Festsitzende Implantatprothetik


Verklebung: Wichtige Schnittstelle zwischen individuellem Aufbau und Titanbasis – Teil 1


Im ersten Teil der von Wieland Dental Implants GmbH initiierten Klebestudie wurde der Einfluss unterschiedlicher Verarbeitungsparameter auf die Klebkraft untersucht. Der 2. Teil dieser Studie befasst sich vor allem mit der Frage, welchen Einfluss die Kaukräfte auf den Klebeverbund zwischen Titanbasis und den Klebekompositen ausüben.

Bei dieser Studie sollte nicht nur die Klebkraft, sondern auch die Geometrie der Titanbasis überprüft werden. Dabei ging es darum, ob die Stabilität der Klebeverbindung zwischen individuellem Aufbau und der Titanbasis für alle Indikationen geeignet ist und eine dauerhaften Verbund sichert. Dafür hat die Firma 3M Espe freundlicherweise einen Test im Kausimulator ermöglicht, um noch die Festigkeit nach einer simulierten Tragedauer von fünf Jahren zu untersuchen.

Die wi.tal Titanbasis stellt die präzise Verbindung zwischen Implantat und Abutment sicher. Der Schraubensitz befindet sich ebenfalls in der bewährten Titanlegierung. Die Titanbasis für das wi.tal Implantatsystem wurde in Abstimmung mit den Möglichkeiten der am Markt befindlichen CAD/CAM-Systeme entwickelt. Die Rotationssicherung bei den wi.tal Titanbasen für die individuellen Aufbauten wurde so konstruiert, dass der Fräser die Geometrie einfach erarbeiten kann und der Aufbau aus ZrO2 nicht geschwächt wird. Dies hat vor allem bei Aufbauten mit geringer Wandstärke eine Bedeutung. Eine Rotationssicherung die nach außen gelegt ist, schwächt die Wandstärke von ZrO2-Aufbauten und kann somit deren Stabilität negativ beeinträchtigen (Abb. 1).

Prüfmethoden: Voß und Schwickerath

Zur Durchführung einer simulierten physiologischen Belastung wurde ein modifizierter Voß-Test gewählt. Der Voß-Test stellt eine Methode dar, mit deren Hilfe die Haftungsfestigkeiten von Verbundsystemen überprüft werden können. Der Test wurde von Voß und Schwickerath 1969 entwickelt und an realen beziehungsweise stilisierten Verblendkronen durchgeführt. Die mit dem Voß-Test ermittelten Werte sollten die im eugnathen Gebiss auftretenden Kaukräfte übersteigen. Im Molarenbereich ist im Normalfall mit maximalen Kaukräften von bis zu 1000 Newton zu rechnen. Im Prämolarenbereich werden Kaukräfte von zirka 350 Newton und im Frontzahnbereich zirka 250 Newton erreicht. Frontzahnkronen werden bei diesem Test in einer Achse von 30 Grad zur Achse des Druckstempels geprüft. Die Kraft des Druckstempels wird an die  Inzisalkante angelegt und mit einer Geschwindigkeit von 1 Millimeter pro Minute wird der Prüfkörper belastet. Der Voß-Test beschreibt bei der Prüfung von Eckzahnkronen einen Winkel von 45 Grad und bei Seitenzahnkronen von 0 Grad. Diese Winkel ergeben sich aus der Stellung der natürlichen Zähne im Mund. Frontzähne sind um zirka 30 Grad geneigt, Eckzähne um 45 Grad und Seitenzähne stehen fast senkrecht im Kiefer.

Modifizierter Voß-Test: Höhe Klebefläche bzw. Aufbau und Stabilität

Da bei diesem Test die Haftfestigkeit des Verbundes der ZrO2-Aufbauten auf die Titanbasen nicht eindeutig geklärt werden kann, wird dieser Test in abgewandelter Form genutzt. Es wird dabei überprüft, ob die Höhe/Klebefläche der Titanbasis bei unterschiedlich hohen Aufbauten einen starken Einfluss auf die Stabilität ausübt. Für den modifizierten Voß-Test wurden Keramikaufbauten in den Längen 8 und 15 Millimeter angefertigt. Die Länge von 8 Millimeter entspricht denen von kleineren Zähnen. Mit der Länge von 15 Millimeter wird die Versorgung einer extremen Länge simuliert. Dieser Fall kann in der Praxis durchaus vorkommen, wenn der Knochen des Patienten stark atrophiert ist und lange Gesamtrestaurationen (individueller Aufbau inklusive Verblendkrone) angefertigt werden müssen. Dieser Test soll Aufschluss darüber geben, welchen Einfluss die Länge der Klebeflächen einer Titanbasis hat.

