* Erciyes Üniversitesi Di Hekimli i Fakültesi, Protetik Di Tedavisi AD, Kayseri **Dicle Üniversitesi Di Hekimli i Fakültesi, Protetik Di Tedavisi AD, Diyarbak r
Bu bilimsel çal ma Dicle Üniversitesi Ara t rma Fonunun DÜAPK-012 say l projesiyle desteklenmi tir.
YORULMA TEST N N, ÜÇ FARKLI TAM SERAM K YAPIM S STEM VERT KAL KIRILMA
D RENC ÜZER NE ETK S
THE EFFECT OF FATIQUE TEST ON THE COMPRESSIVE FRACTURE STRENGTH OF
THREE ALL CERAMIC CROWNS
Yrd.Doç.Dr.Mustafa ZORTUK* Prof.Dr.9ebnem ESKIMEZ** Yrd.Doç.Dr.Eylem ÖZDEMIR** Yrd.Doç.Dr.Süleyman AGÜLO>LU**
ÖZET
Amaç: Yorulma testinin tam seramiklerin (IPS Empress II, Geleneksel InCeram ve Celay InCeram) k r lma direnci üzerine etkisinin ara!t r lmas .
Gereç ve Yöntem: Her seramik sistemi için 8 mm çap nda 7 mm yüksekli'inde 20 adet master die haz rland . Her seramik sistemi için 10 adet örne'in k r lma direnci yorulma testi uygulanmadan test edildi. .kinci olarak, her gruba ait kalan örneklere yorulma testi uyguland ve universal test cihaz kullan larak k r lma testi yap ld . Elde edilen sonuçlar tek yönlü ANOVA ve student t testi kullan larak de'erlendirildi. Bulgular: Yorulma testi uygulanan ve uygulanmayan tam seramik kronlar kar! la!t r ld ' zaman, yorulma testi sonras bütün gruplarda k r lma direnci de'erleri azald (p<0.05). Geleneksel InCeram sistemine ait örnekler yorulma testinden en fazla etkilendi (p<0.05). Sonuç: Elde edilen sonuçlara göre, üç farkl tam seramik yap m sistemi aras nda, geleneksel InCeram sistemi en yüksek k r lma direnci göstermesine ra'men yorulma testinden en fazla etkilenen sistem oldu (p<0.05).
Anahtar kelimeler: Tam seramikler, yorulma testi, vertikal direnç
SUMMARY
Purpose: To investigate the effects of fatiguing test on the fracture strength of all-ceramic crowns (IPS Empress II, Conventional InCeram and Celay InCeram).
Material and Methods: Twenty crown; shapes 8mm in diameter and 7mm in height were fabricated for each all-ceramic system. For each ceramic system, 10 specimens were tested for fracture strength without fatiguing. A secondly, remaining specimens was submitted to a fatiguing and then fractured using a universal testing machine for each systems. The results were statically analyzed using a one way ANOVA and Student t test.
Results: When comparing the fracture strength of all-ceramic crowns with and without the fatiguing test, the strength was lower after fatiguing (p<0.05). The strength of conventional InCeram specimens was significantly affected after fatiguing test.
Conclusion: These results suggest that although the conventional In Ceram system has high fracture strength, it is more sensitive to fatiguing test within the three all ceramic systems.
Key words: All ceramics, fatiguing test, compressive strength.
G R
Son y llarda di hekimli inde kullan lan tam
seramik materyalleri h zl bir geli im içerisine girmi tir.
