Wpływ grubości i koloru licówek ceramicznych na absorpcję mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej*

PROTET. STOMATOL., 2009, LIX, 5, 349-355 Wpływ grubości i koloru licówek ceramicznych na absorpcję mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej* The influence of thickness and shade of porcelain veneers on the absorption of the curing light intensity Karolina Zadroga 1, Piotr Warda 2, Wojciech Kamiński 2, Przemysław Szczyrek 1 1 Z Katedry Protetyki Stomatologicznej IS Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Kierownik: prof. dr hab. n. med. E. Mierzwińska-Nastalska 2 Z Instytutu Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej Kierownik: prof. dr hab. inż. Paweł Szczepański HASŁA INDEKSOWE: licówki ceramiczne, cementowanie adhezyjne, transmisja światła KEY WORDS: porcelain veneers, adhesive cementing, light transmission Streszczenie Wstęp. Licówki ceramiczne znajdują coraz szersze zastosowanie we współczesnej protetyce stomatologicznej, ze względu na ich bardzo dobre walory estetyczne i możliwość minimalnego opracowania tkanek zęba. Efekt estetyczny tego uzupełnienia jest zależny od odpowiednio dobranego koloru oraz transparencji, którą zapewnia materiał ceramiczny. Uzyskanie trwałości funkcjonalnej w przypadku stosowania licówek, jest możliwe dzięki ich prawidłowemu osadzeniu na powierzchni opracowanego zęba. Cel pracy. Celem pracy był pomiar absorpcji mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej przez próbki wykonane z materiału ceramicznego Empress 2 o różnych kolorach i grubości, a także wpływ barwy ceramiki na zmiany długości fali światła lampy polimeryzacyjnej. Materiał i metody. W badaniu zostały użyte krążki ceramiczne wykonane z materiału Empress 2. Przygotowano krążki o średnicy 9,0 mm i grubości: 0,5mm, 1mm, 1,5mm. Wpływ koloru na moc oraz długość fali światła lampy polimeryzacyjnej mierzono dla krążków o kolorach: 240, 530, 540, 310, 320, 330, 430. W badaniu została użyta lampa polimeryzacyjna halogenowa Optilux 150 (Demetron Research Corp, USA) o długości fali 450-500nm i mocy ok. 100mW. Do pomiaru mocy Summary Bakcground: Porcelain veneers have recently become more popular in prosthetic restorations due to their aesthetic values combined with minimum invasive preparation technique. The aesthetic value of this restoration depends on a well-adjusted colour and translucency. Longevity of the restoration is determined by the cementing process, therefore, it is the most important part of the clinical procedure. Aim of the study: To measure the absorption of the intensity of curing light passing through a porcelain sample made of Empress 2 ceramic material according to its colour and thickness, and to find out how the colour of the ceramic material affects the wavelength of the curing light. Material and methods: Ceramic, disc shaped samples (diameter, 9.0 mm and thickness, 0.5 mm, 1mm and 1.5 mm) made of Empress 2 material were used in the study. The effect of colour on the intensity and wavelength of curing light was measured for samples in the following colours: 240, 530, 540, 310, 320, 330, 430. Halogen curing light Optilux 150 (Demetron Research Corp, USA) with light intensity of 100 mw and wavelength of 400 500 nm was used as a focus. Power gauge MM-1 (Vigo, Poland) was used to measure the light intensity * Praca wygłoszona na XVI Konferencji im. Michała Kłopotowskiego, Łódź 17-18.05.2008. 349