Die Implantate wurden in einer speziell angefertigten Halterung im 30 Grad Winkel zum Prüfstempel fest fixiert. Die abgerundete Form des Stempels für den Voß-Test wurde bei den Vorversuchen als ungeeignet eingestuft, da er sich nicht exakt auf den ZrO2-Aufbauten positionieren lies. Nach einigen Versuchen wurde ein Stempel mit einer Kerbe eingesetzt, die in ihrer Form den um 30 Grad geneigten ZrO2-Aufbauten entspricht. So wurde erreicht, dass die Auflagefläche vergrößert und die Kraft auf den ZrO2-Aufbau verteilt. Zusätzlich wurde noch eine 0,2 Millimeter starke Zinnfolie zwischen Prüfstempel und ZrO2-Aufbau eingelegt, um eventuell vorhandene Ungenauigkeiten auszugleichen. Damit war eine exakte und reproduzierbare Positionierung des Prüfstempels auf den ZrO2-Aufbauten möglich (Abb. 3 und 4).

  • Abb. 1: Titanbasen kurz und lang im Vergleich.
  • Abb. 2: Vor dem Druckversuch.
  • Abb. 1: Titanbasen kurz und lang im Vergleich.
  • Abb. 2: Vor dem Druckversuch.

  • Abb. 3: Prüfkörper verklebt – Titanbasis lang auf Position 1.
  • Abb. 4: Ergebnis nach dem Druckversuch.
  • Abb. 3: Prüfkörper verklebt – Titanbasis lang auf Position 1.
  • Abb. 4: Ergebnis nach dem Druckversuch.

  • Grafik 1: Die Ergebnisse der Testphase 1 – Probenlänge 8 Milimeter.
  • Grafik 2: Die Ergebisse der Testphase 2 – Probenlänge 15 Milimeter.
  • Grafik 1: Die Ergebnisse der Testphase 1 – Probenlänge 8 Milimeter.
  • Grafik 2: Die Ergebisse der Testphase 2 – Probenlänge 15 Milimeter.

Standardisierte Prüfkörper anstelle von individueller ZrO2-Aufbauten

Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten wurden, wie im ersten Teil der Klebestudie, anstelle individueller ZrO2-Aufbauten standardisierte Prüfkörper in Form eines Keramikaufbaus mit dem Durchmesser 3,5 verwendet. Die Keramikaufbauten wiesen eine geringe Wandstärke auf, die man auch bei individuellen Aufbauten aus materialtechnischer Sicht nicht unterschreiten sollte. Die Prüfkörper aus ZrO2 wurden mit der ZENO 4030 M1 und aus ZENO Zr Discs von Wieland Dental + Technik (Pforzheim) gefertigt. Die Prüfkörper (Keramikaufbau und Titanbasis) wurden vor dem Verkleben vermessen, um den Klebespalt zu bestimmen. Der Klebespalt betrug bei den Prüfkörpern zirka 50 ?m. Somit bewegte sich der Klebespalt am oberen Wert der für diese Klebekomposite gültigen Norm.

In der ersten Testanordnung wurden die wi.tal Titanbasen mit dem Durchmesser 3,5 Millimeter verwendet, die eine Klebefläche von 28,5 Millimeter² aufweisen. Die Klebefläche weist eine Abstufung zur Rotationssicherung auf, dadurch beträgt die Höhe der Klebefläche je zur Hälfte des Umfanges 3,6 und 2,4 Millimeter.

Für diese Tests wurden folgende drei Klebekomposite verwendet:

• Panavia™ F 2.0 (Kuraray Europe GmbH, Frankfurt) wird bislang als Standard für diese Art der Klebung empfohlen, da darüber auch Untersuchungen von einer Gruppe um Prof. Kern (Universität Kiel) vorliegen.
• RelyX™ Unicem (3M Espe AG, Seefeld) weist die gleichen Indikationen wie Panavia™ F 2.0 auf, und ist seit vielen Jahren auf dem Markt, aber erst zur IDS 2007 als geeignete Laborvariante in praktischer Clickerverpackung lieferbar. Dieses Produkt erwies sich in der Anwendung als sehr einfach in der Handhabung.
• AGC® Cem (Wieland Dental + Technik, Pforzheim) wurde für andere Indikationen entwickelt, genießt aber einen hervorragenden Ruf und wird sehr gerne in den Laboren verwendet.