Hastalar ve hekimlerin ihtiyaçlar do rultusunda
mükemmel bir esteti in yarat lmas ve yüksek
teknolojinin cazibesi, tam seramikleri günümüzün en popüler dental ürünü yapm t r. Ancak tam seramiklerin çi neme kuvvetlerine kar gösterdi i mekanik davran ve k r lma direnci hala bir sorun te kil etmektedir. 1,2
Tam seramiklerin k r lma problemlerini in-vitro olarak test eden ara t rmac lar birçok yöntem kullanm t r. Bir k s m ara t rmac , ISO (Uluslararas Standart Organizasyonu) taraf ndan önerilen porselen
örnekler haz rlayarak, üç nokta ve dört nokta k r lma testleri uygulam , bir k sm ise, gerçe i taklit eden protetik restorasyonlar üzerinde test uygulam t r. Ancak, günümüzde yorulma ve k r lma testlerini birbirinden ay rmak pek do ru de ildir. Baz ara t rmac lar tam seramikleri konu alan çal malar nda, çi neme fonksiyonu s ras nda oldu u gibi defalarca kuvvet uygulad nda, materyalin normal ömrünün yani k r lma direncinin de i ece ini belirtmektedirler. Yoshinari4 ve Pröbster5 yapt klar çal mada, seramik sistemleriyle yap lan in-vitro testlerin klinik ortam taklit etmesi gerekti ini bildirmi lerdir. Tam seramiklerin zaman içinde çok dü ük kuvvetler alt nda bile k r lmas n n nedenini, mikroçatlaklar ve pöröz alanlar etraf nda olu an gerilim streslerine ba lam lard r. 3-6
Günümüzde s kl kla kullan lan geleneksel InCeram, Celay InCeram ve IPS Empress II tam seramik sistemleri bu çal mada kullan ld . Bu tam seramik sistemlerinden ilki; fazla ekipman gerektirmeyen pratik bir CAD-CAM yöntemi olan Celay InCeram ikincisi; refraktör die’lar üzerinde f r nlanan geleneksel In-Ceram ve son olarak bas nç- s yöntemiyle elde edilen IPS-Empress II sistemidir.
Ara t rmam z n amac yorulma testinin farkl
yöntemlerle elde edilen üç tam seramik sisteminin k r lma dirençleri üzerine etkisinin in-vitro olarak incelenmesidir.
GEREÇ ve YÖNTEM Pirinç Die’lar(n Haz(rlanmas(
Prepare edilmi premolar boyutlar nda
ekillendirilen 60 adet master die torna makinas nda haz rland (9ekil 1). Kron yüksekli i 7 mm, geni li i 8 mm konik biçiminde olan bu örneklerde, basamak geni li i her yönde 1,5 mm olacak ekilde planland . Labial, palatinal ve aksiyal yüzeylere 6°’lik preparasyon e imi verildi (9ekil 2).
ekil 1: Pirinçten haz rlanan 60 adet master die.
ekil 2: Premolar boyutlar nda !ekillendirilen master die’ n görünümü.
Porselen Alt Yap(lar(n Haz(rlanmas(
Tüm tam seramik kronlar n alt yap lar n n haz rlanmas için, polivinil silikon tip ölçü maddesiyle (Express, ESPE, Seefeld, Almanya) master die’lar n ölçüsü al nd . Al nan ölçü kal plar n n içerisine üretici firman n belirtti i ekilde sert alç döküldü (tip 4). Böylece üzerine tam seramik alt yap lar n modele edilece i 60 adet çal ma die’ elde edildi.
IPS Empress II (Ivoclar, Schaan, Linke tayn) tam seramik kronlar n alt yap lar için, bu sisteme ait olan seramik tabletler ve mufla kullan ld . Mufla içerisinde olu turulan negatif bo luklara 1150oC ve 3.5 bar
bas nçla seramik tabletler preslendi. Presleme i lemi tamamland ktan sonra örnekler elde edildi.
InCeram (Vita Zahnfabrik, Sackingen, Almanya) tam seramik kronlar n alt yap lar için Al2O3 tozu,
kar t r c s v ve ba lay c ajan üretici firma
talimatlar na göre kar t r ld . Bu kar m içine 38 gr’l k InCeram çekirdek materyali tozu eklenerek kar m üç a amada tamamland ve sentetik bir f rça kullan larak refraktör die’lar üzerine modelaj yap ld . Daha sonra die model destekli bu örnekler üretici firma talimatlar na göre InCeram f r n nda bekletildi. Son olarak ince cam tozlar kullan larak camlama i lemi yap ld ve örnekler elde edilmi oldu.
Celay InCeram (Celay Tech, Mikrona, Msviçre) tam seramik kronlar n alt yap lar için, ilk olarak kompozit materyalinden alt yap haz rland . Cihaz n taray c k sm na kompozit alt yap , freze k sm na ise alümina seramik blok yerle tirildi. Kopyalama odas ndaki a nd r c özelli i olmayan özel taray c uçlar kompozit alt yap yüzeyinde dola rken, freze
odas ndaki a nd r c özelli e sahip elmas frezler
senkronik olarak porselen blo u ekillendirdi. Pöröz yap daki celay alt yap lar bu ekilde elde edildi. Bu sisteme ait olan ince cam tozlar distile su ile kar t r ld ve tüm örneklere cam infiltrasyonu yap ld .
