Abschließend sollen alle Versuchsreihen mit Vorbelichtung durch den blauen Laser gegenüber gestellt werden. Die Ergebnisse bestätigen die in den vorangegangenen Versuchsreihen gewonnenen Erkenntnisse, dass sich die Zunahme der Vorbelichtungszeit von 5s auf 60s positiv auf die Abnahme der Spannungsentwicklung auswirkt. Dagegen zeigten der Einsatz des Opakers am Licht-Insert und die Variation der Kompositfarbe keinen signifikanten Einfluss.
Entsprechend der Versuchsergebnisse wirkt sich der Einsatz des blauen Lasers bei einer Vorbelichtungszeit von 60s über das Licht-Insert am günstigsten auf die Minderung der Polymerisationsschrumpfung aus, wenn ein Hybridkomposit verwendet wird. Offensichtlich bewirken diese Parameter eine nur sehr schwach ausgebildete Gelphase und mindern deshalb das Entstehen größerer Spannungswerte.
Zum Ergebnis mit Nanokomposit gilt analog die Aussage aus Abschnitt 5.2.1, dass neuere Nanokomposite möglicherweise bessere Eigenschaften aufweisen.
Abb. 31: Vergleich Vorbelichtung Laser: Die Säulenhöhe gibt die Spannung am Übergang zwischen Kavitätsmaterial und Komposit in Ordnungen nach 1000s an.
Vergleich aller Laserwerte
3,4 3,3 3,2
3 3
2,8 2,7 2,7
2,6 2,6
2,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Opaker-Nano-20s
ohne Insert-A3-20s
I-5s Opaker-I-5s Opaker-A3-5s
Opaker-A3-20s
Opaker-I-20s
I-20s I-60s Opaker-A3-60s
Opaker-I-60s Ordnungen
Hybridkomposite
56 6. Zusammenfassung
In der hier vorgestellten Untersuchung werden mittels einer speziellen optischen Methode die Spannungen in Modellkavitäten als spannungsoptische Bilder sichtbar gemacht. So können verschiedene Füllungstechniken bzgl. der Spannungen, die im Kavitätenmaterial auftreten, verglichen werden. Es wurden Block-Füllungen, in Schichttechnik gelegte Füllungen und eine neue Technik, ein kleinvolumiges Licht-Insert, über das Block-Füllungen vorbelichtet wurden, untersucht.
Als Kompositfüllstoffe wurden dabei Arabesk TOP und ein in Entwicklung befindliches Nano-Komposit der Firma VOCO verwendet. Eine Halogenlampe (850mW/cm²), eine Plasmalampe (790mW/cm²) und ein blauer Festkörperlaser (488nm/16mW) dienten als Lichtquellen in verschiedenen Versuchsreihen.
Die erzielten Ergebnisse bestätigen die allgemein empfohlene Verarbeitungstechnik für Kompositwerkstoffe durch reproduzierbare Messungen.
Die Schichttechnik reduziert die Spannungen signifikant. Geringere Schichtdicken bei gleichzeitig erhöhter Schichtenzahl tragen maßgeblich zur Minderung der Polymerisationsschrumpfung bei.
Neu zu überdenken ist der Einfluss des C-Faktors und die resultierende Verarbeitungsempfehlung. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse lassen die freie Oberfläche als maßgebliche Einflussgröße anzweifeln, da die unterschiedlichen Schichtdicken den C-Faktor kaum beeinflussen. Es wird empfohlen durch weiterführende Messungen den Einfluss des C-Faktors genauer zu definieren.
Besonders hervorzuheben ist das erstmalig in diesen Versuchsreihen eingesetzte Licht-Insert. Auf Grund seines Volumens im Verhältnis zur Füllung von 1:10 ist seine Einfluss als reiner „Füllkörper“ nur gering.
Die Wirksamkeit des Licht-Inserts als „aktives“ Element, das deutlich zur Minderung der Polymerisationsschrumpfung beiträgt, konnte nachgewiesen werden. Die Vorbelichtung durch das Licht-Insert startet die Polymerisation in der Tiefe der Kavität. Freie Oberflächen bleiben erhalten. Die noch plastische Phase des Komposits kann nachfließen und die Polymerisationsschrumpfung
57
kompensieren. Voraussetzung hierfür ist, dass die Erstbelichtung ausschließlich über das Licht-Insert erfolgt.
