Bruchgefährdete Bereiche einer Brückenrestauration Bei Belastungsuntersuchungen an Brücken, die mit beweglichen Pfeilerzähnen

durchgeführt werden, bilden sich im Verbindungsbereich zwischen Pfeiler und Zwischenglied neben starken Biegemomenten auch Scherspannungen aus, die bei einer starren Lagerung der Ankerzähne nur in abgeschwächter Form auftre-ten.

Naheliegend ist der Gedanke, besonders bruchgefährdete Zonen einer kera-mischen Restauration, z.B. den Übergang zwischen Ankerkrone und Zwischen-glied einer Brücke, voluminöser zu gestalten [122]. Dieses bedeutet aber nur unter gewissen Bedingungen eine Steigerung der Belastbarkeit. Voraussetzung dafür ist auf jeden Fall, dass sich die Volumenzunahme im Sinne der Span-nungsreduktion in diesem Übergang auswirkt. Wäre die Volumenzunahme in ihrer Geometrie so beschaffen, dass sich nur eine geringfügige Spannungsre-duktion ergibt, so könnte durch den folgenden Effekt die Volumenzunahme sogar eine Verringerung der Belastbarkeit bewirken. Nach Tinschert et al. [112]

nimmt nämlich die statische Festigkeit spröder Materialien im Prinzip mit zu-nehmendem Volumen ab und zwar um so stärker, je kleiner der Weibull-Modul m ist, denn mit zunehmender Bauteilgröße steigt die Wahrscheinlichkeit, an kritischen Stellen Fehlerstellen in die Keramik einzubringen, die wiederum Ausgangspunkte für Risse sein können.

1.12

Übersicht über bisherige Untersuchungen an vollkeramischen Brückenkonstruktionen

In der Literatur zu vollkeramischen Zahnersatzmaterialien werden sowohl expe-rimentelle als auch klinische Untersuchungen beschrieben. In den In-vitro-Studien befassten sich die Autoren hauptsächlich mit der Untersuchung der physikalischen Eigenschaften vollkeramischer Materialien, um davon die Indika-tionsgebiete ableiten zu können. In Laborversuchen wurden physikalische Eigenschaften wie Bruchfestigkeit, Bruchzähigkeit, Biegefestigkeit und Elasti-zitätsmodul untersucht. In ersten Versuchen an dreigliedrigen Brücken aus konventioneller Vollkeramik wurden Bruchlasten zwischen 200 N und 400 N erzielt [5, 13, 22, 61, 103] . Demgegenüber konnte Baum [5] bei einer Untersu-chung an dreigliedrigen Brücken aus der damals neu entwickelten Infiltrations-keramik In-Ceram eine Steigerung der Belastbarkeit um mehr als das Dreifache feststellen. In der Untersuchung von Baum wurden die Brücken auf einem starren Prüfmodell statisch bis zum Bruch belastet. Kappert et al. konnten zeigen, dass die Bruchfestigkeit einer vollkeramischen Brückenkonstruktion von der Beweglichkeit der Pfeilerzähne abhängig ist. Es wurden bei starrer Lage-rung dreigliedriger In-Ceram-Brücken Bruchlasten von 2225 N gemessen, während bei resilienter Lagerung nur Bruchlasten von 910 N erreicht wurden [50]. Die Autoren simulierten die physiologische Pfeilerresilienz durch Umman-telung der Wurzelanteile der Metallpfeilerzähne mit elastischen Gummiringen und Einbettung in PMMA-Kunststoff. Kappert et al. untersuchten außerdem das Festigkeitsverhalten verblendeter In-Ceram-Brücken bei mechanischer und thermischer Wechsellast im Kunstspeichel mit 10.000 Belastungszyklen zwi-schen 5 °C, 37 °C und 55 °C. Dabei reduzierte sich die Festigkeit um 10-15 %.

