Die ökonomische Seitenzahnversorgung

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1 Die ökonomische Seitenzahnversorgung Vorläufige Technische Information / Version 2

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Die QUIXFIL Technologie Harzchemie Füllstofftechnologie Produktbeschreibung Indikation Physikalische Eigenschaften von QUIXFIL Geprüfte Materialien Polymerisationsschrumpfung Volumenschrumpfung Schrumpfspannung Expansion in Wasser Aushärtungstiefe Verschleißfestigkeit Der Leinfelder-Verschleißtest Messung bei DENTSPLY DeTrey Abrasionsmessung durch M. Latta Der ACTA-Verschleißtest (DeGee) Formänderungs- und Druckfestigkeit Biegefestigkeit und Biegemodul Oberflächenhärte Röntgenopazität Haftung Verarbeitungszeit Dauerbiegefestigkeit Mikroundichtigkeit bei Klasse-II-Kavitäten Polierbarkeit und Zahnbürsten-Abrasion Quellenangaben...29 QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 2/27

3 1 Einführung QUIXFIL ist ein lichthärtendes Komposit-Füllungsmaterial, das speziell für die Anwendung bei Seitenzahn-Restaurationen entwickelt wurde. Dank seiner exzellenten Handhabung, großen Aushärtungstiefe und geringen Schrumpfung ist es in der Anwendung schnell und kostengünstig. QUIXFIL-Füllungen sind zwar zahnfarben, aber durch die hohe Transluzenz des Materials wurde absichtlich für einen geringfügigen Unterschied zur Farbe von natürlichem Zahnschmelz gesorgt, so dass QUIXFIL-Füllungen in schwierigen Situationen im Seitenzahnbereich leichter zu erkennen sind. Aufgrund seiner hohen Röntgenopazität ist QUIXFIL auch röntgenographisch einfach zu identifizieren. QUIXFIL ist in Compules zur mühelosen Applikation erhältlich; der Gebrauch in Verbindung mit verlässlichen und unkomplizierten Adhäsivsystemen, wie Prime&Bond NT oder dem selbstätzenden Adhäsiv Xeno III, vereinfacht die Anwendung zusätzlich. Die physikalischen Eigenschaften und niedrigen Verschleißwerte von QUIXFIL kommen denen der besten Komposite gleich oder übertreffen sie sogar. Insgesamt bietet QUIXFIL eine hervorragende Kombination von Eigenschaften, die von keinem anderen Seitenzahn- Füllungsmaterial erreicht wird. Schnelle Applikation Große Aushärtungstiefe Geringe Schrumpfung Kurze Aushärtungszeit Exzellente Handhabungseigenschaften Nicht klebrig Ausreichende Verarbeitungszeit bei Umgebungslicht Leicht aus der Compule auszubringen Gute physikalische Eigenschaften für den Seitenzahnbereich Hohe Verschleißfestigkeit Hohe Formbeständigkeit unter okklusaler Belastung Die Verbindung dieser Eigenschaften macht QUIXFIL zum Material der Wahl für Situationen, in denen bisher Amalgam verwendet wurde. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 3/27

4 1.1 Die QUIXFIL Technologie Harzchemie Die QUIXFIL-Matrix ist eine Mischung aus mehreren bekannten und bewährten Methacrylat- Harzen, u.a. ethoxyliertes Bisphenol-A-Dimethacrylat (Bis-EMA), Urethan-Harz (UDMA), Triethylenglykol-Dimethacrylat (TEGDMA) und Trimethylolpropan-Trimethacrylat (TMPTMA). Auch eine kleinere Menge Butan-1,2,3,4-Tetracarbonsäure-Bis-2-Hydroxyethyl-Methacrylat- (TCB-) Harz ist enthalten; dies verleiht dem Harzgemisch eine hohe Kohäsion und verringert seine Hydrophobie. Dank dieser beiden Eigenschaften bietet QUIXFIL eine unerreichte, exzellente Handhabung. Zusätzlich enthält die Matrix eine Kombination des Photoinitiators Kampferchinon mit dem Beschleuniger Dimethylaminobenzoesäure-Ethylester; die Konzen-trationen dieser beiden Substanzen wurden sorgfältig optimiert, um eine lange klinische Verarbeitungszeit (geringere Empfindlichkeit gegenüber Umgebungslicht) und eine große Aushärtungstiefe zu gewährleisten Füllstofftechnologie Der Füllstoff von QUIXFIL ist das Herzstück dieses neuen Seitenzahn-Füllungsmaterials. Der patentierte Füller, der aus zwei deutlich verschiedenen Glasfraktionen besteht, ermöglicht einen außergewöhnlich hohen Füllstoffanteil von 66 Vol. % (rund 86 Gew. %) mit einer Extrusionskraft von weniger als 100 Newton für das Ausbringen des Materials aus der Compule. Zum Vergleich: Bei normalen Kompositen beträgt der Füllstoffgehalt etwa 50 Vol. % und die Extrusionskraft 100 bis 200 Newton. Das neue QUIXFIL hat also einen ungefähr 30 % höheren Füllstoffanteil als die meisten anderen Komposite, lässt sich aber trotzdem noch leicht aus der Compule ausbringen. Die entscheidenden Auswirkungen und Vorteile dieses hohen Füllstoffgehalts sind eine höhere Oberflächenhärte und eine geringere Polymerisationsschrumpfung. Abbildung 1 zeigt den Zusammenhang zwischen Schrumpfung und Füllstoffanteil (interne Daten). Man beachte, dass der Graph nicht, wie eventuell zu erwarten wäre, bei 100 % Füllstoffanteil den Schrumpfungswert 0 % erreicht, sondern bei etwas über 90 %; die restlichen ca. 10 % stellen den Raum dar, der zwischen den Füllerpartikeln verloren geht. Dieser Raum muss erst mit Harz gefüllt sein, bevor ein Effekt sichtbar wird. Wie auch aus dem Diagramm ersichtlich, weist die Matrix selbst eine Schrumpfung von ca. 6,8 % auf. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 4/27

