نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار گروه پروتزهای دندانی، دانشکده دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شیراز
2 دانشیار گروه پروتزهای دندانی، دانشکده دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شیراز
3 دستیار تخصصی گروه پروتزهای دندانی، دانشکده دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شیراز
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Introduction: In spite of ceramics’ desirable esthetics and compressive strength, they are inherently prone to fracture and are weak against tensile and torsional loads. In-Ceram Alumina is a type of reinforced alumina which has been used as a core material for crowns and three units anterior bidges since 90s. Turkom-Cera is presented in the market recently which uses a simple method to produce single and multiple unit anterior and posterior restorations. The purpose of this study is to evaluate the fracture resistance of copings made by these systems.
Materials & Methods: 40 brass dyes were prepared and divided into two groups. To make the copings, impression was taken and model dyes were made. 20 ceramic coping were prepared according to manufacturers instructions for each group, cemented to brass dyes and kept in 100% moisture for one week. Load to fracture test was performed by Universal testing machine and load was applied by a speed of 0.5 mm/min. Fracture load was recorded for each specimen. Data were collected and entered to the SPSS software and t-test was done.
Results: The average fracture load for Turkom-Cera was 1273 N and was 1079 N for In-Ceram Alumina. The maximum and minimum values for the first group was 2490, 530 N and for the second group was 1490, 714 N respectively. According to t-test results with P-value<0.05 there was no significant difference between the two groups.
Conclusion: According to the close results for both groups, clinical performance of the Turkom-Cera ceramic copings would be similar to In-Ceram Alumina and a wide range of clinical use could be anticioated for this system.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
از آنجا که تقاضا جهت رستوریشنهای بدون فلز روز به روز فزونی مییابد(1)، استفاده از انواع سرامیکها به لحاظ تأمین زیبایی مطلوب، گسترش قابل توجهی پیدا کرده است. سرامیکها توانایی بازسازی زیبایی و نمای زنده دندانهای طبیعی را دارا هستند و با وجود استحکام در مقابل فشار، به صورت ذاتی شکننده بوده و در برابر استرسهای کششی و چرخشی ضعیف میباشند.(2) روکشهای تمام سرامیکی مزایایی از قبیل انتقال نور، سازگاری بافتی، مقاومت به اسید و پلاک، ماهیت خنثی و همچنین عدم خوردگی، عدم نمایش لبههای تیره مارجینها و عدم حساسیت دمایی را دارا میباشند.(4و3) همچنین از لحاظ رنگ، بافت سطحی و شفافیت (Translucency) با دندانهای طبیعی مطابق بوده و در صورتی که به خوبی ساخته شوند، به لحاظ ظاهری از دندانهای طبیعی دست نخورده، غیرقابل تشخیص خواهند بود.(5)
