In-vitro-Untersuchungen zu vollkeramischen ... - Zahnheilkunde.de

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In-vitro-Untersuchungen zu vollkeramischen ... - Zahnheilkunde.de

Im Rahmen einer In-vitro-Untersuchung wurden 60 Wurzeln eines

oberen mittleren Kunststoff-Schneidezahnes mit vollkeramischen

ZrO 2-Stiftaufbauten und einer IPS-Empress-Krone versorgt.

Sämtliche Restaurationen wurden konventionell mit Glasionomerzement

befestigt. Die sechs gebildeten Gruppen unterschieden

sich hinsichtlich der Präparationsform, des Stiftfabrikates,

des Stiftdurchmessers sowie der Stiftlänge. In einer Gruppe

wurde auf eine zirkuläre Dentinfassung verzichtet und eine erhebliche

Zerstörung des Zahnes mit extremer Ausschachtung

der Zahnwurzel simuliert. Nach einer Thermowechselbeanspruchung

über 10.000 Zyklen zwischen 5° und 55° erfolgte der statische

Bruchtest von palatinal in einem Winkel von 45° zur Zahnachse.

In der Gruppe mit der größten Bruchfestigkeit wurden Werte

von 309,7 ± 17,7 N erreicht. Die Gruppe mit nur 6 mm langen

Stiften unterschied sich mit einem Mittelwert von 248,5 N nicht

signifikant von den Gruppen mit 11,5 mm langen Stiften. Dagegen

zeigte die Gruppe ohne zirkuläre Dentinfassung des Stumpfes

durch die Krone mit einem Mittelwert von 208,2 N die signifikant

niedrigsten Werte. Ein höherer Stiftdurchmesser erhöhte

den Frakturwiderstand im Vergleich zu Zähnen, die mit Stiftaufbauten

niedrigeren Querschnitts versorgt wurden.

Bei tief zerstörten Zähnen, mit einem Verlust größerer Mengen

radikulärer Zahnhartsubstanz und fehlender Möglichkeit einer

ausreichenden Restdentinfassung durch die Krone, muss

mit einem erhöhten Misserfolgsrisiko gerechnet werden.

Schlüsselwörter: Stiftaufbau, Vollkeramik, Zirkonoxid

An In-vitro-investigation of Zirconia Post-and-core-systems.

In an in-vitro-investigation 60 resin roots of an upper central

incisor were restored with IPS-Empress-crowns and all-ceramic

zirconia posts and cores. All restorations were fixed conventionally

with glass-ionomer cement. The specimens were divided

into 6 groups differing in the design of preparation as well

as in shape, length and manufacturer of the posts. In one group

no ferrule design was realised and the root was excavated for

the most part to simulate a deeply destroyed tooth. After thermocycling

the fracture strength was measured by a static fracture

test loading the specimens at 45 degrees to the axial length of

the tooth.

In the group with the highest fracture strength an average

value of 309.7 ± 17.7 N could be observed. There was no statistically

significant difference in the mean fracture strength of 6 mm

short posts (248,5 N) compared to 11.5 mm long posts. On the

other hand the group without ferrule design revealed the lowest

fracture strength of 208.2 N. Posts with higher diameters lead to

an increased fracture strength compared with teeth restored

with thinner posts. In deeply destroyed teeth with losses of

higher amounts of dental hard tissue and lacking of a ferrule design

the risk of failure seems to be much more likely than in

teeth with moderate defects.

Keywords: post and core technique, all-ceramic, zirconia oxide

1 Einleitung

ORIGINALARBEIT

❚ F. P. Nothdurft 1 , W. Gernet 2 , P. R. Pospiech 1

In-vitro-Untersuchungen zu vollkeramischen

Stiftaufbauten aus Zirkonoxid

1 Abteilung für Zahnärztliche Prothetik und Werkstoffkunde

(Direktor: Prof. Dr. P. Pospiech), Universitätskliniken des Saarlandes

2 Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik (Direktor: Prof. Dr. Dr. W. Gernet),

Ludwig-Maximilians-Universität München

Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift 58 (2003) 8 © Deutscher Ärzte-Verlag, Köln

Vollkeramische Kronen- und Brückensysteme werden aufgrund

ihrer ausgezeichneten Biokompatibilität und ästhetischen

Eigenschaften, verbunden mit verbesserten mechanischen

Eigenschaften immer häufiger als alternative Versorgungsmöglichkeit

zur herkömmlichen Metall- oder Metallkeramiktechnik

eingesetzt.

Die gerade im Frontzahnbereich geschätzte hervorragende

Ästhetik von Keramikkronen und -brücken wird jedoch

aufgrund deren hoher Transluzenz durch verfärbte oder mit

metallischen Stiftaufbauten versorgte avitale Zähne in nicht

unerheblichem Maße beeinträchtigt. Bisher wurden aus

werkstoffkundlichen und herstellungsbedingten Aspekten

bevorzugt metallische Stifte und Aufbaumaterialien zur Versorgung

endodontisch behandelter Zähne verwendet. Neben

den guten mechanischen Eigenschaften und den damit verbundenen

guten klinischen Erfolgen metallischer Stiftaufbausysteme

finden sich aber auch einige Nachteile, die unter

anderem bei der Versorgung im Frontzahnbereich zum Tragen

kommen.

