Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza prawdopodobieństwa przetrwania i niezawodności układu ząb-wypełnienie kompozytowe

Pieniak D., Niewczas A. M., Niewczas A., Bieniaś J.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2011

|

nr 2

25-34

PL

Ocenie niezawodności poddano układ biomechaniczny ząb-wypełnienie kompozytowe (kompozyt polimerowy z mikrowypełniaczem). Próbki zębów z wypełnieniami wykonanymi na powierzchni żującej zębów poddano obciążeniom mechanicznym symulującym warunki środowiska jamy ustnej. Badania przeprowadzono w laboratorium na symulatorze żucia. Miarą zużycia wypełnień była szczelina brzeżna, którą oceniano w przekroju podłużnym zęba wykorzystując mikroskop optyczny oraz na powierzchni żucia, wykorzystując skaningowy mikroskop elektronowy (SEM). Wyniki pomiarów uporządkowano w zależności od strefy pomiaru szczeliny oraz w zależności od liczby cykli zmęczeniowych. Obliczano parametry rozkładu statystycznego rozmiarów geometrycznych szczeliny brzeżnej wykorzystując testy Kolmogorova-Smirnova oraz Shapiro-Wilka. Do oceny różnic wykorzystano analizę wariancji ANOVA oraz test post hoc. Wyznaczono przebieg funkcji niezawodności przyjmując model Weibulla. Oceniono ryzyko uszkodzenia oraz prawdopodobieństwo przetrwania badanego układu.

EN

The bio-mechanical tooth-composite filling system (polymer composite with micro-filler) has been evaluated with respect to its reliability. The tooth specimens with prepared fillings on the tooth chewing surface were submitted to mechanical and thermal loads simulating natural conditions in the oral cavity. The research was carried out in the laboratory scale on the mastication simulator. A marginal fissure width was a measurement of the filling's wear, and it was investigated both in the longitudinal section with the use of optical microscope as well as on the chewing surface with the use of scanning electron microscope (SEM). The results of measurements were grouped according to the zone of the fissure measurement and to the number of fatigue tests performed. Statistical distribution parameters of geometrical size of the marginal fissure were calculated based on the Kolmogorov-Smirnov and Shapiro-Wilk tests. ANOVA variation analysis and post hoc test was used to assess the differences. The reliability function was determined with the use of Weibull model. The risk of damage and survival likelihood was evaluated introducing authors' criterion of the limit state of the tooth - filling system.

2

Badania in vitro szczeliny brzeżnej w warstwie wierzchniej systemu biomechanicznego ząb – wypełnienie kompozytowe

Pieniak D., Niewczas A., Bieniaś J., Pałka K.

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 89-91

246--248

PL

Celem badań była ocena ilościowa szczeliny brzeżnej systemu biomechanicznego ząb - wypełnienie kompozytowe z wykorzystaniem symulatora żucia w warunkach in vitro. Do badań wykorzystano: przedtrzonowe i trzonowe zęby ludzkie (preparowano ubytki klasy I wg Blacka) oraz materiał kompozytowy (ELS, Saremco AG). Testy zużycia przeprowadzono na oryginalnym trójosiowym symulatorze żucia (siła zgryzowa 400N, zaprogramowana trajektoria żucia - wg. Batesa) przy 0, 30, 60 oraz 100 tys. cyklach żucia. Wykazano że: (1) szczelina brzeżna utworzona przez skurcz polimeryzacyjny pozostaje na niezmienionym poziomie w zakresie od 0 do 30000 cykli żucia, po przekroczeniu tego zakresu następuje znacząca rozbudowa szczeliny, co może prowadzić do degradacji wypełnienia w sensie klinicznym, (2) wykorzystanie symulatora żucia do badań in vitro rozwoju szczeliny brzeżnej umożliwia efektywną, przyśpieszoną ocenę degradacji czynnościowej wypełnień stomatologicznych.

