Transkrypt

1 Agata M. Niewczas 1), Daniel Pieniak 2), Pawe³ Kordos 3), Leszek Gardyñski 4) PROGNOZOWANIE TRWA OŒCI WYPE NIEÑ STOMATOLOGICZNYCH NA PODSTAWIE BADAÑ LABORATORYJNYCH Streszczenie W artykule opisano metodê prognozowania trwa³oœci wype³nieñ stomatologicznych wed³ug kryterium zmêczeniowej propagacji szczeliny brze nej pomiêdzy wype³nieniem a twardymi tkankami zêba. Szczelina brze na inicjowana jest poprzez skurcz polimeryzacyjny wype³nienia. Rozwój szczeliny jest wynikiem wielu zjawisk zu yciowych. Celem badañ by³o okreœlenie wp³ywu udarowych obci¹ eñ mechanicznych (IC) oraz cyklicznych obci¹ eñ termicznych - szoków termicznych (TC) na degradacjê szczelnoœci wype³nienia stomatologicznego oraz wykazanie koniecznoœci uwzglêdniania tego typu wymuszeñ w przyspieszonych badaniach laboratoryjnych trwa³oœci wype³nieñ stomatologicznych. Wykazano, e cykliczne szoki termiczne (TC) oraz udarowe obci¹ enia mechaniczne (IC) maj¹ istotny wp³yw na postêp degradacji wype³nienia. Wykazano równie, e w badaniach in vitro wymuszenia tego typu nie mog¹ byæ pominiête. Precyzyjna ocena stanu wype³nienia, oparta na ocenie iloœciowej, powinna uwzglêdniaæ pomiary nieszczelnoœci w ca³ym zakresie g³êbokoœci ubytku tzn. we wszystkich strefach styku wype³nienia z tkankami zêba a nie tylko przy powierzchni ucia. WSTÊP Próchnica zêbów ludzkich polega na demineralizacji nieorganicznych czêœci tkanek zêba i rozk³adzie czêœci organicznej tkanek twardych zêba. Zniszczona struktura zêba nie regeneruje siê, jednak leczenie mo e powstrzymaæ postêpuj¹c¹ próchnicê. Celem leczenia jest zachowanie zêba i zapobie enie powik³aniom [9]. Zachowawcza metoda leczenia polega na usuniêciu zniszczonej tkanki twardej zêba i w jej miejscu wprowadzenie wype³nienia, s³u ¹cego odbudowie zêba i odzyskaniu funkcji czynnoœciowychfizjologicznych [33]. Obecnie czêsto do tego celu wykorzystywane s¹ kompozyty polimerowe, szczególnie na wype³nienia zêbów bocznych-trzonowych i przedtrzonowych. Kompozyty tego typu charakteryzuj¹ siê stosunkowo d³ug¹ trwa³oœci¹, odpowiednimi 1) Katedra i Zak³ad Stomatologii Zachowawczej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie. 2) Szko³a G³ówna S³u by Po arnicze, Warszawa. 3) Katedra Silników Spalinowych i Transportu, Politechnika Lubelska. 4) Katedra In ynierii Materia³owej, Politechnika Lubelska. 172

2 do warunków œrodowiska eksploatacji w³aœciwoœciami fizyko-mechanicznymi oraz zachowuj¹ estetyczny wygl¹d zbli ony do wygl¹du tkanek naturalnych przez d³ugi czas eksploatacji. Charakterystycznym zjawiskiem towarzysz¹cym wprowadzeniu polimerowego wype³nienia stomatologicznego jest skurcz polimeryzacyjny. Jest on g³ówn¹ przyczyn¹ nieszczelnoœci wype³nienia. Skurcz polimeryzacyjny kompozytów polimerowych jest skomplikowanym procesem fizycznym i chemicznym [18]. W materia- ³ach bazuj¹cych na systemie metakrylowym procedura polimeryzacji, inicjowana œwiat³em prowadzi do zmiany wi¹zañ podwójnych cz¹steczek materia³u na pojedyncze, co tak e przyczynia siê do zmniejszenia objêtoœci [32]. Istotne znaczenie ma temperatura œrodowiska eksploatacji kompozytu polimerowego. W warunkach fizjologicznych w jamie ustnej, wystêpuj¹ zró nicowane temperatury zale ne od spo ywanych produktów. Oddzia³ywanie termiczne na odmienne struktury wype³nienia i tkanek twardych zêba, powoduje zmianê ich wymiarów geometrycznych i warunków wzajemnego przylegania. Takie oddzia³ywanie powi¹zane ze zmian¹ stanu naprê enia w obszarze styku tkanek zêba i wype³nienia, mo e prowadziæ do mikroprzecieku [8]. Mikroprzeciek bakteryjny polega na penetracji mikroorganizmów i ich proliferacji w objêtoœci pomiêdzy wype³nieniem a