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4  MATERIAL UND METHODE

Abb. 4.1 Übersicht zum Versuchsablauf


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4.1  Schematische Übersicht zum Versuchsablauf

Das Flußdiagramm in Abbildung 4.1 zeigt einen Überblick des Studienablaufs. Die einzelnen Schritte werden im Folgenden näher erläutert.

4.2 Auswahl und Vorbereitung der Zähne

Für die Untersuchung wurden 120 menschliche extrahierte Zähne der zweiten Dentition benötigt. Zur Auswahl kamen 84 obere Frontzähne und 36 Prämolaren, die im Bereich der zu legenden Klasse V Füllungen karies- und füllungsfrei sein mußten und ebenfalls keine keilförmigen Defekte aufweisen durften.

Die Wurzeloberfläche und der Kronenrandbereich mußten zunächst unter Zuhilfenahme von Küretten1 und Scalern2 von Zahnstein und Geweberesten befreit werden, anschließend folgte eine Politur mit fluoridfreier Polierpaste3 und Bürste4.

Die Lagerung der Zähne erfolgte stets in 0,5 %iger Chloramin-B-Hydrat Lösung, um eine Austrocknung zu vermeiden.

4.3 Kavitätenpräparation

An jedem Zahn wurde an der vestibulären Seite eine ovale Klasse-V Kavität präpariert. Die Ausdehnung der Kavität betrug in koronal-apikaler Richtung 4 mm, in mesial-distaler Richtung 3 mm, die Tiefe 2 mm. Jeweils die Hälfte der Kavität lag im koronalen Bereich (Schmelz) und im Zahnhalsbereich (Dentin). Die [Seite 43↓]Präparation erfolgte mit einem abgerundeten zylindrischen Diamanten5 unter ständiger Wasserkühlung bei ca. 160.000 U/min. Anschließend wurde die Kavität mit einem Finierdiamanten6 geglättet und der Schmelzrand mit einem knospenförmigen Diamanten7 angeschrägt (Schmelzanschrägung nur bei Präparationen für Kompositfüllungen, sonst Stufenpräparation).

4.4 Verteilung der Zähne in 12 Gruppen

In dem Versuch wurden 4 verschiedene Füllungsmaterialien mit 3 verschiedenen Bohrern bearbeitet. Durch diese Anforderung ergeben sich 12 Gruppen. In jeder Gruppe sollten sich eine gleiche Anzahl an Frontzähnen (7) und Prämolaren (3) befinden. Die Aufteilung der Zähne erfolgte willkürlich unter Berücksichtigung des oben geforderten Verhältnisse.

Zur Identifizierung wurden die Zähne im apikalen Wurzelbereich mit fortlaufenden Nummern versehen.

4.5 Füllung der Kavitäten

Die Kavitäten wurden mit 4 verschiedenen für Zahnhalsfüllungen gebräuchlichen Füllwerkstoffen versorgt. Aus der Gruppe der Komposits kam das Mikrofüllerkomposit Silux Plus und das Hybridkomposit Prodigy zum Gebrauch. Außerdem wurden das Kompomer Dyract und der lichthärtende Glasionomerzement Fuji LC verwendet.

Die Applikation erfolgte nach den Empfehlungen des Herstellers unter Verwendung der dazugehörigen Haftvermittler (siehe Tabelle 4.1 und 4.2).