5 % Schrumpfung Volumen% Füller Abbildung 1 Schrumpfung in Abhängigkeit vom Füllstoffanteil der QUIXFIL Matrix Die Partikelgrößenverteilungen der beiden Glasfraktionen sind ebenfalls von Interesse, da sie den hohen Füllstoffgehalt erst möglich machen. Wie in Abbildung 2 dargestellt, hat das feinere Glas eine mittlere Partikelgröße von ca. 1 µm, die gröbere Fraktion dagegen eine mittlere Partikelgröße von ca. 10 µm % Particle Diameter (µm.) Abbildung 2 Partikelgrößenverteilung des QUIXFIL-Füllstoffs (--- 1 µm Fraktion, 10 µm Fraktion) QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 5/27

6 Im Gegensatz zu manchen anderen Kompositen, die gröberes Glas enthalten, sind hier 90 % der Partikel der 10-µm-Fraktion kleiner als 16 µm und keine größer als 26 µm. Natürlich ist die Rautiefe wegen der 10-µm-Fraktion ein wenig höher als bei anderen Kompositen, die nur feine Glaspartikel (normalerweise unter 3 µm) enthalten, aber für Seitenzahn- Behandlungen der Kategorie II, bei denen es in erster Linie um die Wiederherstellung von Zahnform und -funktion geht, ist dies ohne weiteres akzeptabel. 2 Produktbeschreibung 2.1 Indikation QUIXFIL ist als direktes Füllungsmaterial für alle Kavitäten in Seitenzähnen indiziert. 3 Physikalische Eigenschaften von QUIXFIL 3.1 Geprüfte Materialien Für unsere vergleichenden In-vitro-Eigenschaftsprüfungen wurden die folgenden Komposite ausgewählt. Man beachte, dass QUIXFIL während der Produktentwicklung und der In-vitro- Studien die Bezeichnung K-0112 trug: Produkt A B SureFil Herteller 3M Espe Vivadent DENTSPLY Tabelle 1 Bei den In-vitro-Studien verwendete Referenz-Kompositmaterialien QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 6/27

7 3.2 Polymerisationsschrumpfung Volumenschrumpfung Prüfer: U. Soltesz, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Freiburg D. Watts, Univ. Manchester A. DeGee, ACTA Amsterdam Klinische Relevanz: Übermäßige Polymerisationsschrumpfung kann bei Kompositen zu Mikroundichtigkeit an den Restaurationsrändern sowie zu Spannungen im Bereich der Zahnhöcker beitragen. Beides kann zu postoperativer Sensitivität führen, und im Extremfall kann der Spannungsaufbau eine Zahnfraktur zur Folge haben. Die Polymerisationsschrumpfung ist auf die Abstoßungskräfte zwischen den einzelnen Monomer-Molekülen bzw. die Abnahme dieser Kräfte bei der Verbindung der Monomere zu Polymeren zurückzuführen. Wenn sich also zwei oder mehr Monomer-Moleküle verbinden, nimmt das entstehende Oligomer oder Polymer ein geringeres Volumen ein als die einzelnen Moleküle. Daher konzentrierte sich die auf weniger stark schrumpfende Füllungsmaterialien abzielende Forschungstätigkeit bisher zumeist darauf, Monomere oder Monomer- Gemische zu finden, die eine geringere Schrumpfung aufweisen. Dies geht jedoch häufig mit einer geringeren Vernetzung einher, die eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften zur Folge hat. Eine alternative Möglichkeit der Schrumpfungsverringerung ist einfach die Erhöhung des Füllstoffgehalts aber bis zur Entwicklung von QUIXFIL war dies nicht möglich, ohne dabei eine Paste zu produzieren, die für die Anwendung zu steif war. Dank der patentierten Füllerkombination ist QUIXFIL nun das erste Material seiner Art, das einen hohen Füllstoffanteil UND eine geringe Extrusionskraft für exzellente Handhabung bietet. Die Polymerisationsschrumpfung zahnärztlicher Kompositmaterialien ist leicht messbar; es werden dazu verschiedene Methoden angewandt. 1-6 Die Schrumpfung von QUIXFIL wurde am Fraunhofer-Institut in Freiburg, der University of Manchester, bei ACTA in Amsterdam sowie bei DENTSPLY DeTrey gemessen. In Freiburg und Konstanz wurde ein Verfahren auf der Grundlage des Archimedischen Prinzips angewandt, das eine direkte Messung der Volumenänderung beim Aushärten erlaubt. Bei DENTSPLY DeTrey wurde Wasser als Suspensionsmedium verwendet, am Fraunhofer-Institut dagegen Silikonöl. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 7/27

8 In Manchester wurde die Volumenschrumpfung von QUIXFIL mit Hilfe der dort entwickelten Linometer-Methode gemessen. Die Proben wurden 40 Sekunden bei 550 mw/cm² belichtet, und die Schrumpfung wurde über einen Zeitraum von 1 Stunde gemessen. Danach wurde eine Polymerisationsschrumpfung von 1,73 Vol. % bei 23 C festgestellt, was die Resultate des archimedischen Messverfahrens bestätigte. Die Werte sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die Standardabweichungen werden, soweit nichts anderes vermerkt ist, im gesamten Handbuch in Klammern angegeben. Material Vol. % Schrumpfung Fraunhofer Institut Vol.% Schrumpfung DENTSPLY DeTrey Vol.% Schrumpfung Manchester QUIXFIL (K-0112) 1.66 (0.1) 1.70 (0.05) 1.73 (0.04) Literatur- Werte 6 B 2.75 (0.05) 2.66 (0.2) 2.9 A (0.05) 2.2 A (0.4) Tabelle 2 Schrumpfung in Volumen % bei verschiedenen Meßverfahren Die genannten Literaturwerte wurden nach einem Laser-Inferometer-Verfahren gemessen. Trotz dieser verschiedenen Messverfahren liegen die Resultate sehr nahe beieinander, was darauf schließen lässt, dass die Zahlen korrekt und verlässlich sind. 0,00 % Schrumpfung -0,50-1,00-1,50-2, Minuten Abbildung 3 Schrumpfung von QUIXFIL in zeitlichem Abstand zur Polymerisation (Fraunhofer-Institut) QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 8/27