K. Zadroga i inni nych jest w głównej mierze uzależniona od efektywnej siły wiązania pomiędzy cementem, a odbudową i zębem filarowym (3). W związku z tym, istotnym etapem w leczeniu protetycznym z zastosowaniem licówek, jest prawidłowo przeprowadzona procedura cementowania adhezyjnego. Wymaga ona staranności i precyzji podczas przygotowywania powierzchni zęba i wewnętrznej powierzchni odbudowy ceramicznej. Czynnikami decydującymi o walorach estetycznych licówek są: odpowiednio dobrany kolor uzupełnienia oraz rodzaj materiału ceramicznego, warunkujący przezierność odbudowy. Ostateczny odcień uzupełnienia zacementowanego na zębie zależy także od wielu innych czynników: od grubości samego uzupełnienia, od grubości warstwy i koloru cementu oraz od barwy oszlifowanego filaru (4). Do wykonywania licówek ceramicznych stosowane są ceramiki o dużej zawartości fazy szklanej, czyli gwarantujące wysoką przezierność. Między innymi znajduje tu zastosowanie system Empress 2 (Ivoclar Vivadent, Liechtenstein). Jest to ceramika tłoczona w wysokiej temperaturze na bazie dwukrzemianu litu. Ma ona dobre właściwości mechaniczne oraz doskonałą przezierność, co sprawia, że jest polecana do wykonywania uzupełnień w przednim odcinku (5). W związku z zastosowaniem do osadzania licówek cementów polimeryzowanych światłem istotne jest określenie czynników, które mają wpływ na prozastosowano miernik mocy MM-1 (Vigo, Polska). Wyniki. Uzyskane wyniki wykazały, że wraz ze wzrostem nasycenia barwy i spadkiem jasności ceramiki malała transmisja światła lampy polimeryzacyjnej. Próbki cienkie i jasne przepuszczały większą ilość mocy promieniowania lampy. Kolor ceramiki nie miał istotnego wpływu na długość fali lampy polimeryzacyjnej. Wnioski. Barwa materiału ceramicznego wpływa na transmisję światła lampy polimeryzacyjnej, a w związku z tym na stopień polimeryzacji cementu kompozytowego. Na przebieg polimeryzacji również mają wpływ czynniki takie jak: struktura materiału ceramicznego, kolor materiału ceramicznego, grubość warstwy cementu, moc lampy polimeryzacyjnej oraz czas polimeryzacji. W celu osiągnięcia odpowiedniego stopnia polimeryzacji należy wydłużyć czas naświetlania. Results: The study results showed that the higher chroma and the lower value of ceramic material, the less light passes through the restoration. Ceramic samples, which were thin and bright, transmitted more intensity of the curing light. Colour did not significantly affect the wavelength of the curing light. Conclusions: The shade of overlaying porcelain affects the light transmission and polymerisation degree. The structure of the ceramic material, its shade, thickness of the cement layer, intensity of the curing light and time of radiation affect the polymerisation process. To achieve an adequate polymerisation of the luting cement, the curing time should be prolonged. Wstęp Licówki ceramiczne są samodzielnymi uzupełnieniami protetycznymi o dużych walorach estetycznych. Wzrost zainteresowania oraz zastosowania tego rodzaju uzupełnień we współczesnej protetyce stomatologicznej jest spowodowany wysokimi wymaganiami estetycznymi pacjentów oraz dążeniem do minimalnej preparacji tkanek zęba przez lekarzy. Uzyskanie korzystnego efektu estetycznego licówek ceramicznych, jak również ich trwałości, jest możliwe dzięki prawidłowemu osadzeniu na powierzchni opracowanego zęba. Do cementowania uzupełnień stosowane są materiały złożone o podwójnym systemie wiązania lub światłoutwardzalne (1). Transparencja ceramiki sprawia, że konieczne jest stosowanie cementu, który nie wpływa na odcień zęba filarowego lub wpływa na niego w korzystnym stopniu np. rozjaśnia w przypadku przebarwień. Ograniczona powierzchnia kontaktu tego typu uzupełnienia z zębem wymaga cementowania adhezyjnego, które zapewnia odpowiednią siłę połączenia odbudowy z zębem filarowym. Materiały złożone spełniają wyżej wymienione wymagania mają bardzo dobre właściwości estetyczne, dostępną szeroką gamę odcieni oraz dużą siłę wiązania wynoszącą nawet do 25 MPa (wytrzymałość na ścinanie) (2). Długotrwała funkcjonalność licówek ceramicz- 350 PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2009, LIX, 5

