęba z

wkładem z kompozytu True Vitality o module elastycz-

ności 5,4GPa, C – zęba z wkładem z kompozytu Hercu-

lite HRV (9,5GPa), D – zęba z wkładem z kompozytu

Charisma (14,5GPa), E – zęba z wkładem z kompozytu

Z100 (21GPa), F – zęba z wkładem ceramicznym IPS

Empress o module elastyczności 65GPa. Każdy mo-

del obciążono ciśnieniem działającym na powierzch-

nię żującą, które odpowiadało sumarycznej sile 200N

wywieranej na ząb trzonowy żuchwy podczas fazy za-

mykania cyklu żucia. Obliczono naprężenia zreduko-

wane według zmodyfikowanego kryterium zniszczenia

von Mises (mvM) występujące w badanych wkładach,

cemencie kompozytowym i w tkankach zęba. Analizie

poddano naprężenia kontaktowe na styku cementu z

tkankami zęba.

Wyniki. W ceramicznym wkładzie F wartości zredu-

kowanych naprężeń mvM były około 2-krotnie większe

niż we wkładach kompozytowych B-D. Natomiast w

Porównanie ceramicznych i kompozytowych wkładów

koronowych w oparciu o metodę elementów skończonych

Comparison of ceramic and composite inlays with the finite element analysis

Beata Dejak

Z Zakładu Protetyki Katedry Protetyki i Zaburzeń Czynnościowych Fizjologii Narządu Żucia Uniwersytetu

Medycznego w Łodzi

Kierownik: prof. dr hab. M. Romanowicz

Summary

Aim of the study was to compare equivalent stresses

of modified von Mises failure criterion in mandibular

molars restored with composite resin and ceramic in-

lays and to analyse contact stresses in cement-tooth ad-

hesive interfaces of these inlays.

Material and methods. The study was carried out

applying a 3-dimensional (3-D) finite element analysis

with use of contact elements. Six 3-D models of first mo-

lars were created: A – intact tooth; B – tooth restored

with composite resin inlay True Vitality with an elastic

modulus of 5.4 GP; C – tooth with composite resin

inlay Herculite HRV (9.5 GPa); D – tooth with com-

posite resin inlay Charisma (14.5GPa); E – tooth with

composite resin inlay Z100 (21 GPa); and F – tooth re-

stored with a ceramic IPS Empress inlay with an elastic

modulus of 65 GPa. Each model was subjected to pres-

sure which was equivalent total force of 200N exerted

on the occlusal surface, acting on the molar during the

closing phase of mastication. The equivalent stresses of

the modified von Mises (mvM) failure criterion, occur-

ring in the tested inlays, composite resin cement layer

and tooth tissues were calculated. Contact stresses in

the cement-tissue adhesive interface were analysed.

Results. In ceramic inlay F, the values of equivalent

mvM stresses were nearly 2 times higher than in com-

posite resin inlays B–D. In the luting agent bonding

ceramic inlay F, these stresses reached the values 2–3

times lower than that around the composite resin inlay

HASŁA INDEKSOWE:

ceramiczne wkłady, kompozytowe wkłady, napręże-

nia kontaktowe w połączeniu cement-ząb, 3D metoda

elementów skończonych, zmodyfikowane kryterium

zniszczenia von Misesa

KEY WORDS:

ceramic inlay, composite inlay, contact stresses in

tooth-cement adhesive interface, 3D finite element

analysis, modified von Mises failure criterion

PROTET. STOMATOL., 2008, LVIII, 1, 40-48

Wkłady koronowe

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

41

Wstęp

Estetyczną odbudowę rozległych ubytków klasy

II MOD w zębach tylnych można wykonać miedzy

innymi za pomocą wkładów kompozytowych lub

ceramicznych. Według jednych autorów, wkłady

ceramiczne zachowują lepiej anatomiczny kształt

powierzchni i wykazują lepszą integrację brzeżną

(1, 2), a także lepiej stabilizują pozostałą strukturę

zęba niż kompozytowe (3, 4). W innych badaniach

stwierdzono większą szczelność uzupełnień kom-

pozytowych (5) oraz większą wytrzymałość zębów

z wkładami kompozytowymi (6, 7, 8). Jeszcze in-

ne doniesienia wykazały, że odporność na złamania

zębów z oboma wkładami estetycznymi była zbli-

żona (9, 10, 11), podobnie jak odporność na zmę-

czenie (12) i szczelność brzeżna (13). Ani wkłady

kompozytowe ani ceramiczne nie przywracają po-

czątkowej odporności tkanek zębów na złamanie

(7, 10, 11, 14). Dotychczasowe badania nie roz-

strzygnęły, jaki materiał wkładu zapewni najlepszą

wytrzymałość i szczelność odbudowie zęba.