Vor dem Verkleben wurden die Titanbasen mit 50?m Aluminiumoxid/2 bar und die Keramikaufbauten mit 110 ?m Aluminiumoxid/1 bar abgestrahlt. Die Titanbasen wurden nach dem Abstrahlen mit einem Alloy Primer aktiviert. Dies ist bei dem Produkt RelyX™ Unicem nicht vorgeschrieben, laut Aussage des Herstellers entstehen daraus jedoch keine Nachteile. Das Anmischen der Klebekomposite erfolgte nach Angabe der Hersteller. Alle Klebungen wurden zusätzlich einer Lichthärtung im Lichtpolymerisationsgerät Spectramat SP 1 (Ivoclar-Vivadent AG, FL-Schaan) für 120 Sekunden unterzogen. Da der AGC® Cem ein dualhärtendes Komposit ist, wäre dies nicht unbedingt notwendig hat jedoch keinen negativen Einfluss auf die Klebkraft. Die Aushärtung erfolgt selbstaushärtend innerhalb von 15 Minuten.

Ergebnisse:
Gut für Belastung im Frontzahnbereich

Für jede Prüfung wurden jeweils fünf Prüfkörper mit jedem Klebekomposit in der beschriebenen Weise hergestellt. Die verklebten Prüfkörper wurden mit einer Halteschraube in Originalimplantate fixiert und mit einem Drehmoment von 30 Newton/Zentimeter festgezogen. Die Implantate wurden in einer speziellen Aufnahme fest fixiert um die Prüfung der Druckkräfte exakt im 30 Grad Winkel durchzuführen und etwaige Fremdeinflüsse bei der Prüfung auszuschließen. Die Proben wurden jeweils bis zum Bruch belastet.

Für Panavia™ F 2.0 wurde ein Mittelwert von 719,9 Newton, für RelyX™ Unicem wurde ein Mittelwert von 731,1 Newton und für AGC® Cem ein Mittelwert von 661,7 Newton ermittelt. Somit beträgt der Wert von Panavia™ F 2.0 zirka 98,5 Prozent dessen, was der RelyX™ Unicem erreicht. Der AGC® Cem erzielt eine Druckkraft von rund 90,5 Prozent des RelyX™ Unicem. Bei diesem Testaufbau war zu erwarten, dass der AGC® Cem nicht ganz so deutlich abfällt wie im reinen Abzugstest, bei dem die Klebkraft eine entscheidende Rolle spielt. Die Titanbasis wirkt bei den auftretenden Kräften wie eine Armierung und unterstützt den individuellen Aufbau. In der zweiten Testphase wurden nun jeweils Proben mit einer Länge von 15 Millimeter angefertigt und wie beschrieben verklebt.

Wie in der Grafik 2 zu erkennen ist, hat die Länge der ZrO2-Aufbauten einen Einfluss auf die Stabilität der Klebeverbindung. Die aufgebrachte Maximalkraft Fmax bis zum Bruch der Aufbauten ist bei gleichem Klebekomposit aber erhöhter Länge der ZrO2-Aufbauten um zirka 100 Newton geringer. Da bei einem Winkel von 30 Grad auf die obere Kante der Aufbauten Druck ausgeübt wird, ist bei Aufbauten der Länge 15 Millimeter ein längerer Hebel vorhanden. Dies senkt die Stabilität der Konstruktion. Vergleicht man die Werte der Klebekomposite untereinander für jeweils die gleiche Länge, lassen sich auch hier Unterschiede erkennen. In der Länge 8 Millimeter liegen die Werte für Panavia™ F 2.0 noch in der Standardabweichung der etwas höheren Werte des RelyX™ Unicem. Der AGC® Cem liegt jedoch zirka 50 Newton darunter. In der Länge 15 Millimeter liegt der Panavia™ F 2.0 40N über dem des RelyX™ Unicem und zirka 120 Newton über dem des AGC® Cem.

Die maximalen Kaukräfte im Mund können im Molarenbereich bis auf zirka 1000 Newton ansteigen im Prämolarenbereich geht man von zika 350 Newton aus. Die durchgeführte Prüfung in dem Winkel von 30 Grad entspricht der Situation im Frontzahnbereich wo die Kaukräfte im Normalfall 250 Newton erreichen. Sämtliche Proben halten somit den Belastungen im Frontzahnbereich stand. Da die Implantatrestaurationen allerdings über einen langen Zeitraum einer Dauerbelastung ausgesetzt sind sollte die Kraft zirka 300 Prozent über der im Normalfall zu erwartenden Kaukraft liegen. Somit sollte eine Kraft von 700 bis 750 Newton erreicht werden. Da die Aufbauten mit einer Länge von 15 Millimeter teilweise deutlich unter diesem Wert bleiben, wurde ein weiter Test mit einer neu konstruierten Titanbasis mit verlängerter Klebefläche durchgeführt.

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Verklebung: Wichtige Schnittstelle zwischen individuellem Aufbau und Titanbasis – Teil 2

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZTM Rüdiger Meyer

Bilder soweit nicht anders deklariert: ZTM Rüdiger Meyer