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In der vorliegenden In-vitro-Studie wurden verschiedene Polymerisationsgeräte und –verfahren hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Randschlussqualität und Randdichte von Klasse II-Kompositfüllungen untersucht. Ziel der Arbeit war es, zu prüfen, ob einerseits die Softstart-Polymerisation gegenüber der Standardpolymerisation mit Halogenlampen sich vorteilhaft auf die Randqualität und ob andererseits, im Gegensatz dazu, eine Aushärtung mit hoher Lichtintensität mittels Plasmalichtgerät die Qualität des Füllungsrandes verschlechtert. Hierzu wurden an 60 kariesfreien menschlichen Molaren standardisierte, allseitig schmelzbegrenzte Klasse II-Kavitäten präpariert. Diese wurden selektiv mit Phosphorsäure angeätzt und mit dem Adhäsivsystem OptiBond FL® behandelt. Die Herstellung der Füllungen wurde am approximalen Rand mit einer dünnen Schicht des fließfähigen Komposits Revolution® begonnen und dann mehrschichtig mit dem Komposit Herculite XRV® fertiggestellt. Das Bonding und die Komposite wurden mit folgenden Geräten und Verfahren polymerisiert: - ESPE Elipar® Trilight Standard (Kontrollgruppe) - ESPE Elipar® Highlight – Stufenpolymerisation - ESPE Elipar® Trilight – Exponentialmodus - Bisco’s VIP – The Pulse-Delay Cure Technique® - American Dental Technologies – The Plasma ARC Curing System® - DMDS Apollo 95 E Von den Testzähnen wurden vor und nach künstlicher Alterung durch Thermocycling Kunstharz-Replika hergestellt. Diese wurden einer morphologischen Randanalyse im Rasterelektronenmikroskop unterzogen. Danach wurde die Randdichtheit der Füllungen mittels Farbstoffpenetrationstest untersucht. Die Ergebnisse der REM-Untersuchung dieser Studie zeigten, daß mit allen getesteten Geräten sehr gute Restaurationen hinsichtlich der Randqualität vor künstlicher Alterung hergestellt werden konnten. Sowohl vor als auch nach der Temperaturwechselbelastung erzielten Füllungen, die mit dem Plasmalichtgerät DMDS Apollo 95 E ausgehärtet wurden, signifikant oder tendenziell eine bessere Randschlussqualität als Restaurationen der Kontrollgruppe, der Puls-Polymerisationsreihe und solcher, die mit einer Plasmalampe mit niedrigerer Intensität polymerisiert wurden. Bei der Analyse des Farbstoffpenetrationstests wies nur das Puls-Polymerisationsverfahren im Vergleich zur Stufenpolymerisation mit dem Gerät ESPE Elipar Highlight® einen signifikant höheren Wert im Hinblick auf die Eindringtiefe des Farbstoffs auf. Zervikal drang in fast allen Gruppen der Farbstoff tiefer in den Restaurationsspalt ein als okklusal. Die hier dargestellten Ergebnisse stehen mit einigen Berichten in der Literatur im Einklang, zu anderen stehen sie im Widerspruch. Dies lässt sich möglicherweise durch unterschiedliche in den Versuchen verwendete initiale Strahlungsintensitäten bei den Softstart-Verfahren erklären. Zusammenfassend stellt man fest, daß die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit die Hypothese, daß Softstart-Polymerisation die Randqualität und Randdichte verbessert und diese, im Gegensatz dazu, bei Verwendung einer Plasmalampe verschlechtert wird, nicht bestätigen.