œcian¹ ubytku. Wynikiem mikroprzecieku jest próchnica wtórna wystêpuj¹ca wzd³u œcian wype³nienia, która prowadzi do ostatecznej degradacji fizyko-biologicznej wype³nienia [22]. W przypadku zawansowanej degradacji wype³nienia powstaje równie ryzyko oddzia³ywania czynników toksycznych na strukturê miazgi [28]. Prace dotycz¹ce oceny oddzia³ywañ termicznych na rozwój szczeliny brze nej (rys. 1) by³y podejmowane od wielu lat [4]. Obecnie uwa a siê, e najistotniejsz¹ przyczyn¹ degradacji wynikaj¹c¹ z oddzia³ywañ termicznych jest ró nica wartoœci wspó³czynnika rozszerzalnoœci cieplnej, który dla dostêpnych na rynku kompozytów polimerowych wacha siê w zakresie pomiêdzy 26 a / C [7], natomiast dla szkliwa i zêbiny wynosi odpowiednio / C i / C [36]. Drug¹ grup¹ obci¹ eñ œrodowiskowych (oddzia³ywañ otoczenia) s¹ obci¹ enia mechaniczne wynikaj¹ce z fizjologicznego procesu ucia z oraz obci¹ enia o charakterze udarowym, zwi¹zane z doraÿnie wystêpuj¹cymi czynnoœciami gryzienia b¹dÿ z przypadkowymi kontaktami przeciwstawnych zêbów. Takie obci¹ enia wystêpuj¹ m.in. u osób z wadami zgryzu lub podczas niespodziewanego nagryzienia na tward¹ czêœæ np. pestkê. Si³y generowane w wyniku nietypowych oddzia³ywañ udarowych s¹ znacznie mniejsze od tych wystêpuj¹cych w trakcie spo ywania produktów spo ywczych. Dotychczas problem wp³ywu na uk³ad z¹b-wype³nienie tego typu oddzia³ywañ nie by³ podejmowany, chocia jak wiadomo jest on znany stomatologom. W literaturze publikowano dot¹d jedynie wyniki symulacji si³ okluzyjnych wystêpuj¹cych w akcie ucia [14, 20, 27, 29, 30]. W niniejszym artykule przedstawiono metody realizacji i opisano wyniki dwóch odmiennych testów zmêczeniowych: cyklicznych szoków termicznych (TC) oraz cyklicznych obci¹ eñ udarowych (IC). 173

3 METODA Obiekt badañ W zêbach przeznaczonych do badañ wypreparowano modelowe ubytki pierwszej klasy wg Blacka. Zwracano uwagê, aby wypreparowane ubytki by³y powtarzalne wymiarowo oraz aby œciany boczne ubytków by³y prostopad³e do jego dna. W ubytkach zak³adano wype³nienia z kompozytu œwiat³outwardzalnego z mikrowype³niaczem zgodnie ze wskazaniami producenta o g³êbokoœci trzech milimetrów, co umo liwi³o kontakt wype³nienia ze szkliwem i zêbin¹. W ubytkach zak³adane by³y wype³nienia z materia³u kompozytowego zgodnie ze wskazaniami producenta. Szkliwo i zêbina wytrawiane by³y 37% kwasem ortofosforowym. Nastêpnie na wszystkie œciany ubytku aplikowany by³ system wi¹ ¹cy. Materia³ kompozytowy zak³adany by³ do ubytku w warstwach o gruboœci ok. 2 mm ka da i naœwietlany lamp¹ halogenow¹ w czasie 40 sekund. W obydwu próbach zmêczeniowych: cyklicznych szoków termicznych (TC) oraz cyklicznych obci¹ eñ udarowych (IC) na wype³nienia zastosowano hybrydowy kompozyt polimerowy z mikrowype³niaczem o nazwie handlowej Heliomolar (Ivoclar Vivadent AG). Materia³ ten jest kompozytem o matrycy polimerowej opartej na zwi¹zkach metakrylanowych. W próbie TC wykorzystano 31 próbek. W próbie IC wykorzystano 14 próbek. Na ka dej próbce wykonano po 20 pomiarów szerokoœci szczeliny brze nej. Symulacja szoków termicznych (TC) Urz¹dzenie do realizacji symulacji szoków termicznych (rys. 1) sk³ada³o siê z mikroprocesorowego uk³adu sterowania oraz uk³adu hydraulicznego. Urz¹dzenie umo li- Rys. 1. Stanowisko do badañ trwa³oœciowych z wyszczególnieniem podzespo³ów modu³u szoków termicznych: 1 mikroprocesorowy modu³ steruj¹cy, 2 zawory steruj¹ce, 3 symulator ucia, 4 pompa perystaltyczna, 5 termostat ch³odz¹cy, 6 ultratermostat grzej¹cy 174