Celem pracy było porównanie naprężeń zredu-

kowanych wg zmodyfikowanego kryterium znisz-

czenia von Misesa w zębach trzonowych żuchwy

odbudowanych wkładami kompozytowymi i cera-

micznymi oraz analiza naprężeń kontaktowych w

połączeniu tych wkładów z tkankami zębów.

Tworzenie modeli zębów do obliczeń MES

Badanie naprężeń w zębach pierwszych trzo-

nowych żuchwy z wkładami wykonanymi z róż-

nych materiałów przeprowadzono metodą elemen-

tów skończonych (MES) (15). Wykonano skan po-

wierzchni żującej zęba pierwszego trzonowego pra-

wego żuchwy skanerem laserowym Cercon brain

(DeguDent, Hanau, Germany) i przetworzono go

za pomocą oprogramowania Cercon design. Zbiory

Full Scan zawierające współrzędne punktów na po-

wierzchni okluzyjnej badanego zęba wprowadzo-

no do programu ANSYS 10 (ANSYS wersja 10;

ANSYS Inc, Canonsburg, Pa). Wybrane punkty

powierzchni żującej w płaszczyznach czołowych,

co 0,1 mm, połączono krzywymi. Na podstawie

tych linii utworzono powierzchnię okluzyjną ba-

danego zęba.

Na powierzchni bocznej zęba, wzdłuż jego dłu-

giej osi, odmierzono odcinki 1mm. Tkanki zęba ze-

szlifowywano o 1 mm i skanowano poszczególne

przekroje poprzeczne. Na każdym skanie korony

zaznaczono linię szkliwno-zębinową. Punkty na

obwodzie przekrojów poprzecznych zęba i na gra-

nicy szkliwno-zębinowej wprowadzono do progra-

mu Ansys i połączono krzywymi. Na ich podstawie

utworzono powierzchnie przekrojów zęba w płasz-

czyznach horyzontalnych. Po złączeniu tych po-

wierzchni oraz powierzchni okluzyjnej powstała

cemencie kompozytowym łączącym wkład ceramiczny

z zębem (F) naprężenia mvM osiągnęły 2-3 razy mniej-

sze wartości niż wokół wkładów kompozytowych B-C.

Wokół wkładu ceramicznego F naprężenia kontakto-

we rozciągające były mniejsze 1,8-krotnie, a ścinające

1,7-krotnie niż wokół wkładu kompozytowego o niskim

module elastyczności B. W szkliwie otaczającym bada-

ne wkłady na powierzchni stycznej dalszej naprężenia

przekroczyły wytrzymałość tej tkanki na rozciąganie.

Wnioski. Naprężenia zredukowane według zmodyfi-

kowanego kryterium zniszczenia von Mises w ceramicz-

nych wkładach były większe niż w kompozytowych. Wraz

ze wzrostem modułu elastyczności materiałów wkładów

malały naprężenia zredukowane w cemencie kompozy-

towym spajającym te uzupełnienia z zębami. Redukcji

ulegały także naprężenia kontaktowe rozciągające i

ścinające w połączeniu cementu z tkankami. Wkłady ce-

ramiczne potencjalnie mają lepsza szczelność brzeżną

niż kompozytowe. Wkłady powinny być wykonywane z

materiałów o wysokim module elastyczności.

B–C. Around ceramic inlay F, contact tensile stres-

ses were lower by 1.8 times and shear stresses by 1.7

times than those around the composite resin inlays of

low elastic modulus B. In the enamel surrounding the

distal proximal surface of the tested inlays, the stresses

exceeded the tissue strength.

Conclusions. The stresses of modified von Mises fa-

ilure criterion in ceramic inlay were higher than tho-

se in composite resin inlays. With the increased elastic

modulus of inlay materials, the values of the equivalent

stress were decreasing in the luting cement. Contact

tensile and shear stresses on the cement-tissue adhesive

interface decreased as well. Ceramic inlays demonstra-

ted potentially better marginal integrity than composite

resin inlays. Inlays should be made of materials of a

high elastic modulus.