9 Darüber hinaus wurde die Schrumpfung bei ACTA mit einem Dilatometer gemessen. Die Materialien wurden 40 Sekunden mit einer Polymerisationslampe mit der Lichtleistung 750 mw/cm² ausgehärtet, und die Schrumpfung wurde vier Stunden lang kontinuierlich verfolgt. Die Resultate sind nachfolgend in Abbildung 4 graphisch dargestellt. 0,0-1,0-2,0 QUIXFIL B A -3,0-4, Minuten Abbildung 4 Schrumpfung von QUIXFIL in zeitlichem Abstand zur Polymerisation (ACTA) Die bei ACTA ermittelten Schrumpfungswerte sind für alle drei Materialien höher als die am Fraunhofer-Institut, bei DENTSPLY DeTrey oder in Manchester festgestellten Werte, aber die Reihenfolge ist dieselbe wie bei der Archimedischen bzw. der Laser-Methode. QUIXFIL zeigte auch hier die geringste Schrumpfung, gefolgt von Produkt A und Produkt B Schrumpfspannung Prüfer: C.-P. Ernst, Univ. Mainz Klinische Relevanz: Eine hohe Schrumpfspannung ist nicht wünschenswert, da sie zu postoperativen Schmerzen und im Extremfall zu Rissbildung in den Zahnhöckern führen kann. Die tatsächliche Spannung, die aufgrund der Polymerisationsschrumpfung einer Füllung auf die Zahnwände einwirkt, hängt nicht nur vom Ausmaß der Schrumpfung, sondern auch von anderen Faktoren, wie etwa dem Elastizitätsmodul des Kompositmaterials, ab. Bei diesem Verfahren wird die Schrumpfspannung direkt auf klinisch relevante Weise gemessen. Hier- QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 9/27

10 zu werden Plättchen aus Araldit-B-Harz mit den Maßen 40 mm x 40 mm x 3 mm (Dicke) angefertigt, die in der Mitte ein Loch mit 5 mm Durchmesser haben. Die Innenflächen der Löcher werden so behandelt, dass Araldit und Komposit aneinander haften; anschließend werden die Löcher mit dem jeweiligen Komposit gefüllt. Dieses wird dann 60 Sekunden bei 800 mw/cm² polymerisiert. Die Schrumpfung des Komposits erzeugt Spannungen innerhalb des Araldit-Plättchens, und es werden konzentrische isochromatische Ringe sichtbar, wie in Abbildung 5 dargestellt. Abbildung 5 zeigt, in einem Bild nebeneinanderliegend, je eine Hälfte der bei QUIXFIL und Tetric Ceram entstandenen Diagramme. Bei QUIXFIL ist der äußere, breite Ring nullter Ordnung teilweise sichtbar, gefolgt von den Ringen erster und zweiter Ordnung. Bei Produkt B sind Ringe nullter, erster, zweiter und dritter Ordnung zu sehen. Es ist klar erkennbar, dass die Ringe erster und zweiter Ordnung bei Produkt B größer sind als bei QUIXFIL, was auf eine höhere Spannung hinweist. Abbildung 5 QUIXFIL Produkt B Isochromatische Ringe (dunkel) im Araldit-Plättchen lassen die Polymerisationsspannung erkennen QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 10/27

11 Wie in Abbildung 6 dargestellt, zeigten QUIXFIL und Produkt A sowohl unmittelbar nach dem Aushärten als auch nach 24 Stunden eine ähnliche Schrumpfspannung. Im Gegensatz dazu wiesen Produkt B und SureFil zu beiden Zeitpunkten eine signifikant höhere Spannung auf. Die niedrige Schrumpfspannung bei QUIXFIL ist auch ein weiterer Beleg dafür, dass bei diesem neuen Material tatsächlich nur eine geringe Schrumpfung auftritt.. 5,0 4,4 4,5 4,0 3,0 3,8 3,1 3,7 3,6 3,2 3,9 t = 0 2,0 t = 24 h 1,0 0,0 Abbildung 6 B A Surefil QUIXFIL Schrumpfspannung unmittelbar und 24 h nach der Polymerisation (Ernst, Universität Mainz) 3.3 Expansion in Wasser Klinische Relevanz: Eine geringfügige Ausdehnung trägt zwar zur Spannungsrelaxation bei, aber im Übermaß kann die Ausdehnung sogar zu noch höheren Spannungen in den Zahnhöckern, begleitet von postoperativen Schmerzen und eventuellen Höckerfrakturen, führen. Bei einem auch für große Seitenzahn-Kavitäten vorgesehenen Material ist es deshalb von besonderer Bedeutung, dass keine zu starke Ausdehnung auftritt. Dass Komposite bei der Polymerisation schrumpfen, ist allgemein bekannt, aber dass sie sich infolge der Absorption von Wasser auch verschieden stark ausdehnen, mag für den einen oder anderen neu sein. 7,8 Die ISO-Spezifikation bezieht sich auf eine Messung der Wasseraufnahme, aber die direkte Messung der Ausdehnung ist wohl die sinnvollere und nützlichere Methode. Die nachfolgenden Ausdehnungswerte wurden bei DENTSPLY DeTrey mit Hilfe eines Laser-Mikrometers ermittelt, das den Durchmesser einer Scheibe in einer leichten Abwandlung des von Martin und Jedynakiewicz beschriebenen Verfahrens misst. 7 Es werden hier Scheiben des Materials mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Dicke von 1 mm an- QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 11/27