Das Licht-Insert könnte zukünftig eine Alternative zur bisher empfohlenen Schichttechnik sein. Mit deutlich reduzierter Arbeitszeit können Blockfüllungen mit Licht-Insert gelegt werden, die vergleichbare Spannungswerte erzielen, wie sie sonst nur mit 5 Schichten erreicht werden.
Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Parameter wie Kompositfarbe und Komposittyp nur einen untergeordneten Einfluss auf die Spannungsentwicklung haben. Dagegen sind die verwendeten Lichtquellen für die Vorbelichtung der Kompositfüllungen über das Licht-Insert von wesentlicher Bedeutung.
Ein Laser zur Vorbelichtung einer Kompositfüllung ist zurzeit noch schwierig einzusetzen, jedoch zeigen die hier erbrachten Ergebnisse die positive Wirkung des energiereichen Lasers. Der erhoffte positive Effekt bei der Verwendung von Plasma- statt Halogenlampen zur Minderung der Spannungen konnte jedoch nicht bestätigt werden.
Die Anwendbarkeit des durch Gente und Sommer vorgestellten 3-Phasenmodells zur Beschreibung der Entwicklung von Spannungen in Kompositmaterial wurde bestätigt. Es stellt ein Modell zum Verständnis der hier erzielten Ergebnisse dar.
Die Annahme von „Temporären Härtegradienten“ (Sommer und Gente 1999), wonach neben einer „Polymerisationsfront“ noch fließfähiges Komposit vorhanden ist, das Spannungen abbauen kann, erklärt die dargestellten Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit.
Die prinzipielle Übertragbarkeit dieser Ergebnisse auf klinische Anwendung wurde durch die Untersuchungen von Stoll et al. (2006) bestätigt. Dabei wurden mit dem bereits von Gente 1999 vorgeschlagenen Licht-Insert Randspalten bei Klasse-II Kompositfüllungen an extrahierten Zähnen untersucht und sein positiver Effekt zur Minimierung der Kompositschrumpfung nachgewiesen.
58 7. Veröffentlichungen
Teile dieser Dissertation wurden in Form eines Posters oder Präsentation vorgestellt:
1. Tagung der DGZMK / BZÄK im Rahmen des DENTSPLY-FÖRDERPREISES 2002 (Hannover):
K. Klingler, M. Nötzel: „Spannungsoptischer Vergleich des Stresses in Modellkavitäten für verschiedene Methoden der Lichtpolymerisation“
2. Voco-Dental Challenge 2003 / 1.Preis / (Cuxhafen):
M. Nötzel, M. Gente: „Reduktion von Polymerisationsspannungen in Modellkavitäten durch Schichttechnik und kleinvolumiger Licht-Inserts“
3. 82. General Session and Exhibition of the International, American, and Canadian Associations for Dental Research 2004 (Hawai, Honululu):
M. Nötzel, K. Klingler, M. Gente: “Reduction of Polymerization Stress of Composite Resin on Model-Cavities”
4. Referat zum 13. Adolph-Witzel-Symposium 2004 (Bad Langensalza) M. Nötzel, M. Gente: „Vergleich von Spannungen im Kavitätenmaterial
nach direkter und indirekter Restauration von Modellkavitäten - erste Untersuchungen“
5. Int Poster J Dent Oral Med 2005, Vol 7 No 02, Poster 276:
M. Nötzel, K. Klingler, M. Gente: “Reduction of Polymerization Stress of Composite Resin on Model-Cavities”
59 8. Literaturverzeichnis
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70 9. Materialverzeichnis
• Polarisationsfilter (Firma Tiedemann & Betz), Garmisch-Partenkirchen (zirkular, 50 x 50 mm)
• Interferenz-Tiefpassfilter (Edmund Optics), Karlsruhe (Best.-Nr.: M30-634)
• Araldit B Platten Stärke: 5mm, (Fa. Betz)
• transluzenter Verblendkunststoff VITA ZETA ® TRANSLUZENT, (Firma VITA)
• Opaker SIGNUM (A3) , (Fa. Heraeus Kulzer, Wehrheim/Ts.)