EN

The aim of the study was quantitative evaluation of the restorative composite biomechanical system performed with the use of the mastication simulator in in vitro conditions. Human premorals and morals (defects of class 1 according to Black’s classification were prepared ) and composite material (ELS, Saremco AG) were used in the examination. Wear tests were carried out on the original three-axis mastication simulator (occlusion force 400 N, programmed chewing trajectory – according to Bates) at 0, 30, 60 and 100,000 chewing cycles. It was proved that: (1) the marginal gap formed by a polymerization shrinkage remains at the same unchanged level in the range from 0 to 30000 chewing cycles, after this range is exceeded a considerable expansion of the gap occurs, which may lead to the degradation of the filling in the clinical sense, (2) the use of mastication simulator in in vitro examination of the development of marginal gap enables effective and faster assessment of functional degradation of dental fillings.

3

Stanowisko do przyspieszonych badań zmęczeniowych materiałów stomatologicznych

Kordos P., Hunicz J., Niewczas A.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2009

|

nr 1

63-69

PL

W artykule zaprezentowano budowę i zasadę działania stanowiska badawczego do symulowania obciążeń mechanicznych i cieplnych jakie występują w jamie ustnej podczas procesu żucia. Przedstawione urządzenie pozwala na przyspieszone badania materiałów wykorzystywanych do wypełnień stomatologicznych. W pracy zamieszczono także przykładowe wyniki badań uszkodzeń zębów podczas symulowanej eksploatacji.

EN

The article presents the structure and the principle of operation of the research post used for the simulation of mechanical and thermal loads which occur in the oral cavity during the process of chewing. The presented apparatus guarantees accelerated tests of the materials used in dental fi llings. The article additionally presents the examples of results of the tests the aim of which was to determine the degree of damage in the teeth during the simulated mastication.

4

Przyspieszona ocena uszkodzeń zmęczeniowych zębów leczonych zachowawczo

Niewczas A., Bachanek T., Hunicz J., Pieniak D.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 77-80

79--83

PL

W artykule opisano metodę laboratoryjnych badań trwałości wypełnień stomatologicznych według kryterium zmęczeniowej rozbudowy (propagacji) szczeliny brzeżnej pomiędzy wypełnieniem a twardą tkanką zęba. Wiadomo, że szczelina brzeżna powstaje na powierzchni granicznej wypełnienia z zębem na skutek skurczu polimeryzacyjnego, a następnie powiększa się na skutek naprężeń wywołanych przez obciążenia mechaniczne i termiczne występujące podczas aktu żucia w jamie ustnej. Duża szczelina brzeżna jest źródłem mikroprzecieku bakteryjnego i próchnicy wtórnej. W ten sposób jest bezpośrednią przyczyną ostatecznej degradacji wypełnienia. W artykule ograniczono się do aspektu zjawiska zmęczenia cieplnego (wpływu szoków cieplnych na szczelinę brzeżną). Do badań wykorzystano zęby ludzkie usunięte z powodów ortodontycznych i chirurgicznych. W zębach przeznaczonych do badań wypreparowano modelowe ubytki. W ubytkach założono wypełnienia z kompozytu mikrohybrydowego. Tak przygotowane próbki zębów poddano obciążeniom termicznym symulującym cykl żucia na specjalnie opracowanym stanowisku badawczym (tzn. symulatorze żucia). Po wykonaniu testu obciążeniowego przeprowadzono pomiary długości i szerokości szczeliny brzeżnej. Wyniki pomiarów wzrostu szczeliny w funkcji liczby cykli obciążenia aproksymowano odcinkowo dwoma prostymi. Pierwsza prosta stanowiła liniowy model regresji w okresie umiarkowanego wzrostu szczeliny. Druga prosta wyznaczała liniowy model regresji w okresie przyśpieszonego wzrostu szczeliny. Punkt przecięcia prostych regresji wyznaczał graniczną liczbę cykli obciążeń oznaczającą umowne uszkodzenie zmęczeniowe. Przeprowadzone badania wykazały, że możliwa jest wyprzedzająca ocena zniszczenia zmęczeniowego wypełnień stomatologicznych w warunkach „in vitro”. Opracowana metoda może mieć praktyczne zastosowanie w ocenie trwałości wypełnień oraz w testowaniu nowych materiałów stomatologicznych.