همانگونه که اشاره شد، سرامیکها دارای طبیعتی شکننده میباشند که البته این مشکل با تأمین ساپورت از یک ماده زیرساخت، قابل حل است. این ماده میتواند فلز، سرامیک نازیبای با استحکام بالا و یا زیرساختها باشد.(6) مواد و روشهای ساخت متعددی جهت به کارگیری مواد تمام سرامیک طی دهه گذشته معرفی شده است. متداولترین این سیستمها را میتوان بر اساس روش به عمل آوردن لابراتواری (Processing) به Pressable، Slip-Casting، Milling یا Sintering(7) و بر اساس ترکیب شیمیایی به فلدسپار (لوسیت بالا و لوسیت پایین)، گلاس سرامیک (دی سیلیکات لیتیوم و میکا) و کور تقویت شده (آلومینا، منیزیا و زیرکونیا) تقسیمبندی نمود.(8) خصوصیات مکانیکی سرامیکهای آلومینا و زیرکونیا با کارآیی بالا، این مواد را گزینههای مناسبی جهت استفاده به عنوان رستوریشن تمام سرامیکی در نواحی خلفی مطرح کرده است.(3)
In-Ceram Alumina (کارخانه Vita) نوعی سرامیک تقویت شده با آلومینا میباشد که از اوایل دهه 90، به عنوان ماده کور برای روکشها و بریجهای سه واحدی قدامی به کار میرود.(9) اکسید آلومینیوم (یا کوراندوم Corundum) دارای خواصی از قبیل مقاومت به دمای بالا، مقاومت به سایش، عایق الکتریکی و رسانای حرارتی، مقاومت به خوردگی و سازگاری بافتی بوده و در ساخت ابزارهای متعددی همچون توربینهای گازی، وسایل برش و سایش، مدارهای الکتریکی، ابزارهای مهندسی و ایمپلنتهای دندانی به کار میرود. موارد تجویز این سیستم محدود به روکشهای تکی قدامی و خلفی و بریجهای سه واحدی قدامی بوده و نتایج کلینیکی موفقیتآمیزی از کاربرد آن تا 15 سال گزارش شده است. واضح است که نیاز به یک سیستم تمام سرامیکی قابل اطمینان جهت استفاده در نواحی خلفی احساس میشود. برای به دست آوردن مادهای با مقاومت بالاتر به شکست، سرامیک Turkom-cera معرفی شده است که از یک روش معمولی و ساده جهت ساخت رستوریشنهای تکی، بریجهای قدامی و خلفی و حتی بازسازیهای کامل فک نیز بهره میبرد. کوپینگ سرامیکی سرامیکی این سیستم از اکسید آلومینیوم خالص (98/99%) تشکیل شده که با اکثر انواع پرسلنهای موجود، قابل ونیر شدن میباشد.
نیروی متوسط جویدن بین 11 تا 150 نیوتن گزارش شده است و حداکثر نیرو برابر با N200 در ناحیه قدامی، N350 در ناحیه خلفی و N1000 در افراد دارای عادات پارافانکشن بوده است.(10) یک ترمیم دندانی به طور معمول با نیروهای جویدن بیش از N200 مواجه میشود که در هنگام دندان قروچه و فشردن دندانها به هم، این میزان به N1221 هم میرسد، اما نیروهای معمولی که پروتزهای ثابت با آن مواجه هستند، بین 150 تا N 665 میباشد.(11) بنابراین رستوریشنهای نواحی خلفی میبایست توان مقابله با این نیروها را دارا باشند و بررسی خصوصیات مکانیکی مواد کور سرامیکی از اهمیت بسزایی برخوردار میباشد. دو سیستم مورد بررسی در این مطالعه (یعنی In-Ceram و Turkom-Cera) روشهای ساخت متفاوت دارند، اما هر دو از کورهای High alumina ساخته شدهاند که از طریق Crystal hardenning و یا Glass infiltration تقویت خواهند شد. برخلاف In-Ceram که تهیه کوپینگهای آن مستلزم صرف وقت زیاد و مراحل پیچیده و حساس لابراتواری می باشد، Turkom-Cera به سادگی و در کمترین زمان ممکن با هزینههای اولیه پایینتر ساخته میشود و بنابراین در صورت حصول نتایج مطلوب، میتوان کاربرد گستردهتر و مطمئنتر این سیستم جدید را توصیه نمود. اما به هر حال کورهای آلومینا اپک بوده و نیازمند پوشش پرسلنی برای پوشاندن کور و همچنین فراهم ساختن کانتورهای موردنظر میباشند.(12)
در این مطالعه با در نظر گرفتن تنها یک متغیر و استاندارد نمودن سایر متغیرهای مؤثر بر مقاومت به شکست، به بررسی مقایسهای مقاومت به شکست کوپینگهای سرامیکی ساخته شده توسط سیستم Turkom-Cera و سیستم In-Ceram Alumina در شرایط کاملاً مشابه و استاندارد پرداخته شده است.