Die problematische Eigenschaft von Metallen und Legierungen

zu korrodieren [38], wirft eine Reihe von Fragen zur

Biokompatibilität und Langzeitbruchfestigkeit insbesondere

von unedlen metallischen Stiftsystemen auf.

Häufig werden bläulich-graue Verfärbungen im Bereich

der marginalen Gingiva und der Schleimhaut über dem

Wurzelverlauf beobachtet, die teilweise auf Korrosionsprodukte

von Legierungen zurückzuführen sind, teilweise aber

auch auf die Metallfärbung selbst und die fehlende Transluzenz

metallhaltiger Stiftsysteme [18, 39]. Während das Dentin

eine hohe Transluzenz aufweist und damit auch eine Illuminierung

der umliegenden Gewebe erlaubt, beobachtet

man bei Metall eine Verschattung der angrenzenden

Schleimhaut [7, 15].

Weiterhin wird es vom zahntechnischen Standpunkt aus

betrachtet immer schwieriger, eine ästhetisch gelungene Keramikkrone

anzufertigen, je opaker der Untergrund ist und

je näher sich dieser an der Kronenoberfläche befindet [1].

Nicht nur das Durchscheinen des dunklen Metalls sondern

auch das veränderte Lichtbrechungsverhalten bereiten hier

Probleme [4]. Um das ganze „ästhetische Potential“ der vollkeramischen

Systeme auch bei marktoten Zähnen voll ausschöpfen

zu können, ist ein Stiftaufbaumaterial mit möglichst

dentinähnlichen Lichtleitungseigenschaften wünschenswert.

Dies führte zur Suche nach nichtmetallischen

Stiftaufbausystemen, die neben hervorragenden Transmissionseigenschaften

auch werkstoffkundliche Kriterien wie

451


F. P. Nothdurft et al.: Vollkeramische Stiftaufbauten

Korrosionsfreiheit und hohe Biegefestigkeit erfüllen

[39]. Mit den Zirkonoxidkeramiken steht

nun ein neuer Werkstoff zur Verfügung, der den

bisher in der Zahnmedizin verwendeten Keramiken

im Hinblick auf die mechanischen

Eigenschaften überlegen ist [13].

Das Ziel der vorliegenden Studie war es deshalb,

in einem In-vitro-Versuch die Belastbarkeit

konventionell zementierter Stiftaufbauten

auf ZrO 2-Basis in Abhängigkeit unterschiedlicher

Präparationsvarianten zu überprüfen.

2 Material und Methode

Verwendete Stiftsysteme

Die Herstellung der Stiftaufbauten erfolgte mit den Zirkonoxid-Stiftsystemen

Cerapost (Fa. Gebr. Brasseler, Lemgo)

und Cosmopost ( Fa. Ivoclar, Schaan, Liechtenstein) sowie

der Anpresskeramik IPS Empress Cosmo für den koronalen

Aufbauanteil.

Der rein konische Cerapost weist eine Länge von 25 mm

auf und ist in drei verschiedenen Durchmessern erhältlich.

Der Konuswinkel beträgt 2°. Die Einteilung erfolgt nach dem

bei metallischen Stiftsystemen bewährten ER-System nach

Hoffmann [29]. Der zylindrokonische Cosmopost weist eine

Länge von 20,5 mm auf und ist in zwei Durchmessern, 1,4

mm und 1,7 mm, erhältlich. Auf 16 mm seiner Länge ist er

parallelwandig, bevor er auf den verbleibenden apikalen 4,5

mm in eine konische Form übergeht.

Herstellung der Pr fk rper

Insgesamt wurden 60 identische Probekörper für die Aufnahme

der vollkeramischen Stiftaufbauten und Kronen hergestellt.

Als Wurzelstumpfmodell wurde ein Kunststoffzahn (Fa.

KaVo, Leutkirch) verwendet (Härte: 46 HV), der bis 2,5 mm

unterhalb seiner labialen Schmelz-Zement-Grenze mit einem

würfelförmigen Sockel aus dem Kaltpolymerisat PalaXPress

(Fa. Heraeus Kulzer, Hanau) versehen wurde. Die Krone des

KaVo-Zahnes wurde auf Höhe der palatinalen Schmelz-Zement-Grenze

abgetrennt. Auf diese Weise entstand 2,5 mm

über der Kunststoffeinbettung ein horizontales Plateau. Die

gesamte Präparation der Restzahnsubstanz wurde mit Hilfe

eines Parallelfräsgerätes (Fa. Degussa, Hanau) durchgeführt.

