Wissenschaftliche Dokumentation

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 2 von 27 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung... 5 1.1 Lichthärtung von Dentalmaterialien... 5 1.2 Optische Transparenz und eine kurze Historie der LEDs... 5 1.3 Einfluss des Initiatorsystems auf die Lichthärtung... 6 1.4 Das "Total Energy" Konzept... 9 1.5 Lichtleiter... 10 2. Technische Daten... 12 3. Ergebnisse aus externen und internen Studien... 13 3.1 Aushärtung von Composites... 13 3.2 Aushärtung von Adhäsiven... 16 3.3 Homogene Aushärtung über die Gesamtfläche des Lichtleiters... 17 3.4 Aushärtung von Composites mit verschiedenen Initiatoren... 19 3.5 Durchhärtung durch Keramik... 20 3.6 Exothermie und Temperaturerhöhung an der Pulpa... 22 3.7 Temperatureinfluss auf Weichgewebe... 25 3.8 Klinische Erfahrung mit der bluephase style... 25 4. Literatur... 26

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 3 von 27 Mit der bluephase style steht innerhalb der innovativen bluephase Familie ein kleines und kompaktes LED-Gerät zur Verfügung, das bei hoher Lichtintensität (1.100 mw/cm2) ergonomisch noch besser in jede Frauen- und Männerhand passt. Mit dem einen Modus lassen sich sowohl Composites, wie auch pulpanahe Adhäsive sicher und gefahrlos aushärten. Wie bei den bewährten Geräten der bluephase-familie enthält auch die bluephase style die eigens entwickelte polywave LED. Was bedeutet polywave? Bis anhin konnten mit konventionellen LED-Lichtgeräten (LED-Geräte der 1. und 2. Generation) nur Composites ausgehärtet werden, die den Photoinitiator Campherchinon enthielten. Alle anderen Initiatorsysteme, zum Beispiel mit Lucirin TPO, mussten kontraindiziert werden. Im Vergleich zu den Halogengeräten war das ein gewisser Nachteil. Mit dem Siegeszug der LEDGeräte mussten viele Dentalproduktehersteller auf diese Tatsache reagieren und die Formulierung ihrer Composites ändern, was zu Einschränkungen der Ästhetik und der Lagerstabilität mancher Produkte führte. polywave (3. Gerätegeneration) erlaubt nun eine uneingeschränkte Aushärtung im Wellenlängenbereich von 380 bis 515 nm. Das Emissionsspektrum der bluephase style ist daher mit dem Wirkungsspektrum der Halogenlampen vergleichbar. Die bluephase Familie mit polywave kann daher Composites mit allen gängigen dentalen Photoinitiatorsystemen uneingeschränkt aushärten.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style LED-Geräte der 2. Generation Seite 4 von 27

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 5 von 27 1. Einleitung 1.1 Lichthärtung von Dentalmaterialien Die Photopolymerisation, die Aushärtung mit Licht, ist in der Zahnheilkunde nicht mehr wegzudenken. Composites, Composite-Befestigungsmaterialien und Adhäsive lassen sich mit Hilfe von Licht aushärten. Diese Anwendungsart erfordert bei der Neuentwicklung entsprechender Materialien ein besonderes Augenmerk auf folgende Eigenschaften: - Farbe und optische Transparenz des Composites - Schrumpfungseigenschaften - Initiatorsystem Diese Eigenschaften wiederum verlangen entsprechende Forderungen an die Lichtpolymerisationsgeräte bzw. Polymerisationslampen. 1.2 Optische Transparenz und eine kurze Historie der LEDs Idealerweise ist ein lichthärtendes Composite optisch transparent. Das heisst, es besitzt eine hohe Durchhärtungstiefe. Bestimmt wird die Durchhärtungstiefe gemäss dem internationalen Standard ISO 4049. Unter festgelegten Bedingungen wird ein 6 mm hoher Composite- Prüfkörper 40 s belichtet. Der nichtpolymerisierte Teil wird abgekratzt und die Dicke des verbliebenen gehärteten Composites mit der Schublehre gemessen. Die Durchhärtungstiefe ist neben der Transparenz von der Belichtungszeit, der Farbe des Composites (Pigmentanteil) und der Bestrahlungsstärke der Polymerisationslampe abhängig. Erste UV-Lampen besassen auf Grund der schlechten UV-Transparenz eine geringe Durchhärtungstiefe. Ausserdem schädigten sie Augen und Weichgewebe. Mit den Halogenlampen, die fast ausschliesslich im visuellen Spektralbereich ausstrahlen, erreichte man im Zuge neuer Entwicklungen immer höhere Leistungsdichten: Astralis 5 ca. 500 mw/cm 2 Astralis 7 ca. 750 mw/cm 2 Astralis 10 ca. 1.200 mw/cm 2 Auf Grund der verbesserten Durchhärtungstiefe konnte die Bestrahlungsdauer drastisch reduziert werden. Plasma- und Laserlampen, mit denen hohe Lichtleistungen zu erzielen sind, konnten sich wegen deren hohen Wärmeentwicklung, bzw. deren hohen Preise auf dem Markt nicht durchsetzen. Als aktuellste Lichtquelle für Polymerisationslampen dienen Licht emittierende Dioden (LEDs). Diese Lichtquelle hat einige Vorteile: - Die Lichtstrahlung erfolgt bei Raumtemperatur. - Sie besitzt eine hohe mechanische Stabilität. - Sie hat eine lange Lebensdauer. - Der Wellenlängenbereich des Emissionsspektrums ist sehr eng. Die ersten dentalen LED-Geräte (1. Generation) besaßen eine recht niedrige Strahlungsflussdichte (ca. 400 mw/cm 2 ). Mittlerweile werden allerdings bei einem Betrieb mit

