Statistische Auswertung – Teilprojekt 2: Bruchlast im Scherversuch nach

5. ERGEBNISSE

5.2. Ergebnisse aus Teilprojekt 2 – Bruchlast im Scherversuch nach künstlicher

5.2.3. Statistische Auswertung – Teilprojekt 2: Bruchlast im Scherversuch nach

Im Anschluss an die künstliche Alterung der Proben wurden die Probekörper, die nicht bereits zerfallen waren, im Scherversuch bis zur Fraktur belastet.

Um die bereits zerfallenen Proben in der Auswertung hinsichtlich der Verbundstabilität mit zu berücksichtigen wurde für diese Proben jeweils der Wert von 0 MPa angenommen. Mittels einer ANOVA konnte mit einer Signifikanz von p<0,001 nachgewiesen werden, dass Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsgruppen vorliegen. Die Einzelvergleiche erfolgten mit dem Tukey-Test (Tabelle 6).

Tabelle 6 – Post Hoc-Tukey Test – Frakturlast nach künstlicher Alterung VERSUCHSGRUPPEN

Bruchlast der Verblendkeramikgruppen nach künstlicher Alterung

Im Vergleich der Verblendkeramikgruppen untereinander konnten nach der künstlichen Alterung hinsichtlich der Verbundfestigkeiten zwischen den Gruppen keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden (p≥0,059).

Dennoch konnte von der mechanischer Oberflächenkonditionierung mittels Planschliff (AVT: 0,00 MPa) über die Konditionierung mittels Cimara-Steinchen (BVT: 2,05 ± 1,80 MPa), die chemische Konditionierung mit Silan (CVT: 2,13 ± 2,45 MPa) und der Kombination aus Cimara-Steinchen und

Ergebnisse

Silan (DVT: 1,38 ± 2,29 MPa) ein Anstieg der maximalen Messwerte beobachtet werden (AVT= 0 MPa, BVT= 6,291 MPa, CVT= 7,25 MPa, DVT=

7,381 MPa). Die Mittelwerte dieser Gruppen bewegen sich jedoch alle in einem engen Intervall zwischen 0 MPa (AVT) und 2,73 ± 2,67 MPa (EVT) und unterscheiden sich nicht signifikant voneinander (Tabelle 6).

Bruchlast der Zirkoniumdioxidkeramikgruppen nach künstlicher Alterung

Die Anwendung des Zirkoniumdioxidprimers auf Zirkoniumdioxidkeramik in Versuchsgruppe EZT (4,70 ± 3,27 MPa) sowie die Kombination des Cimara-Steinchens mit dem Zirkoniumdioxidprimer in Versuchsgruppe FZT (6,65 ± 2,00 MPa) zeigen im Vergleich mit den Versuchsgruppen nach Planschliff ohne weitere Behandlung (AZT: 0,00 MPa), Anwendung des Cimara-Steinchens (BZT: 0,50 ± 0,96 MPa ), chemischer Konditionierung mit Silan (CZT: 0,00 MPa) sowie der Kombination aus Cimara-Steinchen und Silan (DZT: 0,00 MPa) signifikant höhere Werte für die Verbundfestigkeit der Keramik-Kunststoff-Verbindung (p<0,001). Die Gruppen EZT und FZT unterscheiden sich nicht signifikant voneinander (p=0,501). (Tabelle 6) Vergleich der Verblend- mit den Zirkoniumdioxidkeramikgruppen nach künstlicher Alterung

Im Vergleich der Verbundfestigkeiten an Verblend- und Zirkoniumdioxidkeramik bei jeweils gleicher Oberflächenvorbehandlung konnte nach Planschliff durch die Poliermaschine und künstlicher Alterung in Versuchsreihe A zwischen den Versuchsgruppen AVT (0,00 MPa) und AZT (0,00 MPa) kein signifikanter Unterschied gefunden werden (p=1,000).