EN

The paper describes a method of forecast 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. It is known, that marginal crevice forms on the boundary surface between the feeling and tooth as a result of polymerization shrinkage and then increases as a result of mechanical and thermal loads which are present during mastication in the oral cavity. Large marginal crevice is the source of bacterial micro leakage and secondary caries. In such a way it is a direct source of final degradation of the filling. In this paper authors limited oneself to describe thermal phenomenon (influence of thermal shock on marginal gap). For the research human teeth were used, which were extracted due to orthodontical and surgical reasons. In the teeth assigned to the research model crevices were prepared. Fillings of micro hybrid composite were placed in the cavities. Teeth samples prepared in the above mentioned way were next submitted to the thermal loads which simulated mastication cycle using the designed for this purpose research stand. After the load test measurements of the length and width of marginal crevice were made. Results of the marginal gap growth as a function of number of cycles were approximated with two segments of straight line. The first line created a linear regression model in the period of moderate growth of the marginal crevice. The second line determined linear regression model during the accelerated growth of the marginal crevice. The intersection point of regression lines determined the boundary number of load cycles denoting conventional fatigue failure. The conducted research proved that anticipatory evaluation of the fatigue failures in dental fillings in “in vitro” conditions possible. The developed method can have practical implementation in the evaluation of durability of the dental fillings and in the tests of new materials used in dentistry.

5

Wykorzystanie symulatora żucia do badań trwałościowych wypełnień stomatologicznych : [streszczenie]

Hunicz J., Niewczas A., Kordos P.

Engineering of Biomaterials

|

2007

|

Vol. 10, no. 65-66

40-41

PL

We współczesnej stomatologii zachowawczej powszechnie stosowanymi materiałami do wypełnień stałych zębów są kompozyty polimerowe. Dalszy rozwój materiałów na wypełnienia stomatologiczne uzależniony będzie od możliwości poznania procesu degradacji układu wypełnienie-ząb. Dlatego też doskonalenie metod przyspieszonych badań in-vitro wypełnień kompozytowych stanowi wyzwanie dla inżynierów zajmujących się biomateriałami. Trwałość wypełnień stomatologicznych jest ograniczona przez rozwój szczeliny brzeżnej miedzy wypełnieniem a ścianą ubytku. Dotychczasowe badania nie w pełni wyjaśniają problem powstawania szczeliny brzeżnej oraz problem powstawania mikropęknieć w materiale wypełniającym i w twardych tkankach zęba. Dlatego też prace eksperymentalne dotyczące degradacji wypełnień stomatologicznych dostarczają nieocenionych informacji zwiększając wiedzę w tym zakresie. Każdy z wprowadzanych na rynek materiałów stomatologicznych musi spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące właściwości mechanicznych i chemicznych. Jednakże potrzebne są szczegółowe badania materiałów w zakresie trwałości całego układu wypełnienie-ząb. Ze względu na długi czas badań klinicznych oraz możliwość narażenia pacjentów na utratę zdrowia, weryfikacja żywotności materiałów do wypełnień stomatologicznych musi odbywać się w warunkach laboratoryjnych. Autorzy pracy zdecydowali się na przeprowadzenie badań trwałościowych wyekstrahowanych zębów ludzkich z wypełnieniami. Do odwzorowania cyklicznych obciążeń mechanicznych zębów wykorzystano symulator żucia. Konstrukcje symulatora oparto na założeniu, że musi on w jak największym stopniu odwzorowywać obciążenia mechaniczne zębów występujące podczas aktu żucia. Symulator składa się z pneumatycznego mechanizmu docisku oraz plotera dwuosiowego napędzanego parą silników krokowych. Jedna z badanych próbek przymocowana jest do mechanizmu suwakowego wykonującego ruchy w kierunku pionowym, natomiast druga znajduje się na ploterze symulującym ruchy żuchwy. Aby zapewnić porównywalny rozkład sił niezależnie od geometrycznych uwarunkowań badanych próbek symulator wyposażony jest w układ pomiarowy pozwalający na określenie wektora siły reakcji współpracujących próbek.