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Tab. 4.1: Verarbeitung der Kompositmaterialien

Produkt (Hersteller)

Prodigy 8
(Kerr)

Silux Plus 9
(3M)

Materialklasse

Hybridkomposit

Mikrofüllerkomposit

Ätzung

30 s Schmelz,
15 s Dentin
37,5% Phosphorsäure10

30 s Schmelz,
15 s Dentin
35,0 % Phosphorsäure11

Entfernung des Ätzgels

15 s Wasserspray

15 s Wasserspray

Luftstrom

5 s

5 s

Dentinhaftmittel

Optibond FL12
2 Komponenten

Scotchbond 113
1 Komponente

Verarbeitung des
Dentinhaftmittels

  • Primer auf Schmelz und Dentin auftragen
    und 30 s einreiben
  • 5 s verblasen
  • Adhäsiv auftragen und dünn ausblasen

  • 2 Schichten Adhäsiv nacheinander auf Schmelz und Dentin auftragen
  • 5 s verblasen

Lichtpolymerisation14

30 s

20 s

Applikation

in 2 Schichten

in 2 Schichten

Lichtpolymerisation

40 s je Schicht

40 s je Schicht

Prodigy, Artikel-Nr.: 25887, D2, Chargen-Nr.: 706175KERR GmbH, D-76158 Karlsruhe Silux Plus, Artikel-Nr.: 5702DG, Chargen-Nr.: 199809143M Dental Products, St. Paul, USA Ätzgel, Artikel-Nr.:707583KERR GmbH, D-76158 Karlsruhe Ätzgel, Artikel-Nr.: 75233M Dental Products, St. Paul, USA Optibond FL, Artikel-Nr.: 25881 (Primer), Chargen-Nr.: 709332Optibond FL, Artikel-Nr.: 25882 (Adhäsiv), Chargen-Nr.: 709126KERR GmbH, D-76158 Karlsruhe 3M Scotchbond 1, Artikel-Nr.: 4242, Chargen-Nr.: 199810173M Dental Products, St. Paul, USA Spectrum Curing LightDentsply DeTrey GmbH, D-78467 Konstanz


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Tab. 4.2: Verarbeitung des Kompomers und Glasionomerzements

Produkt (Hersteller)

Dyract AP 15
(Dentsply DeTrey)

Fuji II LC 16
(GC Corporation)

Materialklasse

Kompomer

Glasionomerzement
(lichthärtend)

Dentinkonditionierung

  • Adhäsiv Prime&Bond NT17 auf die gesamte Kavitätenoberfläche aufbringen und 20 s einwirken lassen
  • 5 s verblasen und anschließend für 20 s lichthärten

  • GC Cavity Conditioner18 auf die gesamte Kavitätenoberfläche aufbringen und 10 s einwirken lassen.
  • Conditioner für 15 s mit Wasserspray entfernen und 5 s lufttrocknen (Adhäsionsverbesserung durch Entfernung des Smear Layers)

Applikation

in 2 Schichten

in 1 Schicht

Lichtpolymerisation

40 s je Schicht

40 s

Dyract AP, Artikel-Nr.: 606.04.203, Chargen-Nr.: 9807000503Dentsply DeTrey GmbH, D-78467 Konstanz GC Fuji II LC, Artikel-Nr.: A3, Chargen-Nr.:310787GC Corporation, Tokyo, Japan Prime&Bond NT, Artikel-Nr.: 606.67.240, Chargen-Nr.: 9807000863Dentsply DeTrey GmbH, D-78467 Konstanz GC Cavity Conditioner GC Corporation, Tokyo, Japan

4.6 Konturieren der Füllungen

Der erste Bearbeitungsschritt, das Konturieren bzw. Trimmen, erfolgte mit den jeweils gröberen Körnungen der verwendeten Bohrersysteme (Komet 25 µm19, Composhape 40 µm20, Kombifinierer21 rechtsdrehend) bei einer Drehzahl von [Seite 45↓]etwa 20000 U/min bei konstanter Wasserkühlung (ca. 50 ml/min). Die Bohrer wurden mit leichtem Andruck so geführt, daß alle Überschüsse an den Kavitätenrändern entfernt wurden und eine gleichmäßig glatte Oberfläche entstand. Gegen Ende des Konturierens wurde der Bohrer senkrecht zur Zahnachse geführt, so daß die Oberfläche von einheitlich verlaufenden Schliffspuren gekennzeichnet war.