Nach der Anwendung des Cimara-Steinchens in Versuchsreihe B konnte trotz Abnahme der Verbundfestigkeit nach dem Alterungsprozess zwischen Verblendkeramik (BVT: 2,05 ± 1,80 MPa) und Zirkoniumdioxidkeramik (BZT: 0,50 ± 0,96 MPa) ebenfalls kein signifikanter Unterschied festgestellt werden (p=0,784).

Ergebnisse

In Versuchsreihe C wurde nach dem Planschliff zusätzlich das Silan verwendet. An Verblendkeramik wurden in Versuchsgruppe CVT (2,13 ± 2,45 MPa) nach der künstlichen Alterung dabei höhere Werte gemessen als an Zirkoniumdioxidkeramik in Gruppe CZT (0,00 MPa), diese Unterschiede sind jedoch statistisch nicht signifikant, da Werte der Gruppe CZT Element der Wertemenge aus Gruppe CVT sind (p<0,318). Der Vergleich der Versuchsgruppen DVT (1,38 ± 2,29 MPa), Cimara-Steinchen und Silan an Verblendkeramik mit anschließender Alterung, mit der Versuchsgruppe DZT (0,00 MPa), Cimara-Steinchen und Silan an Zirkoniumdioxidkeramik mit anschließender Alterung, zeigt ebenfalls höhere Verbundfestigkeiten an den Verblendkeramikproben, die sich jedoch statistisch nicht signifikant von den Werten aus der Gruppe DZT unterscheiden (p<0,880), weil auch hier die Werte aus der Gruppe DZT Element der Wertemenge der Gruppe DVT sind.

Innerhalb der Versuchsreihe E konnte nach Anwendung des Zirkonium-Primers an Verblendkeramik (EVT: 2,73 ± 2,67 MPa) und an Zirkoniumdioxidkeramik (EZT: 4,70 ± 3,27 MPa) jeweils nach künstlicher Alterung hinsichtlich der Verbundfestigkeit kein signifikanter Unterschied festgestellt werden (p=0,440). Die Verbundfestigkeit an Zirkoniumdioxidkeramik lag hierbei im Schnitt jedoch über den Festigkeiten an Verblendkeramik.

Die Verwendung des Cimara-Steinchens in Kombination mit dem Zirkonium-Primer mit anschließender künstlicher Alterung in Versuchsreihe F liefert im Vergleich zwischen Verblendkeramik (FVT: 2,19 ± 2,09 MPa) und Zirkoniumdioxidkeramik (FZT: 6,65 ± 2,00 MPa) ebenfalls höhere Verbundfestigkeiten in der Gruppe FZT. Die zwischen diesen Gruppen gefundenen Unterschiede sind statistisch signifikant (p=<0,001).

Ergebnisse

70 5.3. Vergleich der Teilprojekte 1 und 2

5.3.1. Übersicht über die Mittelwerte beider Teilprojekte

Im Vergleich der Mittelwerte der Gruppen mit jeweils gleicher Oberflächenvorbehandlung aber mit oder ohne künstliche Alterung konnte bei allen Paarungen eine Abnahme der Verbundfestigkeit nach künstlicher Alterung festgestellt werden.

Die folgende Tabelle 7 liefert eine Übersicht über die Mittelwerte der Versuchsgruppen aus den Teilprojekten 1 und 2 und zeigt die Veränderung der gemessenen Werte in Prozent.

Tabelle 7 – Gegenüberstellung der Mittelwerte aus Teilprojekt 1 und 2 mit prozentualer Auswertung der Veränderung

Ergebnisse

Abb. 25 – Darstellung der Messwerte für die Versuchsgruppen ohne und mit künstlicher Alterung nach mechanischer Oberflächenvorbehandlung

5.3.2. Vergleich der mechanisch vorbehandelten Gruppen aus Teilprojekt 1 und 2

In den Gruppen AV, AVT, AZ und AZT (Versuchsreihe A) wurde die keramische Oberfläche vor der Kunststoffapplikation nur durch den Planschliffvorgang bearbeitet. Bei den Probekörpern der Versuchsgruppen BV, BZ, BVT und BZT (Versuchsreihe B) wurde die Keramikoberfläche nach dem Planschliffvorgang zusätzlich mit dem Cimara-Steinchen vorbehandelt.