Die mechanische Wechselbelastung erfolgte für 10⁵ Zyklen bei 0,3 Hz mit

„submaximaler“ Belastung von 50 N bis 100 N.

In Ihren Untersuchungen an dreigliedrigen Brücken aus In-Ceram mit starrer und resilienter Pfeilerlagerung erhielten Scharnagl [99] und Grebe [39] eben-falls deutlich niedrigere Bruchlasten für die Brücken mit resilienter Lagerung.

Die Ergebnisse der Untersuchung von Scharnagl [99] zeigten Bruchlasten von 848 N für die starr gelagerten Brücken und 334 N für die resilient gelagerten Brücken. Grebe [39] erzielte in seiner Untersuchung Bruchlasten von 1286 N für die Brücken bei starrer Lagerung und 899 N bei beweglicher Pfeilerlagerung.

Pauli [79] griff den Versuchsaufbau von Kappert et al. [50] wieder auf. Er unter-zog die dreigliedrigen In-Ceram-Brücken aber einer künstlichen Alterung durch Lagerung im Kunstspeichel und Thermocycling. Die künstlich gealterten Brücken erlangten bei starrer Lagerung Bruchlasten von 1276 N und bei resilienter Lagerung 930 N [79] Tinschert et al. [119] untersuchten dreigliedrige Brücken zum Ersatz des Zahnes 16 aus In-Ceram-Alumina, IPS-Empress und Zirkoniumdioxid, hergestellt nach dem DCS-System (DCS Production AG, Allschwil/ Schweiz), auf ihre statische Belastbarkeit. Bei starrer Lagerung und konventioneller Zementierung erreichten die Brücken aus In-Ceram Alumina mittlere Bruchlasten von 827 N, die IPS-Empress-Brücken erreichten 481 N und die Zirkoniumdioxidbrücken 2289 N. Unter der Annahme, dass eine Anfangsbe-lastbarkeit von 1000 N für Brücken im Seitenzahnbereich hinreichend hoch ist, erschien es den Autoren möglich, dreigliedrige Seitenzahnbrücken aus Zirkoni-umdioxid einzusetzen, wohingegen die Festigkeitseigenschaften der Keramiken In-Ceram-Alumina und IPS-Empress für diesen Verwendungszweck nicht aus-reichen.

In einer weiteren Studie von Tinschert et al. wurden bei gleichem Versuchsauf-bau drei andere Vollkeramiksysteme untersucht: IPS-Empress 2, In-Ceram-Zirkonia und DC-Zirkon. Bei dieser Untersuchung wurden mittlere Bruchlasten von 1332 N für Brücken aus Empress 2, 1692 N für Brücken aus In-Ceram-Zirkonia und 2289 N für Brücken aus DC-Zirkon ermittelt. Bei diesen Voll-keramiksystemen besteht nach Aussage der Autoren genügend hohe Festigkeit für den Einsatz von Brücken im Seitenzahnbereich. Bei Empress 2 wurde je-doch auf den vom Hersteller empfohlenen Indikationsbereich (bis zum zweiten Prämolaren) verwiesen [117].

Lüthy et al. [65] führten an unverblendeten viergliedrigen Brückengerüsten aus Empress 2, In-Ceram Zirconia und der Zirkoniumdioxidkeramik Cercon Bruch-belastungstests durch. Die Brückengerüste wurden mit einer Konnektorstärke von 7,3 mm² ausgestattet. Die Brücken wurden nicht auf die resilient gelagerten

Pfeilerstümpfe zementiert. Die Empress 2-Brückengerüste erreichten hierbei mittlere Bruchlasten von 282 N, die In-Ceram Zirconia-Brückengerüste lagen dagegen mit 518 N deutlich höher und die Cercon-Brückengerüste erreichten mit 755 N die höchste mittlere Bruchlasten in dieser Untersuchung. Die Autoren kamen zu dem Ergebnis, dass weder Empress 2 noch In-Ceram Zirconia für den Einsatz viergliedriger Brücken geeignet ist. Cercon hingegen hat bei stati-scher Belastung bis 880 N eine 97 %-ige Überlebenswahrscheinlichkeit.