Licówki ceramiczne ces polimeryzacji materiału złożonego. Wśród tych czynników należy wymienić strukturę materiału ceramicznego, kolor materiału ceramicznego, jego grubość, moc lampy polimeryzacyjnej i czas naświetlania. W opublikowanych wcześniej wynikach badań (4) został opisany wpływ grubości uzupełnienia ceramicznego na stopień absorpcji mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej. Przedstawione obecnie badania są kontynuacją pomiarów czynników wpływających na stopień polimeryzacji materiału złożonego. Podjęto próbę określenia wpływu koloru odbudowy ceramicznej oraz wpływu obu czynników koloru i grubości jednocześnie na absorpcję mocy promieniowania lampy. Cel pracy Celem badań był pomiar absorpcji mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej przez materiał ceramiczny Empress 2 w zależności od jego grubości i barwy. Zbadano również, czy warstwa porcelany wpływa na widmo promieniowania lampy polimeryzacyjnej. Materiał i metody Dla potrzeb badania wykonano próbki z materiału ceramicznego Empress 2 (Ivoclar Vivadent, Liechtenstein). Modele woskowe próbek otrzymano wycinając z wosku modelowego krążki o grubościach 0,5 mm, 1,0 mm i 1,5 mm i średnicy 9,0 mm, specjalnie wykalibrowanym narzędziem metalowym. Następnie zatopiono je w masie osłaniającej i w otrzymaną formę tłoczono ceramikę w wysokiej temperaturze. Wszystkie etapy pracy zostały przeprowadzone zgodnie z zaleceniami producenta odnośnie wykonywania uzupełnień w systemie Empress. Tabela I przedstawia rodzaje próbek użytych w badaniach wpływu grubości oraz wpływu grubości i koloru na transmisję światła lampy polimeryzacyjnej. Badanie wpływu koloru licówki na stopień absorpcji mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej przeprowadzono używając krążków ceramicznych w 7 kolorach: 240, 530, 540, 310, 320, 330, 430, zgodnych z kolornikiem Chromascop (Ivoclar Vivadent, Liechtenstein) (ryc. 1) Odcienie próbek otrzymano w technice malowania, przy użyciu podbarwiaczy ceramiki Empress Shade. Następnie próbki zostały pokryte warstwą szkliwną Empress 2 Glaze (Ivoclar Vivadent, Liechtenstein). Przygotowano siedem krążków o jednakowej grubości 1,0 mm, natomiast krążki w kolorze 430 zostały wykonane w trzech różnych rozmiarach: 0,5 mm, 1,0 mm i 1,5 mm (z tolerancją ± 0,02 mm), aby było możliwe określenie zależności pomiędzy transmisją i kolorem próbek oraz transmisją i ich grubością. Ryc. 1. Kolory próbek zgodne z kolornikiem Chromascop (Ivoclar Vivadent, Liechtenstein). T a b e l a I. Kolory i grubości próbek użytych w badaniach Kolor Grubość 110 240 530 540 310 320 330 430 0,5 mm 1 0,6 mm 3 1,0 mm 3 1 1 1 1 1 1 1 1,5 mm 1 1,6 mm 3 PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2009, LIX, 5 351