Die Proben der Versuchsgruppen AVT, AZT, BVT sowie BZT wurden der künstlichen Alterung unterzogen.

Mittels einer einfaktoriellen ANOVA konnte gezeigt werden, dass die zwischen den einzelnen Versuchsgruppen aus den Versuchsreihen A und B bestehenden Unterschiede zwischen den Bruchlasten signifikant sind (p<0,001).

Bruchlast [MPa]

Ergebnisse

Die im Anschluss durchgeführten Einzelvergleiche zwischen den Gruppen mit jeweils gleicher Oberflächenbehandlung an gleicher Keramik mit und ohne künstliche Alterung zeigten die folgenden Ergebnisse (Tabelle 8):

Tabelle 8 – Post Hoc-Tukey Test – Bruchlast der Versuchsreihen A und B aus den Teilprojekten 1 Gruppe AVT (0,00 MPa), als auch an Zirkoniumdioxidkeramik im Vergleich der Gruppe AZ (7,11 ± 3,67 MPa) mit der Gruppe AZT (0,00 MPa) zur signifikanten Reduktion der Verbundfestigkeit (p<0,001). Dabei ist es in den Gruppen AVT und AZT während des Alterungsprozesses bei allen Probekörpern zum Verbundversagen gekommen.

In der Versuchsreihe B führte die künstliche Alterung an Verblendkeramik im Vergleich der Gruppe BV (8,68 ± 2,36 MPa) mit der Gruppe BVT (2,05 ± 1,80 MPa) ebenfalls zur signifikanten Reduktion der Mittelwerte der zum Verbundversagen führenden Last (p<0,001). Auch an Zirkoniumdioxidkeramik konnte im Vergleich der Mittelwerte der Gruppe BZ (2,29 ± 1,72 MPa) mit der Gruppe BZT (0,51 ± 0,96 MPa) eine Reduktion der Messwerte festgestellt werden. Der Unterschied zwischen den Versuchsgruppen BZ und BZT ist jedoch nicht signifikant (p=0,577).

Ergebnisse

5.3.3. Vergleich der Silan-Gruppen aus Teilprojekt 1 und 2

In den Versuchsgruppen CV, CVT, CZ und CZT (Versuchsreihe C) wurde die mechanisch aufgeraute Verblend- oder Zirkoniumdioxidkeramikoberfläche zusätzlich mit Silan behandelt. Die Keramikoberflächen der Proben der Versuchsgruppen DV, DVT, DZ und DZT (Versuchsreihe D) wurden zunächst mit dem Cimara-Steinchen und anschließend mit dem Silan konditioniert. Die Probekörper der Versuchsgruppen CVT, CZT, DVT und DZT wurden dem künstlichen Alterungsprozess zugeführt.

Mit Hilfe einer einfaktoriellen ANOVA konnte gezeigt werden, dass die zwischen den einzelnen Versuchsgruppen aus den Versuchsreihen C und D auftretenden Unterschiede signifikant sind (p<0,001).

Abb. 26 – Darstellung der Messwerte für die Versuchsgruppen mit und ohne künstliche Alterung mit Oberflächenbehandlung durch Silan (C) und Kombination aus Cimara-Steinchen und Silan (D)

Bruchlast [MPa]

Ergebnisse

Die im Anschluss durchgeführten Einzelvergleiche zwischen den Gruppen mit jeweils gleicher Oberflächenbehandlung an gleicher Keramik mit und ohne künstliche Alterung lieferten die folgenden Ergebnisse (Tabelle 9):

Tabelle 9 – Post Hoc-Tukey Test –Bruchlast der Versuchsreihen C und D der Teilprojekte 1 und 2 VERSUCHSGRUPPEN Zirkoniumdioxid-keramik im Vergleich der Gruppe CZ (5,44 ± 3,64 MPa) mit der Gruppe CZT (0,00 MPa) zur signifikanten Reduktion der Verbundfestigkeit (p=0,019).