B. Dejak

42

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

bryła modelu zęba z wyodrębnionym szkliwem, zę-

biną i komorą zęba. Wokół korzeni zamodelowano

ozębną o grubości 0,2 mm. W ten sposób powstał

komputerowy trójwymiarowy model nietkniętego

zęba trzonowego żuchwy (A) (ryc.1a).

W preprocesorze programu Ansys stworzono

bryłę wkładu o szerokości 3,5 mm i głębokości

2,5 mm isthmusa, z boksami o wymiarach 1,5

mm i 4,5 mm (16). Bryłę tą otoczoną warstwą

0,1 mm cementu nałożono i dodano do modelu zę-

ba (ryc. 1b). Wykonano modele zębów z wkładami

kompozytowymi właściwościach: B– kompozytu

True Vitality (DeMat, St.Maria, Calif), C– Herculite

HRV (Kerr, Orange, Calif.), D– Charisma (Kulzer,

Friedrichsdorf, Germany), E– Z100 (3M, St. Paul,

Minn.). Stworzono również model zęba F z wkła-

dem z ceramiki leucytowej IPS Empress (Ivoclar,

Vivadent AG, Schaan, Lichtenstein). Wkłady były

zespolone ze strukturami zęba cementem kompo-

zytowym o właściwościach Variolink II (Ivoclar,

Vivadent AG, Schaan, Lichtenstein).

Dane materiałowe

Wprowadzono wartości modułów elastyczności i

współczynników Poissona dla szkliwa (17), zębiny

(18), ozębnej (19), kompozytu True Vitality 5,4GPa

(20), Herculite HRV 9,5GPa (20), Charisma 14,1G-

Pa (21), Z100 21GPa (21), ceramiki IPS Empress

65GPa (22) i cementu Variolink II 8,3 (23). Dane

zestawiono w tabeli I. Przyjęto wartości wytrzy-

małości na rozciąganie i ściskanie dla szkliwa (24,

25),

zębiny (25, 26) oraz dla materiałów kompozy-

Ta b e l a I. Dane materiałów użytych w modelach zębów trzonowych żuchwy odbudowanych wkładami z

różnych materiałów

Materiał

Moduł elastyczności

(GPa)

Współczynnik

Poisson’a

Wytrzymałość na

rozciąganie (MPa)

Wytrzymałość na

ściskanie (MPa)

Szkliwo

72,7

0,33

11,5

384

Zębina

18,6

0,31

105

297

Ozębna

0,05

0,45

-

-

Kompozyt True Vitality

5,4

0,24

32

189

Kompozyt Herculite HRV

9,5

0,24

39

246

Kompozyt Charisma

14,1

0,24

41

293

Kompozyt Z100

21

0,24

54,4

448

Ceramika IPS Empres

65

0,19

24,8

149

Cement Variolink II

8,3

0,35

45,1

178

Ryc. 1. Komputerowe trójwymiarowe modele badanych

zębów; a – model A– nienaruszony ząb pierwszy prawy

trzonowy żuchwy, b – model B – ząb trzonowy żuchwy

odbudowany wkładem koronowym.

Wkłady koronowe

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

43

towych: True Vitality (20), Herculite HVR (20, 27),

Charisma (20),

Z100 (21, 27), ceramiki IPS Empress

(28) i cementu kompozytowego (29). Założono, że

materiały użyte w modelu były elastyczne, homo-

genne, kruche, ale miały różną wytrzymałość na

ściskanie i rozciąganie.

Podział modeli na elementy skończone

W celu dokonania obliczeń każdy model zęba po-

dzielono na 20-węzłowe bryłowe elementy (Solid

186). W modelu zęba A użyto 24 298 elementów

złączonych w blisko 35 176 węzłach, w modelach

zębów z wkładami B-F było po 67 680 elementów

złączonych w 91 207 węzłach. W połączeniu ce-

mentu z tkankami wokół wkładów, użyto par po-

łączonych elementów kontaktowych Targe170 i

Conta174.

Utwierdzenia modeli i obciążenia

Modele utwierdzono w węzłach na zewnętrznej

powierzchni ozębnej korzeni zębów trzonowych

żuchwy. Modele obciążono ciśnieniem o wartości

2,82MPa działającym na ich powierzchnie żujące.

Obciążenie odpowiadało sile 200N działającej na

ząb trzonowy żuchwy podczas miażdżenia pokar-

mu w fazie zamykania cyklu żucia (30).

Obliczenia

Symulacja kontaktowa przeprowadzona metodą

elementów skończonych jest analizą nieliniową.