12 gefertigt, und ungefähr in der Mitte wird ein kleines Loch gebohrt, damit die Scheibe im Mikrometer befestigt werden kann. Anschließend werden die Scheiben 24 Stunden trocken gelagert, um ein Nachhärten zu ermöglichen. Mit dem Laser-Mikrometer, das mit einem Schrittmotor ausgestattet ist, der die Scheibe in festgelegten Schritten dreht, wird dann der Durchmesser an hundert Punkten entlang des Umfangs der Scheiben gemessen. Schließlich werden die Scheiben bei 37 C in Wasser gelagert, und ihr Durchmesser wird in geeigneten Intervallen erneut gemessen, bis keine weitere Durchmesseränderung mehr auftritt. Danach kann die lineare Ausdehnung berechnet und in eine Volumenausdehnung umgerechnet werden. Abbildung 7 Messung der Ausdehnung einer Scheibe mit einem Laser-Mikrometer Herkömmliche Dentalkomposite zeigen eine Volumenausdehnung 7 von rund 1 %, und alle Materialien in Tabelle 3 liegen auch in diesem Bereich. Dank seines geringen Harzanteils weist QUIXFIL eine leicht geringere Ausdehnung auf als die beiden anderen Komposite. Material Volumenausdehnung (%) in Wasser QUIXFIL 0.89 (0.05) B 1.00 (0.05) A 0.99 (0.05) Tabelle 3 Volumenausdehnung in % nach Wasserabsorption (Sättigung) QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 12/27

13 % lineare Expansion 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 QUIXFIL Tetric B Ceram Z250 A 0, Tage Abbildung 8 Lineare Ausdehnung in Wasser 3.4 Aushärtungstiefe Klinische Relevanz: In Kombination mit einer geringen Schrumpfung ermöglicht eine große Aushärtungstiefe die Anwendung einer einzeitigen Füllungstechnik. Ein Material mit großer Aushärtungstiefe, aber normaler oder hoher Schrumpfung ist von geringem Nutzen, da hier die Spaltbildung und die Polymerisationsspannung zu stark würden. Nur in Verbindung mit einer geringen Schrumpfung ist eine große Aushärtungstiefe wirklich von Vorteil (wie in Abschnitt 3.2 ausgeführt, beträgt die Volumenschrumpfung bei QUIXFIL nur ca. 1,7 %). Die Aushärtungstiefe wurde gemäß ISO 4049 ermittelt. Bei diesem Messverfahren füllt man das Testmaterial in eine Edelstahlform mit 4 mm Durchmesser und härtet es mit einer zahnärztlichen Polymerisationslampe aus. Anschließend wird die Form geöffnet und weiches Material mit einem Kunststoffinstrument abgekratzt. Die Länge des verbleibenden Kompositstifts wird gemessen und zur Angabe der Aushärtungstiefe gemäß ISO durch zwei geteilt. Alle nachfolgenden Messwerte wurden nach Verwendung einer zahnärztlichen Polymerisationslampe mit der Lichtleistung 800 mw/cm² erzielt. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 13/27

14 Material Aushärtungszeit (Sek.) bei 800mW/cm² Aushärtungstiefe (mm) QUIXFIL (U) B (A2) A (A2) Tabelle 4 Aushärtungstiefe gemäß ISO 4049 Bei QUIXFIL ist demnach die Aushärtungstiefe mehr als doppelt so groß wie bei Produkt B und signifikant größer als bei Produkt A. 3.5 Verschleißfestigkeit Klinische Relevanz: Eine niedrige Verschleißrate bedeutet, dass die Füllungsränder im Schmelz und die Kontaktpunkte auf dem korrekten Niveau bleiben und kein massiver Materialverlust auftritt. Selbstverständlich ist eine niedrige Verschleißrate bei einem modernen Komposit unerlässlich. Die Verschleißrate von QUIXFIL wurde zuerst bei DENTSPLY DeTrey mit der von Leinfelder entwickelten Methode gemessen, dann bei ACTA mit dem dort entwickelten Verfahren. 9 Als zusätzliche Kontrolle erfolgte eine nochmalige Messung nach der Leinfelder-Methode durch Mark Latta Der Leinfelder-Verschleißtest Messung bei DENTSPLY DeTrey In einem leicht abgewandelten Leinfelder-Verfahren werden die Kompositmaterialien zuerst in einen harten Silikonkitt eingebettet. Dies erlaubt sehr leichte Bewegungen der Proben wie bei natürlichen Zähnen. Man lässt die Probe eine Woche lang bei 37 C in Wasser altern und platziert sie dann unter einen konischen Stahlkolben in einer Masse aus Polymerkügelchen. Der Kolben wird auf und ab bewegt und dreht sich dabei, so dass der Gesamteffekt ein wiederholter anfänglicher Stoß, gefolgt von einer Mahlbewegung zwischen Testobjekt und Stahlkolben ist, wobei die Polymerkügelchen die Nahrung simulieren. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 14/27

15 Die vom Kolben angewandte Kraft wird exakt zwischen 115 N und 120 N reguliert, und der Test läuft üblicherweise in Zyklen ab. Der entstehende Verschleiß kann nach verschiedenen Methoden ermittelt werden; die angegebenen Resultate stellen den durchschnittlichen Durchmesser der in der Materialprobe geschaffenen Vertiefung dar. QUIXFIL B A 1.09 (0.03) mm nach Zyklen 1.21 (0.05) mm nach Zyklen 0.98 (0.05) mm nach Zyklen Dem Leinfelder-Test zufolge ist die Verschleißrate bei QUIXFIL also mehr oder weniger dieselbe wie bei Produkt A, und beide zeigen einen signifikant geringeren Verschleiß als Produkt B Abrasionsmessung durch M. Latta Auch von M. Latta wurde der Leinfelder-Test angewandt, allerdings unter geringfügig anderen Bedingungen als in Konstanz. Es ist nicht ungewöhnlich, dass in verschiedenen Prüfzentren mit leicht unterschiedlichen Testbedingungen gearbeitet wird, und im Gegensatz zur vorherrschenden Auffassung sollte man dies durchaus positiv sehen, denn im Endeffekt werden die Materialien auf diese Weise unter einem breiteren Spektrum von Bedingungen geprüft. M. Latta ließ beispielsweise die Materialproben nicht 7 Tage, sondern nur 24 Stunden altern. Weitere Unterschiede bestanden darin, dass man die Kolben auf eine Belastung der Proben mit 80 N einstellte und den Verschleiß nach Lastzyklen durch die Messung des Volumenverlusts und der maximalen Tiefe der Aushöhlung ermittelte. Es wurden je zwölf Proben von QUIXFIL und Produkt B getestet; die Resultate sind in Tabelle 5 angegeben. Material Volumenverlust (mm³) Maximale Tiefe der Aushöhlung (µm) QUIXFIL ± ± 17.3 B ± ± 17.3 Tabelle 3 Resultate des Leinfelder-Verschleißtests von M. Latta QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 15/27