Für die Prüfungsgruppen 1 – 4 wurden 40 Zähne nach den

etablierten Präparationsrichtlinien [11, 25, 31, 35] für die Aufnahme

von je 10 Cerapost- und Cosmopoststiften in den beiden

Durchmesserausführungen 90 und 110 bzw. 1,4 und 1,7

vorbereitet. Zunächst wurde eine zirkuläre, 1 mm breite und 1

mm hohe Stufe mit einem zylinderförmigen Präparierdiamanten

präpariert. Nach der zentralen Bohrung von 11,5 mm

Tiefe mit dem Normbohrer des jeweiligen Stiftsystems wurde

ein 2 mm tiefer, 2 mm breiter und 3 mm langer Kasten mit einem

konischen Finierdiamanten (ISO 806314172514016, Fa.

Gebr. Brasseler) präpariert (s. Tab. 1 und Abb. 1).

In der Prüfungsgruppe 5 wurde bei 10 Zähnen für die

Restzahnhartsubstanz die gleiche Präparationsgestaltung

wie bei den Gruppen 1 – 4 gewählt, wobei hier allerdings ein

kurzer paralleler Stift zum Einsatz kommen sollte. Hierzu

wurde der konische Anteil des Cosmopost-Normbohrers 1,7

mit einer Trennscheibe abgetrennt und eine 6 mm tiefe, rein

parallele Bohrung angelegt. Für die anschließende Wachsmodellation

des Aufbaues wurde ein Cosmopost-Stift 1,7

umgekehrt, d. h. mit dem rein parallelen Anteil im Wurzelkanal

des Modells positioniert (s. Tab. 1 und Abb. 2).

452

Gruppe

Kastentiefe Kastenbreite Kastenlänge Stiftlänge

(in mm) (in mm) (in mm) (in mm)

Stiftdurchmesser

1 2 2 3 11,5 Cosmopost 1,7

2 2 2 3 11,5 Cosmopost 1,4

3 2 2 3 11,5 Cerapost 110

4 2 2 3 11,5 Cerapost 90

5 2 2 3 6 Cosmopost 1,7, parallel

6 9 — — 10,5 Cosmopost 1,7

Tabelle 1 Überblick über die Stiftpräparationen in den Prüfungsgruppen 1 – 6

Abbildung 1 Schema der Probekörper in den Versuchsgruppen 1 – 4

Abbildung 2 Schema der Probekörper in Versuchsgruppe 5

In Gruppe 6 wurde ein tief zerstörter Zahn simuliert. Da

hier keine Restzahnhartsubstanz gefasst werden sollte, wurde

das Plateau 1 mm unter der Schmelz-Zementgrenze angelegt.

Die Bohrung mit dem Cosmopost-Normbohrer 1,7

von 10,5 mm wurde auf einer Länge von 9 mm so erweitert,

dass auf Plateauhöhe eine zirkuläre Restdentinstärke von

1 mm erhalten blieb (s. Tab. 1 und Abb. 3).

Nach Platzierung eines genormten Keramikstiftes des jeweils

zu untersuchenden Stiftsystems wurde der Aufbau direkt

auf dem isolierten KaVo-Zahn mit einem Modellierwachs

an den Keramikstift anmodelliert. Durch die Anwen-

Abbildung 3 Schema der Probekörper in Versuchsgruppe 6

Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift 58 (2003) 8


F. P. Nothdurft et al.: Vollkeramische Stiftaufbauten

dung eines Parallelometers und eines um 2° gewinkelten

Schabinstrumentes konnte ein reproduzierbarer Konuswinkel

der Aufbauten gewährleistet werden.

Die Einbettung und das Anpressen des individuellen Keramikaufbaues

erfolgte genau nach den Herstellerangaben.

Die aufgepassten Stiftaufbauten wurden mit Aceton gereinigt

und getrocknet. Das Zementieren erfolgte mit dem

Glasionomerzement Ketac Cem ( Fa. 3M ESPE, Seefeld ). Die

Nachpräparation erfolgte mit einem konischen Finierdiamanten

(ISO 806314172514016, Fa. Gebr.Brasseler) im Parallelfräsgerät,

um einen stufenlosen Übergang vom Probestumpf

zum Aufbau zu gewährleisten. Die Palatinalfläche

wurde mit einem olivenförmigen Präparierdiamanten (ISO

806314277514023, Fa. Gebr. Brasseler) konkav gestaltet, finiert

und mit einem Silikonpolierer poliert.

Die getrockneten Teststümpfe wurden einzeitig-zweiphasig

mit Permadyne/Impregum (Fa. 3M ESPE, Seefeld ) abgeformt

und nach einer Stunde Rückstellzeit mit dem Superhartgips

ResinRock (Fa. Frankonia Dental, Erlangen-Eltersdorf)

ausgegossen. Nach der Entformung wurden die Gipsmodelle

mit Stumpf- und Distanzlack überzogen.