4 wia³o powstawanie szoków termicznych w próbkach zêbów umieszczonych w naczyniu pomiarowym. Dzia³anie urz¹dzenia polega³o na okresowym pompowaniu i wypompowywaniu cieczy roboczej z naczynia pomiarowego. Naczynie pomiarowe by³o naprzemiennie nape³niane ogrzan¹ (temp. 55 C) lub och³odzon¹ ciecz¹ (temp. 5 C) robocz¹ z dwóch niezale nych uk³adów kondycjonowania temperatury. Czas wykonywania poszczególnych czynnoœci by³ programowany. Czas przetrzymania cieczy och³odzonej i podgrzanej wynosi³ po 30 s, czas wypompowania i wpompowania cieczy roboczej wynosi³ po 10 s. Symulacja obci¹ eñ udarowych (IC) Zmienne naprê enia powtarzaj¹ce siê w materiale pod wp³ywem udarów i zmiennych si³ ucia os³abiaj¹ wype³nienie i powoduj¹ powstawanie w nim pêkniêæ i nieci¹g³oœci zw³aszcza w strefie powierzchniowej na krawêdzi wype³nienia. Po du ej liczbie udarów zmienia siê wytrzyma³oœæ materia³u i lokalnie nastêpuje jego niszczenie (pêkniêcia zmêczeniowe). Testy zmêczeniowe by³y wykonane na specjalnie skonstruowanym symulatorze obci¹ eñ udarowych (rys. 2) Symulator obci¹ eñ udarowych jest wyposa ony w silnik z przek³adni¹ k¹tow¹ (PK, rys. 2) Obracaj¹ca siê krzywka (KR, rys. 2) unosi ramiê z kulk¹. Po osi¹gniêciu maksymalnego wzniosu krzywki ramiê opada i kulka uderza w powierzchniê badanego zêba. Wartoœæ si³y udaru obliczona dla warunków badañ przeprowadzonych w niniejszej pracy wynosi³a 3,76 N. Rys. 2. Schemat symulatora obci¹ eñ udarowych 175

5 Obserwacje mikroskopowe Stopieñ degradacji uk³adu biomechanicznego tkanka zêba - wype³nienie kompozytowe analizowano na podstawie obserwacji mikroskopowych. Obserwacje przeprowadzono na mikroskopie optycznym. Obserwowano przekrój pod³u ny zêbów (rys. 3). Po przeprowadzeniu symulacji szoków termicznych próbki zêbów wstêpnie inkludowano. Nastêpnie zêby przecinano bez deformacji na po³owê (rys. 3) wykorzystuj¹c do tego celu przecinarkê Struers a, Accutom 50. Przekroje zêbów powtórnie inkludowano w ywicy epoksydowej (Epofix HQ). Tak przygotowane próbki szlifowano na papierach œciernych o kolejno malej¹cej granulacji (220, 400, 800) i polerowano na polerce Rotopol 21 stosuj¹c zawiesiny diamentowe (automatycznie dozowane za pomoc¹ przystawki Multidoser) o ró nej granulacji: 9 mm, 6 mm, 3 mm, 1 mm. Szerokoœæ szczeliny mierzono wykorzystuj¹c do tego celu komputerowy analizator obrazu firmy Clemex sprzê ony z mikroskopem metalograficznym Olympus PMG 3. Rys. 3. Schemat próbek badanych zêbów: A1, A2, B1, B2 obszary obserwacji szczeliny brze nej WYNIKI BADAÑ Pomiar szczeliny brze nej po serii obci¹ eñ termicznych przeprowadzono na mikroskopie skaningowym (rys. 4). Obserwacje mikroskopowe powierzchni wype³nienia (rys. 5) pokazuj¹ obecnoœæ du ych zniszczeñ na powierzchni kontaktu wype³nienia z tkankami zêba. Uszkodzenia maj¹ postaæ pêkniêæ propaguj¹cych prostopadle do szczeliny brze nej. Pêkniêcia przebiegaj¹ce w kierunku prostopad³ym do szczeliny brze nej s¹ wyraÿnie widoczne. Przyczyn¹ powstawania tych pêkniêæ s¹ najprawdopodobniej obci¹ enia dynamiczne. 176

6 Rys. 4. Obraz mikroskopowy szczeliny brze nej Rys. 5. Obraz SEM powierzchni uj¹cej Podstawowe parametry rozk³adów statystycznych szerokoœci szczeliny brze nej przedstawiono w tabeli 1. Wyszczególniono: wartoœæ œredni¹, medianê, modê, wartoœæ minimaln¹ i maksymaln¹, odchylenie standardowe. Wyniki pomiarów szczeliny brze nej przedstawiono na wykresach, grupuj¹c je w sposób nastêpuj¹cy: wyniki pomiarów szerokoœci szczeliny brze nej wype³nieñ z materia³u Heliomolar Radiopaque w zale noœci od liczby cykli termicznych TC (rys. 6), wyniki pomiarów szerokoœci szczeliny brze nej wype³nieñ z materia³u Heliomolar Radiopaque w zale noœci od liczby cykli udarowych IC (rys. 7), Na wykresach przedstawionych na rysunkach 6 i 7, wartoœci od 1 do 10 oznaczaj¹ g³êbokoœci pomiaru. Wartoœæ 10 oznacza punkt pomiaru przy powierzchni ucia, natomiast wartoœæ 1 oznacza najg³êbiej po³o ony punkt pomiaru. 177