Dabei ist es in der Gruppe CZT während des Alterungsprozesses bei allen Probekörpern zum Verbundversagen gekommen.

In der Versuchsreihe D sorgte die künstliche Alterung an Verblendkeramik im Vergleich der Gruppe DV (17,23 ± 5,39 MPa) mit der Gruppe DVT (1,38 ± 2,29 MPa) ebenfalls zur signifikanten Reduktion der Verbund-festigkeit der zum Verbundversagen führenden Last (p<0,001). An Zirkoniumdioxidkeramik konnte im Vergleich der Gruppe DZ (0,73 ± 0,75 MPa) mit der Gruppe DZT (0,00 MPa) kein signifikanter Unterschied festgestellt werden (p=1,000) weil die Werte der Gruppe DZT Element der Wertemenge der Gruppe DZ sind.

Generell zeigt sich, dass durch die Anwendung von Silan auf Verblendkeramik stabilere Verbindungen erreicht wurden als auf Zirkoniumdioxid.

Ergebnisse

5.3.4. Vergleich der Zirkon-Primer Gruppen aus Teilprojekt 1 und 2

In den Versuchsgruppen EV, EVT, EZ und EZT (Versuchsreihe E) wurde die mechanisch aufgeraute Verblend- oder Zirkoniumdioxidkeramikoberfläche zusätzlich mit Zirkonium-Primer behandelt. Die Keramikoberflächen der Proben der Versuchsgruppen FV, FVT, FZ und FZT (Versuchsreihe F) wurden zunächst mit dem Cimara-Steinchen und anschließend mit dem Zirkonium-Primer konditioniert. Die Probekörper der Versuchsgruppen EVT, EZT, FVT und FZT wurden dem künstlichen Alterungsprozess zugeführt.

Mittels einer einfaktoriellen ANOVA konnte nachgewiesen werden, dass die zwischen den einzelnen Versuchsgruppen aus den Versuchsreihen E und F bestehenden Unterschiede signifikant sind (p<0,001). Die im Anschluss durchgeführten Einzelvergleiche zwischen den Gruppen mit jeweils gleicher Oberflächenbehandlung an gleicher Keramik mit und ohne künstliche Alterung zeigten die folgenden Ergebnisse (Tabelle 10):

Abb. 27 – Darstellung der Messwerte für die Versuchsgruppen mit und ohne künstliche Alterung mit Oberflächenvorbehandlung mittels Zirkon-Primer (E) und Kombination aus Cimara-Steinchen und Zirkon-Primer (F)

Bruchlast [MPa]

Ergebnisse

Tabelle 10 – Post Hoc-Tukey Test – Bruchlast der Versuchsreihen E und F der Teilprojekte 1 und 2 VERSUCHSGRUPPEN

EV EVT FV FVT EZ EZT FZ FZT

VERSUCHSGRUPPEN

EV <0,001 0,864 <0,001 0,983 <0,001 0,865 <0,001 EZ 0,983 <0,001 1,000 <0,001 <0,001 1,000 <0,001 FV 0,864 <0,001 <0,001 1,000 <0,001 1,000 0,001 FZ 0,865 <0,001 1,000 <0,001 1,000 <0,001 <0,001 EVT <0,001 <0,001 1,000 <0,001 0,908 <0,001 0,234 EZT <0,001 0,908 <0,001 0,741 <0,001 <0,001 0,924 FVT <0,001 1,000 <0,001 <0,001 0,741 <0,001 0,115 FZT <0,001 0,234 0,001 0,115 <0,001 0,924 <0,001

In der Versuchsreihe E führte die künstliche Alterung sowohl an Verblendkeramik im Vergleich der Gruppe EV (16,13 ± 3,74 MPa) mit der Gruppe EVT (2,73 ± 2,67 MPa) (p<0,001), als auch an Zirkoniumdioxidkeramik im Vergleich der Gruppe EZ (14,70 ± 4,48 MPa) mit der Gruppe EZT (4,70 ± 3,27 MPa) zur signifikanten Reduktion der Verbundfestigkeit zwischen keramischer Oberfläche und Kunststoff (p<0,001).