Die rationelle Herstellung von 60 IPS-Empress-Kronen

mit den, vom Hersteller geforderten Schichtstärken, gelang

mit Hilfe eines Wachsspritzgerätes (Fa. Karl Fischer, Pforzheim)

und einer individuell hergestellten Form. Die Kronenränder

wurden bei jeder Krone mit einem Zervikalwachs

(Thowax, Fa. Yeti, Engen) individuell nachmodelliert. Das

Einbetten und Pressen mit einem IPS-Empress-Rohling TC

3 (Fa. Ivoclar AG) für die Maltechnik erfolgte wiederum genau

nach den Herstellerangaben.

Insgesamt wurden je zwei Malbrände und Glanzbrände

im Keramikbrennofen Programat X1 (FA. Ivoclar) durchgeführt.

Die fertigen Kronen wurden mit Aceton gereinigt und getrocknet.

Das Zementieren erfolgte wieder mit dem Glasionomerzement

Ketac Cem.

Alterungssimulation

Nach der Zementierung der Kronen lagerten die Probekörper

180 Tage lang bei einer Temperatur von 37° C in Wasser.

Während der Einlagerungszeit erfolgte die Alterung durch

Thermowechsellast, wobei 10000 Zyklen bei Wasserbadtemperaturen

von 5° C und 55° C ausgeführt wurden. Für jede

Temperatur betrug die Verweildauer jeweils 30 Sekunden.

Wegen der Wechselzeit ergab sich ein Gesamtzyklus von ca.

80 Sekunden. Nach der Alterungssimulation wurden alle

Kronen im Auflicht auf eventuell aufgetretene Sprünge kontrolliert.

Statischer Bruchversuch

Die Bruchversuche wurden in der Universalprüfmaschine

Zwick 1445 (Fa. Zwick, Ulm) durchgeführt. Die Probekörper

konnten über den Kunststoff-Sockel exakt und unverschiebbar

in den schwenkbaren Spezialschraubstock des Prüfgerätes

eingespannt werden. Die Belastung der Kronen erfolgte

mit einem schneidezahnförmigen Prüfstempel aus Stahl,

von inzisal in einem 45°-Winkel zur Zahnachse, bei einem

Vorschub von 0,5 mm/s. Der Kraftangriffspunkt lag dabei

2 mm unter der Schneidekante auf der palatinalen Kronenfläche.

Zur Vermeidung punktförmiger Belastungen wurde

eine 0,5 mm starke Polycarbonatfolie zwischen Keramikkrone

und Prüfstempel eingelegt (s. Abb. 4). Die Belastung erfolgte

bis zum Bruch. Die Bruchabschaltschwelle lag bei

60 % Kraftabfall. Der Kraft- und Wegverlauf wurde parallel in

einem Diagramm aufgezeichnet.

Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift 58 (2003) 8

Abbildung 4 Statischer Bruchversuch

Statistische Auswertung

Die statistische Auswertung der Bruchversuche erfolgte mit

dem Statistikprogramm SPSS für Windows, Version 7.5 ( Fa.

SPSS Software, München). Für jede Gruppe wurde der

Mittelwert und die Standardabweichung aus den zehn Einzelmessungen

ermittelt. Als nonparametrisches Testverfah-

ren wurde der U-Test von Mann, Whitney und W ilcoxon verwendet.

Hiermit wurden die Gruppen paarweise miteinander

verglichen.

3 Ergebnisse

Nach dem Thermocycling konnten im Auflicht an den 60

Vollkeramikkronen keine Sprünge festgestellt werden. Die

Ergebnisse des anschließenden statischen Bruchversuches

sind in Abbildung 5 und Tabelle 2 dargestellt.

Abbildung 5 Box-Plot-Darstellung der Bruchlastwerte in [N]

Mit dem non-parametrischen Mann-Whitney-U-Rangsummentest

für unabhängige Stichproben wurden die Differenzen

der Festigkeitsunterschiede innerhalb der Gruppen

untersucht. Das Signifikanzniveau wurde bei p = 0,05 festgelegt.

In Tabelle 3 sind die Ergebnisse der Signifikanztests dargestellt.

Besonders auffällig zeigt sich hier der bruchlastreduzierende

Einfluss eines starken Zahnhartsubstanzverlustes.