Çal mam zda kullan lan 60 adet alt yap
porselenine 0,5 mm kal nl k sa lamak için
ekil 3: Philip GK.19 ve ark. taraf ndan tasarlanan alt yap standardizasyon cihaz n n görünümü.
Porselen Üst Yap(lar(n Haz(rlanmas(
Porselen alt yap lar haz rland ktan sonra dentin-mine porselenleri yap ld . Tüm kronlar ayn boyut ve ayn ekilde elde etmek için pirinç mufla kullan ld . Master die mufla içerisine konulduktan sonra, sürgü-kilit yöntemiyle mufla kapat ld ve negatif bo luk olu tu. Bu negatif bo luk sayesinde 9.5 mm çap nda, 8.5 mm boyunda 60 adet silindirik kron elde edildi (9ekil 4).
ekil 4: Master die içerisine yerle!tirildi'inde standart negatif
bo!luk b rakan pirinç mufla.
Kronlar(n Simantasyonu
Kronlar n marjinal uyumlar tekrar kontrol edildi. Cam iyonomer (Meron, Voco, Almanya) siman kullan larak yap lan simantasyon 3 dakika parmak bas nc yla yap ld ktan hemen sonra, kronlar üzerine 30 N uygulayacak biçimde a rl k b rak ld .
Her tam porselen sisteminden 20 adet örnek
haz rland ve örneklerin yar s na yorulma testi
uyguland . Her grupta 10 adet örnek olacak biçimde 6 grup olu turuldu (9ekil 5) (Tablo 1).
ekil 5: Gruplara ayr lan 60 adet tam porselen kronun görünümü
(IPS Empress II, Geleneksel InCeram ve Celay InCeram).
Tablo 1: Gruplara ait ortalama ve standart sapma de'erleri
(+:Yorulma testi uygulanan grup).
Gruplar Örnek Adedi De er (N)Ortalama Sapma (±Sd) Standart
A IPS Empress II 10 841.5 40.4 B IPS Empress II (+) 10 734.1 52.8 C In-Ceram 10 1343.7 117 D In-Ceram (+) 10 910.7 57.3 E Celay Inceram 10 1244.7 72.4 F Celay-Inceram (+) 10 1132.3 37.0
Yorulma ve k(r(lma testleri
Grup B, Grup D ve Grup F’ ye ait olan örneklere yorulma testi uyguland . Mlk olarak kronun üzerine kuvvet geldi i zaman oynamamas için master die’lar n içine yerle tirilebilece i, çelik bir kaide haz rland . Kronlar n okluzal yüzeyine, dik aç yla, dakikada 30 kere, okluzal kuvvet (50 N) uyguland . Her örnek krona toplam 103kuvvet ara verilmeden uyguland .
Universal Test Ayg t (Hounsfield Test Equipment H50KM, Saldfords Redhill, Mngiltere) ve 4 mm çap nda yuvarlak uç kullan larak vertikal yükleme alt nda örneklerin tümüne k r lma testi uyguland . Yükleme h z 1,5 mm/dk olarak uyguland (9ekil 6).
ekil 6: Tam seramik kronlar n k r lma testi s ras ndaki pozisyonu.
statistiksel De:erlendirme
6 ba ms z grup aras ndaki fark ortaya ç kartmak için ANOVA testi, tam seramik sistemlerinde, yorulma testi uygulanm örnek gruplar ve uygulanmam örnek gruplar aras ndaki fark ise Duncan testi kullanarak ara t r ld .
SONUÇ
Gruplara ait ortalama k r lma direnci ve standart sapma de erleri tablo 1 ’de gösterildi. Gruplar aras nda en yüksek k r lma direnci, yorulma testi uygulanmayan Geleneksel InCeram’da (1343,70 N), en dü ük k r lma direnci ise yorulma testi uygulanan IPS Empress II’de (734.1 N) görüldü. Yorulma testi uygulanan tüm gruplarda uygulanmayanlara göre ortalama k r lma direncinin dü ük oldu u görüldü.