7 Tabela 1. Statystyki opisowe wyników pomiarów szerokoœci szczeliny brze nej /LF]EDF\NOL 1 UHGQLD 0HGLDQD 0RGD 0LQ 0D[ %á GVWG 7&,& PXOWLSOH Rys. 6. Wyniki pomiarów szerokoœci szczeliny brze nej (próba TC) Rys. 7. Wyniki pomiarów szerokoœci szczeliny brze nej (próba IC) 178

8 Graficzne miary zmiennoœci szerokoœci szczeliny brze nej przedstawiono na wykresach ramkowych (rys. 8, rys. 9). 0HGLDQD =DNUHVQLHRGVWDM F\FK 2GVWDM FH (NV WUHPDOQH V]HURNR üv]f]holq OLF]EDF\NOLWHUPLF]Q\FK Rys. 8. Wykres ramkowy zmian szerokoœci szczeliny brze nej w funkcji liczby cykli termicznych (próba TC) 0HGLDQD =DNUHV QLHRGVWDM F\FK 2GVWDM FH (NVWUHPDOQH V]HURNR üv]f]holq OLF]EDF\ONLXGDUyZ Rys. 9. Wykres ramkowy zmian szerokoœci szczeliny brze nej w funkcji liczby cykli udarów (próba IC) DYSKUSJA Proces degradacji materia³ów kompozytowych stosowanych na wype³nienia stomatologiczne jest wieloetapowy. Degradacja wype³nienia przejawia siê g³ównie poprzez rozwój szczeliny w obszarze brzegowym wype³nienia i tkanek zêba. G³ówn¹ przyczyn¹ inicjacji mikroprzeciekania brze nego jest wspomniany powy ej skurcz polimeryzacyjny wype³nienia [3, 5, 12, 24, 26, 35]. Przed polimeryzacj¹ odleg³oœæ miêdzy 179

9 cz¹steczkami zawieraj¹cymi wi¹zania podwójne C=C wynosi 3,4 c. W trakcie polimeryzacji nastêpuje zamiana wi¹zañ podwójnych C=C na pojedyncze C-C i odleg³oœæ miêdzy cz¹steczkami zmniejsza siê do 1,54 c [22]. Naprê enia wewnêtrzne resztkowe w materiale wype³nienia oraz w tkankach twardych zêba, bêd¹ce wynikiem skurczu polimeryzacyjnego powoduj¹ odkszta³cenie struktur uk³adu z¹b-wype³nienie [6, 11, 23]. Wynikaj¹cy z tego stan naprê enia powoduje oddzia³ywanie si³ skierowanych przeciwnie do si³ adhezyjnych systemu wi¹ ¹cego tkanki zêba i materia³u wype³nienia [32]. Analizuj¹c dotychczasowe publikacje z zakresu symulacji zmêczenia cyklicznymi szokami termicznymi [13, 17] oraz w oparciu o zaprezentowane tu badania w³asne zauwa ono, e fluktuacje warunków œrodowiska jamy ustnej (w szczególnoœci zmiany temperatury) mog¹ prowadziæ do postêpu degradacji systemu z¹b wype³nienie. W publikacjach innych autorów, m.in. w badaniach prowadzonych z wykorzystaniem termograwimetru, równie wykazano wp³yw temperatury œrodowiska u ytkowania kompozytów polimerowych na bazie ywic metakrylanowych na ubytek masy wype³nienia oraz dekompozycje i depolimeryzacjê jego struktury [1]. Konsekwencj¹ rozwoju nieszczelnoœci brze nej jest m.in. penetracja p³ynów ustrojowych o fluktuuj¹cych temperaturach w objêtoœci szczeliny brze nej [24] oddzia³uj¹cych rozklinowuj¹co na po³¹czenie tkanek zêba z kompozytem. Skutkuje to próchnic¹ wtórn¹ œcian ubytku, a w dalszym etapie rozwoju nawet zapaleniem miazgi [21]. W opisywanych tu badaniach w³asnych sprawdzono czy szczelina brze na zmienia swoje wymiary pod wp³ywem szoków termicznych. W tym celu dokonano oceny ró nic miêdzy wynikami uzyskanymi w kolejnych przedzia³ach liczby symulowanych szoków termicznych, opieraj¹c siê na wynikach testu post hoc HSD Tukey a dla nierównych licznoœci. W przypadku wyników uzyskanych z próby TC nie wykazano istotnych ró nic (p = 0,05) miêdzy wynikami uzyskanymi w zakresach od 2000TC do 60000TC. Natomiast wykazano istotne ró nice miêdzy wynikami po 90000TC a wynikami uzyskanymi we wszystkich wczeœniejszych zakresach obci¹ enia (tab. 2). Istotne jest jak zmienia³a siê szerokoœæ szczeliny brze nej w ró nych strefach pomiaru, poniewa na ró nych g³êbokoœciach wype³nienie graniczy z odmiennymi tkankami zêba szkliwem i zêbin¹. Fluktuacje temperatury s¹ inne w ró nych g³êbokoœciach wype³nienia. Najwy sze i najni sze temperatury w próbie cyklicznych szoków termicznych (TC) wystêpuj¹ na powierzchni ucia, poniewa ma tu miejsce bezpoœredni kontakt z ciecz¹ robocz¹ (kontakt z symulowanym œrodowiskiem jamy ustnej). Tabela 2. Wyniki testu HSD Tukey a (próba TC) 180 7& ^`0 ^`0 ^`0 ^`0 ^`0 ^` ± ^` ± ^` ± ^` ± ^` ±