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 6 von 27 höheren Stromstärken auch Bestrahlungsintensitäten von 1.000 mw/cm 2 und mehr erreicht (2. Generation). Ivoclar Vivadent AG konnte mit der ersten Produktfamilie von bluephase Lichtgeräten hohe Ansprüche auf dem Gebiet der LED-Lichtgeräte umsetzen. Die 2004 eingeführte bluephase (1.100 mw/cm 2 ) legte den Grundstein für die Marke bluephase. Die hohe und zuverlässige Lichtintensität übertraf die der LED-Geräte der 1. Generation bei weitem (Mainz Studie 2006, ADA 2006). In einem nächsten Entwicklungsschritt wurden die LED-Polymerisationslampen der 3. Generation entwickelt. Sie unterscheiden sich durch ihr breites Emissionsspektrum von 380 bis 515 nm, das wie den Halogenlampen die Aushärtung aller bekannten lichtpolymerisierbaren Dentalformulierungen erlaubt. Zu dieser Generation gehören bluephase (G2), bluephase 20i, bluephase C8 und nun die bluephase style. 1.3 Einfluss des Initiatorsystems auf die Lichthärtung Die Aushärtung lichthärtbarer Composite-Systeme findet in Form einer radikalischen Polymerisation statt. Die ankommenden Photonen werden von einem Molekül (Photoinitiator) absorbiert, das durch die aufgenommene Energie angeregt wird. In diesem aktiven Zustand ermöglicht dieses Molekül in Gegenwart eines oder mehrerer Aktivatoren Radikale zu bilden, die die Polymerisationsreaktion auslösen. Solch ein Initiatormolekül kann nur Photonen bestimmter Wellenlängen absorbieren. Ein typisches und sehr weit verbreitetes Initiatormolekül ist Campherchinon. o o 350 370 390 410 430 450 470 490 510 530 Wellenlänge [nm] Abb 1: Absorptionsspektrum von Campherchinon

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 7 von 27 Das Absorptionsmaximum von Campherchinon ist mit 470 nm im blauen Wellenlängenbereich. Weil Campherchinon auf Grund seiner Absorptionseigenschaften eine intensiv gelbe Farbe besitzt, wurden bzw. werden weitere Initiatoren in der Zahnheilkunde verwendet. Speziell bei Composites mit Bleaching-Farben oder bei farblosen Schutzlacken finden sie Anwendung. O C O C CH 3 350 370 390 410 430 450 470 490 510 530 Wellenlänge [nm] Abb 2: Absorptionsspektrum von Phenylpropandion (PPD) PPD (Phenylpropandion): Dessen Absorptionsspektrum reicht vom UV-Bereich bis ca. 490 nm. O C O P 350 370 390 410 430 450 470 490 510 530 Abb 3: Absorptionsspektrum von Lucirin TPO Wellenlänge [nm]