Duncan çoklu kar la t rma testi sonuçlar na göre, IPS Empress II sistemi kullan larak elde edilmi gruplar aras nda, yorulma testi uygulanmam grubun ortalama k r lma direnci fazla olmas na ra men, istatistiksel olarak belirgin bir fark bulunmad ( P>005 ) (Tablo 2).
Tablo 2: 6 grubun ortalama k r lma dirençleri aras ndaki fark n
görünümü (+: Yorulma testi uygulanan grup).
! " # $ ! " $ $ %
Geleneksel InCeram sistemi kullan larak elde
edilmi gruplar aras ndaki k r lma direnci fark ,
istatistiksel olarak anlaml bulundu ( P<005).
Celay InCeram sistemi kullan larak elde edilmi gruplar aras nda, yorulma testi uygulanmam grubun ortalama k r lma direnci fazla olmas na ra men, istatistiksel olarak belirgin bir fark bulunmad ( P>005).
TARTI MA
Tam seramikler a z ortam nda uzun bir zaman diliminde aral klarla gerilimlere maruz kal r. Materyal germe, bask veya transfer testlerindeki kuvvetlerden çok dü ük kuvvetlerle kar la sa bile, yorgunluk
sonucu zaman içinde ba ar s zl a u rayabilir.
Yorgunluk testi dental materyallerinde ba ar s zl k nedeni olarak geçmi te pek az ilgi görmü tür. Ancak günümüzde klinik ortama benzer invitro testlerin, normal ömrün belirlenmesinde daha gerçekçi olaca dü ünülmektedir. Bu nedenle farkl tam seramiklerin mekanik özelliklerinin de erlendirilmesinde yorulma
testi kullanmay tercih ettik.7,9
White ve ark. 8 taraf ndan a z ortam nda ortaya
ç kan statik yorgunlu un seramikler üzerinde etkilerini tahmin edebilmek için yorulma testi uygulamas n n
faydal olaca n belirtmi lerdir. Ohyama ve ark. 10
seramikleri a z ortam nda etkileyen en önemli faktörün çi nemeye ba l statik yorgunluk oldu unu
belirtmi lerdir, yapt klar çal mada, yorulma testi
uygulanan alümina örneklerin, aksiyal k r lma dirençlerinde önemli oranda azalma bulmu lard r.
White ve ark.11 yapt klar ba ka bir çal mada ise, tam
seramik örneklere uygulanan çevrimsel yüklemenin mikro çatlak olu umuna yol açt n , bu nedenle çevrimsel yüklemenin, seramiklerin klinik kullan mlar ndaki etkileri üzerinde tahmin edilebilir
sonuçlar n elde edilmesinde etkili olaca n
belirtmi lerdir.8-11
Çal mam zda k r lma deneyleri sonucunda elde edilen ortalama de erler; IPS Empress II kronlarda, ortalama 841,50 N, geleneksel InCeram kronlarda ortalama 1343,70 N, Celay InCeram kronlarda 1244,20 N‘luk k r lma dayan kl l gösterirken yorulma testi uyguland ktan sonra yap lan k r lma dayan kl l IPS Empress II kronlarda, ortalama 734,10 N, Geleneksel InCeram kronlarda ortalama 910,70 N, Celay InCeram kronlarda 1132,30 N olarak elde edilmi tir.