Bei Betrachtung der Bruchmodi in den einzelnen Versuchsgruppen

konnten im Zusammenhang mit dem Stift-

453


F. P. Nothdurft et al.: Vollkeramische Stiftaufbauten

Gruppe Mittelwert (N) Median (N) Min. (N) Max. (N) Stdabw. (N)

1: Cosmopost 1,7 266,34 269,68 178,24 340,16 13,40

2: Cosmopost 1,4 243,87 249,76 187,84 309,76 11,76

3: Cerapost 110 309,75 317,28 189,44 367,04 17,78

4: Cerapost 90 277,23 279,52 210,24 320,48 10,95

5: Kurzer, paralleler Stift 248,58 236,88 173,76 324,80 15,27

6: Keine Restdentinfassung 208,26 225,60 134,40 238,40 11,63

Tabelle 2 Ergebnisse des statischen Bruchversuches (Bruchlast)

Cosmopost

1,7

Cosmopost

1,4

Cerapost

110

Cerapost

90

Kurzer,

parall. Stift

bruch sowohl Zahnfrakturen und Kronenfrakturen als auch

Kombinationen aus beiden beobachtet werden (s. Tab. 4). In

einigen Fällen trat neben der Stiftfraktur weder eine Zahnnoch

eine Kronenfraktur auf. Diese Situation wurde vor allem

in Gruppe 6 ohne Restdentinfassung vorgefunden.

In den Versuchsgruppen mit Standardpräparation der

Prüfzähne war der häufigste Bruchmodus eine Zahnfraktur

bei intakter Krone. Bei den Versuchsgruppen 1 – 5 mit zirkulärer

Dentinfassung und Kastenpräparation erfolgte der

Bruch direkt unter dem Kasten. In Gruppe 6 ohne zirkuläre

Dentinfassung befand sich die Bruchstelle 0,5 bis 3,5 mm

unterhalb der Stufe.

4 Diskussion

Um In-vitro-Untersuchungen mit einer möglichst großen

Aussagekraft über das klinische Verhalten zahnärztlicher

Werkstoffe durchzuführen, sollte sich der Versuchsaufbau

möglichst eng an den natürlichen Gegebenheiten orientieren.

Die Verwendung natürlicher Zähne zur Modellherstellung

erscheint hier zunächst ideal. Bei näherer Betrachtung

454

Cosmopost Cerapost Cerapost Kurzer, parall. Keine

1,4 110 90 Stift Restdentinfassung

o 0,034 o o 0,005

0,010 o o 0,049

0,041 0,028 0,001

o 0,002

Tabelle 3 Ergebnisse des Signifikanztests (p-Werte) für die gemessenen Bruchlasten (U-Test

von Mann, Whitney und Wilcoxon). o: nicht signifikant (p > 0,05)

Cosmopost

1,4

Cosmopost

1,4

Cerapost

110

Cerapost

90

Kurzer,

parall. Stift

Keine Restdentinfssg.

Kronenfraktur Krone intakt Krone intakt

Kronenfraktur + + +

Zahnfraktur Zahn intakt Zahnfraktur

4 1 — 5

2 1 2 5

1 1 2 6

5 — 2 3

3 — 4 3

— — 10 —

Summe 15 3 20 22

Tabelle 4 Bruchmodi in den einzelnen Versuchsgruppen

o

zeigen sich jedoch auch einige Nachteile. So bereitet

es Probleme, interindividuelle Schwankungen

der Dentinqualität, die sich aus ihrer

unterschiedlichen Herkunft, Alter, Struktur und

Lagerungsart ergeben, und deren Auswirkung

auf die Bruchfestigkeit und das Bruchverhalten

zu beurteilen. In den durchgeführten Versuchen

sollten zwei verschiedene Stiftsysteme

miteinander verglichen werden. Außerdem sollte

der Einfluss unterschiedlicher Stiftdurchmesser

und Präparationsformen auf die Bruchfestigkeit

untersucht werden. Je weniger Varianz

innerhalb der Modelle vorhanden ist, desto genauer

lässt sich das Ausmaß des Einflusses der

zu untersuchenden Parameter auf die Bruchfestigkeit

bestimmen. Ziel war es also, alle Modelle

mit gleichen Dimensionen und in gleicher Materialqualität

herzustellen. Aus diesen Überlegungen

heraus wurden in der vorliegenden

Untersuchung Kunststoffzähne verwendet. Deren

in einem Vorversuch ermittelte Bruchlast

lag mit durchschnittlich 370,4 N unter dem

mittleren Wert von 601,3 N, wie er bei natürlichen

Zähnen unter gleicher Belastung in einer

In-vitro-Untersuchung von Pleimes [19] zu beobachten

war.

In der In-vitro-Untersuchung von Herrmann

[10] wurden Stiftaufbauten in einem

Messingsockel verankert. Dieser weist jedoch

auf Grund der Materialeigenschaften keine dentinähnlichen

Frakturmuster auf.

Die Präparation der Restzahnhartsubstanz

in den Versuchsgruppen 1 – 4 erfolgte nach den

allgemein gültigen Richtlinien [11, 25, 31, 35],

die bereits von zahlreichen Autoren beschrieben

wurden und die sich klinisch bewährt haben.

Die Präparation eines Rotationsschutzes in

Form einer kastenförmigen Kavität und die zirkulärer

Restdentinfassung erschienen hierbei

wesentlich.

In Versuchsgruppe 5 und 6 sollten ungünstige

Verhältnisse für den Aufbau eines devitalen

Zahnes simuliert werden, wie sie regelmäßig

im klinischen Alltag gefunden werden.