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 8 von 27 Lucirin TPO ist ein Acylphosphinoxid. Es ist deshalb beliebt, weil es nach der Photoreaktion vollständig ausbleicht. Dessen Absorptionsmaximum ist deutlich zu niedrigen Wellenlängen verschoben. Lucirin TPO und PPD können mit herkömmlichen LED-Lampen der 1. und 2. Generation nur bedingt ausgehärtet werden, weil deren enge Spektralverteilung die Absorptionsspektren dieser Initiatoren kaum erfasst. Deshalb war es das Ziel bei der Entwicklung von LED-Geräten der 3. Generation Licht niedriger Wellenlängen auszusenden, das ähnlich wie Halogenlampen auch Lucirin TPO und PPD anregt. bluephase style hat ein zweites spektrales Maximum bei ca. 410 nm (siehe Abb. 4), das die Aushärtung von Materialien mit allen Photoinitatorsystemen erlaubt. Mit einer von Ivoclar Vivadent AG selbst entwickelten LED wird das Spektrum mit Maxima bei ca. 410 nm und 470 nm erreicht. Abb. 4: Wellenlängenspektrum und Bestrahlungsleistung der bluephase style im Vergleich zu drei anderen LED-Geräten aufgenommen mit einer Ulbricht-Kugel (Price, Halifax, 2011) * 1 LED der 2. Generation; * 2 LED der 3. Generation Durch das halogenähnliche Lichtspektrum gibt es im Wellenlängenbereich von 380 bis 515 nm keine Restriktionen mehr. So können im Prinzip alle im Dentalbereich bekannten Photoinitiatoren angeregt werden. Das heißt, dass neben Füllungs-Composites, auch lichthärtende Adhäsive, Bondings, Befestigungs-Composites, Fissurenversiegler und anderes polymerisiert werden kann.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 9 von 27 1.4 Das "Total Energy" Konzept Das aus dem Lichtleiter emittierte Licht wird mit einer Ulbricht-Kugel gemessen, um die genaue Bestrahlungsstärke in mw zu ermitteln. Entsprechende Filter sorgen dafür, dass nur Licht im nützlichen Wellenlängenbereich gemessen wird. Über den Querschnitt des Lichtleiters kann die Bestrahlungsstärke in mw/cm 2 berechnet werden. Das "Total Energy" Konzept besagt nun, dass der Prozess der Lichtinduzierten Polymerisation energieabhängig ist und im Wesentlichen vom Produkt aus Lichtintensität und Zeit bestimmt wird. Das bedeutet 20 s Bestrahlung mit einer Lichtintensität von 800 mw/cm 2 ergibt eine Dosis von 16.000 mws/cm 2. Als Daumenregel wird für die ausreichende Polymerisation eines Compositeinkrements (abhängig von Farbe und Transparenz) von 2 mm eine Dosis von 4.000 bis 16.000 mws/cm 2 empfohlen. Die höheren Dosen werden dabei typischerweise für die dunkleren und weniger transparenten Composites benötigt. In Abhängigkeit von der Lichtintensität eines verwendeten Polymerisationsgeräts können deshalb spezifische Maximalbelichtungszeiten, mit denen auch die kritischeren Farben gehärtet werden können, für 2 mm dicke Inkremente angegeben werden. So ergeben sich die verschiedenen Belichtungsempfehlungen für unterschiedlich intensive Polymerisationsgeräte. Mit sehr starken und lichtintensiven Geräten kann somit die Belichtungszeit reduziert werden um die gleiche Composite-Aushärtung zu erreichen. Man spart auf diese Weise Behandlungszeit. Geforderte Dosis (mws/cm 2 ) Intensität der Lampe (mw/cm 2 ) Empfohlene Belichtungszeit (s) 16.000 16.000 16.000 400 800 1.600 40 20 10 Tab.1: Maximale Belichtungsempfehlungen nach dem "Total Energy"-Konzept

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 10 von 27 Studien und Messungen zufolge erzielen LED-Geräte und Halogenlampen mit gleichen Lichtintensitäten und Belichtungszeiten auch jeweils vergleichbare Durchhärtetiefen bzw. Härteprofile (siehe Tab. 2) Intensität (mw/cm 2 ) Durchhärtungstiefe (LED) (mm) Durchhärtungstiefe (Halogen) (mm) 400 2.40 2.43 600 2.54 2.55 700 2.65 2.67 800 2.73 2.69 Tab. 2: Durchhärtungstiefen von Tetric Ceram (nach P. Burtscher, V. Rheinberger; F&E, Ivoclar Vivadent AG) Für die Aushärtung von Tetric, Tetric EvoCeram und IPS Empress Direct ist eine Energiedosis von 10.000 mws/cm 2 ausreichend. Heliomolar benötigt eine Dosis von 15.000 mws/cm 2. Ein besonderes hoch-optimiertes Initiatorsystem macht es bei Tetric EvoCeram Bulk Fill möglich ein Inkrement von 4 mm mit einer Dosis von 10.000 mws/cm 2 vollständig auszuhärten (siehe Kapitel 3.4). 1.5 Lichtleiter Auch der Lichtleiter hat einen Einfluss auf die Effizienz der Lichtpolymerisationsgeräte. Um eine hohe Leistungsdichte, das heißt Lichtleistung pro Fläche zu erzielen, findet man bei vielen Polymerisationsgeräten Lichtleiter, die einen verringerten Auslassdurchmesser besitzen. Zum Beispiel verjüngt sich der sogenannte Turbo -Lichtleiter der bluephase 16i von 13 mm auf 8 mm. Das hat allerdings einen ungünstigen Effekt auf die Abstrahlcharakteristik des Lichts. Der Abstrahlwinkel wird größer und die Lichtintensität nimmt mit größerem Abstand schneller ab. In der zahnärztlichen Praxis, z. B. bei tiefen Kavitäten oder bei schwer zugänglichen Approximalflächen ist ein größerer Abstand oft nicht zu vermeiden. In der Literatur (Price, 2000) wird berichtet, dass bei einem Abstand von 6 mm bei einem parallelen Lichtleiter die Lichtintensität auf 50 % abfällt, beim Turbolichtleiter gar auf 23 %. Abb. 5: Abstand des Lichtleiters über der Composite-Füllung in der Realität