4.7 Wasserlagerung

Vor der ersten Replikaherstellung wurden die Zähne für 21 Tage bei Raumtemperatur in Wasser gelagert. Hierdurch wurde den Füllungen die Möglichkeit zur hygroskopischen Ausdehnung gegeben.

4.8 Replikaherstellung

Um die Oberfläche der Füllungen und die Randbereiche mit dem Rasterelektronenmikroskop22 (REM) auswerten zu können, mußten goldbeschichtete Replikas der entsprechenden Bereiche hergestellt werden.

Hierzu wurden zunächst die Zähne im Füllungsbereich mit einer Zahnbürste von möglichen Verunreinigungen befreit und anschließend sorgfältig mit Wasserspray gespült und mit dem Luftbläser getrocknet.

Die Abformung erfolgte mit einer dünnfließenden addionsvernetzenden Silikonabformmasse23, die auf die Labialfläche der Zähne aufgebracht wurde und unter einem Luftstrom unter Vermeidung von Blasenbildung verteilt wurde.

Zur Stabilisierung der ersten Silikonschicht, wurde nach ihrem Abbinden eine zweite dickere Schicht aus dem gleichen Material aufgebracht.

Anschließend wurden diese Präzisionsabformungen in ein knetbares kondensationsvernetzendes Silikonabformmaterial24 eingebettet.


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24 Stunden nach der Abformung erfolgte die Reinigung und Entfettung der Silikonabformungen mittels 70 %igem Alkohol und Chloroform. Nach dem Abtrocknen der Oberflächen wurden die Abformungen mit einem flüssigen Epoxidharz25 ausgegossen. Die Objektträger für die Installation im REM konnten anschließend auf das noch nicht abgebundene Harz fixiert werden.

Die abschließende Beschichtung der Epoxidharzpositive mit einer 20 nm dünnen Goldschicht wurde nach weiteren 24 Stunden in einer Sputteranlage26 vorgenommen.

Insgesamt wurden von jedem Zahn 2 Replikas in verschiedenen Phasen der Füllungsbearbeitung hergestellt.

1. Replikaherstellung: nach dem Finieren der Füllungen im Anschluß an die dreiwöchige Wasserlagerung.

2. Replikaherstellung: nach erfolgter Temperaturwechselbelastung.

4.9 Profilometrie (Oberflächenmessung)

Als Messvorrichtung für die Oberflächenrauhigkeit diente ein Präzisionsprofilometer27. Die Tastspitze (Diamant) dieses Gerätes wurde mit einer konstanten Geschwindigkeit horizontal über die Füllungsoberfläche bewegt und die vertikalen Änderungen in den angeschlossenen Mikroprozessor übertragen. Es wurden 5 parallele Oberflächeneinzelmessungen der Füllungen senkrecht zur letzten Polierrichtung, also auch senkrecht zum Verlauf der Schleifspuren durchgeführt. Der Mittenrauhwert Ra, bzw. die gemittelte Rauhtiefe Rz wurden als Durchschnittswert von jeweils 5 Messungen [Seite 47↓]vom Computer berechnet und ausgedruckt. Es bestand auch die Möglichkeit, die Profilkurve einer Einzelmessung grafisch darzustellen und auszudrucken.

4.10 Finieren der Füllungen

Der technische Ablauf des Finierens erfolgte, wie unter 4.6 (Konturieren der Füllungen) beschrieben, mit dem Unterschied, daß die jeweils feinere Körnung der Diamantinstrumente (Komet 15 µm28, Intensiv 15 µm29) und der Kombifinierer im Linkslauf verwendet wurden.

4.11 Temperaturwechselbelastung

Im Anschluß an die Wasserlagerung wurden die Proben einer thermischen Belastung unterzogen. Hierzu wurden die Zähne von einem Thermocycling-Gerät30 für 2000 Zyklen abwechselnd in ein 5°C kaltes und 55°C warmes Wasserbad eingetaucht.