مواد و روش ها
در این مطالعه مداخلهای، 40 نمونه دای برنجی(13) با ابعادی که در تصویر 1 مشخص شده است(14)، توسط ماشین هوشمند تراش CNC با مارجین چمفر عمیق 1 میلیمتری ساخته شد. دایها به دو گروه 20تایی تقسیم شد. بر روی یک گروه، کوپینگهای Turkom Cera و بر روی گروه دیگر، کوپینگهای In-Ceram Alumina قرار گرفت.
تصویر 1 : طرح و اندازه نمونه دای برنجی مورد استفاده در این مطالعه
برای ساخت کوپینگهای Turkom-Cera، از دایهای برنجی به وسیله مواد قالبگیری سیلیکونی تراکمی (اسپیدکس Coltene Swiss) قالبگیری شد و دایهای گچی توسط استون تایپ IV ول میکس (ساخت شرکت GC Fujirock EP-Belgium) تهیه گردید. مطابق دستورالعمل کارخانه سازنده، جهت ساخت کوپینگهای Turkom-Cera، دایهای گچی گروه اول با یک فویل پلاستیکی قرمز با ضخامتmm 1/0 پوشانده شد و در ژل آلومینای مخصوص فرو برده شد. پس از خشک کردن ژل آلومینا، کوپینگ با فویل پلاستیکی قرمز از دای گچی برداشته شد و در کوره (Programat P300 Ivoclar-Vivadent) به مدت 5 دقیقه در دمای C°1150 پخته شد. کوپینگ سینتر شده با پودر کریستال Turkom-cera سخت شد. به این ترتیب که پودر کریستال Turkom-Cera با آب مخلوط شد و بر روی کوپینگ سینتر شده قرار گرفت و در کوره مشابه به مدت 30 دقیقه در دمای C°1150 حرارت داده شد. کریستالهای اضافه توسط میکروموتور لابراتواری NSK-Ultimate 500, Kanuma, Japan با فرز لابراتواری الماس خشن با سرعت پایین برداشته شد و کوپینگهای مورد نظر با ضخامت mm 6/0 آماده سازی شدند (تصویر 2).(15)
تصویر 2 : مراحل آماده سازی کوپینگهای Turkom-cera
برای گروه دوم که شامل 20 نمونه کوپینگ سرامیکی In-Ceram Alumina بود، توسط مواد قالبگیری سیلیکون تراکمی مشابه گروه قبل، از دایهای برنجی قالبگیری شد و توسط استون مشابه گروه اول، دایهای گچی تهیه شد. مطابق دستورالعمل کارخانه سازنده، Vita In-Ceram interspace varnish بر روی دایهای گچی قرار گرفت. سپس دایهای گچی مطابق دستورالعمل کارخانه سازنده دوپلیکیت شدند و توسط پلاستر مخصوص سیستم ریخته شدند. سپس نمونهها در قسمت Base کاملاً صاف شده و با چسب قطرهای به تری مخصوص پخت متصل شدند و پس از ایجاد طرح دلخواه و ضخامت مطلوب mm6/0، در کوره Vita In-Ceramat مطابق دستور کارخانه سازنده پخته شدند. وارنیش Interspace از روی دایهای گچی اصلی برداشته شد و تطابق کوپینگها با دایهای اصلی چک شد. سپس محلول رقیقی از گلاس فقط بر سطوح خارجی قرار داده شد (که در ناحیه مارجین نباید قرار میگرفت) و مجدداً کوپینگها پخته شدند. طی این مرحله (Glass Infiltration)، دما تا C°1120 بالا برده شد. گلاس اضافه توسط وسیله الماسی خشن برداشته شده و پس از سندبلاست در دمای C°1000 پخته شد و مجدداً سندبلاست گردید. پخت دوم، تحت عنوان Glass control firing میبایست حداقل دو بار انجام شود و آخرین پخت قبل از گذاشتن ونیر پرسلنی نیز، میبایست پخت Glass control باشد. پس از بررسی نشست و تطابق مارجینها و ضخامت مطلوب mm 6/0 کوپینگهای In-Ceram Alumina برای ادامه کار آماده شدند.