10 Kontakt ten przek³ada siê na stan naprê enia w strefach powierzchniowych. W publikacji [10] dokonano oceny MES rozk³adu naprê eñ w obszarze granicznym struktur wype³nienia i tkanek zêba, powsta³ych w wyniku szoku termicznego. Wykazano, e najwiêksze naprê enia wystêpuj¹ na styku struktur wype³nienia i szkliwa w strefie przypowierzchniowej kompozytu (ok. 9,2 MPa). Kszta³t wykresu na rysunku 9 wskazuje na zró nicowanie zmêczeniowych zmian szerokoœci szczeliny brze nej na ró nych g³êbokoœciach pomiaru w trakcie testu TC. Najwiêksz¹ zmiennoœæ szerokoœci szczeliny brze nej obserwowano w strefie pomiaru przy powierzchni ucia ( 9 10). W tej strefie obserwowano równie najwiêksz¹ szerokoœæ szczeliny brze nej. Podobne zale noœci obserwuje siê równie w strefie pomiaru przy granicy szkliwno-zêbinowej (DEJ) punkt 6 na wykresach. W strefie zêbiny ( 1 5) maksymalne szerokoœci szczeliny brze nej s¹ mniejsze. Podobny do obserwowanego w strefie szkliwa kszta³t charakterystyki degradacji wystêpuje u podstawy wype³nienia. W badaniach degradacji wype³nieñ stomatologicznych powodowanej wymuszeniami mechanicznymi badacze czêsto wykorzystywali urz¹dzenia symuluj¹ce proces ucia. Opracowano ró ne symulatory ucia. Du ¹ grupê stanowi³y urz¹dzenia symuluj¹ce jedynie oddzia³ywanie pionowych si³ zgryzowych w antagonistycznie zamocowanych próbkach [30, 14, 29]. Prowadzono równie badania na symulatorach umo liwiaj¹cych kondycjonowanie wielu parametrów procesu symulacji m.in.: si³ zgryzowych, temperatury oraz prêdkoœci przep³ywu sztucznej œliny [14] oraz symulacjê procesu ucia jednoczeœnie na du ej liczbie próbek [27, 30]. Wykorzystywano równie symulatory umo liwiaj¹ce kombinacjê horyzontalnych i wertykalnych ruchów antagonistycznych próbek [20]. W wiêkszoœci przypadków znacz¹co upraszczano warunki obci¹- eñ pomijaj¹c niekiedy wiele istotnych czynników œrodowiska jamy ustnej, b¹dÿ upraszczano geometriê modeli poddanych obci¹ eniom [2]. Ogólnie rzecz ujmuj¹c symulowano si³y cyklicznie zmienne, zwi¹zane z aktem ucia. Pomijano ca³kowicie obci¹ enia o charakterze udarowym, zwi¹zane z doraÿnie wystêpuj¹cymi gwa³townymi zdarzeniami polegaj¹cymi na przypadkowym i niezamierzonym kontakcie przeciwstawnych zêbów, podczas którego wielkoœæ generowanych si³ jest ma³a. Przyjêto, e w tym przypadku si³y (udary) mog¹ wynosiæ co najwy ej kilka newtonów. Porównuj¹c t¹ wartoœæ do si³y najczêœciej wykorzystywanej w symulacji si³ okluzyjnych (od 50 do 100 N) wartoœæ ta wydaje siê ma³o znacz¹ca. Trzeba jednak pamiêtaæ, e si³y generowane podczas ucia s¹ kontrolowane przez cz³owieka a dynamika kontaktu przeciwstawnych próbek jest znacznie ni sza, co oczywiœcie ma wp³yw na wielkoœæ energii powsta³ej podczas kontaktu. Wp³yw udarowego wymuszenia mechanicznego (IC) na parametry szczeliny brze nej oceniano wykorzystuj¹c test sam test statystyczny, którego u yto w próbie TC. W tym przypadku nie wykazano istotnych ró nic (p = 0,05) miêdzy wynikami uzyskanymi w zakresach od 20000IC do 60000IC. Natomiast wykazano ró nice miêdzy wynikami uzyskanymi po 90000IC a wynikami uzyskanymi we wszystkich wczeœniejszych zakresach obci¹ enia (tab. 3). Wykazano zatem, e obci¹ enia udarowe nie powinny byæ pomijane w cyklicznych symulacjach obci¹ eñ fizjologicznych, których celem jest analiza trwa³oœci wype³nieñ 181