W programie ANSYS zastosowano automatyczny

podział na kroki. W modelach zębów trzonowych

z różnymi wkładami obliczono składowe naprężeń

(naprężenia normalne, naprężenia styczne, głów-

ne). Tkanki zębów i ceramika są materiałami, któ-

re charakteryzują się inną wytrzymałością na roz-

ciąganie i na ściskanie. Jednym z kryteriów uży-

wanych do oceny wytężenia takich materiałów w

złożonych stanach naprężeń jest zmodyfikowane

kryterium von Misesa (mvM) (31). Według tego

kryterium materiał ulegnie zniszczeniu, gdy war-

tości naprężeń zredukowanych mvM przekroczą

wartość wytrzymałości tego materiału na rozcią-

ganie. Dla każdego modelu obliczono naprężenia

zredukowane mvM w szkliwie, zębinie, ceramice

wkładu i cemencie. Rozkład tych naprężeń przed-

stawiono w postaci map w poszczególnych mate-

riałach modeli. Maksymalne wartości naprężeń ze-

stawiono w tabeli II.

Obliczono kontaktowe naprężenia ściskają-

ce, rozciągające i ścinające w połączeniu pomię-

dzy cementem i tkankami wokół badanych wkła-

dów. Przedstawiono je graficznie w postaci map

na powierzchniach kontaktu wkładów z tkankami

w modelach. Maksymalne wartości kontaktowych

naprężeń rozciągających zestawiono w tabeli III.

Naprężenia kontaktowe rozciągające porównano z

wytrzymałością na rozciąganie połączenia cemen-

tu kompozytowego Variolink ze szkliwem i zębiną

Ta b e l a I I . Maksymalne wartości naprężeń zredukowanych według zmodyfikowanego kryterium zniszczenia

von Misesa (mvM) w materiałach badanych modeli zębów trzonowych żuchwy odbudowanych wkładami

koronowymi z różnych materiałów (MPa)

Symbol

modelu

Model zęba

trzonowego (z)

Naprężenia

mvM we wkła-

dzie (MPa)

Naprężenia

mvM w cemen-

cie (MPa)

Naprężenia

mvM w szkli-

wie(MPa)

Naprężenia

mvM w zębinie

(MPa)

A

Bez wkładu

-

-

10,22

4,23

B

Z wkładem kompozyto-

wym E=5,4GPa

3,97

6,48

20,35

8,35

C

Z wkładem kompozyto-

wym E=9,5GPa

4,43

4,77

19,98

6,05

D

Z wkładem kompozyto-

wym E=14,1GPa

5,18

3,62

19,71

5,34

E

Z wkładem kompozyto-

wym E=21GPa

6,05

2,61

19,45

5,06

F

Z wkładem ceramicznym

E=65GPa

8,83

2,17

18,91

5,11

B. Dejak

44

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

(32), a naprężeń kontaktowych ścinających z wy-

trzymałością na ścinanie połączenia cementu kom-

pozytowego Variolink z tkankami (33).

Wyniki

W modelu (A) największe wartości naprężeń zre-

dukowanych według zmodyfikowanego kryterium

von Misesa (mvM) 10,22 MPa powstały w bruź-

dzie centralnej, w szkliwie. W zębinie naprężenia

osiągnęły maksymalną wartość 4,23 MPa (tabela

II). Naprężenia w tkankach nietkniętego zęba nie

przekroczyły wytrzymałości szkliwa i zębiny na

rozciąganie (24, 26).

W strukturach zębów odbudowanych wkłada-

mi kompozytowymi B-E naprężenia zredukowane

mvM były blisko 2 krotnie większe niż w nietknię-

tym zębie A (tabela II). Największe naprężenia w

szkliwie wystąpiły w modelu B zęba odbudowane-

go kompozytowym wkładem o niskim module ela-

styczności. Ich maksimum 20,35MPa powstało w

przydziąsłowym szkliwie, w dystalnej części zęba

(rys. 2a) W zębinie naprężenia mvM dochodzące

do 8,35MPa pojawiły się wzdłuż językowo-doko-

morowej krawędzi ubytku (rys. 2b). W kompozy-

towym wkładzie B o małym module elastyczno-

ści naprężenia mvM były najmniejsze spośród ba-

danych modeli (rys. 2c), a w kompozycie Z100 o

wysokim module Young’a wzrosły o 53% (tabela

II). Im mniejszy był moduł elastyczności materia-

łu wkładu tym większe naprężenia powstawały w

wokół nich (tabela II). Maksymalne naprężenia za-

Ryc. 2. Rozkład i wartości naprężeń zredukowanych według zmodyfikowanego kryterium von Misesa w modelu

zęba odbudowanego kompozytowym wkładem koronowym B (Mpa) (maksymalne wartości oznaczone kolorem

czerwonym); a – w szkliwie, b – w zębinie, c – w kompozycie wkładu, d – w cemencie kompozytowym.