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 11 von 27 bluephase style hat wie die bereits erhältliche bluephase (G2) einen parallelen Lichtleiter mit entsprechend geringerem Intensitätsverlust bei größerem Abstand von Lichtleiter zu bestrahlender Oberfläche. Bei der bluephase style wurde der Lichtleiter etwas gekürzt, so dass auch in Kombination mit der ergonomischen Stiftform jede Stelle im Mund leicht erreicht werden kann. Lichtleistung normiert 100 90 Lichtleistung [% von max] 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Abstand [mm] G2; 10er LL; High G2; 10>8 LL; High G2 20i; Turbo G1; 13>8 LL; High Abb. 6: Abnahme der Lichtintensität in Prozent mit der Entfernung des Lichtleiters zum auszuhärtenden Material bei Verwendung verschiedener Lichtleiter Homogene Lichtstreuung des parallelen Lichtleiters von bluephase style Lichtstreuung eines Turbo- Lichtleiters (13>8 mm) Diffuse Lichtstreuung bei vorne angebrachter LED Abb. 7: Lichtstreucharakteristika verschiedener Lichtleiter

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 12 von 27 2. Technische Daten

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 13 von 27 3. Ergebnisse aus externen und internen Studien 3.1 Aushärtung von Composites Die Aushärtung von Composites ist die wichtigste Indikation von Lichtpolymerisationsgeräten. Dabei ist die Intensität des Lichts ein wichtiger Parameter (siehe Kap. 1.4) Die Aushärtung der Composites lässt sich zum Beispiel durch die Bestimmung der Härte messen. Dabei werden 2 mm dicke Prüfkörper gemäss den Angaben der Bedienungsanleitung belichtet. Nach 24 Stunden wird die Oberflächenhärte an der Unterseite des Prüfkörpers bestimmt. Kritisch dabei ist, dass der Lichtleiter nicht direkt auf den Composite-Prüfkörper aufsetzt. In der Praxis kann der Abstand zwischen Lichtleiter und Composite mehr als 5 mm betragen. Je nach Abstrahlcharakteristik der Polymerisationslampe bzw. des Lichtleiters kann die Lichtintensität drastisch abnehmen. Aus diesem Grund wurde bei der Untersuchung an der Universität Halifax ein Abstand von 8 mm gewählt. Als Composite wurden Tetric EvoCeram A3 und Tetric EvoCeram Bleach M gewählt. A3 ist ein normal eingefärbtes Composite, Bleach enthält zusätzlich Trübungsmittel. Abb. 8: Knoop-Härten nach Polymerisation von Composite-Prüfkörpern aus 4 mm Entfernung mit verschiedenen sich auf dem Markt befindenden LED-Lampen. Blau: A3, rot: Bleach (Price, Dalhousie Universität Halifax, 2011)

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 14 von 27 Abb. 9: Knoop-Härten nach Polymerisation von Composite-Prüfkörpern aus 8 mm Entfernung mit verschiedenen sich auf dem Markt befindenden LED-Lampen. Blau: A3, rot: Bleach (Price, Dalhousie Universität Halifax, 2011) Die Belichtungsdauer wurde entsprechend den Angaben der Hersteller gewählt. Es zeigt sich, dass die bluephase style unter diesen Bedingungen die Composites gleich oder sogar besser aushärtet als Geräte, die sich bereits auf dem Markt bewähren. Es kann daraus geschlossen werden, dass die bluephase style Composites wirkungsvoll aushärtet. Wichtig ist auch, dass die Lichtintensität und die Belichtungsdauer so gewählt werden, dass kein Temperaturrisiko für die Pulpa und das Weichgewebe entsteht (siehe Kapitel 3.6). Valo Plasma (Ultradent) bluephase style (Ivoclar Vivadent) bluephase G2 High Elipar S10 (3M ESPE) SmartLite PS (Dentsply) Demi (Kerr) 3.200 1.100 1.200 1.200 950 mw/cm 2 1.100 1.300 mw/cm 2 mw/cm 2 mw/cm 2 mw/cm 2 mw/cm 2 Kabel kabellos kabellos kabellos kabellos kabellos Tab. 3: Lichtintensitäten der untersuchten Lichtgeräte; Valo Plasma ist das einzige Kabelgerät Plus