نمونههای با تطابق ضعیف یا مارجینهای باز و ضخامتهای بیشتر یا کمتر از 6/0 میلی متر از مطالعه کنار گذاشته شدند و ادامه کار بر روی کوپینگهای با تطابق مطلوب و ضخامت یکنواخت انجام گرفت. کوپینگها توسط سمان GC plus (سمان گلاس آینومر رزینی ساخت کارخانه GC) به دایهای برنجی متصل شدند. اضافات سمان برداشته شد. جهت اطمینان از نشست کامل، کوپینگها به مدت 10 دقیقه تحت بارگذاری 5 کیلوگرمی قرار گرفتند. کوپینگهای سمان شده بر روی دایهای مخصوص خود، به مدت یک هفته در رطوبت 100% نگهداری شدند.(16) سپس نمونهها به صورت دقیق جهت وجود شکستگیهای احتمالی بررسی شده و در صورت سالم بودن، برای انجام تست Load to fracture در گیره مخصوص دستگاه Universal testing machine zwick 20 قرار گرفته و ثابت شدند. نیرو با سرعت 5/0 mm/min 18 در راستای محور عمودی دای برنجی بر وسط سطح اکلوزال کوپینگها وارد شد و نیروی وارده در زمان شکست هر نمونه توسط دستگاه ثبت گردید.
دادههای هر نمونه جمعآوری شد و برای آنالیز آماری وارد برنامه SPSS شد و توسط t-test آزمون شد.
یافته ها
مطابق جدول 1 میانگین نیروی لازم برای شکستن کوپینگهای Turkom-Cera برابر با 484±1273 نیوتن و برای کوپینگهای In-Ceram Alumina برابر با 3/218±1079 نیوتن بود. بیشترین و کمترین نیروی ثبت شده برای گروه اول به ترتیب 2490 نیوتن و 530 نیوتن بود، در حالی که این اعداد برای گروه دوم به ترتیب برابر با 1490 نیوتن و 714 نیوتن بود. اما بر اساس آزمون
t-student تفاوت معنیداری بین دو گروه یافت نشد (105/0P-value=).
نمودار 1، نمودار نیرو را برای دو گروه مطالعه در کنار یکدیگر نشان میدهد:
جدول 1 : میانگین و انحراف معیار مقاومت به شکست بر حسب نیوتن در دو گروه
|
گروه |
تعداد نمونه |
حداقل |
حداکثر |
میانگین |
انحراف معیار |
|
Turkom Cera |
20 |
0/530 |
0/2490 |
1/1273 |
0/484 |
|
In-Ceram Alumina |
20 |
0/714 |
0/1490 |
0/1079 |
3/218 |
نمودار 1 : نمودار توزیع مقاومت به شکست نمونهها بر حسب نیوتن
بحث
روش استاندارد خاصی برای سنجش استحکام فشاری روکشهای سرامیکی وجود ندارد و عوامل متعددی از قبیل طرح تراش، جنس سرامیک، ضخامت روکش، روش چسباندن، چرخه Preload، و چرخههای حرارتی همگی میتوانند بر نتیجه به دست آمده تاثیرگذار باشند.(17) مطالعات متعددی از دایهای فلزی یا رزینی برای ساپورت روکشها در بررسیهای خود استفاده کردهاند که مزایایی از قبیل یکنواختی فیزیکی مواد و استاندارد شدن آمادهسازیها نسبت به استفاده از دندانهای طبیعی را دارا میباشد.(18) در مطالعه Chai و همکاران(19) بر روی استحکام روکشهای سرامیکی با استفاده از دایهای رزینی، حدود نیمی از نمونهها دچار شکست در محل دای شده بودند؛ لذا در مطالعه حاضر از دایهای برنجی استفاده شد و هیچ کدام از دایها در طی آزمایش، آسیبی ندیدند. البته استفاده از این دایها هم به معنی شبیهسازی کامل شرایط دهانی نمیباشد. چرا که ضریب الاستیک عاج پایینتر از فلز برنج بوده و در نتیجه استرسهای برشی در سطح داخلی روکشها کمتر از شرایط کلینیکی میباشد.