11 Tabela 3. Wyniki testu HSD Tukey a (próba IC),& ^`0 ^`0 ^`0 ^` ± ^` ± ^` ± stomatologicznych z kompozytów polimerowych. Istotny wzrost szerokoœci szczeliny jest ju obserwowany po stosunkowo niewielkiej liczbie cykli udarowych. Z literatury wiadomo, e w przypadku symulacji wy ej wspomnianych cyklicznych si³ okluzyjnych istotny wzrost degradacji wype³nieñ kompozytowych obserwowany jest dopiero po przekroczeniu kilkuset tysiêcy cykli obci¹ enia a graniczna liczba cykli wynosi 1,5 miliona. Na rysunku 7 zaprezentowano wykres wyników szerokoœci szczeliny brze nej po realizacji próby obci¹ eñ udarowych (IC). Podobnie jak to mia³o miejsce w przypadku próby TC, najwiêksze szerokoœci szczeliny brze nej obserwowano przy powierzchni ucia ( 9 10) oraz w obszarze granicy szkliwno-zêbinowej (DEJ 6). Obserwowany jest równie spadek szerokoœci szczeliny brze nej po oko³o 1/3 liczby cykli obci¹ eniowych. WyraŸny wzrost szerokoœci we wszystkich strefach pomiaru obserwowany po IC. W obydwu próbach zmêczeniowych TC i IC wykazano znacz¹cy wzrost szczeliny po cykli obci¹ enia. Œrednia szerokoœæ szczeliny (tab. 1) jest tu prawie dwukrotnie wiêksza od wyników uzyskanych z wczeœniejszych zakresów obci¹ enia (TC: a [ = 0,0107 mm; IC: a [ = 0,0104 mm). Kszta³ty powierzchni wykresów szerokoœci szczeliny brze nej po obydwu próbach (TC i IC) wskazuj¹ na niemonotoniczny wzrost szczeliny. Obserwuje siê okres zerowego przyrostu szczeliny. W tym przypadku mo na to t³umaczyæ tym, e dominuj¹c¹ rolê w degradacji mechanicznej uk³adu z¹b-wype³nienie odgrywa³y uszkodzenia innej natury np. mikropêkniêcia w wype³nieniu kompozytowym bêd¹ce m.in. wynikiem procesu relaksacji naprê eñ w³asnych kompozytu prowadz¹c poœrednio do zatrzymania rozbudowy szczeliny przy jednoczesnej dekohezji wype³nienia. PODSUMOWANIE 1. Na podstawie przeprowadzonych badañ wykazano, e wymiary geometryczne szczeliny brze nej wystêpuj¹cej pomiêdzy bry³¹ materia³u wype³nienia i tward¹ tkank¹ zêba mog¹ stanowiæ wa n¹ miarê degradacji biomechanicznej uk³adu z¹b-wype³nienie. W wiêkszoœci wczeœniejszych badañ problem nieszczelnoœci brze nej ujmowano tylko od strony jakoœciowej [19, 24, 34]. Bardzo niewielu autorów analizowa³o dot¹d nieszczelnoœæ brze n¹ iloœciowo [31]. Tak e, niewiele publikacji prezentuje 182

12 podejœcie iloœciowo-jakoœciowe, w którym miar¹ nieszczelnoœci brze nej jest zmiennoœæ parametrów poœrednich np: zmiennych elektrycznych [16] b¹dÿ elektrochemicznych [25]. 2. Na podstawie uzyskanych wyników nale y stwierdziæ, e konieczna jest parametryzacja procesu degradacji uk³adu z¹b-wype³nienie okreœlona szerokoœci¹ szczeliny w ca³ym obszarze styku wype³nienia z tkank¹ zêba. Szczególnie odnosi siê to do kompozytów polimerowych aplikowanych wielowarstwowo do ubytku w zêbie 3. Wykazano, e cykliczne szoki termiczne (TC) oraz udarowe obci¹ enia mechaniczne (IC) maj¹ znacz¹cy wp³yw na proces degradacji biomechanicznej wype³nienia. Dlatego nale y uznaæ za konieczne oddzia³ywanie tych wymuszeñ w programie przyœpieszonych badañ trwa³oœci wype³nieñ stomatologicznych. PIŒMIENNICTWO 1. Achilias D.S., Karabela M.M., Sideridou I.D. Thermal degradation of light-cured dimethacrylate resins Part I. Isoconversional kinetic analysis. Thermochemica Acta 472, 2008: Borkowski K., Kotousov A., Kahler B. Effect of material properties of composite restoration on the strength of the restoration dentine interface due to polymerization shrinkage, thermal and occlusal loading. Medical Engineering & Physics 29, 2007: Braga R.R., Boaro L.C.C., Kuroe T., Azevedo C.L.N., Singer J.M. Influence of cavity dimensions and their derivatives (volume and C factor) on shrinkage stress development and microleakage of composite restorations. Dental Materials, No 22, 2006: Bullard R.H., Leinfelder K.F., Russell C.M. Effect of coef?cient of thermal expansion on microleakage. J. Am. Dent. Assoc. 