16 Aus der obigen Tabelle ist klar ersichtlich, dass der mittlere Volumenverlust bei QUIXFIL nicht einmal halb so groß ist wie bei Produkt B genau genommen sind es nur 42 %. In ähnlicher Weise spiegelt sich diese niedrigere Verschleißrate von QUIXFIL auch in der maximalen Tiefe der entstandenen Aushöhlungen wider; dies bestätigt die bei DENTSPLY DeTrey erzielten Resultate Der ACTA-Verschleißtest (DeGee) Beim ACTA-Test werden die Materialproben auf einem Rad befestigt, das in Gegenwart einer breiigen Masse aus gemahlenem Reis und Mohnsamen mit einer Drehzahl von einer Umdrehung pro Sekunde gegenläufig zu einem anderen Rad, einem sog. Antagonisten, rotiert. Der Druck zwischen den beiden Rädern wird auf 15 Newton eingestellt, der Schlupf zwischen dem Rad mit dem Testmaterial und dem Antagonisten auf 15 %. Auf diese Weise wird die organische Masse zwischen die beiden Räder befördert und entfaltet dort ihre abrasive Wirkung. Der Materialverlust wird mit einem Profilometer in Intervallen von Zyklen sowie in zeitlichen Abständen von 1 Tag bis 2 Monaten nach der Polymerisation gemessen. QUIXFIL B µm Verlust pro Zyklen Tage Abbildung 9 Verschleißrate von QUIXFIL und Produkt B, 1 bis 30 Tage nach der Polymerisation, gemessen bei ACTA QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 16/27

17 Bei QUIXFIL war die Verschleißrate durchgehend zu allen Zeitpunkten niedriger als bei Produkt B. Dies bestätigen die bei DENTSPLY DeTrey und von M. Latta mit dem Leinfelder- Verschleißtest erzielten Resultate. 3.6 Formänderungs- und Druckfestigkeit Klinische Relevanz: Die Formänderungsfestigkeit eines Dentalkomposits ist von besonderer Bedeutung, da sie Aufschluss über die Kraft gibt, die das Material aushält, BEVOR eine Schädigung eintritt. Die Formänderungsfestigkeit eines Materials ist definiert als die Belastung, bei der das Spannungs-Verformungs-Verhältnis des Materials nicht-linear wird. Da dieses nicht-lineare Verhalten auf plastisches Fließen und Rissbildung im Material zurückzuführen ist, ist die Formänderungsfestigkeit gleichbedeutend mit der stärksten Belastung, der ein Material ausgesetzt werden kann, bevor eine bleibende Verformung und eine strukturelle Schädigung eintreten. Nachfolgend sind typische Kurven zur Bestimmung der Formänderungsgrenzen von QUIXFIL und Produkt B dargestellt. Newton QUIXFIL 500 B 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 mm Kompression Abbildung 10 Bestimmung der Formänderungsfestigkeit von QUIXFIL und Produkt B Aus Abbildung 10 ist ersichtlich, dass die Kompressionskurve von QUIXFIL bis etwa N linear bleibt, während die Kurve von Produkt B bei rund N von ihrem anfänglichen Verlauf abweicht, entsprechend den in Tabelle 6 angegebenen Formänderungsfestigkeiten. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 17/27

18 QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 18/27

19 Die Formänderungsgrenze ist eine sehr wichtige Eigenschaft zahnärztlicher Materialien, da weder ein Fließen noch eine Rissbildung erwünscht sind und man wissen muss, bei welcher Belastung diese Vorgänge beginnen und nicht, wie bei der Messung der Druckfestigkeit, wann sie enden. Daher ist einleuchtend, dass die Formänderungsfestigkeit eines Materials höher als die bei seiner Verwendung auftretenden Belastungen sein sollte; dies ist bei einem Füllungsmaterial für Seitenzähne von besonderer Bedeutung. Aufgrund der einzigartigen Partikelgrößenverteilung des QUIXFIL-Füllstoffs ist die Formänderungsfestigkeit bei QUIXFIL um 66 % bzw. 26 % höher als bei Produkt B und Produkt A. Die katastrophale Bruchgrenze (Druckfestigkeit) liegt zwar sowohl bei Produkt B als auch bei Produkt A höher als bei QUIXFIL, aber beide werden schon bei wesentlich geringeren Belastungen bleibend beschädigt als QUIXFIL. Material Formänderungsfestigkeit (MPa) Druckfestigkeit (MPa) QUIXFIL 191 (8.0) 278 (10.0) B 115 (7.0) 360 (15.0) A 151 (7.0) 380 (45.9) Tabelle 6 Formänderungs- und Druckfestigkeit (interne Resultate) 3.7 Biegefestigkeit und Biegemodul Klinische Relevanz: Die Biegefestigkeit eines zahnärztlichen Materials ist eine wichtige Eigenschaft, da ein solches Material eventuell in dünnen Schichten oder an schlecht abgestützten Kanten verwendet wird, an denen Biegekräfte auftreten. Daher ist eine hohe Biegefestigkeit erforderlich. Außerdem sollte der Biegemodul in einem geeigneten Bereich liegen, da dieser zusammen mit der Formänderungsfestigkeit über die Sprödigkeit eines Materials entscheidet. Bei einem zu hohen Biegemodul ist das Material spröde, bei einem zu niedrigen Modul kann es verformt werden und zu fließen beginnen. Die Biegefestigkeit wurde gemäß ISO bei Proben mit Nennmaßen von 2 mm im Quadrat und 25 mm Länge gemessen. Da allerdings Materialüberschüsse durch Abschmirgeln entfernt werden mussten, konnten Kratzer und Formänderungen entstehen, die eventuell verfälschte Werte und ein große Variationsbreite zur Folge haben. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 19/27