5. Zusammenfassung Die Polymerisationsschrumpfung und die damit verbundene Randspaltbildung von adhäsiven Restaurationen stellt bis zum heutigen Zeitpunkt ein grundlegendes Problem dar. Der Einfluß der Kavitätengestaltung, im Hinblick auf Volumen, Randwinkel und Distanz zur Schmelz-Zement-Grenze, und die eventuelle Bildung von Randspalten bei Verwendung verschiedener aktueller Kompositwerkstoffe wurde in der vorliegenden in-vitro Studie in standardisierten Klasse-II-Restaurationen untersucht. 96 extrahierte unversehrte Molaren wurden randomisiert und in 4 Materialgruppen zu je 8 Zähnen aufgeteilt. An jedem Molaren wurden gegenüberliegend standardisierte Klasse-II-Kavitäten mittels sonoabrasiver Präparationsinstrumente hergestellt (Sonicsys Approx-Ansatz, Kavo). Kavitätenvolumen, -randwinkel und Lokalisation des zervikalen Kavitätenrandes wurden dabei konstant gehalten. Drei verschiedene Kompositwerkstoffe wurden miteinander verglichen: Tetric Flow (Vivadent), Tetric Ceram (Vivadent) und Solitaire (Kulzer). Die sogenannte „Lining-Technik“, mit dem fließfähigen mittelviskösen Tetric Flow als möglicher „Stress-Puffer“ und dem hochviskösen Tetric Ceram als Kernfüllung, wurde als vierte Materialgruppe und alternative Applikationsform zusätzlich untersucht. Die gefüllten Testzähne wurden vor und nach Thermocycling im Rasterelektronenmikroskop analysiert und ausgewertet. Die besten Füllungsrandqualitäten wurden bei den Testproben mit geringem Kavitätenvolumen und bei zirkulärer Randanschrägung in Schmelz ermittelt. Die ausschließliche Verwendung des fließfähigen, mittelviskösen Tetric Flow (Vivadent) ist für Restaurationen von Kavitäten mit und ohne Randanschrägung bis hin zur mittleren Ausdehnung empfehlenswert. Kompositrestaurationen großer Klasse-II-Kavitäten mit zervikaler Ausdehnung im Dentin haben nach wie vor, unabhängig von verwendetem Material oder Applikationstechnik, im Vergleich zu Restaurationen mit Begrenzung in Schmelz, deutlich schlechtere Randqualitäten. Unter der Berücksichtigung von Kavitätengestaltung, Kompositwerkstoff und Applikationstechnik stellte sich in der statistischen Auswertung der vorliegenden Studie das hochvisköse Feinsthybridkomposit Tetric Ceram und die in Lining-Technik mit Tetric Flow kombinierte Applikationsanwendung, als diejenigen mit den besten Randqualitäten heraus. Die Annahme einer Qualitätsverbesserung der Füllungsränder durch das Anlegen einer Lining-Schicht als Stress-Puffer, aufgrund der günstigen Elastizitätseigenschaft, konnte in dieser Studie nicht bestätigt werden. Für die klinische Anwendung darf die „Lining-Technik“ jedoch für mittlere bis große Schmelzkavitäten als Alternative zur konventionellen Schichttechnik mit hochviskösem Material empfohlen werden. Der Polyglas-Werkstoff Solitaire (Kulzer) wurde mit den herkömmlichen Feinsthybridkompositen Tetric Ceram und Teric Flow verglichen. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung gehen in Bezug auf Restaurationen mit Begrenzung der zervikalen Füllungsränder in Dentin mit den positiv bewerteten Resultaten anderer Studien zu Solitaire nicht konform. Weiterhin wurden bei der Verwendung von Solitaire in Kastenkavitäten ohne Anschrägung relativ hohe Randspaltanteile ermittelt. Dagegen zeigten die Restaurationen mit mittlerer und großer Ausdehnung und angelegten Randanschrägungen von 45° relativ gute Ergebnisse.