In der Versuchsreihe F führte die künstliche Alterung an Verblendkeramik im Vergleich der Gruppe FV (13,92 ± 3,27 MPa) mit der Gruppe FVT (2,19 ± 2,09 MPa) ebenfalls zur signifikanten Reduktion der Verbundfestigkeit (p<0,001). Auch an Zirkoniumdioxidkeramik konnte im Vergleich der Messwerte aus Gruppe FZ (13,99 ± 4,96 MPa) mit den Messwerten aus Gruppe FZT (6,65 ± 2,00 MPa) eine signifikante Reduktion der Messwerte festgestellt werden (p<0,001). Allein in Gruppe FZT ist es während der künstlichen Alterung nicht zum spontanen Zerfall von Probekörpern gekommen.

Diskussion

6. Diskussion

6.1. Diskussion der Methodik

6.1.1. In-Vitro Untersuchungen

In-Vitro Untersuchungen bieten in der Zahnmedizin oder der Medizin generell die Möglichkeit, Materialien oder auch komplexere Zusammenhänge, wie beispielsweise die Funktion von Zahnersatz patientenunabhängig auf verschiedene Eigenschaften hin zu untersuchen. Im Bereich zahnmedizinischer Werkstoffe versucht man, die intraorale Situation möglichst realitätsnah unter Laborbedingungen zu simulieren, dazu gehört unter anderem die Wasserlagerung bei einer physiologischen Temperatur von 36°C, die Thermowechselbelastung zwischen kalte n und warmen Bädern oder auch die Biegewechselbelastung im Kausimulatior. Neben der Möglichkeit, Werkstoffe und Materialien ohne die Schädigung von Versuchstieren oder Menschen erproben zu können, liegt ein weiterer wichtiger Vorteil der in-Vitro-Untersuchungen in der Reproduzierbarkeit der einzelnen Versuchsabläufe unter identischen Bedingungen. Durch die somit hohe Zahl an möglichen Versuchswiederholungen erhöht sich die Wahrscheinlichkeit der Gültigkeit gefundener Ergebnisse und Daten für die klinische Anwendung. Außerdem lassen sich gezielt einzelne Parameter der Versuchsdurchführung oder der Versuchsbedingungen verändern, um deren Einflussnahme auf die Ergebnisse untersuchen zu können. Ein nicht zu vernachlässigender Nachteil der in-Vitro-Untersuchungen besteht darin, dass sich im Labor die physiologische klinische Situation nicht in aller Genauigkeit nachbilden lässt.

Diskussion

6.1.2. Diskussion der Prüfkörperherstellung aus Verblendkeramik und Zirkoniumdioxidkeramik

Für die Herstellung der insgesamt 240 Probekörper wurden 120 Keramikkörper aus Verblendkeramik und 120 Keramikkörper aus Zirkoniumdioxidkeramik benötigt.

Die Probekörper aus Verblendkeramik wurden in herkömmlicher „Schlicker-Technik“ manuell hergestellt und in standardisiertem Verfahren gesintert.

Diese Technik ist das Verfahren, welches im zahntechnischen Herstellungsprozess von Zahnersatz zur individuellen Herstellung von keramischen Verblendungen keramischer oder metallischer Gerüste genutzt wird. Durch die manuelle Herstellung lassen sich minimale Unterschiede zwischen den einzelnen Verblendkeramikkörpern nicht ausschließen.

Außerdem entstehen durch die Sinterschrumpfung unregelmäßig geformte Körper, die interne Spannungen aufweisen können. Diese Spannungen sind auch bei der Anfertigung von Keramikverblendungen an Zahnersatz ein bekanntes Problem und werden neben anderen Faktoren häufig als Ursache für intraoral auftretende Verblendkeramikfrakturen beschrieben [22, 40, 54, 74, 111]. Die durch die manuelle Verarbeitung der Verblendkeramik auftretenden Ungenauigkeiten in den Probekörpern entsprechen somit der klinischen Situation.