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 15 von 27 Am Beispiel des Composites Tetric EvoCeram A3 wurde in Anlehnung an den internationalen Standard ISO 4049 für dentale Composites die Durchhärtungstiefe gemessen. Zylindrische Prüfkörper von 6 mm Länge wurden gemäss den Herstelleranweisungen mit verschiedenen Polymerisationsgeräten bestrahlt. Der nichtausgehärtete Anteil wird weggekratzt. Die in der Grafik angegebenen Werte beschreiben die verbleibende Länge des Composite-Zylinders. Abb. 10: Durchhärtungstiefen von Tetric EvoCeram nach Belichtung mit verschiedenen Polymerisationslampen bluephase style und bluephase G2 weisen nach der empfohlenen Belichtungszeit die deutlich größten Durchhärtungstiefen auf.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 16 von 27 3.2 Aushärtung von Adhäsiven Bei unvollständiger Aushärtung verringern sich die Scherhaftwerte von adhäsiven Befestigungen auf Dentin und Schmelz. Deshalb wurden die Haftwerte von ExciTE F, Syntac und AdheSE One F nach Aushärtung mit der bluephase style im Vergleich zur bluephase (G2) miteinander verglichen. ExciTE F und Syntac sind klassische Etch und Rinse Adhäsive. Bei AdheSE One F handelt es sich um ein sogenanntes selbstätzendes Adhäsiv. Als Composite wird Tetric EvoCeram in zwei Schichten aufgetragen, wobei diese jeweils für 40 s belichtet wurden. Die Belichtung des Adhäsivs erfolgte bei bluephase (G2) im Low Power Modus. Die Probenkörper wurden vor der Haftmessung 24 h bei 37 C in Wasser gelagert. bluephase style bluephase (G2) Abb. 11: Scherhaftwerte von AdheSE One F, ExciTE F und Syntac auf Dentin und Schmelz nach Aushärtung mit bluephase style und bluephase (G2) zum Vergleich (Ivoclar Vivadent AG, F&E, Schaan, 2010) Resultat: Die mit der bluephase style erzielten Haftwerte liegen bei allen Adhäsiven auf Dentin und Schmelz im gleichen Bereich wie die mit bluephase (G2) (Adhäsiv-Modus), bei gleicher Belichtungszeit (10 s), erreichten Haftwerte. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass bluephase style Adhäsive wirksam aushärtet.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 17 von 27 3.3 Homogene Aushärtung über die Gesamtfläche des Lichtleiters bluephase style besitzt drei lichtemittierende Dioden (siehe Abb. 12). Zwei strahlen bei 470 nm und eine bei 410 nm Wellenlänge, wobei die Lichtintensität der langwelligen LEDs signifikant höher ist. Bei der Anordnung der Dioden erscheint die Lichtintensität am Strahlausgang inhomogen (siehe Abb. 12). Abb. 12: Anordnung der Dioden der bluephase style. a) Aufsicht b) Aufsicht durch Gelbfilter Um sicher zu stellen, dass das Composite, das von diesem Strahl getroffen wird, auch homogen aushärtet, wurde die Mikrohärte an vorher festgelegten diagonalen Schnitten an der Unterseite eines Probenkörpers gemessen (siehe Abb. 4). Abb. 13: Anordnung der Messpunkte zur Bestimmung der Mikrohärte auf der Rückseite eines Composite-Prüfkörpers (blau: Lage der LEDs)

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 18 von 27 Tetric EvoCeram A3 b. N07412 bluephase style Messpunkt Messreihe A Messreihe B Messreihe C 1 476 463 413 2 521 511 523 3 526 516 518 4 538 519 527 5 536 530 520 6 541 528 523 7 558 548 544 8 561 549 576 9 560 546 576 10 578 565 562 11 564 569 576 12 544 559 558 13 533 544 544 14 531 546 549 15 531 543 553 16 539 530 538 17 536 506 524 18 514 468 491 19 462 405 448 Alle Werte in MPa Tab. 4: Ermittelte Mikrohärtewerte aus Messpunkten von Abb. 4 (Ivoclar Vivadent AG, F&E, Schaan, 2010) Die ermittelten Werte bestätigen eine optimale und homogene Aushärtung über die gesamte Oberfläche der Prüfkörper. Ein Unterschied zwischen den LED s verschiedener Wellenlänge konnte nicht festgestellt werden. Die potenzielle Abstrahlinhomogenität hat keine Auswirkung auf die Aushärtung von Composites.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 19 von 27 3.4 Aushärtung von Composites mit verschiedenen Initiatoren bluephase style ist eine LED-Lampe der 3. Generation. Sie emittiert in einem breiten Wellenlängenbereich und kann daher alle im Dentalbereich vorkommenden Lichtinitiatoren anregen. Die Aushärtung von Composites, die kein Campherchinon enthalten wurde bereits mit der bluephase (G2) untersucht. Wie die bluephase style enthält sie LEDs, die bei 470 nm und bei 410 nm emittieren. Die Lichtintensität beider LEDs ist vergleichbar. Anteil CC Anteil Lucirin Anteil PPD Composite 1 0.3 % Composite 2 0.15 % 0.4 % Composite 3 0.8 % Composite 4 0.15 % 0.15 % Composite 5 0.3 % Tab. 5: Experimentelle Composite - Formulierungen mit unterschiedlichem Anteil von Initiatoren in der Monomermischung 160 140 120 Biegefestigkeit /MPa 100 80 60 40 20 0 Komposit 1 Komposit 2 Komposit 3 Komposit 4 Komposit 5 Komposit 1 Komposit 2 Komposit 3 Komposit 4 Komposit 5 Komposit 1 Komposit 2 Komposit 3 Komposit 4 Komposit 5 bluephase Vorgängermodell Astralis 10 Abb. 14: Biegefestigkeiten verschiedener experimenteller Composite-Formulierungen mit unterschiedlichem Initiatorgehalt (siehe Tab. 2) nach 20 s Aushärtung mit dem Vorgängermodell und der bluephase im High Power Modus, im Vergleich zum Halogengerät Astralis 10. (Ivoclar Vivadent AG, F&E, Schaan, 2007)