• schwarze Lichtschutzfolie , (Fa. Heraeus Kulzer, Wehrheim/Ts.)
• Halogenlampe Translux , (Fa. Heraeus Kulzer, Wehrheim/Ts.)
• Plasmalampe Apollo 95E, (Fa. DMD)
• Blauer diodengepumpter Festkörperlaser Sapphire 488-20, (Fa. Kohärent Optics)
• Bonding Solobond M (mono), (Fa. VOCO, Cuxhaven)
• Mikro-Hybrid-Komposit Arabesk TOP Farben I und A3, (Fa. VOCO, Cuxhaven)
• experimentelles Nano-Komposit, (Fa. VOCO, Cuxhafen)
• CCD-Kamerachip der C-MOS Farbkamera mit 365496 Pixel (628x582), (Conrad Elektronic (Best.-Nr.: 150348-41))
• Stromquelle mit Regler (Standardnetzgerät, regelbar)
• LED rot, (Conrad Elektronic, Hirschau)
• Lichtleiter ∅=1.0 mm; (Best.-Nr. 198439-62) , (Fa. Conrad Elektronik)
• Objektiv Pancolar 2/50, (Jenoptik, Jena)
• Beschriftungsgerät Med-TV
(Eigenbau der Medizintechnik des FB 20, Marburg)
• Super VHS-ET Videorekorder, (Fa. JVC)
• VHS-Kassetten (E-240), (Fa. Kodak)
• Circular Filter M49 PL, (Fa. Hama)
71 10. Kurzfassung
Untersuchungen zu dem Einfluss von Verarbeitungstechniken lichthärtender Komposite auf polymerisationsbedingte Spannungen in Modellkavitäten
Gegenüber Amalgam haben Kompositfüllstoffe in den letzten Jahren immer größere Bedeutung erlangt. Neben vielen Vorteilen zeigen diese Füllungen aber die Tendenz zur Spaltbildung, welche aus der Polymerisationsschrumpfung der Kompositfüllstoffe resultiert. Durch immer bessere Adhäsivtechniken wurde versucht, dem entgegenzuwirken und den Verbund zum Dentin zu optimieren.
Aus dem verbesserten Verbund ergibt sich jedoch eine erhöhte Spannungsbelastung durch die Schrumpfkräfte an den Klebeflächen. Um dem Versagen des Adhäsivsystemes durch die erhöhte Belastung entgegenzuwirken, entwickelte sich die Schichttechnik in den letzten Jahren zunehmend zum Standard.
In der hier vorgestellten Untersuchung werden mittels einer speziellen optischen Methode die Spannungen in Modellkavitäten als spannungsoptische Bilder sichtbar gemacht. So können verschiedene Füllungstechniken bzgl. der Spannungen, die im Kavitätsmaterial auftreten, verglichen werden. Es wurden Block-Füllungen, in Schichttechnik gelegte Füllungen und eine neue Technik, ein kleinvolumiges „Licht-Insert“, über das Block-Füllungen vorbelichtet wurden, untersucht.
Als Kompositfüllstoffe wurden dabei Arabesk TOP und ein in Entwicklung befindliches Nano-Komposit der Firma VOCO verwendet. Eine Halogenlampe (850mW/cm²), eine Plasmalampe (790mW/cm²) und ein blauer Festkörperlaser (488nm/16mW) dienten als Lichtquellen in verschiedenen Versuchsreihen.
72
Die Auswertungen zeigten die höchste Spannungsentwicklung bei Blockfüllungen. Die Schichttechnik reduzierte die Spannungen signifikant.
Die neu angewendete Methode mittels Licht-Insert für Block-Füllungen ergab gleichwertige Resultate wie die Schichttechnik. Die verwendeten Lichtquellen haben wesentliche Bedeutung für die Entwicklung der Polymerisationsspannungen.