Die Verarbeitung von Zirkoniumdioxid zur Herstellung von Zahnersatz erfolgt heute weitestgehend im CAD/CAM Verfahren. Dabei werden aus vorgesinterten Keramikblöcken am Computer entworfene Kronen oder Kronengerüste herausgefräst, welche anschließend einem weiteren Sinterprozess zugeführt werden. Für die Herstellung der hier untersuchten 120 Zirkoniumdioxidkörper wurden aus einem derartigen Zirkoniumdioxidkeramikblock 120 Quader herausgesägt, welche anschließend gesintert worden sind. Die Qualität der Zirkoniumdioxidquader entspricht somit der Qualität von im CAD/CAM-Verfahren hergestellten Zirkoniumdioxidkörpern.

Diskussion

Durch das standardisierte Herstellungsprinzip der Prüfkörper aus Verblend- und aus Zirkoniumdioxidkeramik können herstellungsbedingte Unterschiede weitestgehend ausgeschlossen werden. Mögliche Schwankungen innerhalb der Materialien selber können in gleicher Weise auch in der klinischen Situation auftreten. Die Variation der Qualität der Zirkoniumdioxidkeramik ist aber als vernachlässigbar gering anzusehen, da die Keramik in großen Mengen standardisiert industriell hergestellt wird.

6.1.3. Diskussion des Probekörperdesigns

In der klinischen Situation tritt bei Keramikfrakturen oft eine gekrümmte Frakturfläche am Zahnersatz auf. Ein Begradigen ist aus anatomischen Gründen oft nicht vollständig möglich. Im Gegensatz dazu wurde die Kunststoff-Keramik-Grenzfläche im Rahmen dieser Studie an planen Prüfkörpern untersucht. Dafür werden alle Probekörper, sowohl aus Verblend- als auch aus Zirkoniumdioxidkeramik in einer Epoxydharzmatrix eingebettet und anschließend flächenhaft mit einer Planschleifmaschine bei gleicher Körnung freigelegt. Auf diese Weise entstehen plane Oberflächen auf welche mit Hilfe eines Plexiglasringes nach entsprechender Oberflächenvorbehandlung ein Zylinder aus Komposit aufpolymerisiert wird.

Die Art der Kunststoffapplikation in Inkrementschichttechnik entspricht dem klinischen Vorgehen bei der intraoralen Keramikreparatur. Dieses Vorgehen wurde bereits in verschiedenen anderen in-Vitro Studien in ähnlicher Weise durchgeführt [5, 10, 30, 32, 56, 89]. Die Verwendung von planen Oberflächen für die Durchführung von Abscherversuchen ist eine etablierte Methode, um Verbundfestigkeiten zwischen zwei Werkstoffen zu prüfen [32, 61, 71, 72, 87]. Ein Nachteil von in-Vitro Untersuchungen im Allgemeinen ist darin zu sehen, dass klinische Situationen nicht vollständig identisch simuliert werden können. Intraoral kann es zwar bei Frakturen von Keramikverblendungen in einigen Fällen zur Entstehung planer Frakturflächen kommen, im Fall der Exponierung von Gerüstanteilen aus Zirkoniumdioxid oder auch aus Metall liegt jedoch in Abhängigkeit der Lokalisation und der Ausdehnung der

Diskussion

Beschädigung zumeist eine mehr oder weniger stark gekrümmte Fläche vor.

Geringe Krümmungen der Oberflächen können mit rotierenden Instrumenten ohne Beschädigung oder gar Perforation des Zahnersatzes geglättet werden.

Dieses Vorgehen wird von den Herstellern der Reparaturmaterialien analog zur Herstellung von Kunststoffrestaurationen an natürlichen Zähnen empfohlen, um eine ausreichende Verbundfläche, sowie ästhetisch ansprechende Ergebnisse zu erzielen. Dieser Vorgehensweise wird durch die plane Geometrie des Prüfkörperdesigns in vereinfachter Weise entsprochen. Vorteilhaft ist hierbei vor allem, dass durch die vereinfachte Geometrie alle Parameter bekannt sind, die zur Berechnung des zur Probenfraktur führenden Druckes benötigt werden. Dabei handelt es sich um die durch die Universalprüfmaschine gemessene Kraft und die Größe der Verbundfläche zwischen Keramikoberfläche und Kunststoff. Durch den Plexiglasring, welcher den Kompositzylinder ohne festen Verbund umgibt, wird die durch die Scherklinge auf den Zylinder einwirkende Kraft gleichmäßiger verteilt.