EN

The use of polymer composite dental fillings is nowaday very popular for treatment of dental cavities. Further improvement of materials for teeth treatment will be determined by possibilities of analysis of filling-tooth assembly degradation process. Considering the above, development of accelerated in vitro tests of dental materials poses a challenge for engineers who deal with biomaterials. Durability of dental fillings is limited by the development of marginal crevice between filling and tooth cavity wall. On the base of analysis of publications which deal with polymer composite dental fillings it should be noticed that the problems of marginal crevice and cracks propagation are not fully described. That is why research works considering degradation of dental fillings provide a lot of invaluable data to gain knowledge in this subject. All materials introduced into the market have to fulfill rigorous requirements considering mechanical and chemical properties. However, there is a need for detailed analysis of filling-tooth assembly durability. Due to relatively long-lasting clinical research and possibility of patients suffering, verification of dental materials should be conducted in laboratory conditions. The authors of this work decided to conduct durability tests of extracted human teeth with treated cavities. For simulation of natural working conditions a specially designed mastication simulator was used. The design of the device was based on assumption that it should simulate mechanical loads taking place during mastication process to the highest degree. The mastication simulator consists of a pneumatic pressing mechanism and biaxial plotter driven by stepper motors. The upper sample is fixed to a slider mechanism which can realize up and down movements while the lower sample is fixed to the biaxial plotter simulating submaxilla motions. In order to provide force field independent on geometry of tested samples, the simulator is equipped with a measurement system which allows for determination of cooperating samples reaction force vector. The curve of shear force occurring between cooperating samples at vertical force 400 N is presented at FIG.2. After realization of programmed mechanical load cycles the specimens are cut in order to measure marginal crevice width.

6

Stanowisko do badań degradacji stomatologicznych wypełnień kompozytowych

Hunicz J., Niewczas A., Kordos P., Pieniak D.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2007

|

nr 2

37-43

PL

Wypełnienia stomatologiczne z kompozytów polimerowych są coraz częściej stosowane do uzupełniania ubytków w zębach. Charakterystyczną cechą tego typu wypełnień jest odporność na oddziaływanie zmiennych obciążeń jakie występują w jamie ustnej. Jednakże analiza literatury przedmiotu nie daje jednoznacznych odpowiedzi na pytania o rzeczywiste warunki eksploatacji oraz przebieg procesu zużycia. Powszechnie stosowane badania kliniczne, choć umożliwiają określenie przewidywanej trwałości układu wypełnienie-ząb, nie pozwalają na opisanie procesu zużycia i powstawania uszkodzeń. Ponadto cechuje je znaczna niepowtarzalność warunków pracy oraz subiektywna decyzja diagnostyczna o zużyciu. Zastosowanie modelowania matematycznego również obciążone jest dużą niedokładnością ze względu na niejednorodność struktury zębów i samego wypełnienia. Aby umożliwić analizę przebiegu zużycia wypełnień stomatologicznych zaproponowano nową metodykę badań zmęczeniowych. W tym celu skonstruowano symulator żucia umożliwiający realizację powtarzalnych cyklicznych obciążeń mechanicznych zębów w warunkach zbliżonych do naturalnych warunków fizjologicznych. Takie podejście zapewnia uniezależnienie wyników badań od indywidualnych cech pacjentów biorących udział w badaniach klinicznych a także znacznie przyspiesza czas badań.

EN

The use of polymer composite dental fillings becomes very popular for treatment of dental cavities. This kind of fillings is distinguished by its resistance to cyclic loads taking place in an oral cavity. However, literature analysis does not provide an answer to questions concerning real working conditions and course of a wear process. Commonly applied clinical research, though one can be used for assessment of tooth-filling arrangement durability, do not allow for description of wear processes or failure appearance. Moreover, this kind of research is biased by substantial unrepeatability of working conditions and subjective diagnosis. The use of mathematical simulation tools for analysis dental fillings reliability is not accurate due to inhomogenity of both teeth internal structure and polymer filling. In order to provide reliable analysis of dental fillings wear process a new methodology of fatigue research was proposed. A mastication simulator was designed which allows for realization of repeatable mechanical teeth loads cycles similar to anatomical ones. This approach assures independence of research results on individual features of patients taking part in clinical research and also substantially accelerates research procedures.