Wkłady koronowe

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

45

obserwowano w cemencie łączącym kompozytowe

uzupełnienia z zębem, blisko powierzchni żującej

(ryc. 2d). Na styku cementu z tkankami, wzdłuż

ścian osiowych wkładu B pojawiły się naprężenia

kontaktowe rozciągające o wartości 2,468 MPa (ta-

bela III) (ryc. 3a). Wzdłuż ściany językowej, blisko

brzegu tego wkładu wystąpiły także maksymalne

naprężenia kontaktowe ścinające 1,611 MPa (tabe-

la III) (ryc. 3b).

W ceramicznym wkładzie F naprężenia zreduko-

wane mvM były ponad 2 krotnie większe niż w we

wkładzie kompozytowym B (tabela II). Ich mak-

simum zlokalizowane zostało na krawędzi wkła-

du po stronie policzkowej i w bruździe central-

nej (ryc. 4a). Wartości naprężeń mvM w cemencie

wokół wkładu ceramicznego były 3 krotnie niższe

niż w materiale łączącym zęby z wkładem kompo-

zytowym B (tabela II) i zlokalizowane na stycznej

powierzchni zęba (ryc. 4b). Naprężenia kontakto-

we rozciągające w połączeniu cementu z tkankami

wokół wkładu ceramicznego F były blisko 2 razy

niższe niż wokół wkładu B (ryc. 5a) (tabela III).

Naprężenia kontaktowe ścinające uległy redukcji

o 40% (ryc. 5b) (tabela III).

Ryc. 3. Rozkład i wartości naprężeń kontaktowych w połączeniu cementu kompozytowego z tkankami zęba wokół

wkładu kompozytowego B (MPa); a – naprężenia kontaktowe ściskające i rozciągające (naprężenia rozciągające

oznaczone kolorem niebieskim), b – naprężenia kontaktowe ścinające (maksymalne wartości oznaczone kolorem

czerwonym).

Ryc.4. Rozkład i wartości naprężeń zredukowanych według zmodyfikowanego kryterium von Misesa w modelu

zęba odbudowanego ceramicznym wkładem koronowym F (MPa) (maksymalne wartości oznaczone kolorem czer-

wonym); a – w ceramice wkładu, b – w cemencie kompozytowym.

B. Dejak

46

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

Dyskusja

Naprężenia zredukowane we wkładach rosły

wraz ze wzrostem modułu elastyczności materiału

tych uzupełnień (tabela II). We wkładzie ceramicz-

nym naprężenia zredukowane według zmodyfiko-

wanego kryterium von Mises były blisko 2krotnie

większe niż we wkładach kompozytowych. W ba-

daniu przyjęto, że kompozyty i ceramika wkładów

były materiałami homogennymi i nie miały żad-

nych artefaktów wewnętrznych. Przy takim załaże-

niu, w badanym obciążeniu naprężenia w kompozy-

towych i ceramicznych wkładach nie przekroczyły

wytrzymałości tych materiałów (20, 28).

Im bardziej sztywny był wkład, tym mniejsze

naprężenia zredukowane powstawały wokół nie-

go (tabela II). W cemencie łączącym wkłady cera-

miczne z tkankami naprężenia mvM były 2-3 krot-

nie niższe niż wokół kompozytowych wkładów

(tabela II). Wraz ze wzrostem modułu elastyczno-

ści wkładów, malały także naprężenia kontaktowe

rozciągające i ścinające w połączeniu cementu ze

strukturami zęba (tabela III). Wokół wkładów ce-

ramicznych naprężenia rozciągające były prawie

2krotnie mniejsze niż wokół wkładów kompozyto-

wych o niskim module elastyczności. W badanym

obciążeniu, w żadnym przypadku nie przekroczy-

ły one wytrzymałości połączenia cementu ze szkli-

Ryc. 5. Rozkład i wartości naprężeń kontaktowych w połączeniu cementu kompozytowego wokół wkładu ceramicz-

nego F z tkankami zęba (MPa); a – naprężenia kontaktowe ściskające i rozciągające (maksymalne naprężenia

rozciągające oznaczone kolorem granatowym), b – naprężenia kontaktowe ścinające (maksymalne wartości ozna-

czone kolorem czerwonym).