6.1.4. Diskussion der künstlichen Alterung

Die Hälfte aller Probekörper wurde einer künstlichen Alterung in Form von Wasserlagerung bei 36°C für 100 Tage unterzogen. Di e Wasserlagerung ist hierbei ein gängiges Mittel, um die feuchte Umgebung der Mundhöhle zu simulieren [2, 10, 61, 67]. Während dieses Zeitraumes wurden die Probekörper zusätzlich einer Thermowechselbelastung ausgesetzt, um die Temperaturschwankungen zu simulieren, welche während der Nahrungsaufnahme und durch die Temperatur der Atemluft in der Mundhöhle auftreten. Diese Temperaturen können im Extremfall zwischen -8°C und +81°C variieren [77, 94, 113]. In dieser Studie wur den Temperaturwechsel zwischen 5°C und 55°C durchgeführt. Diese Temperatu reinstellungen werden als Standardwerte in Laboruntersuchungen verwendet, da sie den im Munde am häufigsten auftretenden Temperaturbereich abdecken [97, 105].

Temperaturschwankungen können sowohl in der Keramik, als auch im

Diskussion

Bereich des adhaesiven Verbundes zwischen Keramik und Komposit zur Ausbildung von Spannungen führen. Die Schichtstärken der Keramik und die Temperaturführung beim Sinterprozess [46] sind neben den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Materialien von verblendetem vollkeramischem Zahnersatz als weitere ausschlaggebende Faktoren für die Entstehung von materialinternen Spannungen in der Literatur beschrieben [2, 10, 56].

Durch die Thermowechselbelastung wird in dieser Studie der Einfluss des thermischen Ausdehnungsverhaltens der unterschiedlichen Werkstoffe auf die spätere Bruchfestigkeit der Probekörper untersucht. Dafür ist es notwendig, dass die Probekörper die Temperatur der entsprechenden Wasserbäder annehmen. Dies kann nur erreicht werden, wenn sich die Proben ausreichend lange innerhalb des entsprechenden Bades befinden und komplett von Wasser bedeckt sind. In der Literatur werden für den Angleich der Temperatur von Zahnersatz und Umgebungstemperatur sehr stark variierende Zeiten zwischen vier Sekunden und 1200 Sekunden angegeben [25, 102]. Im Rahmen dieser Studie wurde aufgrund der geringen Probengröße eine Verweildauer der Proben von 30 Sekunden pro Wasserbad gewählt. Es gibt leider nur ungenaue Angaben zur Häufigkeit der Temperaturwechsel in der Mundhöhle im Alltag. In der Literatur sind Spaltbildungen an kunststoffverblendeten Restaurationen bei 5000 Belastungszyklen beschrieben [50]. Durch den stetigen Temperaturwechsel kommt es zur ständigen Expansion und Kontraktion der Werkstoffe. Dadurch kann das Eindringen von Wasser im Sinne eines Pumpeffektes in möglicherweise vorhandene Spalten begünstigt werden, wodurch wiederum die Hydrolyse der Werkstoffe oder der Verbindung zwischen den Keramiken und dem Kunststoff gefördert werden kann.

Diskussion

82 6.1.5. Diskussion der Versuchsdurchführung

In beiden Teilprojekten wurde die Bruchlast, durch das Abscheren des im Plexiglasring befindlichen Kompositzylinders von der keramischen Oberfläche in einer Universalprüfmaschine gemessen. Zu diesem Zweck wurde die Probe in einer eigens entwickelten Halterungsvorrichtung unter der Scherklinge positioniert. Die runde Form des Plexiglasringes, sowie die abgerundete Form der Scherklinge gewährleisteten hierbei einen punktförmigen, reproduzierbaren Kraftansatzpunkt. Die Probe wurde in der Halterung so fixiert, dass die Probenoberfläche eine plane Fläche mit der Frontfläche der Halterung ergab. Der Abstand zwischen Scherklinge und Probenhalterung wurde mit Hilfe einer 0,5 mm starken Blattfeder eingestellt.