116, 1988: Calheiros C.F., Sadek F.T., Boaro L.C.C., Braga R.R. Polymerization stress related to radiant exposure and its effect on microleakage of composite restorations. Journal of Dentistry, No 35, 2007: Cara R.R., Fleming G.J.P., Palin W.M., Walmsley A.D., Burke F.J.T. Cuspal deflection and microleakage in premolar teeth restored with resin-based composites with and without an intermediary flowable layer. Journal of Dentistry 35, 2007: Combe E.C., Burke Trevor F.J., Douglas W.H. Dental biomaterials. Norwell, MA, USA: Kluwer Academic Publishers; 1999: Craig R.G. (ed.). Restorative dental materials. 10 th ed. St. Louis, Missuri: C.V. Mosby Company; Fejerskov O., Kidd E. Dental Caries. Second Edition. Blackwell Munksgaard Fenner D.N., Robinson P.B., Cheung P. M-Y. Three-dimensional?nite element analysis of thermal shock in a premolar with a composite resin MOD restoration. Medical Engineering & Physics 20, 1998: Fleming G.J.P., Cara R.R., Palin W.M., Burke F.J.T. Cuspal movement and microleakage in premolar teeth restored with resin-based filling materials cured using a soft-start polymerisation protocol. Dental Materials 23, 2007:

13 12. Fleming G.J.P., Hall D.P., Shortall A.C.C., Burke F.J.T. Cuspal movement and microleakage in premolar teeth restored with posterior filling materials of varying reported volumetric shrinkage values. Journal of Dentistry, No 33, 2005: Geis-Gerstorfer J. In vitro corrosion measurements of dental alloys. Journal of Dentistry 1994, 22: Heintze S.D., Zellweger G., Zappini G. The relationship between physical parameters and wear of dental composites. Wear 263, 2007: Ira P., Kopytyñska A., D¹browska A., Kupka T.W., Tanasiewicz M., Gibas M. What is the polymerization shrinkage of a hybrid (nano/submicroparticle-filled) polymer-based composite used in artistic dentistry? Nowa Stomatologia 2, 2006: Iwami Y., Hayashi M., Takeshige F., Ebisu S. The accuracy of electrical method for microleakage evaluation by a three-dimensional analysis. Journal of Dentistry 35, 2007: Joyston-Bechal A., Kidd E., Joyston-Bechal S. Essentials of dental caries: the disease and its management. 2 nd ed. Oxford: Oxford University Press 1998: Li J., Li H., Fok S.L. A mathematical analysis of shrinkage stress development in dental composite restorations during resin polymerization. Dental Materials 24, 2008: Magni E., Zhang L., Hickel R., Bossu M., Polimeni A., Ferrar M. SEM and microleakage evaluation of the marginal integrity of two types of class V restorations with or without the use of a light-curable coating material and of polishing. Journal of Dentistry 36, 2008: Mehl C., Scheibnerb S., Ludwiga K., Kern M. Wear of composite resin veneering materials and enamel in a chewing simulator, Dental Materials No 23, 2007: Murray P.E., Smyth T.W., About I., Remusat R., Franqin J.C., Smith A.J. The effect of etching on bacterial microleakage of an adhesive composite restoration. Journal of Dentistry 30, 2002: Niewczas A., Pieniak D., Bachanek T., Surowska B., Bieniaœ J., Pa³ka K. Prognosing of functional degradation of bio-mechanical systems exemplified by the tooth-composite filling system. Ekspoloatacja i Niezawodnoœæ / Maintenance and Reliability nr 1(45), Palin W.M., Fleming G.J.P., Nathwani H., Burke F.J.T., Randall R.C. In vitro cuspal deflection and microleakage of maxillary premolars restored with novel low-shrink dental composites. Dental