K. Zadroga i inni Jako źródła promieniowania do pomiaru absorpcji mocy promieniowania przez próbki użyto lampy polimeryzacyjnej Optilux 150 (Demetron Research Corp, USA). Lampa emitowała promieniowanie w zakresie 400-500 nm o mocy 105 mw, co dla średnicy wyjściowej obrazowodu równej 8 mm daje powierzchniową gęstość mocy 210 mw/cm 2. Do pomiaru mocy promieniowania lampy zastosowano miernik MM-1 (Vigo, Polska). Charakterystyki widmowe promieniowania lampy oraz promieniowania transmitowanego przez próbkę zmierzono monochromatorem Carl Zeiss Jena SPM2 (Niemcy). Badania zostały przeprowadzone w Instytucie Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej. Stanowisko pomiarowe zostało odpowiednio przygotowanie do wykonania badań. Krążki ceramiczne były umocowane na końcu obrazowodu lampy polimeryzacyjnej i zwrócone stroną glazurowaną do jego wyjścia. Istotne było, aby próbka ściśle przylegała do powierzchni obrazowodu. Lampa polimeryzacyjna została umocowana w jednym położeniu dla wszystkich badanych próbek. Wiązka światła po przejściu przez materiał ceramiczny krążka padała bezpośrednio na głowicę pomiarową. Obrazowód z przymocowaną na końcu próbką były maksymalnie przybliżone do czujnika głowicy pomiarowej. Pomiar wykonywano trzykrotnie dla każdego koloru krążków. Wykonanie wielokrotnych pomiarów było konieczne, aby zminimalizować błędy wynikające z zauważonych podczas badań różnic mocy promieniowania lampy po każdorazowym jej włączeniu (rzędu 1-2%). Wyniki Wartości zaabsorbowanej mocy promieniowania przez ceramikę w zależności od jej grubości zostały przedstawione w poprzednim opracowaniu (4). Wyniki tych pomiarów zostały podane jako wartości procentowe w odniesieniu do mocy lampy polimeryzacyjnej, która wynosiła 105 mw (tab. II). W badaniu zależności absorpcji mocy z uwzględnieniem koloru ceramiki wykazano, że próbki o dużym nasyceniu koloru i małej jasności przepuszczają mniej światła, niż próbki jaśniejsze i o niewielkim nasyceniu barwy (ryc. 2). Korelacja wyników pomiarów absorpcji w zależności od koloru z zależnością od grubości wykazała, że próbki grubsze i ciemniejsze zaabsorbowały większą moc promieniowania lampy, niż cienkie i jasne (ryc. 3). Ponadto wykazano, że próbki we wszystkich badanych kolorach zmieniają charakterystyki widmowe promieniowania transmitowanego przez siebie w jednakowym, ale niewielkim stopniu (ryc. 4). Przy opracowywaniu wyników pomiarów założono, że spadek mocy promieniowania następować będzie wykładniczo w funkcji grubości próbki. Z tego powodu wykorzystano wzór opisujący zależność wykładniczą: D = a + be -cx. Występujący we wzorze parametr c (stała zaniku) określa prędkość zaniku danego zjawiska (w tym przypadku w funkcji grubości), wartość D odpowiada wynikom kolejnych pomiarów, a x to odpowiadające im grubości próbek. Pozostałe parametry (a, b) zostały znalezione w wyniku interpolacji. Tak otrzymany wzór posłużył do obliczenia stopnia absorpcji promieniowania dla całego zakresu grubości próbek. Na podstawie wykonanych badań można stwierdzić, że zgodnie z założeniem, moc promieniowania przechodząca przez warstwę ceramiki maleje wykładniczo ze wzrostem jej grubości. Cechy próbek takie jak barwa i jej intensywność są wartościami, które trudno było jednoznacznie określić, dlatego problematyczne stało się również uzyskanie jednolitych wyliczeń ich wpływu na transmisję mocy promieniowania. Na podstawie wyników pomiarów można natomiast ocenić T a b e l a I I. Wartości procentowe transmisji mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej dla badanych grubości próbek ceramicznych (4) *Moc po przejściu przez próbkę Próbka o grubości 0,6 mm Próbka o grubości 1,1 mm Próbka o grubości 1,6 mm 83% 44% 35% * Moc podano w procentach jako P/P0 gdzie P0 jest mocą na wyjściu lampy i wynosi 105 mw. 352 PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2009, LIX, 5