Auf diese Weise konnte gewährleistet werden, dass der Abstand zwischen Kraftansatzpunkt und keramischer Oberfläche bei jeder Versuchswiederholung gleich war. Aus der bekannten Größe der Verbundfläche a [mm²] und der gemessenen Kraft F [N] konnte gemäß der Formel P=F/a der entsprechende Druck P [MPa] berechnet werden.

In der Literatur werden für in ähnlicher Form durchgeführte Scherversuche Traversengeschwindigkeiten von 0,5 mm/min [3, 61, 93, 116], 1 mm/min [10, 58, 88, 124] und 2 mm/min [55, 121] angegeben. In diesem Versuch wurde eine Geschwindigkeit der Scherklinge von 1 mm/min gewählt.

Diskussion

6.2. Diskussion der Ergebnisse

6.2.1. Zusammenfassung der Hypothesen als Diskussionsgrundlage

Es war das Ziel dieser in-Vitro-Untersuchung, Reparaturen von Keramikfrakturen an vollkeramischem Zahnersatz hinsichtlich der Verbundfestigkeit zwischen keramischer Oberfläche und Kunststoff zu untersuchen. Den Versuchen lagen dabei die folgenden drei Hypothesen zugrunde:

1. Die Verbundstabilität zwischen Verblend- oder Zirkoniumdioxid-keramikoberflächen und Reparaturmaterial wird von der mechanischen Oberflächenbearbeitung der Frakturstellen durch das Cimara-Steinchen verbessert.

2. Durch die Verwendung eines neu entwickelten Zirkoniumdioxid-Primers kann die Verbundfestigkeit zwischen Verblend- oder Zirkoniumdioxid-keramikoberfläche und Komposit gegenüber bisherigen Techniken verbessert werden.

3. Durch die Verwendung des Zirkoniumdioxid-Primers kann die Hydrolysestabilität des Keramik-Kunststoff Verbundes verbessert werden.

6.2.2. Diskussion der ersten Hypothese

In der Literatur ist von vielen Autoren und Arbeitsgruppen beschrieben, dass durch die mechanische Konditionierung von Verblend- und Zirkoniumdioxidkeramiken, beispielsweise durch rotierende Instrumente oder auch durch Abstrahlen mit Aluminiumsalzen eine Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit erreicht werden kann, um höhere Verbundfestigkeiten an diesen Oberflächen zu erzielen [3-6, 9].

Cassucci et al. stellten in ihrer Untersuchung zur Oberflächenrauhigkeit von Zirkoniumdioxid fest, dass durch Sandstrahlen an zwei von drei verschiedenen Zirkoniumdioxidkeramiken die Rauhigkeit um etwa das fünffache gesteigert werden konnte [16]. Die Arbeitsgruppe um Kosmack et

Diskussion

al. konnte zeigen, dass es durch die Anwendung von rotierenden Instrumenten zur Oberflächenkonditionierung von Y-TZP Keramiken zum Herabsetzen der Frakturstabilität kommen kann [64, 65]. Dieses kann durch die beim Schleifvorgang entstehende Temperaturerhöhung begründet werden. Kawai et al. beschreiben in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und etwa 400 °C Phasenumwandlungen i m Zirkoniumdioxid-Kristallgefüge von der tetragonalen zur monoklinen Polykristallstruktur, was mit der Entstehung von Mikrorissen und der Abnahme der Stabilität einhergehen kann [53]. Im Indikationsbereich der intraoralen Reparatur von frakturierten Vollkeramikrestaurationen ist jedoch

Im Dokument Experimentelle In-Vitro-Untersuchung zur Stabilität intraoraler Reparaturen von vollkeramischem Zahnersatz (Seite 67-0)