Die hier vorgestellte optische Methode erlaubt eine Darstellung der Spannungen in Modellkavitäten, so dass verschiedene Füllungs- und Verarbeitungstechniken bzgl. ihrer Spannungsentwicklung miteinander verglichen werden können. Es konnte eine Spannungsreduktion durch die Schichttechnik experimentell bewiesen werden, was im Gegensatz zur Theorie von Versluis 1998 steht. Die spannungsreduzierende Wirkung des neu eingesetzten kleinvolumigen Licht-Inserts kann als eine wirkungsvolle dreidimensionale Softstarttechnik für die Polymerisation interpretiert werden.
73
Investigations to the influence of processing techniques light-cure composites on polymerization-conditioned tensions in model cavities
In opposite to amalgam, composites became more and more significant in the last years. Beside many vantages, the composite fillings are leaning to gap formation. The gap formation is the consequence of polymerization shrinkages of the composite materials. It was attempt through enhanced adhesive techniques to working against the polymerization-shrinkage and to optimize the compound between composite and dentin.
But the optimized compound increased the stress charge through the shrink strength on the adhesive surface. To work against the failure of adhesive systems through increased charge, the laminating technologies are evolved to the standard in the last years.
The purpose of this study was to visualized, about a special optical method, the stress in model-cavity (V=112mm3, C=0.92) in usage of stress optical pictures.
On this way it is possible to compare the accruing stress in the model-cavity material on different filling methods. The bulk-filling, the increment-filling and a new technique, a small volume light-insert (V=8,6mm³) which was pre-exposed in bulk-fillings, are examined.
Arabesk TOP and a experimental nano-composite of VOCO was used as filling materials. A halogen lamp (850mW/cm²), a plasma-lamp (790mW/cm²) and a blue solid state laser (488nm/16mW) are substituted for polymerization.
The results offer the highest stress evaluation on bulk-fillings. The incremental fillings reduced the stress significant. The light-inserts for bulk-fillings, as a new method, offer equivalently results like incremental-fillings. The substituted light sources having significance for the evolution of polymerisation stress.
74
The visualized optical method allowed the presentment of stress in model-cavity, in such a way to compare different filling- and processing techniques relating stress evaluation.
It could to prove experimental a stress reduction through incremental fillings.
That is in opposition to the theory of Versluis 1998. The stress reducing effect of the new used small volume light inserts are interpreted as a efficient 3D soft-start technique for polymerization.
75 11. Danksagung
Mein Dank gilt an dieser Stelle all denen Menschen, die mich bei der Entstehung dieser Dissertation unterstützt haben und ohne deren Mithilfe sie nicht in dieser Form möglich gewesen wäre.
Meinem Doktorvater und langjährigem Chef Herrn Prof. (apl.) Dr. M. Gente möchte ich herzlich danken für die Vorgabe des interessanten Dissertationsthemas, der intensiven Betreuung und dem Vertrauen in meine Fähigkeiten während der Erstellung meiner Arbeit und unserer Zusammenarbeit.
An dieser Stelle möchte ich auch Herrn Prof. Dr. (Emeritus) K. Lehmann danken der schon während meiner Studienzeit mein Vermögen und meine Fähigkeiten richtig erkannte und gefördert hat. Danke, dass Sie mir bis heute mit Ihrem Rat zur Seite stehen. Ich bin froh, Sie kennengelernt zu haben.
Meiner Familie möchte ich besonders danken für die Anregungen, Ermutigungen und tatkräftige Unterstützung während meines Studiums und bei der Erstellung dieser Dissertation bis heute. Eine solch große Aufgabe zu beginnen und abzuschließen war nicht immer einfach. Ich danke Euch für Eure Motivation und Euer unerschütterliches Vertrauen in mich. Ich liebe Euch.
Ich möchte mich bedanken bei Herrn Feinmechanikermeister Heimann und Herrn Vogel für die schnelle und präzise Anfertigung der Versuchsanordnung.
Der Firma VOCO danke ich für die Überlassung der Kompositmaterialien und der netten Unterstützung bei den Publikationen. Bei der Gesellschaft DGZPW bedanke ich mich für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.
77