Die Verweildauer in den Wasserbädern betrug jeweils 30 Sekunden pro Zyklus, die Transferzeit zwischen den Bädern 12 Sekunden.

Im Anschluß an die Temperaturwechselbelastung erfolgten erneut die Arbeitsschritte 4.8 und 4.9.


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4.12  Quantitative Randanalyse

Die Quantitative Randanalyse gibt Aufschluß über das Randverhalten der Füllungsmaterialien in verschiedenen Phasen der Bearbeitung. Die in den Replikas doublierten Füllungsränder wurden nach einer von ROULET et al. beschriebenen Methode im Rasterelektronenmikroskop (REM) bei 200-facher Vergrößerung analysiert und den in Tabelle 4.3 dargestellten Berwertungskriterien zugeordnet (siehe auch Abb. 4.2 - 4.6) [13], [133].

Die Auswertung der Füllungsränder wurde für Dentin- und Schmelzabschnitte getrennt vorgenommen. Es wurde jeweils segmentweise analysiert, d.h. daß Randabschnitte gleicher Randqualität vom Bewerter auf dem Computerbildschirm des REM markiert wurden und mit Hilfe eines Computerprogramms31 ausgemessen und der entsprechenden Gruppe zugeordnet wurden. Auf diese Weise wurde der gesamte Füllungsrand vermessen und qualitativ ausgewertet. Das Computerprogramm errechnete abschließend den prozentualen Anteil eines einzelnen Bewertungskriteriums an der Gesamtfüllungsrandlänge.


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Tab. 4.3: Bewertungskriterien der quantitativen Randanalyse

Randqualität

Definition für Dentin und Schmelz

Randqualität A

„perfekter Rand“

- Rand nicht oder kaum erkennbar

- keine Randunregelmäßigkeiten*

- kein Randspalt

Randqualität C

- kein Randspalt

- Rand erkennbar

- Randunregelmäßigkeiten*

Randqualität B

- Randspalt im Schmelz oder Dentin deutlich oder als Haarriß erkennbar

Randqualität D

- Füllungsrandfraktur

Randqualität E

- Schmelz- oder Dentinrandfraktur

*unter dem Begriff Randunregelmäßigkeiten versteht man:

- Porositäten

- Frakturen

- Aufwölbungen des Füllungsmaterials


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Abb. 4.2 REM – Aufnahme (2OOX), Note A, Perfekter Rand, Füllung rechts, Zahn links

Abb. 4.3 REM - Aufnahme (2OOX), Note C, Randunregelmäßigkeiten, Zahn oben, Füllung unten


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Abb. 4.4 REM – Aufnahme, (200X), Note B, Randspalt, Zahn oben, Füllung unten

Abb. 4.5 REM – Aufnahme, (200X), Note D, Füllungsrandfraktur, Zahn oben, Füllung unten


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Abb. 4.6 REM – Aufnahme, (200X), Note E, Schmelzrandfraktur, Zahn links, Füllung rechts

4.13 Bewertung der Oberfläche mit dem REM

Die Oberflächencharakteristik der Proben wurde sowohl nach dem Konturieren als auch nach dem Finieren im REM auf charakteristische Schliffspuren und Oberflächenstrukturen untersucht und als digitales Bild auf dem Computer zu dokumentarischen Zwecken gespeichert.

4.14 Statistische Auswertung

Die statistische Auswertung erfolgte unter Zuhilfenahme des Statistikprogramms SPSS32 für Windows [24].

Die Auswertung der Rauhigkeitsmessungen erfolgte mit t-Tests für gepaarte Stichproben und mit einfaktoriellen Varianzanalysen (ANOVA) mit Post-Hoc-Mehrfachvergleich nach Bonferroni [43].