(20) همچنین بر اساس یافته Scherrer(21) استفاده از دایهایی با ضریب الاستیک بالاتر، نیروی بیشتری برای شکستن سرامیکها میطلبد؛ از سوی دیگر در این شرایط، واکنشهای فیزیکی شیمیایی محتمل میان عاج دندان و ماده چسباننده قابل بررسی نمیباشد.(22) فاکتورهای متعددی از قبیل زیرساختاری ماده سرامیکی، طراحی تراش، ضخامت کوپینگ، جهت و محل نیروی اعمال شده، روشهای چسباندن، و همچنین شرایط نگهداری پیش از وارد آوردن نیروی منجر به شکست، همگی بر نتایج مقاومت به شکست روکشهای سرامیکی تأثیر میگذارند.(24و23) یافتههای این مطالعه با نتایج بررسی
Al-Makramani و همکاران(15) مطابقت دارد که در آن تفاوت معنیداری بین مقاومت به شکست کوپینگهای Turkom-Cera و In-Ceram Alumina یافت نشد، هرچند که میانگین نتایج آن مطالعه (2184 و 2042 نیوتن برای Turkom-Cera و In-Ceram Alumina) از یافتههای این بررسی (به ترتیب 1273و 1079 نیوتن) بسیار بالاتر بود. این تفاوت میتواند به دلیل استفاده از سمان رزینی ادهزیو در آن مطالعه در مقایسه با سمان گلاس در بررسی حاضر باشد. همچنین در مطالعه دیگری(25)، مقاومت به شکست Turkom-Cera برابر 126±4/1294 نیوتن به دست آمد که به نتیجه این بررسی (1273 نیوتن) بسیار نزدیک است. Al-Wahadny و همکاران مقاومت به شکست In-Ceram Alumina را با IPS Empress-2 با استفاده از دو نوع سمان گلاس و سمان رزینی بررسی کردند.(26) در این مطالعه نیرو با سرعت mm/min 10 به نمونهها وارد شد که 20 برابر مطالعه حاضر میباشد. نتایج حاصل برای In-Ceram Alumina با سمان گلاس، 390 نیوتن بود. با وجود این که استفاده از سمان رزینی به جای گلاس باعث افزایش مقاومت به شکست شده بود، اما این افزایش از نظر آماری معنیدار نبود. همچنین In-Ceram Alumina به طور معنیداری مقاومت به شکست بالاتری را نسبت به IPS Empress-2 نشان میداد. نیروی ثبت شده در این بررسی برای In-Ceram Alumina با سمان گلاس (390 نیوتن) در مقایسه با مطالعه حاضر، یعنی 1079 نیوتن، اختلاف قابل ملاحظهای دارد. با توجه به یکی بودن نوع سمان در هر دو مطالعه، این اختلاف میتواند به دلیل اختلاف در شرایط نگهداری (ترموسایکلینگ، بارگذاری سایکلیک)، سرعت وارد کردن نیرو، جنس دای و ضخامت نمونهها باشد. همچنین Borges و همکاران(27) در مطالعهای به بررسی اثر محیط و همچنین نوع سمان بر روی مقاومت به شکست روکشهای سرامیکی پرداختند. برای این منظور از سرامیکهای تقویت شده با آلومینا، گلاس سرامیک حاوی لیتیم دی سیلیکات و سرامیک تقویت شده با لوسیت به همراه سمان گلاس Resin-modified و سمان رزینی استفاده شد. در این پژوهش سمان رزینی به طور معنیداری باعث بالا رفتن مقاومت به شکست شده بود. همچنین Cyclic loading در محیط مرطوب باعث پایین آمدن مقاومت به شکست تمامی نمونهها شده بود.