Licówki ceramiczne Ryc. 2. Transmisja światła lampy w zależności od koloru próbki. Ryc. 3. Transmisja światła lampy polimeryzacyjnej w zależności od grubości i koloru próbek. Ryc. 4. Wpływ koloru ceramiki na długość fali lampy polimeryzacyjnej. Ryc. 5. Współczynnik wydłużenia czasu naświetlania w zależności od koloru i grubości ceramiki. stopień wpływu na transmisję promieniowania każdego z badanych kolorów próbek. Im większe jest nasycenie barwy i mniejsza jasność, tym więcej światła absorbuje ceramika. W celu osiągnięcia prawidłowego stopnia polimeryzacji materiału cementującego, należało stratę mocy promieniowania wynikającą z jego przejścia przez warstwę ceramiki, skompensować poprzez wydłużenie czasu naświetlania. Możliwe było wyznaczenie współczynnika wydłużenia czasu naświetlania, który określił ile razy należało zwiększyć czas naświetlania w zależności od grubości i barwy odbudowy ceramicznej (ryc. 5). Tabela III przedstawia wartości współczynnika wydłużenia czasu naświetlania dla różnych grubości i różnych odcieni materiału ceramicznego. Dyskusja W stomatologii estetycznej odpowiedni dobór koloru ma kluczowe znaczenie dla powodzenia leczenia oraz zadowolenia pacjenta. Podczas dobierania koloru odbudowy należy wziąć pod uwagę cechy koloru takie jak: odcień, jasność, nasycenie, a także jakość i ilość światła w gabinecie dentystycznym, kolor wyposażenia i otoczenia pacjenta w gabinecie, barwę oszlifowanego filaru oraz rodzaj i kolor cementu. Odpowiednio dobrany przez PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2009, LIX, 5 353

K. Zadroga i inni T a b e l a I I I. Wartości współczynnika wydłużenia czasu naświetlania Kolor Grubość 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 430 3 3 4 4 5 5 6 7 8 9 10 310 3 3 4 5 5 6 7 8 9 11 13 320 3 4 4 5 6 7 8 9 10 12 14 330 3 4 5 6 7 8 9 11 13 16 18 240 3 4 4 5 6 7 8 9 11 12 14 530 3 4 4 5 5 6 7 8 10 11 13 540 4 4 5 6 7 9 10 12 14 17 20 lekarza kolor to tylko część sukcesu, ponieważ najtrudniejszą rzeczą jest takie przekazanie informacji technikowi, aby ten, w zupełnie innych warunkach barw i oświetlenia, potrafił odtworzyć kolor zgodny z tym postrzeganym przez lekarza i pacjenta. Wielu dentystów, aby uniknąć nieporozumień, stosuje systemy komputerowego dobierania koloru, za pomocą specjalnych urządzeń np. Spectro Shade (MHT, Szwajcaria). Dobór koloru może również odbywać się w obecności technika dentystycznego. Każdy z tych sposobów jest prawidłowy, a idealnie dobrany kolor uzupełnienia protetycznego gwarantuje sukces leczenia estetycznego. Należy równocześnie zwrócić uwagę na fakt, że kolor uzupełnienia może pociągać za sobą również pewne niekorzystne konsekwencje, bowiem nasycenie, jasność i barwa wpływają na absorpcję mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej. Uzupełnienia pełnoceramiczne cementowane są adhezyjnie za pomocą cementów, należących do materiałów złożonych, światłoutwardzalnych lub o podwójnym systemie wiązania. Do polimeryzacji takiego cementu niezbędna jest energia świetlna dostarczana przez lampę polimeryzacyjną. Aby osiągnąć warstwę cementu, wiązka światła musi pokonać przeszkodę w postaci warstwy ceramiki. Materiał złożony w swojej budowie chemicznej składa się z dwóch składników: organicznej żywicy i nieorganicznego wypełniacza (6). Konieczny jest również inicjator reakcji polimeryzacji foto lub chemoinicjator. W chwili obecnej producenci materiałów złożonych dążą do stosowania jednego rodzaju fotoinicjatora we wszystkich rodzajach materiałów złożonych, aby uniknąć problemu czułości tego związku na