Qualität, Ästhetik und Langlebigkeit zahnfarbener Restaurationen mit Kompositen, polyacrylsäuremodifizierten Kompositen und kunststoffmodifizierten Glasionomer-materialien sind maßgeblich abhängig von deren Verbund zur Zahnhartsubstanz. Da Komposite selbst keine Haftung zu Schmelz und Dentin aufbauen können, muß über eine intermediäre Adhäsivschicht die Verbindung zur Kavitätenoberfläche hergestellt werden. Während der Verbund zum Schmelz durch die Schmelz-Ätz-Technik gesichert ist, weist die Verbindung zum Dentin immer noch Probleme auf. Aufgrund der Techniksensitivität und des hohen Zeitaufwandes bei früheren Mehr-Flaschen-Adhäsiven ist man heute bestrebt, durch Einkomponentenadhäsive und durch Kompositmischmaterialien, die eine gewisse Eigenhaftung zur Zahnsubstanz etablieren sollen, die Verarbeitung zu erleichtern und die Füllungsqualität zu verbessern. Da gerade bei den heute üblichen mikroinvasiven Füllungstechniken eine reine Schmelzkonditionierung oft nicht möglich ist, müssen Adhäsive auch nach Dentinkonditionierung wirksam sein. Gegenstand der vorliegenden Studie war, die Haftfestigkeiten und Randadaptation von verschiedenen Füllungsmaterialien zum Dentin zu ermitteln. Es wurden ein Komposit, zwei polyacrylsäuremodifizierte Komposite und ein kunststoffmodifiziertes Glasionomermaterial unter Berücksichtigung des Einflusses der Total-Etch-Technik untersucht. Die Verarbeitung der Dentinadhäsive beziehungsweise des Hybridionomers fand deshalb jeweils mit und ohne vorherige Säurekonditionierung des Dentins statt. Die Beeinflussung der Haftfestigkeit und Randqualität durch die Total-Etch-Technik konnte auf diese Weise sowohl für die Systeme mit selbstkonditionierendem Primer, wie Syntac, Compoglass-SCA und Hytac OSB, als auch für den Haftvermittler EBS, der, Herstellerangaben zufolge nach Total-Etching appliziert werden soll, analysiert werden. Die Bestimmung der Verbundfestigkeit erfolgte mit Hilfe des Ausstoßversuches, die Randanalyse unter Verwendung der non-destruktiven Replikatechnik. Dazu wurden die zu testenden Materialien in zylindrische Dentinkavitäten eingebracht, ausgehärtet und die Oberfläche poliert. Nach künstlicher Alterung durch 30tägige Wasserlagerung und intermediärer Temperaturwechselbelastung wurden Abformungen der Füllungsoberflächen mit einem additionsvernetzenden Silikon angefertigt und mit Kunstharz ausgegossen. Unter dem Rasterelektronenmikroskop wurde die Randqualität jedes Probenreplikas quantitativ nach den Kriterien „Perfekter Rand“, „Haarriß“ (Spalt < 1µm) und „Randspalt“ (Spalt > 1µm) analysiert. Die Proben selbst wurden bis zum Abriß des Füllung-Dentin-Verbundes belastet und die dafür nötige Kraft bestimmt. Aus Kraft und Kavitätenmantelfläche konnte die Haftfestigkeit in MPa berechnet werden. Die Verbundfestigkeiten variierten zwischen 62,1 MPa (Syntac/Compoglass ohne Säurekonditionierung) und 9,0 MPa (SCA/Tetric mit Säurekonditionierung). Das Total-Etching bewirkte nur bei EBS/Photac-Fil eine Erhöhung der Verbundfestigkeit von 41,7 auf 47,2 MPa. Bei allen anderen getesteten Haftvermittlern führte eine Phosphorsäurekonditionierung zu einer meist nicht signifikanten Verringerung der Verbundfestigkeit. Die Haftung des Hybridionomers Photac-Fil ohne Adhäsiv wurde durch Phosphorsäurekonditionierung reduziert, durch Konditionierung mit Polyacrylsäure verbessert. Die bei den Einkomponentenadhäsiven OSB und SCA vom Hersteller postulierte Applikation in zwei Schichten hatte gegenüber der Applikation in nur einer Schicht keinen signifikanten Einfluß auf die Haftung. Die Anteile an perfektem Rand lagen zwischen 100 % (EBS/Photac-Fil mit und ohne, SCA 1-Schicht ohne Säurekonditionierung) und 10,9 % (OSB/Hytac 1-Schicht mit Säurekonditionierung). Auch in Bezug auf die Randqualität führte die Dentinkonditionierung mit