20 Deshalb wurde die Biegefestigkeit auch nach einem in der Literatur beschriebenen Verfahren gemessen, bei dem die Proben in Glasröhrchen mit 3 mm Durchmesser hergestellt werden. Auf diese Weise entstehen absolut defektfreie zylindrische Proben, und die ermittelten Werte sind hier ein wenig höher und zeigen eine geringere Variationsbreite als beim ISO- Verfahren. Jedoch gibt es, wie aus Abbildung 11 ersichtlich, keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den nach zwei verschiedenen Methoden bestimmten Biegefestigkeiten der drei Materialien. Darüber hinaus zeigten alle drei Materialien einen Biegemodul von jeweils MPa, d.h. alle liegen in einem akzeptablen Bereich mm round samples ISO samples 150 MPa QUIXFIL B A Abbildung 11 Biegefestigkeit 3.8 Oberflächenhärte Klinische Relevanz: Die Oberflächenhärte eines Füllungsmaterials ist ein Maß für seine Beständigkeit gegenüber dein Eindringen in seine Oberfläche und korreliert daher in gewisser Weise mit der Verschleißfestigkeit. Es gibt mehrere Verfahren zur Messung der Oberflächenhärte eines Materials, von denen jede unter speziellen Bedingungen ihre Vorteile hat. Die einfachste Methode ist wohl die Bestimmung der sog. Barcol-Härte, bei der eine federbelastete Nadel in das Testmaterial gedrückt wird. Die Härte ist hier proportional zur Eindrucktiefe der Nadel und kann direkt an einer Skala abgelesen werden. Dieses Verfahren ist zwar sehr schnell, aber die Messwerte QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 20/27

21 können bei Kompositmaterialien variieren, falls die Nadelspitze eine ähnliche Größe wie die Füllstoffpartikel hat oder noch feiner ist. Das Problem ist durch die Anwendung der Vickers- Härteprüfung weitgehend lösbar, bei der eine Diamantpyramide mit einer festgelegten Belastung in die Oberfläche des Testmaterials gedrückt wird. Die Größe des entstandenen Eindrucks wird gemessen und mit Hilfe von Tabellen in Härtewerte umgerechnet. Bei DENTSPLY in Konstanz wurde deshalb die Vickers-Methode angewandt. Die folgenden Härtewerte wurden bei einer Belastung von fünf Kilogramm (49,03 Newton) gemessen und werden daher üblicherweise als HV5-Werte bezeichnet. QUIXFIL 88,1 B 61 A Abbildung 12 Vickers-Härte (HV5) Bei QUIXFIL und Produkt A ist die Oberflächenhärte sehr ähnlich, bei Produkt B jedoch signifikant geringer. 3.9 Röntgenopazität Klinische Relevanz: Die Röntgenopazität eines Füllungsmaterials muss die von Schmelz und Dentin übersteigen, damit es bei Standard-Röntgenaufnahmen sichtbar ist. Allgemein gilt: Je höher die Röntgenopazität eines Füllungsmaterials ist, desto leichter lässt es sich als solches erkennen. Die Röntgenopazität von QUIXFIL und den Konkurrenzmaterialien wurde gemäß ISO 4049, Abschnitt 7.14, im Verhältnis zu Aluminium gemessen. Die Transmission in jedem Bereich des belichteten und entwickelten Films wurde bei 500 nm mit einem Spektrometer für sicht- QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 21/27

22 bares Licht gemessen, und die Röntgenopazität der einzelnen Materialien wurde aus der resultierenden Eichlinie berechnet. Die Röntgenopazität von Dentin entspricht ca. 1 mm Al, die von Schmelz ca. 2 mm Al. 10 Aufgrund seines hohen Füllstoffanteils weist QUIXFIL eine 4,0 mm Al entsprechende Röntgenopazität auf Haftung Klinische Relevanz: Eine starke Haftung am Zahnsubstrat ist zur Vermeidung von Mikroundichtigkeit und, in der heute vorherrschenden konservativen Zahnmedizin, zur Retention des Füllungsmaterials in Abwesenheit einer mechanischen Verzahnung erforderlich. Es wurden Haftungsproben mit QUIXFIL und Xeno III bzw. Prime&Bond NT gemäß den jeweiligen Gebrauchsanleitungen angefertigt. Diese Proben wurden über Nacht bei 37 C in Wasser gelagert und anschließend Thermozyklen zwischen 5 und 55 C ausgesetzt. Xeno III Prime&Bond NT Dentin 18.8 (1.1) MPa 22.0 (3.8) MPa Schmelz 21.8 (1.7) MPA 30 (4.3) MPa Tabelle 7 Haftung von QUIXFIL Die Haftung ist in Verbindung mit beiden Adhäsivsystemen zufriedenstellend, sowohl auf Dentin als auch auf Schmelz Verarbeitungszeit Klinische Relevanz: Eine ausreichende Verarbeitungszeit ist bei Kompositen notwendig, damit der Kliniker alle vorgesehenen Arbeitsschritte in Ruhe ausführen kann. Die Verarbeitungszeit eines lichthärtenden Füllungsmaterials bezeichnet den Zeitraum, in dem es unter den Lichtverhältnissen einer Zahnarztpraxis potentiell verwendbar bleibt. Bei der für ISO 4049 entwickelten Methode wurde ursprünglich eine Standard-Helligkeit von Lux gewählt, die man aber später auf Lux reduzierte. Die Materialien in diesem Bericht wurden allerdings unter den härteren Bedingungen bei Lux geprüft, um QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 22/27