از دیگر محدودیتهای این مطالعه، عدم امکان استفاده از بزاق طبیعی بود که با دارا بودن ترکیبات مختلف آلی و معدنی، میتواند بر نتایج بررسیها تاثیرگذار باشد. با وجود مقاومت بالای گزارش شده برای سرامیکهای آلومینا، این مواد به مرور زمان مستعد Fatigue failure هستند که در اثر چرخههای متعدد حرارتی و فشاری ایجاد می شود.(31و30) بنابراین بررسی تاثیر این موارد و برطرف کردن محدودیتهای موجود، و همچنین استفاده از زوشهایی از قبیل Finite element analysis (FEA) برای بررسی رفتار فیزیکی سرامیکها در مطالعات بعدی پیشنهاد میشود.
با وجود این که تفاوت معنیدار آماری بین نیروی لازم برای شکست در دو گروه مورد بررسی یافت نشد، اما رفتار این دو گروه در هنگام شکست با یکدیگر متفاوت بود. همان طور که در نمودارهای زیر مشاهده میشود، منحنی نیرو برای نمونههای گروه اول در هنگام شکست، تنوع بیشتری را نسبت به گروه دوم از خود نشان میدهد.
گروه دوم In-Ceram Alumina گروه اول Turkom-Cera
نمودار 2 : مقایسه دو گروه مطالعه با استفاده از نمودار توزیع نیرو و تغییر شکل
میتوان با توجه به نمودار 2 (نمودار نیرو-تغییر شکل) این تفاوت را به صورت رفتار یکنواختتر و قابل پیش بینیتر In-Ceram در مقایسه با Turkom-Cera بیان نمود. علت این امر چندان واضح نیست اما میتواند به خاطر حساسیت تکنیکی ساخت Turkom-Cera و تجربه کمتر تکنسینها در ارتباط با این سیستم جدید باشد.. به این معنی که احتمالاً ترکهای ریز موجود در ساختار داخلی Turkom-Cera که عامل شکست سرامیکها هستند(23)، پراکندگی غیریکنواختی را دارا بوده و در نتیجه رفتار سرامیک در برابر نیرو را نسبتاً غیر قابل پیش بینی مینماید. مسأله دیگر، تاثیر نوع سمان مورد استفاده است. ممکن است در هنگام استفاده از سمانهای رزینی و دندانهای طبیعی، با توجه به امکان ایجاد باند شیمیایی بین سمان و عاج دندان، و نیز استحکام ذاتی سمان رزینی نسبت به گلاس آیونومر، نتایج متفاوتی بروز نماید.(25) انجام مطالعاتی با حجم بالاتر نمونهها جهت حصول نتایج
قابل اطمینانتر از نظر آماری توصیه میگردد.
نتیجه گیری
با توجه به محدودیتهای موجود در این مطالعه، تحلیل آماری نتایج به دست آمده برای دو گروه، نشان میدهد که تفاوت معنیداری بین مقاومت به شکست کوپینگهای Turkom-Cera و In-Ceram Alumina وجود ندارد و میتوان کارایی کوپینگهای این دو سیستم سرامیکی را از این نظر قابل مقایسه با یکدیگر در نظر گرفت و طیف گسترده ای از موارد تجویز را برای سیستم نوظهور Turkom-Cera انتظار داشت.
تشکر و قدردانی
بدینوسیله از حمایتهای شورای محترم پژوهشی دانشکده دندانپزشکی شیراز و حوزه معاونت پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی شیراز و همچنین جناب آقای مهندس معماریان و سرکار خانم جام برسنگ در انجام این مطالعه تقدیر و تشکر به عمل میآید.
)