Ara t rmac lar8,12-16,yorulma testinin pörözitelerden
mikrodefektlerin olu umuna sebep oldu unu, meydana
gelen yap bozukluklar n n da k r lma direncini
azaltt n belirtmi lerdir. Bizim çal mam za göre de yorulma testi, tam seramik kronlar n k r lma direncinde azalmaya neden olmaktad r.8,12-17
Çal mam z n sonuçlar na göre, yorulma testi uygulanan ve uygulanmayan geleneksel InCeram
gruplar aras ndaki fark anlaml (P<005), Celay
InCeram gruplar (P>005) ve IPS Empress II gruplar aras ndaki fark anlams z (P>005) olarak bulunmu tur. Yorulma testi 3 farkl tam porselen sistemi üzerinde farkl etkiler göstermi tir. En fazla dirence sahip olan geleneksel InCeram grubu, yorulma testinden en fazla etkilenen grup olmu tur. Yorulma testi sonuçlar na göre, Celay yöntemiyle elde edilen örneklerin, geleneksel yöntemle elde edilen InCeram örneklerden daha uzun klinik ba ar gösterece i dü ünülebilir. Bunun sebebi, teknisyen taraf ndan yap lan üretim ve maniplasyon hatalar n n Celay InCeram CAD-CAM sisteminde görülmemesidir. Rinke18 ve ark.’da Celay kopya freze sistemiyle elde edilen kronlar n geleneksel InCeram yöntemiyle elde edilen kronlara göre daha fazla dirence sahip oldu unu göstermi tir. 18
Yap sal olarak tamamen farkl geleneksel InCeram ve IPS Empress II tam porselen sistemi, yapt m z yorulma testi sonucunda farkl mekaniksel direnç sergiledi. Yorulma testi uygulanan ve uygulanmayan IPS Empress II kronlar aras nda ise istatistiksel olarak anlaml bir fark bulunmam ba ka bir deyi le Empress, yorulma testinde geleneksel InCeram kronlar kadar etkilenmedi. Bu durum öyle aç lanabilir, IPS Empress II kronlar n yap s nda bulunan lityum disilikat kristalleri ve cam matriks aras ndaki faz, InCeram yap s na göre daha etkili biçimde çatlak ilerlemesini bloke etmektedir.19,20 Ayr ca, lityum disilikat miktar , da l m ve büyüklü üyle ilgili düzenlemeler IPS Empress II in k r lma direncini InCeram’a yakla t rabilece i dü ünülebilir.21,23 Ohyama 10 ve
ark.’lar , alümina tam seramik kronlar içerisinde bulunan lantum silikat cam ve alümina partikülleri aras ndaki s n r boyunca çatlak olu umu varken IPS Empress kristalleri ve cam matriks aras nda çatlak olu umuna rastlanmad n belirtmi lerdir. 10,19-24
Attia 24 ve ark.’lar yorulma testi üzerine yapt klar çal mada, k r lgan bir yap ya sahip olan tam seramiklerin deformasyona kar çok az bir direncinin oldu u ve dolay s yla çatlak noktas ndaki stres miktar n n az olmas gerekti ini belirtmi lerdir. Bu
konuda yap lan di er ara t rmalar da küçük çatlaklar n
birle erek olu turdu u yar klar n tam seramik
restorasyonlar n yap s n zay flatt üzerinedir. Yüzey çatlaklar ve su aras ndaki kimyasal reaksiyon da çatlaklar n kritik boyuta ula mas n ve spontan k r lma olu mas na neden oldu u rapor edilmi tir.25-26
Klinik gerçeklerle kar la t r lacak olunursa in-vitro çal malarda; kron preparasyonu, tükürük,
bakteriyel ortam ve s v ak n n yapt nemi
olu turmak mümkün de ildir. Pröbster5 ve ark.‘lar
yapt klar çal mada, çi neme i leminin 40N’luk
kuvvet kullanarak gerçekle tirildi i ve maksimum 245 ile 545 N’luk kuvvetin olu abilece ini belirtmi lerdir.
Bu çal man n s n rlar dâhilinde yorulma testi
uygulanan 3 farkl tam seramik sistemin k r lma direnci a z ortam nda olu an çi neme kuvveti de erlerinin üzerindedir.27
SONUÇLAR
1. Direkt k r lma testi yap lan gruplarda en yüksek de er geleneksel InCeram’da olmas na ra men yorulma testinden sonra k r lma direnci en fazla etkilen yine geleneksel InCeram’d r.
2. Yorulma testi uygulanan gruplarda en dirençli sistem Celay InCeram olarak bulunmu tur.
3. Bu sonuç uzun süreli kullan mda direnç aç s ndan bu üç tam porselen sistemi aras nda Celay InCeram sisteminin yani CAD-CAM sistemlerinin daha ba ar l olabilece ini göstermi tir.
KAYNAKLAR
1. Blatz MB. Long-term clinical success of all-ceramic posterior
restorations. Quintessence Int 2002; 33: 415-26.
2. McLean JW. Evolution of dental ceramics in the twentieth
century. J Prosthet Dent 2001; 85: 61-6.
3. Mclean JW. High-strength ceramics. Quintessence Int
1987;1:97-106.
4. Yoshinari M, Derand T. Fracture strength of all-ceramic crowns.
Int J Prosthodont. 1994;7: 329-38.