Eine klinische Untersuchung von Lewis und Smith [16]

zeigte, dass die häufigste Ursache für den Misserfolg von

Restaurationen auf metallischen Stiftverankerungen deren

„Dezementierung“ war. Sowohl die Anwendung von konischen

Stiften als auch von kurzen Stiftlängen erhöhten das

Misserfolgsrisiko deutlich. Zähne, bei denen bereits eine

Wurzelspitzenresektion durchgeführt wurde, weisen häufig

eine sehr kurze Wurzellänge auf. Hier muss aufgrund des situationsbedingten

kurzen Wurzelstiftes gerade bei konischer

Stiftform ein Retentionsverlust befürchtet werden. Dies war

der Anlass zu der Überlegung, in Versuchsgruppe 5 einen

kurzen Cosmopost-Stift mit seinem rein parallelen Anteil

einzusetzen. Eine weitere ungünstige Situation für die erfolgreiche

prothetische Versorgung stellen sehr tief zerstörte

Zähne dar. Dies wurde in Versuchsgruppe 6 simuliert. Hier

wurde kein koronales Restdentin durch die Krone gefasst.

Auch wurde anstelle einer Kastenpräparation eine Ausschachtung

auf fast der gesamten Wurzellänge vorgenommen.

Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift 58 (2003) 8


F. P. Nothdurft et al.: Vollkeramische Stiftaufbauten

Trotz der in mehreren Studien experimentell nachgewiesenen

erhöhten Retentionswerte von adhäsiv befestigten

Stiftaufbauten und des möglicherweise vorhandenen Stabilisierungseffektes

auf die Restzahnhartsubstanz [1, 2, 17, 33]

wurde in der vorliegenden In-vitro-Untersuchung der konventionellen

Befestigung der Vorzug gegeben. Generell wird

von den Herstellern der verwendeten Stiftsysteme sowohl

die adhäsive als auch die konventionelle Befestigung zugelassen

und in den Verarbeitungsanleitungen beschrieben [6,

13]. Ein wesentlicher Faktor für das Erreichen eines dauerhaften

Klebeverbundes ist die Feuchtigkeitskontrolle. Beim

Auftragen von Schmelz- und Dentinhaftvermittler muss die

Zahnhartsubstanz frei von Speichel und Sulkusflüssigkeit

sein, da die darin enthaltenen Glykoproteine nicht nur das

mikromechanische Ätzmuster des Schmelzes, sondern auch

die eröffneten Dentintubuli verstopfen und damit die Haftung

des Befestigungsmediums negativ beeinflussen [28].

Wenn auch teilweise die relative Trockenlegung mit Watterollen

für die Adhäsivtechnik als ausreichend erachtet wird

[24, 30, 34, 36], sollte doch, wann immer möglich, die absolute

Trockenlegung unter Verwendung von Kofferdam angestrebt

werden [8, 21, 22], zumal dadurch auch die Schleimhaut

des Patienten vor irritierenden Säuren und Monomeren

geschützt wird. Da die Indikation zur Versorgung mit einem

Stiftaufbau zumeist bei relativ weit zerstörten Zähnen mit

wenig erhaltenen Kronenanteilen gestellt wird, muss damit

gerechnet werden, dass ein Kofferdam-Einsatz häufig nur

mit erheblichen Schwierigkeiten durchführbar oder sogar

unmöglich ist.

Obwohl für die Befestigung von IPS-Empress-Kronen die

Verwendung von Resinzementen empfohlen wird, wurden

auch diese im Hinblick auf die Problematik der Kofferdamanwendung

bei tief zerstörten Zähnen konventionell zemen-

tiert. Edelhoffet al. [5] konnten zudem in einer klinischen

Studie, in der die konventionelle mit der adhäsiven Befestigung

von IPS-Empress-Kronen verglichen wurde, während

eines Beobachtungszeitraumes von 4 Jahren keinen Unterschied

bezüglich der Erfolgsrate nachweisen.

Um zu beurteilen, welche Materialeigenschaften, vor allem

welche Festigkeitswerte im klinischen Bereich ausreichend

sind, muss man die Beanspruchung kennen, denen

der Frontzahnersatz beim Gebrauch ausgesetzt ist. Entscheidend

sind hier die Richtung, der Angriffspunkt und die Größe

der Kraft.

In der vorliegenden Studie erfolgte die Krafteinleitung 2

mm unter der Schneidekante in einem Kraftangriffswinkel

von 45°. Beide Werte lagen damit innerhalb der Spannweite

der häufig beobachteten natürlichen Verhältnisse [3]. Zwar

scheint ein Kraftangriffswinkel zwischen 21° und 30° laut Literatur

häufiger aufzutreten [3], aber durch den ein wenig

größer gewählten Winkel wurde ein ungünstigerer Belastungsfall

mit etwas höheren Scherkräften simuliert. Zudem

wurde diese von Voss [37] erstmals beschriebene Belastung

auch in zahlreichen anderen Studien [9, 20, 22, 23] gewählt,

um Frontzahnrestaurationen auf ihre Bruchfestigkeit hin zu

untersuchen.