Phosphorsäure außer bei Syntac und EBS zu einer Verschlechterung der Randqualität. Die zweifache Applikation von OSB und SCA erzielte auch bezüglich der Randqualität keinen signifikanten Unterschied zur einmaligen Applikation. Zusammenfassend läßt sich anhand der vorliegenden Ergebnisse festhalten, daß die untersuchten Dentinhaftmittel, gerade in verschiedenen Materialkombinationen, sehr unterschiedliche Haftstärken erreichen können. Die Wirkung der selbstkonditionierenden Einkomponentenhaftmittel wird nach Entfernung der Schmierschicht durch Total-Etching sowohl bezüglich der Verbundfestigkeit, als auch der Randqualität beeinträchtigt. Die vielversprechenden Resultate der Kompomere und des Hybridionomers im Hinblick auf Haftung und Randadaptation in zylindrischen Kavitäten sind aufgrund ihres Quellungsverhaltens und ungenügender mechanischer Eigenschaften kritisch zu sehen. Allerdings könnten diese Materialien bei Anwendung minimalinvasiver Präparationstechniken bei Klasse-I- und Klasse-II-Kavitäten eine interessante Alternative zu Kompositen werden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Bestimmung der Polymerisationskinetik und des Konversionsgrades von fünf verschiedenen lichthärtenden Kompositen nach der Polymerisation mit Plasmabogenlampen im Vergleich zu Standard Halogenlampen und Soft-Start Verfahren. Zu diesem Zweck wurde die Polymerisationsschrumpfung mit der von Watts & Cash (1991) beschriebenen Deflecting Disk Technique gemessen. Die Konversionsrate wurde indirekt über die Härtemessung nach Knoop bestimmt, die nach 24 Stunden Lagerung bei 37° C auf der Unterseite der 1,5 mm hohen Proben gemessen wurde. Es wurden vier Feinhybridkomposite (Definite, Herculite XRV, Solitaire 2 und Z250) und ein Mikrofüllerkomposit (Silux Plus) untersucht. Die verwendeten Polymerisationsverfahren beinhalten Standard Halogenlampen mit drei verschiedenen Lichtintensitäten (Elipar Trilight, ESPE), Exponentialhärtung (dito), Stufenhärtung (Elipar Hilight, ESPE), Pulse Härtung (VIP, Bisco) und zwei Xenon Plasmabogenlampen (Apollo95E, DMDS; PAC, ADT). Die Standard Halogenlampen mit geringer Lichtintensität verzögern den Startpunkt und verlangsamen den Ablauf der Polymerisationsreaktion. Sie erreichen aber für fast alle Komposite geringere Härtewerte. Lediglich bei Z250 ergeben sich keine signifikanten Unterschiede bei der Konversionsrate. Die Soft-Start Verfahren erzielen hingegen dieselben günstigen Schrumpfungskinetikwerte der Niedrigenergie Polymerisation und vergleichbar hohe Konversionsraten wie mit den Standard Härtungsverfahren. Die Härtung mit den Plasmabogenlampen führt zu einem sofortigen Start und raschen Ablauf der Polymerisationsreaktion. Sie kann aber die Komposite Definite und Solitaire 2 nicht ausreichend polymerisieren. Die Härtungseigenschaften der untersuchten Komposite unterscheiden sich untereinander sehr stark und beeinflussen den Erfolg der verschiedenen Polymerisationsprotokolle. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die Verwendung von Soft-Start Verfahren ein großes Potential bietet, die auftretenden Kontraktionsspannungen während der Polymerisation durch das Nachfließen von Komposit zu kompensieren. Dieser Effekt führt nicht zu Einbußen der Konversionsrate und kann zu einer besseren Randqualität der Kompositrestauration beitragen. Bei der klinischen Anwendung von Kompositmaterialien sollte die Wahl der Polymerisationslampe und des Polymerisationsverfahrens individuell auf das benutzte Komposit abgestimmt werden. Nur so lässt sich dann das bestmögliche Ergebnis in Bezug auf gute Materialeigenschaften erzielen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Bestimmung der freigesetzten Bestandteile aus Kompositkunststoffen bei unterschiedlichen Bestrahlungsverfahren. Miteinander verglichen wurden die Halogenstandard-, die Halogensoftstarthärtung und die Plasmahärtung. Zudem sollten die initiale und die mittelfristige Monomerfreisetzung bzw. Wasseraufnahme verglichen werden. Es wurden die Hypothesen überprüft, dass Proben, die nach Softstart- oder Schnellhärtungsprotokollen belichtet worden waren, eine stärkere Monomerfreisetzung aufweisen und somit mehr von der Nachhärtung abhängen als konventionell gehärtete Komposite. Außerdem sollte festgestellt werden, ob die mittelfristige Löslichkeit bei verschiedenen Härtungsverfahren ähnlich ist, da die Nachhärtung ursprüngliche Defizite kompensieren soll. Schließlich sollte überprüft werden, ob eine fehlende Abstimmung zwischen den Absorptionseigenschaften der Photoinitiatoren und dem Emissionsspektrum von Lichtpolymerisationsgeräten die Polymerisation beeinträchtigt und folglich zu einer höheren initialen und mittelfristigen Löslichkeit führt. Insgesamt wurden fünf Komposite getestet, drei Feinkorn-Hybridkomposite [Herculite XRV (Kerr), Solitaire 2 (Kulzer) und Z 250 (3M)], ein inhomogenes Mikrofüllerkomposit [Silux Plus] und ein Ormocer [Keramikkomposit Definite (Degussa)]. Die Bestrahlungsprotokolle umfassten die Halogenstandardhärtung mit drei verschiedenen Intensitäten (TriLight, ESPE), die Exponentialpolymerisation (Ramp Curing) (dito), die Stufenpolymerisation (Step Curing) (HiLight, ESPE), die Pulspolymerisation (VIP Light, Bisco) und die Plasmahärtung (Apollo 95E, DMDS; Lightning Cure, ADT). Die initiale Löslichkeit wurde bestimmt, indem die Komposite in simulierte Kavitäten (Hohlzylinder-Formen mit 6 mm Innendurchmesser und 2 mm Höhe aus gepresster Keramik) gefüllt und 24 Stunden in demineralisiertem Wasser bei 37°C eluiert wurden. Die mittelfristige Löslichkeit wurde mittels reiner Komposit-Proben gleicher Größe bestimmt, die im Dunkeln bei 37°C für 24 Stunden gelagert und in 50% Methanol- Wasser-Gemisch bei 37°C für 72 Stunden extrahiert wurden. Nachdem die Proben auf ein konstantes Gewicht getrocknet waren, wurden Löslichkeit und Lösungsmittelaufnahme gravimetrisch bestimmt. Die mittelfristige Löslichkeit und Lösungsmittelaufnahme war in allen Versuchsreihen höher als die initiale. Die Bestrahlung mit verminderter Intensität hat die Löslichkeit und Lösungsmittelaufnahme im Vergleich zur Standardhärtung mit hoher Intensität erhöht. Dies war bei der Exponentialpolymerisation, der Stufenpolymerisation und der Pulspolymerisation (bei den meisten Materialien) nicht der Fall. Die Plasmahärtung funktionierte gut bei Z250 und Herculite XRV. Bei Silux Plus und Definite erzielte sie ähnliche Resultate wie die Halogenstandardhärtung bei mittlerer oder niedriger Intensität. Bei Solitaire 2 führte sie zu einer hohen (Lightning Cure) oder sehr hohen (Apollo 95E) Löslichkeit. Somit kann aus den Ergebnissen verallgemeinernd die Schlussfolgerung gezogen werden, dass eine Verringerung der Bestrahlungsintensität die Löslichkeit und Lösungsmittelaufnahme erhöht, Softstart-Protokolle jedoch nicht. Die Wirksamkeit der Plasmahärtung hängt in starkem Maß von der Art der verwendeten Photoinitiatoren ab.