Ta b e l a I I I . Największe naprężenia kontaktowe rozciągające, ściskające i ścinające w połączeniu cementu

kompozytowego z zębami trzonowymi wokół wkładów z różnych materiałów (MPa)

Symbol

modelu

Model zęba

trzonowego z

Naprężenia kontakto-

we rozciągające (MPa)

Naprężenia kontakto-

we ściskające (MPa)

Naprężenia kontakto-

we ścinające (MPa)

B

Z wkładem kompozyto-

wym E=5,4GPa

2,46

4,27

1,61

C

Z wkładem kompozyto-

wym E=9,5GPa

1,56

5,10

1,42

D

Z wkładem kompozyto-

wym E=14,1GPa

1,49

5,61

1,29

E

Z wkładem kompozyto-

wym E=21GPa

1,40

6,18

1,16

F

Z wkładem ceramicznym

E=65GPa

1,34

7,82

0,96

Wkłady koronowe

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

47

wem na rozciąganie i ściskanie (32, 33).

Uzyskane wyniki są zgodne z rezultatami ba-

dań 2D MES Magne i Belser’a (34), według któ-

rych naprężenia w połączeniu wkładu z zębem

maleją wraz ze wzrostem sztywności materiału

wkładu. Zatem odbudowa zęba wkładem porce-

lanowym o wysokim module Young’a powoduje,

wzrost sztywności korony i redukuje naprężenia

rozciągające na styku tkanek z wkładem. Dlatego

wkład ceramiczny potencjalnie zapewnia bardziej

szczelne połączenie z zębem niż wkład kompozy-

towy (34). Potwierdzają to kliniczne obserwacje

Manhart i wsp. (1)

i Thordrup i wsp. (2). Wyniki

przeprowadzonych badań są sprzeczne z doniesie-

niami Ausiello i wsp. (35) Według tych autorów re-

konstrukcja ubytku MOD ceramicznym wkładem

wywołuje większe i nierównomierne naprężenia w

ścianach ubytku zęba. Natomiast wokół wkładów

kompozytowych naprężenia były podobnie rozło-

żone jak w zdrowym zębie (35).

W strukturach zębów z wkładami naprężenia

mvM były blisko 2-krotnie większe niż w nietknię-

tym zębie. Im większy był moduł elastyczności

materiału wkładu tym mniejsze wartości naprężeń

mvM powstały w szkliwie i w zębinie. W przydzią-

słowym szkliwie, na powierzchni stycznej dalszej

zębów, wokół wszystkich badanych uzupełnień,

wartości naprężeń przekroczyły wytrzymałość te-

go materiału na rozciąganie. Cienkie szkliwo mo-

że ulec uszkodzeniu w tym miejscu, co może stać

się przyczyną nieszczelności wokół wkładów. W

badaniach in vitro, zarówno wkłady kompozytowe

jak i ceramiczne po cyklicznych obciążeniach tra-

ciły szczelność brzeżną na powierzchniach prok-

symalnych (5, 36, 37, 38).

Pomiędzy ceramiczny-

mi wkładami a tkankami obserwowano powstanie

mikroszczelin (39).

Wnioski

1. Im większy jest moduł elastyczności mate-

riału wkładu tym mniejsze wartości naprężeń

zredukowanych zmodyfikowanego kryterium

von Misesa występują w cemencie kompozy-

towym spajającym te uzupełnienia z zębami.

Wokół wkładów ceramicznych są one 2-3 krot-

nie mniejsze niż wokół kompozytowych.

2. Wraz ze wzrostem modułu elastyczności ma-

teriałów wkładów maleją naprężenia kontak-

towe rozciągające i ścinające w połączeniu

cementu z tkankami wokół wkładów. Wkłady

ceramiczne są potencjalnie bardziej szczelne

niż kompozytowe.

3. Im większy jest moduł elastyczności materiału

wkładu tym mniejsze wartości naprężeń zre-

dukowanych według zmodyfikowanego kryte-

rium von Misesa występują w tkankach zębów.

Szkliwo otaczające kompozytowe i ceramicz-

ne wkłady, w proksymalnych częściach zęba

jest narażone na zniszczenie.