Bei dem hier durchgeführten Bruchtest handelt es sich

um einen statischen Bruchtest, d. h. es erfolgt eine einmalige

Belastung bei stetig ansteigender Kraft bis zum Gewaltbruch.

Bei der Einordnung der Ergebnisse muss berücksichtigt

werden, dass nicht nur maximale Kraftspitzen auftreten,

sondern auch ständig intermittierende minimale Belastungen,

die zu einem subkritischem Risswachstum führen können.

Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift 58 (2003) 8

Coca und Schwickerath [3] ermittelten bei männlichen

Probanden im Schneidezahnbereich maximale Kieferschließkräfte

von 179 N. Im Eckzahn und Prämolarenbereich

steigen diese auf 250 N. Das Zerkleinern der Nahrung

erfolgt in der Regel aber bei wesentlich geringeren Kräften

von 30 – 50 N [27]. Weitaus höhere, aber unphysiologische

Kraftspitzen werden bei Patienten mit Bruxismus oder Para-

funktionen erreicht. K rber und Ludwig [14] ermittelten in

einer Literaturstudie 244,5 ± 31 N als mittlere maximale Kieferschließkraft

zwischen einem Antagonistenpaar und empfahlen

für die prothetische Versorgung mit Einzelkronen einen

zusätzlichen Sicherheitsbereich von 200 N.

Wenn auch dieser theoretisch geforderte Wert von etwa

450 N in den vorliegenden Bruchversuchen nicht erreicht

wurde, so liegen doch alle Versuchsgruppen im Bereich der

genannten Maximalkieferschließkräfte im Frontzahnbereich.

Bei Betrachtung der gemessenen Bruchfestigkeiten

zeigte der Cosmopost-Stift 1,4 die niedrigsten (Mittelwert

243,9 N) und der Cerapost 110 (Mittelwert 309,8 N) die höchsten

Werte. Beim Vergleich der gemessenen Festigkeiten mit

den Ergebnissen der In-vitro-Untersuchung von Pleimes

[19] zu konventionell zementierten In-Ceram-Stiftaufbauten

mit adhäsiv befestigten In-Ceram-Kronen bei ähnlicher Versuchsanordnung

und Probekörperdimension und einer

durchschnittlichen Bruchfestigkeit von 342,0 N ist zu bedenken,

dass die dabei verwendeten natürlichen Prüfzähne eine

deutlich höhere Eigenfestigkeit aufwiesen als die Kunststoffzähne,

welche in der vorliegenden Arbeit zum Einsatz kamen.

Die Bruchfestigkeitswerte bis zu 287 N von IPS-Em-

press-Aufbauten in der In-vitro-Untersuchung von Herrmann

[10] sind mit den hier ermittelten Ergebnissen nicht

unbedingt vergleichbar, da dessen Stiftaufbauten in einem

Messingsockel verankert waren.

Auffällig ist, dass die Bruchfestigkeit des Cerapost-Stiftes

110 zudem signifikant größer war als diejenige des vergleichbaren

Cosmopost-Stiftes 1,7 (Mittelwert 266,3), zumal

dieser innerhalb seines Systems ebenfalls über den größten

Durchmesser verfügt. Auch die dünnere Stiftausführung des

Cerapost-Systemes, der Cerapost 90 zeigte höhere Werte in

der Bruchfestigkeit ( Mittelwert 277,2 N) als der Cosmopost-

Stift 1,7. Der Unterschied war hier aber nicht signifikant.

Die Annahme, dass der signifikante Bruchfestigkeitsunterschied

zwischen Cerapost 110 und Cosmopost 1,7 auf

einen Unterschied im Durchmesser an den Bruchflächen

zurückzuführen ist, bestätigte sich nach der Vermessung mit

einer Präzisionsschiebelehre nicht. Die Ursache muss in

unterschiedlichen Materialeigenschaften der Stifte begründet

sein. Obwohl es sich nach Herstellerangaben um denselben

Keramiktyp, nämlich yttriumstabilisiertes ZrO 2 handelt,

können unterschiedliche Fabrikationseinrichtungen, Pressund

Sinterbedingungen, sowie die anschließende Hartbearbeitung

einen systematischen Einfluss auf die Bruchfestigkeit

von Keramiken haben [32].