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 20 von 27 Tetric EvoCeram Bulk Fill ist ein transparentes Composite mit einem speziell entwickelten Initiatorsystem, dass auch bis in Tiefen von 4 mm gleichmäßig aushärtet. Untersuchungen (Tab. 6) zeigten, dass bluephase style in 10 s Tetric EvoCeram Bulk Fill auspolymerisierte. Selbst bei einem Lichtleiterabstand von 8 mm von der Oberfläche erreicht die Vickershärte in 4 mm Tiefe im Composite noch 80% der Härte an der Oberseite. Tetric EvoCeram Bulk Fill Farbe: IVA Polymerisationslampe: bluephase style Belichtungszeit: 10 Sekunden Abstand Belichtung 0 mm % der Oberflächenhärte Abstand Belichtung 8 mm % der Oberflächenhärte 0.0 mm 621 100.0 621 100.0 0.5 mm 629 101.3 616 99.2 1.0 mm 624 100.5 618 99.5 1.5 mm 612 98.6 599 96.5 2.0 mm 601 96.8 580 93.4 2.5 mm 594 95.7 562 90.5 3.0 mm 585 94.2 563 90.7 3.5 mm 568 91.5 528 85.0 4.0 mm 528 85.0 499 80.4 4.5 mm 527 84.9 465 74.9 5.0 mm 529 85.2 431 69.4 5.5 mm 506 81.5 372 59.9 Tab. 6: Vickershärten in verschiedenen Tiefen nach Aushärtung von Tetric EvoCeram Bulk Fill mit bluephase style. 3.5 Durchhärtung durch Keramik Licht- und dualhärtende Composites werden für die adhäsive Befestigung von indirekten restorativen Materialien verwendet. Besonders bei vollkeramischen Restaurationen auf der Basis von glaskeramischen Werkstoffen wird die adhäsive Befestigung mit Composites empfohlen. Auf Grund der Opazität dieser Materialien ist allerdings die Menge des Lichts, die effektiv auf das Composite trifft stark reduziert. Aus diesem Grunde enthalten die meisten Befestigungscomposites auch Initiatoren für die Selbsthärtung. Aus ästhetischen Gründen verzichtet man bei einsehbaren und transluzenten Keramiken gerne auf den selbsthärtenden Katalysator, der zumeist Amine enthält, die über die Jahre nicht lichtstabil sind. So werden im Frontzahnbereich z. B. bei Keramikveneers rein lichthärtende Befestigungssysteme wie das Variolink Veneer verwendet.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 21 von 27 Spätestens hier stellt sich die Frage des neugierigen Dentalspezialisten, ob genug Licht durch die Krone oder das Inlay gelangt um eine ausreichende Aushärtung des Composites zu gewährleisten. Frau Dr. Ilie vom Lehrstuhl Prof. Hickel an der LMU München analysierte die Auswirkung verschiedener Keramiktypen, Schichtstärken und Lichtdurchlässigkeiten auf die Aushärtung eines rein lichthärtenden Composites (Variolink II Base). 30 25 Vickers Härte HV 20 15 10 ProCAD Bleach ProCAD E100 e.max CAD MO1 e.max CAD MO4 5 0 0 mm 0.5 mm 1 mm 2 mm 3 mm Keramikschichtstärken Abb. 15: Vickershärte von Variolink II Base nach Aushärtung durch verschiedene Keramikschichtstärken (ProCAD und IPS e.max CAD) mit einer bluephase (Ilie, München, 2007) ProCAD war eine relativ transluzente Leuzitkeramik (vergleichbar mit IPS Empress CAD), IPS e.max CAD MO ist eine eher opake Lithiumdisilikat-Gerüstkeramik. Bei der transluzenten Keramik lässt sich das Composite bis zu einer Keramikschichtstärke von 3 mm vollständig aushärten, während bei der opakeren Keramik bei einer Schichtstärke von 2 mm bereits ein Härteabfall zu verzeichnen ist. In diesem Fall sind dualhärtende Befestigungscomposites vorzuziehen. Bei der bluephase (G2) handelte es sich um eine LED-Lampe mit einer Lichtintensität von 1.200 mw/cm 2. Für bluephase style sind gleiche Ergebnisse zu erwarten.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 22 von 27 3.6 Exothermie und Temperaturerhöhung an der Pulpa Die hohe Lichtleistung von 1.100 mw/cm 2 ± 10% erzeugt auch Wärme, die zu spüren ist, wenn man sich den Lichtstrahl gezielt auf die Haut richtet. Es besteht vor allem bei der Pulpa-nahen Anwendung der Hochleistungsgeräte die Gefahr, dass die Temperaturentwicklung im Pulpacavum so hoch ist, dass das Gewebe irreversibel geschädigt wird. Bei Prof. Rueggeberg, Medical College of Georgia, wurde eine Untersuchungsmethode zur Pulpaerwärmung entwickelt, die bereits einige Nachahmer gefunden hat. Abb. 16: Schema der Temperaturmessung im Pulpencavum bei Bestrahlung einer bukkalen zylindrischen Kavität. In einem Prämolaren wird eine zylindrische Kavität bukkal präpariert, so dass die Wand zum Pulpencavum eine Stärke von 0.75 bis 1 mm hat. Die Wurzeln werden apikal gekappt, so dass ein Durchlass für einen steten Wasserfluss geschaffen werden kann, der den Wärmeaustausch durch Blutfluss simulieren soll. Gegenüber der Kavität wird ein Zugang in das Pulpencavum präpariert, durch den ein Temperatursensor verlegt wird. Die Zahnwurzeln tauchen in ein auf 34 C temperiertes Wasserbad. Der Lichtleiter wird in einem Abstand von 1 mm zur Kavitätenoberfläche gehalten.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 23 von 27 Abb. 17: Photo eines experimentellen Zahnmodells Abb. 18: Korrespondierendes Röntgenbild Bevor die erste Compositeschicht eingebracht wird, wird das Adhäsiv aufgetragen. Bei diesem Schritt befindet man sich am nächsten zur Pulpa und wird als am kritischsten für den Einfluss auf das Gewebe angesehen. Im Vergleich zur bestehenden bluephase (G2) besitzt bluephase style kein gesondertes Adhäsivprogramm. Deshalb wird als worst case Szenario 10 s direkt in die Kavität gestrahlt. Als Vergleich dient die bluephase 20i im Adhäsivmodus (LOW) als Standard und die bluephase 20i im HIGH-Modus als Negativstandard. Abb. 19: Temperaturerhöhung im Pulpencavum nach 10 s Belichten des Adhäsivs (Rueggeberg, Augusta, 2010)