4. Wkłady powinny być wykonywane z mate-

riałów o wysokim module elastyczności np. z

ceramiki. Wkłady kompozytowe należy wy-

konywać z materiałów o module elastyczności

większym od zębiny.

Piśmiennictwo

1. Manhart J., Chen H., Neuerer P., Scheibenbogen-

Fuchsbrunner A., Hickel R.: Three-year clinical eval-

uation of composite and ceramic inlays. Am. J. Dent.

2001, 14, 2, 95-99.– 2. Thordrup M., Isidor F., Horsted-

Bindslev P.: Comparison of marginal fit and micro-

leakage of ceramic and composite inlays, an in vi-

tro study. J. Dent. 1994, 22, 3, 147-153. – 3. Mehl A.,

Kunzelmann K., Folwaczny M., Hickel R.: Stabilization

effects of CAD/CAM ceramic restorations in extended

MOD cavities. J. Adhes. Dent. 2004, 6, 3, 239-345. – 4.

Bremer B., Geurtsen W.: Molar fracture resistance after

adhesive restoration with ceramic inlays or resin-based

composites. Am. J. Dent. 2001, 14, 4, 216-220. – 5.

Soares C., Martins L., Fernandes Neto A., Giannini M.:

Marginal adaptation of indirect composites and ceram-

ic inlay systems. Oper. Dent. 2003, 28, 6, 689-694. – 6.

Soares C., Martins L., Pfeifer J., Giannini M.: Fracture

resistance of teeth restored with indirect-composite and

ceramic inlay systems. Quintessence. Int. 2004, 35, 4,

281-286. – 7. St-Georges A., Sturdevant J., Swift E. Jr,

Thompson J.: Fracture resistance of prepared teeth re-

stored with bonded inlay restorations. J. Prosthet. Dent.

2003, 89, 6, 551-557. – 8. Brunton P., Cattell P., Burke

F., Wilson N.: Fracture resistance of teeth restored with

onlays of tree contemporary tooth-colored resin-bonded

restorative materials. J. Prosthet. Dent. 1999, 82, 167-

171. – 9. da Silva S., Hilgert L., Busato A.: Fracture re-

sistance of resin-based composite and ceramic inlays

luted to sound human teeth. Am. J. Dent. 2004, 17, 6,

404-406. – 10. Cotert H., Sen B., Balkan M.: In vitro

B. Dejak

48

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2008, LVIII, 1

comparison of cuspal fracture resistances of posterior

teeth restored with various adhesive restorations. Int. J.

Prosthodont. 2001, 14, 4, 374-378.

11. Dalpino P., Francischone C., Ishikiriama A.,

Franco E.: Fracture resistance of teeth directly and

indirectly restored with composite resin and indirect-

ly restored with ceramic materials. Am. J. Dent. 2002,

15, 6, 389-394. – 12. Shor A., Nicholls J., Phillips K.,

Libman W.: Fatigue load of teeth restored with bonded

direct composite and indirect ceramic inlays in MOD

class II cavity preparations. Int. J. Prosthodont. 2003,

16, 64-69.– 13. Dietschi D., Moor L.: Evaluation of the

marginal and internal adaptation of different ceramic

and composite inlay systems after an in vitro fatigue

test. J. Adhes. Dent. 1999, 1, 1, 41-56. – 14. Santos M.,

Bezerra R.: Fracture resistance of maxillary premolars

restored with direct and indirect adhesive techniques. J.

Can. Dent. Assoc. 2005, 71, 8, 585. – 15. Zienkiewicz

O., Tylor R.: Finite element method. Volume1. The ba-

sis. Wyd 5. Oxford. Butterworth-Heinemann. 2000, p.

87-110. – 16. Banks R.: Conservative posterior ceramic

restorations. A literature review. J. Prosthet. Dent. 1990,

63, 619-626.– 17. Habelitz S., Marshall S., Marshall

G., Balooch M.: Mechanical properties of human dental

enamel on the nanometre scale. Arch. Oral. Biol. 2001,

46, 2, 173-183. – 18. Craig R., Peyton F.: Elastic and

mechanical properties of human dentin. J. Dent. Res.

1958, 37, 710-718. – 19. Rees J., Jacopsen P.: Elastic

modulus of the periodontal ligament. Biomaterials

1997, 18, 14, 995-999. – 20. Eldiwany M., Powers J.,

George L.: Mechanical properties of direct and post-

cured composites. Am J. Dent. 1993, 6, 5, 222-224.