23 eine größere Sicherheitsspanne zu gewährleisten. A 55 B 130 QUIXFIL Sekunden Abbildung 13 Verarbeitungszeit bei Lux Die Verarbeitungszeit muss ausreichen, um das Füllungsmaterial in Ruhe applizieren und formen zu können. Darüber hinausgehende Zeiten haben keinen praktischen Nutzen. ISO 4049 sieht eine Mindestverarbeitungszeit von 60 Sekunden bei Lux vor, aber eine etwas längere Spanne wäre wünschenswert, damit auch bei stärkerer Beleuchtung noch genügend Zeit zur Verarbeitung bleibt. Daher kann sowohl bei QUIXFIL als auch bei Produkt B die Verarbeitungszeit als ausreichend angesehen werden, während sie bei Produkt A etwas kurz ausfällt Dauerbiegefestigkeit Prüfer: Prof. Marc Braem, Universität Antwerpen, Belgien Klinische Relevanz: Bei zahlreichen Prüfungen von Materialeigenschaften, wie etwa Druck- oder Biegefestigkeit, wird einfach die Belastung eines Prüfkörpers so lange erhöht, bis ein Materialversagen eintritt. Da jedoch die häufig sehr starken Kräfte im Laborversuch unter klinischen Bedingungen nur selten auftreten, ist es sinnvoller, herauszufinden, wie sich ein Material unter wiederholten Belastungen verhält, die schwächer sind als jene, die ein sofortiges Totalversagen zur Folge haben. Die Prüfung der Dauerfestigkeit ist ein solches Verfahren zur Ermittlung der Bruchfestigkeit eines Materials bei wiederholter Belastung auf einem Niveau, das nicht zu sofortigem Bruch führt. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 23/27

24 Methode: Die Dauerfestigkeit eines Materials kann im Wesentlichen auf zwei Arten bestimmt werden. Bei der ersten Variante werden Materialproben wiederholt einer festen Belastung ausgesetzt, bis sie brechen. Um statistisch signifikante Resultate zu erhalten, ist jedoch eine große Zahl von Proben erforderlich, und je nach der gewählten Kraft und der Dauerfestigkeit des Materials werden möglicherweise auch sehr viele Lastzyklen benötigt. Bei der zweiten Variante ist die Anzahl der Lastzyklen für jede Versuchsreihe festgelegt, und die Belastung wird in sukzessiven Versuchen erhöht, bis 50 % der getesteten Proben bei der gewählten Anzahl von Zyklen brechen. Dieses zweite Verfahren wurde bei der vorliegenden Prüfung angewandt, bei der die Proben in je Zyklen verschiedenen Belastungen ausgesetzt wurden. Einzelheiten des Tests: Die Proben bei dieser Dauerprüfung waren 1,2 mm hohe, 5 mm breite und 40 mm lange Materialstreifen. Diese wurden vor dem Test 30 2 Tage bei 37 C in Wasser gelagert und auch während des Tests bei 37 C feucht gehalten. Zur Prüfung wurden die Proben zwischen zwei parallelen, 30 mm voneinander entfernten Haltevorrichtungen eingespannt, und in der Mitte des Streifens befestigte Elektromagnete sorgten für eine zweiseitig gerichtete Belastung. Diese Belastung erfolgte mit einer Frequenz von 2 Hz, bis ein Materialbruch eintrat oder Lastzyklen erreicht waren. Wenn während dieses Zeitraums weniger als 50 % der Prüfkörper brachen, wurde der Versuch mit einer um 4 % erhöhten Belastung wiederholt. Material Dauerbiegefestigkeit MPa Statistisch ähnliche Gruppen QUIXFIL 75.8 (3.4) * A 75.8 (2.7) * SureFil 79.4 (5.3) * B 64.6 (3.7) * Tabelle 8 Resulte der Prüfung der Dauerbiegefestigkeit Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich, waren bezüglich der Dauerbiegefestigkeit keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen QUIXFIL, Produkt A und SureFil festzustellen. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 24/27

25 Dagegen zeigte Produkt B eine signifikant geringere Dauerbiegefestigkeit als jedes der drei anderen Materialien Mikroundichtigkeit bei Klasse-II-Kavitäten Prüfer: Manhardt, Universität München Klinische Relevanz: Eine hohe Randdichtigkeit zwischen Zahnsubstanz und Restauration ist notwendig, um das Eindringen von Flüssigkeiten und Bakterien, und damit die Gefahr von Sekundärkaries, zu vermeiden. Methode: Extrahierte menschliche Zähne wurden mit dem zu prüfenden Material in 4 mm dicken Schichten gefüllt, die jeweils 10 Sekunden polymerisiert wurden. Die restaurierten Zähne wurden 48 Stunden bei 37 C in destilliertem Wasser gelagert und anschließend einer beschleunigten Alterung nach dem folgenden Verfahren ausgesetzt: Thermozyklen (5 / 55 C), Verweildauer im Bad jeweils 30 Sekunden mechanische Lastzyklen in einem Kausimulator, mit einem 6-mm-Degusit- Antagonisten und einer Belastung von 50 N. Nach dem Verschluss der Apices und der Fixierung der Zähne in Kunststoff wurden die Zähne eine Stunde bei 37 C in 5 %iges Methylenblau eingelegt, um Undichtigkeiten sichtbar zu machen. Schließlich wurden Schnitte angefertigt und die Undichtigkeit sowohl an den schmelz- als auch an den dentinbegrenzten Bereichen bewertet. Bezüglich der schmelzbegrenzten Füllungsränder wurde die Zahl der Zähne festgehalten, die bis zur Dentin-Schmelz-Grenze keine Undichtigkeit aufwiesen. Es zeigte sich, dass die Kombination QuixFil / Xeno III mindestens so gute Leistungen erbrachte wie die Kombination SureFil / Prime&Bond NT; es gab zwischen diesen beiden Systemen keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Grads der Undichtigkeit. Bezüglich der dentinbegrenzten Füllungsränder wurde die Zahl der Zähne festgehalten, die an der Dentingrenze keine Undichtigkeit zeigten; die Resultate sind in Tabelle 9 dargestellt. Zahl der Zähne ohne Undichtigkeit an der Dentingrenze QuixFil / Xeno III SureFil / Prime&Bond NT 8 0 QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 25/27

26 Tabelle 9 Hier zeigte die Kombination QuixFil / Xeno III deutlich bessere Resultate als die Kombination SureFil / Prime&Bond NT. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 26/27