Tinschert et al. [119] untersuchten drei-, vier- und fünfgliedrige unverblendete und verblendete Brücken aus Empress 2, In-Ceram Zirconia und DC-Zirkon auf einem starren Modell. Für die dreigliedrigen verblendeten Brücken aus Empress 2 erhielten sie Bruchlasten von 1332 N, aus In-Ceram-Zirconia 1692 N und aus Zirkon 2289 N. Die verblendeten viergliedrigen Brücken aus DC-Zirkon erlangten mittlere Bruchlastwerte von 1607 N und die fünfgliedrigen Brücken aus DC-Zirkon erreichten 1262 N.

1.12.2 Klinische Langzeiterfahrungen

Das konventionelle Zementieren vollkeramischer Kronen mit einem Hartkern-gerüst ist für den Front- und Seitenzahnbereich wissenschaftlich aner-kannt [85].

Von Steyern [122] untersuchte in vivo 20 konventionell zementierte drei-gliedrige Seitenzahnbrücken aus der glasinfiltrierten Vollkeramik In-Ceram (Vita, Bad Säckingen) über einen Beobachtungszeitraum von fünf Jahren. Zwei der Brücken frakturierten. Außerdem untersuchten von Steyern et al. [123]

zwanzig konventionell zementierte drei- bis fünfgliedrige Brücken aus der Voll-keramik DC-Zirkon (DCS Dental AG, Allschwil, Schweiz) über einen Zeitraum von zwei Jahren. Drei der Brücken zeigten Bruchstellen.

In einer prospektiven klinischen Langzeitstudie untersuchten Bornemann et al.

[8] konventionell zementierte drei- und viergliedrige Seitenzahnbrücken aus der Zirkoniumdioxidkeramik Cercon (Degudent, Hanau) über einen Zeitraum von zwei Jahren. Von 73 Brücken zeigten zwei Brücken Frakturen in der Verblend-keramik. Die Gerüstkeramiken zeigten keine Frakturen. Rinke [90] untersuchte

26 konventionell zementierte vollkeramische Extensionsbrücken aus Cercon über einen Zeitraum von 1022 (± 224) Tagen. Es traten keine Gerüstfrakturen auf. An einer Brückenkonstruktion gab es eine geringe Abplatzung an der Ver-blendkeramik. Sturzenegger et al. [111] untersuchten dreigliedrige voll-keramische Seitenzahnbrücken, die nach dem DCM-System hergestellt wurden. Nach einem Jahr Tragezeit wurden keine Frakturen an Verblendung und Gerüstkeramik festgestellt. Tinschert et al. [116] untersuchten drei- und mehrgliedrige Brücken im Front- und Seitenzahnbereich mit einem Gerüst aus der Zirkoniumdioxidkeramik DC-Zirkon über einen mittleren Zeitraum von ca. drei Jahren. Die Frontzahnbrücken wurden adhäsiv und die Seitenzahn-brücken konventionell zementiert. Es wurden keine Frakturen der Gerüst-keramik festgestellt. Es traten in vier von 65 Fällen Abplatzungen der Verblend-keramik an den Seitenzahnbrücken auf.

Brauner [9] untersuchte in einer klinischen Studie dreigliedrige Front- und Sei-tenzahnbrücken aus Empress 2 über einen Zeitraum von 43 Monaten. Bei den Brücken, die außerhalb des empfohlenen Indikationsbereiches lagen, sich also weiter als bis zum ersten Prämolaren nach distal erstreckten oder mehr als dreigliedrig waren, stellte sich eine Verlustquote von 36 % ein. Bei den Brücken, die innerhalb des Indikationsbereiches lagen, traten keine Frakturen auf.