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
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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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