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 24 von 27 Nach 10 s erhitzt sich das Pulpencavum um 3.4 C. Dieser Wert ist unter dem aktuell gültigen Grenzwert von 5.5 C und zeigt, dass die bluephase style für diese Anwendung risikolos zu gebrauchen ist. Darüber hinaus zeigt diese Messung, dass auch bei einer Fehlanwendung der bluephase nach 10 s Adhäsivaushärten im HIGH-Modus der kritische Grenzwert noch nicht erreicht wird. Wie nahe man dem kritischen Temperaturwert kommt, zeigt ein Vergleich kommerzieller LED- Polymerisationslampen bei 10 s Bestrahlung der Standardkavität ohne Composite-Schicht. Valo im Plasmamode wurde gemäss Herstellerangaben 2 x 3 s verwendet. Eine hohe Lichtintensität kann durchaus zu einem Risiko für Pulpa und Weichgewebe führen. Abb. 20: Vergleich der Temperaturerhöhung bei Bestrahlung mit verschiedenen Polymerisationslampen und verschiedenen Programmen. 5.5 C Temperaturerhöhung ist der momentan akzeptierte Standard bei dem das Pulpagewebe nicht irreversibel geschädigt wird. (Rueggeberg, Augusta, 2010) Cabrio = bluephase style

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 25 von 27 3.7 Temperatureinfluss auf Weichgewebe Der Einfluss der direkten Exposition von Weichgewebe an das Polymerisationslicht wurde an lebenden Ratten an der SUNY in Buffalo untersucht. Histologische Untersuchungen an Rattenbackengewebe (Prof. Munoz, SUNY, Buffalo) zeigten, dass sich das Gewebe nach Bestrahlung mit verschiedenen Polymerisationslampen bei empfohlener Belichtungszeit spätestens nach zwei Wochen wieder regeneriert hatte. Dabei wurden folgende Lichtgeräte untersucht: Lampe Art Lichtintensität (mw/cm 2 ) Belichtungsdauer (s) Energie (mws/cm 2 ) bluephase LED 1.200 10 12.000 bluephase 20i LED 2.000 5 10.000 polywave Astralis 10 Halogen 1.000 10 10.000 Swiss Master Light Halogen 3.000 3 9.000 Sapphire Plasma 2.700 3 8.100 Tab. 7: Die tatsächliche Lichtenergie verschiedener Polymerisationslampen, die im in vivo Versuch beteiligt waren (Munoz, SUNY, 2006, 2009) 10 s Belichten mit der bluephase style ergibt eine Energiemenge von 11.000 mws/cm 2. Daher darf angenommen werden, dass bei einer Bestrahlung der Schleimhaut mit der bluephase style für 10 s bei direkt aufgesetztem Lichtleiter kein irreversibler Schaden am Gewebe entsteht. 3.8 Klinische Erfahrung mit der bluephase style Ein Prototyp der bluephase style wurde im Praxisbetrieb der internen Klinik bei Dr. Peschke eingesetzt. Sowohl bei der Eingliederung direkter Composites als auch bei der Befestigung indirekter Restaurationen hat sich dort die bluephase style bestens bewährt. Die exzellente Ergonomie wurde als besonderer Vorteil hervorgehoben.