Die Bruchversuche in Gruppe 5 mit kurzem, parallelen

Stift (Cosmopost 1,7) ergaben eine mittlere Bruchfestigkeit

von 248,6 N. Dies war gegenüber dem normal angewendeten,

längeren Cosmopost-Stift in Gruppe 1 zwar ein etwas

niedrigerer Wert, wobei es sich aber nicht um einen signifikanten

Unterschied handelte. Dieses Ergebnis lässt den

Schluss zu, dass die Länge des Stiftes keinen nennenswerten

Einfluss auf die Bruchfestigkeit hat und zeigt Übereinstimmung

mit einer In-vitro-Studie von Isidor et al. [12], in der

kein Zusammenhang zwischen Stiftlänge und einem An-

455


F. P. Nothdurft et al.: Vollkeramische Stiftaufbauten

stieg der Bruchfestigkeit von Zähnen mit Titanstift- und Kronenversorgung

beobachtet werden konnte.

Gruppe 6 ohne Restdentinfassung durch die Krone zeigte

mit 208,3 N den niedrigsten Bruchfestigkeitswert. Dieser

unterschied sich signifikant von den Werten der Gruppen

1–4.

Diese Ergebnisse bestätigen auch Untersuchungen von

Schmei ner [26], Sorensen et al. [31] und Isidor et al. [12],

die nachwiesen, dass eine zirkuläre Restdentinfassung zu einer

deutlichen Steigerung der Bruchfestigkeit führt. Weiterhin

ist anzunehmen, dass die übermäßige Ausschachtung

der Wurzeln von sehr tief zerstörten Zähnen, wie sie in Versuchsgruppe

6 simuliert wurde, zu einer erheblichen Schwächung

führt, welche durch einen stabilisierenden Einfluss

des Stiftaufbaues nicht mehr ausgeglichen werden kann [12].

Bei Betrachtung der Bruchmodi zeigte sich, dass die insgesamt

häufigste Bruchvariante eine Zahnfraktur im labialen

Anteil bei intakter Krone war. Es ist davon auszugehen,

dass es bei der auftretenden Belastungsrichtung zunächst

zum Überschreiten der Scherfestigkeit des Zementes und

damit zum Bruch der Zementschicht kommt. Dies erlaubt in

Kombination mit einer gewissen Eigenelastizität des Kunststoffzahnes

zunächst eine Rotation des Stiftaufbaues nach

labial um ein Rotationszentrum innerhalb des Stiftes. Der

Rotationsbewegung wirkt eine Klemmwirkung der palatinalen

Zahnsubstanz, welche durch die Krone gefasst wird, entgegen.

Überschreitet bei weiterem Kraftanstieg die Biegemomentspannung

die Bruchfestigkeit des Stiftaufbaus, so

kommt es zur Fraktur. Bei der durch die Fraktur des Stiftes

bedingten verstärkten Krafteinleitung auf die labialen Anteile

der Restzahnsubstanz kann hier die Bruchfestigkeit des

Kunststoffzahnes ebenfalls überschritten werden.

In Gruppe 6 mit der niedrigsten Bruchfestigkeit kann

aufgrund der fehlenden zirkulären Restdentinfassung diese

Stabilisierung durch die palatinale Zahnsubstanz nicht stattfinden.

Insgesamt zeigt sich aufgrund des großen Anteiles intakter

Kronen (n = 42), dass der Stift im Kanal die Schwachstelle

der Restauration darstellt.

5 Schlussfolgerung

Trotz der eingeschränkten Übertragbarkeit der Ergebnisse

aus In-vitro-Untersuchungen auf klinische Gegebenheiten

zeigt sich aus der vorliegenden Arbeit, dass die Bruchfestigkeit

der mit konventionell zementierten vollkeramischen

Stiftaufbauten versorgten Zähne in erheblichem Maße

durch das Ausmaß des Substanzabtrages beeinflusst wird,

während die Stiftlänge nur eine untergeordnete Rolle spielt.

Ein höherer Stiftdurchmesser erhöht den Frakturwiderstand

im Vergleich zu Zähnen, die mit Stiftaufbauten niedrigeren

Querschnitts versorgt wurden. Bei tief zerstörten Zähnen,

mit einem Verlust größerer Mengen radikulärer Zahnhartsubstanz

und fehlender Möglichkeit einer ausreichenden

Restdentinfassung durch die Krone, muss mit einem erhöhten

Misserfolgsrisiko gerechnet werden.

Durch weitere In-vitro-Untersuchungen sollte der Indikationsbereich

definiert werden können. Sichere Erkenntnisse

über die klinische Bewährung können jedoch nur

durch prospektiv angelegte kontrollierte klinische Studien

über einen längeren Zeitraum gewonnen werden.

Danksagung

Wir danken der Fa. Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, Lemgo,

für die freundliche Bereitstellung der Zirkonoxidstifte

456

des Systems Cerapost sowie der Fa. Ivoclar AG, Schaan,

Liechtenstein, für die freundliche Bereitstellung der Zirkonoxidstifte

des Systems Cosmopost und der für die Herstellung

der vollkeramischen Aufbauten und Kronen benötigten

Rohlinge IPS Empress Cosmo und IPS Empress TC.

Lieteratur

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Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift 58 (2003) 8

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