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Die paarweise Auswertung der Ergebnisse der quantitativen Randanalyse zur Bestimmung der Auswirkungen der Temperaturwechselbelastung wurde mit dem Wilcoxon-Test durchgeführt. Der Vergleich der Gruppen erfolgte mit dem Bonferroni-Test.


Fußnoten und Endnoten

1 Kürette M 23 A
Deppeler S.A., CH-1180 Rolle

2 Scaler M23
Deppeler S.A., CH-1180 Rolle

3 Pell-ex Zahnreinigungspaste
Hawe-Neos Dental, CH-6925 Gentilino

4 ZR Bürstchen, Nr. 831 RA/PA
Hawe-Neos Dental, CH-6934 Bioggio

5 Präparierdiamant Artikel-Nr.: 8837KR.314.014
Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, D-32631 Lemgo

6 Diamantfinierer Artikel-Nr.: 837KREF.314.014
Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, D-32631 Lemgo

7 Diamantfinierer Artikel-Nr.: 368EF.314.021
Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, D-32631 Lemgo

8 Prodigy, Artikel-Nr.: 25887, D2, Chargen-Nr.: 706175
KERR GmbH, D-76158 Karlsruhe

9 Silux Plus, Artikel-Nr.: 5702DG, Chargen-Nr.: 19980914
3M Dental Products, St. Paul, USA

10 Ätzgel, Artikel-Nr.:707583
KERR GmbH, D-76158 Karlsruhe

11 Ätzgel, Artikel-Nr.: 7523
3M Dental Products, St. Paul, USA

12 Optibond FL, Artikel-Nr.: 25881 (Primer), Chargen-Nr.: 709332
Optibond FL, Artikel-Nr.: 25882 (Adhäsiv), Chargen-Nr.: 709126
KERR GmbH, D-76158 Karlsruhe

13 3M Scotchbond 1, Artikel-Nr.: 4242, Chargen-Nr.: 19981017
3M Dental Products, St. Paul, USA

14 Spectrum Curing Light
Dentsply DeTrey GmbH, D-78467 Konstanz

15 Dyract AP, Artikel-Nr.: 606.04.203, Chargen-Nr.: 9807000503
Dentsply DeTrey GmbH, D-78467 Konstanz

16 GC Fuji II LC, Artikel-Nr.: A3, Chargen-Nr.:310787
GC Corporation, Tokyo, Japan

17 Prime&Bond NT, Artikel-Nr.: 606.67.240, Chargen-Nr.: 9807000863
Dentsply DeTrey GmbH, D-78467 Konstanz

18 GC Cavity Conditioner GC Corporation, Tokyo, Japan

19 Diamantfinierer Artikel-Nr.: 8862.314.012
Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, D-32631 Lemgo

20 Composhape Diamantfinierer, Artikel-Nr.: 4205L
Intensiv SA, CH-6916 Grancia

21 Kombifinierer Artikel-Nr.: H48LB.314.012
Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, D-32631 Lemgo

22 Rasterelektronenmikroskop 1810
AMRAY Bedford Massachusetts 01730 USA

23 Silagum light body normalhärtend
DMG, D-22547 Hamburg

24 Silaplast
Detax, D-76275 Ettlingen

25 Stycast 1266 Part A+B
Emmerson & Cumming, N-2431 Westerlo-Oevel

26 Sputteranlage SCD 030
Balzer Union, FL-9496 Balzers

27 Perthometer S8P
Feinprüf GmbH, D-37079 Göttingen

28 Diamantfinierer Artikel-Nr.: 862EF.314.012
Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, D-32631 Lemgo

29 Composhape Diamantfinierer, Artikel-Nr.: 5205L
Intensiv SA, CH-6916 Grancia

30 Thermocycling-Gerät
G.Altaner, D-14057 Berlin

31 Win-Mes für MS Windows 3.1 / Version 2.03
Stefan Küppers, D-91054 Erlangen

32 SPSS für Windows, Version 8.0
SPSS GmbH, D-81669 München



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19.10.2004