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 26 von 27 4. Literatur ADA; Professional Product Review 1, Issue 2, Fall 2006 Burtscher P: Stability of radicals in cured composite materials. Dent Mater 9, 218 221 (1993) Christensen GJ: New LED lights challenge plasma arc. CR Clinicians Report March 2009, Vol. 2, Issue 3 (2009) Clinicians Report: CR 2010;3 (Oct.) Ernst CP, Schattenberg A: Relative Oberflächenhärte verschiedener Composites nach LED- Polymerisation aus 7 mm Abstand. Dtsch Zahnärztl Zeitschr 60, 154-160 (2005) Ernst CP, Busemann I: Feldtest zur Lichtemissionsleistung von Polymerisationsgeräten in zahnärztlichen Praxen. Dtsch Zahnärztl Zeitschr 61, 466-471 (2006) Fan PL, Schumacher RM, Azzolin K, Geary R, Eichmiller FC: Curing-light intensity and depth of cure of resin-based composites tested according to international standards. J Am Dent Assoc 133, 429-433 (2002) Fowler CS, Swartz ML, Moore BK: Efficacy testing of visible-light-curing units. Oper Dent 19, 47 52 (1994) Ilie N, Felten K: Shrinkage behaviour of a resin-based composite irradiated with modern curing units. Dent Mater 21, 483-489 (2005) Koch A, Hiller KA: Effektivität von high Power LED- und Halogenpolymerisationsgeräten durch Keramik. Dtsch Zahnärztl Zeitschr 62, 26-38 (2007) Lussi A, Zimmerli B: Composite-Aushärtung mit neuen LED-Geräten. Schweiz Monatsschr Zahnmed 115, 1182-1187 (2005) Mills RW, Jandt KD, Ashworth SH: Dental composite depth of cure with halogen and blue light emitting diode technology. Br Dent J 186, 388-391 (1999) Pelissier B, Chazel JC, Castany E, Duret F: Lampes à photopolymériser. Stomatologie 1-11 (2003) Price RB, Murphy DG, Dérand T: Light energy transmission through cured resin composite and human dentin. Quintessence Int 31, 659 667 (2000) Price RB: Evaluation of dual peak third generation LED curing light. Contin. Educ. Dent. 26, 331-332, 336-338 (2005) Price RB: Third generation vs a second generation LED curing light. Contin. Educ. Dent. 27, 490-496 (2006) Price RB, Fahey J, Felix C: Knoop hardness of five different composites cured with single-peak and polywave LED curing lights. Quintessece Int. 41, e181-e191 (2010) Tjan AHL, Dunn JR: Temperature rise produced by various visible light generators through dentinal barriers. J Prosthet Dent 59, 433 438 (1988)

Wissenschaftliche Dokumentation bluephase style Seite 27 von 27 Visvanathan A, Ilie N: The influence of curing times and light curing methods on the polymerization shrinkage stress of a shrinkage-optimized composite with hybrid-type prepolymer fillers. Dent Mater 23, 777-784 (2007) Watts DC, Amer O, Combe EC: Characteristics of visible-light-activated composite systems. Br Dent J 156, 209-215 (1984) Diese Dokumentation enthält einen Überblick über interne und externe wissenschaftliche Daten ("Informationen"). Die Dokumentation und die Informationen sind allein für den internen Gebrauch von Ivoclar Vivadent AG und externen Ivoclar Vivadent-Partnern bestimmt. Sie sind für keinen anderen Verwendungszweck vorgesehen. Obwohl wir annehmen, dass die Informationen auf dem neuesten Stand sind, haben wir sie nicht alle überprüft und können und werden nicht für ihre Genauigkeit, ihren Wahrheitsgehalt oder ihre Zuverlässigkeit garantieren. Für den Gebrauch der Informationen wird keine Haftung übernommen, auch wenn wir gegenteilige Informationen erhalten. Der Gebrauch der Informationen geschieht auf eigenes Risiko. Sie werden Ihnen "wie erhalten" zur Verfügung gestellt, ohne explizite oder implizite Garantie betreffend Brauchbarkeit oder Eignung (ohne Einschränkung) für einen bestimmten Zweck. Die Informationen werden kostenlos zur Verfügung gestellt und weder wir, noch eine mit uns verbundene Partei, können für etwaige direkte, indirekte, mittelbare oder spezifische Schäden (inklusive aber nicht ausschliesslich Schäden auf Grund von abhanden gekommener Information, Nutzungsausfall oder Kosten, welche aus dem Beschaffen von vergleichbare Informationen entstehen) noch für pönale Schadenersätze haftbar gemacht werden, welche auf Grund des Gebrauchs oder Nichtgebrauchs der Informationen entstehen, selbst wenn wir oder unsere Vertreter über die Möglichkeit solcher Schäden informiert sind. Ivoclar Vivadent AG Forschung und Entwicklung Wissenschaftlicher Dienst Bendererstrasse 2 FL - 9494 Schaan Liechtenstein Inhalt: Dr. Thomas Völkel Ausgabe: August 2011