różną długość fali światła lampy polimeryzacyjnej. Dotąd niektóre materiały lepiej wiązały pod wpływem światła lamp halogenowych (szersze spektrum światła), a inne pod wpływem lamp diodowych, czy światła laserowego. Powodowało to konieczność stosowania różnych źródeł światła dla różnych materiałów. W chwili obecnej najczęściej stosowanym fotoinicjatorem reakcji polimeryzacji jest kamforochinon. Jest to substancja, która pod wpływem niebieskiego światła widzialnego o długości fali λ=470 nm, rozpoczyna w obecności monomeru i koinicjatora reakcję polimeryzacji materiału (7). Moc lampy polimeryzacyjnej użytej w opisanym badaniu jest mała i zapewne niewystarczająca do przeprowadzenia polimeryzacji w warunkach in vivo, jednak otrzymane procentowe wyniki absorpcji mocy są prawdziwe również dla lamp o wyższej mocy. Na podstawie wykonanych badań stwierdzono, że barwa odbudowy ceramicznej wpływa na transmitowane widmo fali lampy polimeryzacyjnej jedynie w niewielkim stopniu, co oznacza, że nie ma ona istotnego znaczenia i można ten fakt pominąć. Podsumowanie W celu uniknięcia komplikacji związanych z odcementowaniem uzupełnienia lekarz powinien wydłużyć czas naświetlania cementu co najmniej o podany w tabeli współczynnik. Należy pamiętać, że grubość licówki ceramicznej nie jest jednakowa i zmienia się 354 PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2009, LIX, 5

Licówki ceramiczne od okolicy przyszyjkowej do brzegu siecznego. Jej kolor również nie jest jednolity, zwykle składa się z kilku odcieni. Dodatkowo w warunkach klinicznych może nie być możliwości idealnie prostopadłego i kontaktowego ustawienia powierzchni obrazowodu lampy z powierzchnią licówki, co również wpływać będzie na ilość promieniowania docierającego do cementu. W związku z tym, należy wybrać maksymalną wartość współczynnika wydłużenia czasu naświetlania. Jednocześnie trzeba wziąć pod uwagę efekt powstawania wysokiej temperatury podczas polimeryzacji cementu, co może działać uszkadzająco na miazgę zęba filarowego. Opisane badanie zostało przeprowadzone w warunkach in vitro, więc ten czynnik nie był analizowany. Piśmiennictwo 1. Chan K. C., Boyer D. B.: Curing Light-activated Composite Cement through Porcelain. J. Dent. Res., 1989, 68(3), 476-480. 2. Szczyrek P., Zadroga K., Mierzwińska Nastalska E. : Cementowanie uzupełnień pełnoceramicznych przegląd piśmiennictwa. Część II. Protet. Stomatol., 2009, 1, 15-24. 3. Peumans M., Van Meerbeek B., Lambrechts P., Vanherle G.: Porcelain veneers: a review of the literature. Journal of Dentistry 2000, 28, 163 177. 4. Zadroga K., Kamiński W., Warda P., Szczyrek P.: Adhezyjne cementowanie licówek ceramicznych badanie absorpcji mocy promieniowania lampy polimeryzacyjnej przez próbki materiału ceramicznego Empress 2. Stomatologia Współczesna. 2007, 14, 12-17. 5. Akgungor G. Akkayan B., Gaucher H.: Influence of ceramic thickness and polymerization mode of a resin luting agent on early bond strength and durability with a lithium disilicate-based ceramic system. J. Prosthet. Dent., 2005, 94, 234-41. 6. Jodkowska E., Wagner L.: Wprowadzenie do ćwiczeń przedklinicznych z materiałoznawstwa. Materiały stosowane w stomatologii zachowawczej i endodoncji., Oficyna Wydawnicza Akademii Medycznej w Warszawie, Warszawa, 2006. 7. Pączkowski J.: Fotochemia polimerów teoria i zastosowanie., Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2003. Zaakceptowano do druku: 18.VI.2009 r. Adres autorów: 02-006 Warszawa, ul. Nowogrodzka 59 Zarząd Główny PTS 2009. PROTETYKA STOMATOLOGICZNA, 2009, LIX, 5 355