Materials 21, 2005: Piemjai M., Watanabe A., Iwasaki Y., Nakabayashi N. Effect of remaining demineralised dentine on dental microleakage accessed by a dye penetration: how to inhibit microleakage? Journal of Dentistry, No 32, 2004: Pradelle-Plassea N., Wenger F., Picarda B., Colona P. Evaluation of microleakage of composite resin restorations by an electrochemical technique: the impedance methodology. Dental Materials 20, 2004: Rosin M., Urban A.D., Gartner C., Bernhardt O., Spleith C., Meyer G. Polymerization shrinkage-strain and microleakage in dentin border cavites of chemical and light-cured restorative materials. Dental Materials, No 18, 2002: Salles C., Tarrega A., Mielle P., Maratray J., Gorria P., Liaboeuf J., Liodenot J.J. Development of a chewing simulator for food breakdown and the analysis of in vitro flavor compound release in a mouth environment. Journal of Food Engineering, No 82, 2007: Sideridou I., Achilias D.S., Kyrikou E. Thermal expansion characteristics of light-cureddental resins and resin composites. Biomaterials 25, 2004:

14 29. Stappert C.F.J., Chitmongkolsukc S., Nelson R., Silvad F.A., Atte W., Strub J.R. Effect of mouth-motion fatigue and thermal cycling on the marginal accuracy of partial coverage restorations made of various dental materials. Dental Materials, No 24, 2008: Steiner M., Mitsias M.E., Ludwig K., Kern M. In vitro evaluation of a mechanical testing chewing simulator. Dental materials, No 25, 2009: Sun J., Eidelman N., Gibson S.L. 3D mapping of polymerization shrinkage using X-ray micro-computed tomography to predict microleakage. Dental Materials 25, 2009: Sun J., Lin-Gibson S. X-ray microcomputed tomography for measuring polymerization shrinkage of polymeric dental composites. Dental Materials 24, 2008: Swift E.J. Jr., Heymann H.O., Roberson T.M. Stomatologia zachowawcza. Tom 1. wyd. Czelej, Warszawa Taha N.A., Palamara J.E.A., Messer H.H. Cuspal de?ection, strain and microleakage of endodontically treated premolar teeth restored with direct resin composites. Journal of Dentistry 37, 2009: Wilder Jr. A.D., Swift Jr. E.J., May Jr. K.N., Thompsona J.Y., McDougal R.A. Effect of?nishing technique on the microleakage and surface texture of resin-modi?ed glassionomer restorative materials. Journal of Dentistry No 28, 2000: Xu HC, Liu WY, Wang T.Measurement of thermal expansion coef?cient of human teeth. Aust. Dent. J. 34, 1989: FORECASTING OF DENTAL FILLINGS DURABILITY ON THE BASIS OF LABORATORY EVALUATION Abstract The paper describes a method of forecasting durability of dental fillings according to the criterion of fatigue expansion (propagation) of the marginal gap between the filling and the hard tissue of the tooth. The marginal fissure is initiated by the polymer shrinkage of the filling. Development of the fissure results from a number of wear phenomena. The aim of the study was to evaluate the influence of impact mechanical loadings (IC) and thermal impact loadings (TC) on degradation of tightness of a dental filling as well as to provide evidence for the necessity of including this type of forces in accelerated laboratory tests of dental filling durability.it has been revealed that cyclical thermal shocks (TC) and impact mechanical loadings play a crucial role in degradation of the filling. In authors opinion, this type of forces shall be taken into consideration while performing In vitro tests. Accurate evaluation of the condition of teething, based on quantitative evaluation shall include the measurements of untightness in all contact zones between a filling and the tooth tissues, not only by the mastication surface. 185