5. Pröbster L. Survival rate of In-ceram restorations. Int J
Prosthodont 1993; 6: 259-63.
6. Yavuzy lmaz H. Metal Destekli Estetik (Veneer – Kaplama)
Kronlar. Gazi Üniversitesi Mleti im Fakültesi Bas mevi, Ankara, 1996.
7. Özkan P, Yüksel G, Çekiç C. Metal desteksiz porselen sistemleri.
8. White SN, Li ZC, Yu Z, Kipnis V. Relationship between static
chemical and cyclic mechanical fatigue in a feldspathic porcelain. Dent Mater 1997; 13:103-10.
9. Sobrinho LC, Cattell MJ, Glover RH, Knowles JC. Investigation
of the dry and wet properties of three all-ceramic crown systems. Int J Prosthodont 1998;11: 255-62.
10. Ohyama T, Yoshinari M, Oda Y. Effects of cyclic loading on the
strength of all-ceramic materials. Int J Prosthodont 1999;12:28-37.
11. White SN, Caputo AA, Vidjak FM, Seghi RR. Moduli of rupture
of layered dental ceramics. Dent Mater 1994;10:52-8.
12. Beschnidt SM, Strub JR. Evaluation of the marginal accuracy of
different all-ceramic crown systems after simulation in the artificial mouth. J Oral Rehabil 1999;26 582-93.
13. Strub R, Beschnidt M. Fracture strength of 5 different all-ceramic
crown systems. Int J Prosthodont 1998;11:602-9.
14. Campbell SD. Evaluation of the fit and strength of an all-ceramic
fixed partial denture. J Prosthet Dent 1988;59;301-6.
15. Bhowmick S, Zhang Y, Lawn BR. Competing fracture modes in
brittle materials subject to concentrated cyclic loading in liquid environments: bilayer structures. J Mater Res 2005;20:2792–800.
16. Chai J, Takahashi Y, Sulaiman F, Chong K. Probability of
fracture off all-ceramic crowns. Int J Prosthodont 2000;13:420-4.
17. Vult von Steyern P, Ebbesson S, Holmgren J, Haag P, Nilner KJ.
Fracture strength of two oxide ceramic crown systems after cyclic pre-loading and thermocycling. J Oral Rehabil 2006;33:682-9.
18. Rinke S, Hüls A, Jahn L. Marjinal accuracy and fracture strength
of conventional and copy-milled all-ceramic crowns. Int J Prosthodont 1995;8: 303-10.
19. Aboushelib MN, de Jager N, Kleverlaan CJ, Feilzer AJ. Effect of
loading method on the fracture mechanics of two layered all-ceramic restorative systems. Dent Mater 2007;23:952-9.
20. Lee SK, Wilson PR. Fracture strength of all-ceramic crowns with
varying core elastic moduli. Aust Dent J 2000;45:103-7.
21. Zahran M, El-Mowafy O, Tam L, Watson PA, Finer YJ. Fracture
strength and fatigue resistance of all-ceramic molar crowns manufactured with CAD/CAM technology. J Prosthodont 2008;17:370-7.
22. Hwang JW, Yang JH. Fracture strength of copy-milled and
conventional In-ceram crowns. J Oral Rehabil 2001;28:678-83.
23. Philip GK, Brukl CE. Compressive strengths of conventional,
twin foil, and all-ceramic crowns. J Prosthet Dent 1984;52:215-20.
24. Attia A, Kern M. Influence of cyclic loading and luting agents on
the fracture load of two all-ceramic crown systems. J Prosthet Dent 2004;92:551-6.
25. Fischer H, Weiss R, Telle R. Crack healing in alumina
bioceramics. Dent Mater 2008;24:328-32.
26. Haselton DR. Clinical assessment of high-strength all-ceramic
crowns. J Prosthet Dent 2000; 83:396-401.
27. Gemalmaz D, Ergin S. Clinical evaluation of all-ceramic crowns.
J Prosthet Dent 2002;87:189-96.
Yaz(Ama Adresi
Yrd.Doç.Dr.Mustafa ZORTUK Erciyes Üniversitesi
Di Hekimli i Fakültesi
Protetik Di Tedavisi Anabilim Dal . Kayseri 38039 Türkiye
Tel : 0 352 4380656 Faks : 0 352 4380657