27 3.14 Polierbarkeit und Zahnbürsten-Abrasion Prüfer: Dr. J.P. Salomon, Prof. J. Déjou: Université de la Méditerranée. UFR d Odontologie de Marseille. Département de Biomatériaux. Klinische Relevanz: Die Oberflächenglätte ist aus ästhetischen wie auch aus praktischen Gründen von Bedeutung, da eine raue Oberfläche nicht nur einen ungenügenden Glanz aufweist, sondern auch Bakterienansiedelungen und Verfärbungen begünstigt. Die Polierbarkeit und die Oberflächengüte von QuixFil wurden von Salomon wie folgt geprüft: Für die Studie wurden rechteckige Proben (5 mm breit, 8 mm lang, 1 mm dick) verwendet. Die drei Materialien (K-0112: Chargen-Nr. UK261851, SureFil: Farbe A2, Chargen- Nr und Produkt B: Farbe A2, Chargen-Nr. D65134) wurden unter einem mit einem Objektträger bedeckten Mylar-Streifen mit einer konventionellen Halogenlampe (ELIPAR TRILIGHT, 3M/ESPE) im Standardmodus (850 mw/cm²) lichtgehärtet, wobei bezüglich der Belichtungszeit die Empfehlung des Herstellers (40 s) eingehalten wurde. Danach wurden die Materialien entweder mit einem 30-µm-Diamantfinierer, gefolgt von einer Behandlung mit Occlubrush und Enhance, oder mit Soflex-Scheiben finiert bzw. poliert. Die mittleren Rautiefen (R a ) nach den einzelnen Behandlungen sind in Tabelle 10 zusammengefasst: Mittlere Rautiefe direkt nach dem Finieren QuixFil SureFil Produkt B Finiermethode m(sd) m(sd) m(sd) p = 30 µm 2,54 (0,36) 2,83 (0,38) ab 2 2,94 (0,75) 0,03 a 2 b 2 b 2 30 µm + Occlubrush 2,44 (0,40) 2,83 (0,41) 2,95 (0,55) 0,003 b 1 30 µm + Enhance 0,21 (0,05) 0,17 (0,04) ab 1 a 1 0,12 (0,03) < 0,0001 b 1 a 1 a 1 Soflex 0,20 (0,03) 0,12 (0,02) 0,10 (0,01) < 0,0001 p = < 0,0001 < 0,0001 < 0,0001 Gruppen mit demselben hochgestellten Buchstaben in einer Zeile unterschieden sich nicht signifikant. Gruppen mit derselben hochgestellten Zahl in einer Spalte unterscheiden sich nicht signifikant. Tabelle 10 a 2 b 2 QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 27/27

28 Es gibt zwar kleine, jedoch statistisch signifikante Unterschiede zwischen den Werten für die verschiedenen Materialien und Behandlungen, aber alle Resultate sind zufriedenstellend und die Unterschiede klinisch nicht relevant. Daher kann festgestellt werden, dass sich QuixFil mindestens so gut wie SureFil oder Produkt B polieren lässt. Rautiefe nach Zahnbürsten-Abrasion Der zweite Teil des Politur-Tests war eine Prüfung des Effekts einer Zahnbürsten- Simulation auf die Rautiefe von K-0112, SureFil und Produkt B nach dem Finieren / Polieren mit (1) einem Diamantfinierer (Körnung 30 µm), (2) einem Diamantfinierer und Occlubrush, bzw. (3) einem Diamantfinierer und dem Enhance-System. Die Resultate sind in Tabelle 11 zusammengefasst: Tabelle 11 Mittlere Rautiefe nach Zahnbürsten-Abrasion QuixFil SureFil Produkt B Finiermethode m(sd) m(sd) m(sd) p= 30 µm 2,82 (0,17) 3 2,78 (0,27) 3 2,78 (0,29) 3 NS 30 µm + Occlubrush 2,29 (0,15) 2,51 (0,23) 2,31 (0,18) 30 µm + Enhance 0,45 (0,17) 1 0,39 (0,13) 1 0,45 (0,21) p= < 0,0001 < 0,0001 < 0,0001 a 2 Gruppen mit demselben hochgestellten Buchstaben in einer Zeile unterschieden sich nicht signifikant. Gruppen mit derselben hochgestellten Zahl in einer Spalte unterscheiden sich nicht signifikant. b 2 a 2 1 0,004 NS Auch hier waren die Unterschiede entweder nicht statistisch signifikant oder zwar signifikant, aber gering; in keinem Fall war ein Unterschied in der Rautiefe klinisch relevant. Daher kann auch festgestellt werden, dass bei QuixFil die Politur nach der Zahnbürsten- Abrasion mindestens so gut erhalten bleibt wie bei SureFil und Produkt B. QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 28/27

29 4 Quellenangaben 1. Feilzer AJ, de Gee AJ, Davidson CL, Curing contraction of composites and glassionomer cements, J. Prosthet. Dent 59: (1988) 2. McConnell RJ, Johnson LN, Corazza L, Gratton DR, Dimension change during setting of composite resin, J. Dent Res. 73:SI;126/ Feilzer AJ, Afrodite I, de Gee AJ, Davidson CL, The influence of water sorption on the development of setting shrinkage stress in traditional and resin-modified glassionomer cements, Dent Mater 11: , (1995) 4. Soltész U, Leupolz M, Dimensionsverhalten von Glasionomerzementen in trockener und feuchter Umgebung, Dtsch Zarnärtzl Z 48, (1993) 5. Attin T, Buchalla W, Keilbassa AM, Hellwig E, Curing shrinkage and volumetric changes of resin-modified glass-ionomer restorative materials, Dent. Mater 11: , (1995) 6. E. A. Fogleman et al., Dental Materials 18 (2002) Martin N, Jedynakiewicz NM, Measurement of Hygroscopic expansion of composite restoratives, J. Dent Res. 74:SI;462/493 (1995) 8. P. Bath, U. Soltész, B. Klaiber, Polymerisationsschrumpfung, Wasseraufnahme nud Quellung von ausgewälhten Komposit Füllungsmaterialien. Report W2/85 from Fraunhofer-Institute Für Wekstoffmechanic 9. de Gee AJ, Pallav P., Occlusal wear simulation with the ACTA wear machine, J Dent 1994;22 Suppl 1:S Hara AT et al., Am J Dent 2001 Dec; 14(6): Leinfelder KF, Suzuki S., In vitro wear device for determining posterior composite wear J Am Dent Assoc 1999 Sep;130(9): QuiXfil Kompendium 6-05.doc Seite 29/27