21. Willems G., Lambrechts P., Braem M., Celis J.,

Vanherle G.: A classification of dental composites ac-

cording to their morphological and mechanical charac-

teristics. Dent. Mater 1992, 8, 310-319. – 22. Albakry

M., Guazzato M., Swain M.: Biaxial flexural strength,

elastic moduli, and x-ray diffraction characterization of

three pressable all-ceramic materials. J. Prosthet. Dent.

2003, 89, 4, 374-80. – 23. Magne P., Perakis N., Belser

U., Krejci I.: Stress distribution of inlay-anchored ad-

hesive fixed partial dentures. A finite element analysis

of influence of restorative materials and abutment prep-

aration design. J. Prosthet. Dent. 2002, 87, 516-527.

– 24. Giannini M., Soares C., Carvalho R.: Ultimate

tensile strength of tooth structures. Dent. Mat. 2004,

20, 322-329. – 25. Craig R., Powers J., Wataha J.:

Materiały stomatologiczne. Wyd. 1, Urban & Partner,

Wrocław 2000, p. 22-24. – 26. Sano H., Ciucchi B.,

Matthews W., Pashley D.: Tensile properties of miner-

alized and demineralized human and bovine dentin. J.

Dent. Res. 1994, 73, 1205-1211. – 27. Lee S., Greener

E.: Effect of excitation energy on dentine bond strength

and composite properties. J. Dent. 1994, 22, 175-181.

– 28. Leone E., Fairhurst C.: Bond strength and me-

chanical properties of dental porcelain enamels. J.

Prosthet. Dent. 1967, 18, 22, 155-159.– 29. White S.,

Yu Z.: Compressive and diametral tensile strengths of

current adhesive luting agents. J. Prosthet. Dent. 1993,

69, 568-572. – 30. Gibbs C., Mahan P., Lundeen H.,

Brehnan K., Walsh E., Holbrook W.: Occlusal forces

during chewing and swallowing as measured by sound

transmission. J. Prosthet. Dent. 1981, 46, 443-449.

31. De Groot R., Peters M., De Haan Y., Dop G.,

Plasschaert A.: Failure stress criteria for compos-

ite resin. J. Dent. Res. 1987, 66, 12, 1748-1752. – 32.

Hikita K., Van Meerbeek B., De Munck J., Ikeda T.,

Van Landuyt K., Maida T., Lambrechts P., Peumans

M.: Bonding effectiveness of adhesive luting agents

to enamel and dentin. Dent Mater. 2007, 23, 1, 71-80.

– 33. Abo-Hamar S., Hiller K., Jung H., Federlin M.,

Friedl K., Schmalz G.: Bond strength of a new uni-

versal self-adhesive resin luting cement to dentin and

enamel. Clin. Oral. Investig. 2005, 9, 3, 161-167. – 34.

Magne P., Belser U.: Porcelain versus composite inlays/

onlays, effect of mechanical loads on stresses distribu-

tion, adhesion and crown flexure. Int. J. Periodontics.

Restorative. Dent. 2003, 23, 6, 543-555. – 35. Ausiello

P., Rengo S., Davidson C., Watts D.: Stress distribu-

tions in adhesively cemented ceramic and resin-com-

posite Class II inlay restorations, a 3D FEA study. Dent.

Mater. 2004, 20, 862-872. – 36. Soares C., Celiberto L.,

Dechichi P., Fonseca R., Martins L.: Marginal integ-

rity and microleakage of direct and indirect composite

inlays, SEM and stereomicroscopic evaluation. Pesqui.

Odontol. Bras. 2005, 19, 4, 295-301. – 37. Peixoto R.,

Poletto L., Lanza M., Buono V.: The influence of occlu-

sal finish line configuration on microleakage of indirect

composite inlays. J. Adhes. Dent. 2002, 4, 2, 145-150. –

38. Gerdolle D., Mortier E., Loos-Ayav C., Jacquot B.,

Panighi M.: In vitro evaluation of microleakage of indi-

rect composite inlays cemented with four luting agents.

J. Prosthet. Dent. 2005, 93, 6, 563-570. – 39. Isidor F.,

Brondum K.: A clinical evaluation of porcelain inlays.

J. Prosthet. Dent. 1995, 74, 2, 140-144.

Zaakceptowano do druku: 15.XI.2007 r.

Adres autorki: 92-213 Łódź, ul. Pomorska 251.

© Zarząd Główny PTS 2008.