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Abb. 1a: Negative Faktoren der Pfeilerpräparation für vollkeramische Inlays und Teilkronen; A: Auftreten von Zugspannungen an der Unterseite der Restauration infolge von B: Übergängen mit zu kleinen Radien; C: zu schnelle Änderung der Schichtstärke; D: k

Abb. 1b: Positive Faktoren der Pfeilerpräparation für vollkeramische Inlay- und Teilkronen; A: Umwandlung von Zug- in Druckspannungen durch konvexe Gestaltung des Kavitätenbodens; B: große Radien hindern die Entstehung von Kerbspannungen; C: allmähliche Änderung der Schichtstärke; D: einfache Formgebung.

A

B
Abb. 2: Lage der Zentralfissur bei traditioneller (A) und optimierter Inlay-Präparation (B).

Abb. 3: Krafteinwirkung an der Werkstückunterseite (roter Pfeil) bei traditioneller (A) und optimierter Inlay-Präparation (B). Bei konvexer Gestaltung des Kavitätenbodens wird eine deutlich harmonischere Kraftverteilung erzielt.

Abb. 4: Beispiel einer keramikkonformen Präparationsform.

Dr. Gerwin Vincent Arnetzl ist an der Aeskulap-Klinik Brunnen, Schweiz, tätig.

 
Zahnheilkunde 5. Mai 2010

Keramikkonforme Präparation

Die in den vergangenen Jahren rasch fortgeschrittenen Entwicklungen auf dem Gebiet der vollkeramischen Werkstoffe lassen es sinnvoll erscheinen, die bestehenden Präparationsrichtlinien zu überdenken.

Im Gegensatz zu metallischen Materialien ist Keramik ein hochgradig sprödes Material, welches keinerlei Fähigkeit zur plastischen Verformung im Mund aufweist. Deshalb ist es angebracht, die Kavitätengeometrie auf die werkstoffspezifischen Eigenschaften von Dentalkeramiken abzustimmen.

 

Aufgrund der Möglichkeit der adhäsiven Eingliederung von keramischen Restaurationen und Rekonstruktionen steht eine übermäßige Gewichtung der Retentionsform nicht mehr im Vordergrund. Vielmehr lohnt es sich zu fragen, inwieweit die Widerstandsform die Materialeigenschaften von Keramik positiv zu beeinflussen vermag. Es sollten gemäß aktuellem Wissensstand Präparationsformen vermieden werden, die durch plötzliche Querschnittsänderungen, Ecken sowie scharfe Kanten Spannungsspitzen und Kerbspannungen hervorrufen. Dagegen sind einfache und fertigungsgerechte Formen anzustreben, die Zug- in Druckspannungen umzuwandeln vermögen1-4.

Bei der Diskussion von Präparationsformen müssen Anforderungen vonseiten der Keramik und Anforderungen vonseiten des Zahnes berücksichtigt werden, um klinisch optimale Ergebnisse erreichen zu können.

Grundlagen für ein Umdenken

Anforderungen vonseiten der natürlichen Zahnsubstanz5:

  • Minimalinvasive Präparation
  • Minimale mechanische Schwächung der Pfeilerzähne
  • Vitalerhaltung des Pulpagewebes
  • Ausreichende Restdentinstärke
  • Dentin unterstützte Randgestaltung im Schmelz
  • Parodontalfreundlicher Verlauf der Präparationsgrenzen

 

Anforderungen vonseiten keramischer Werkstoffe6:

  • Kavitätenformen, die Zug- in Druckspannungen umzuwandeln vermögen
  • Präparationsformen mit runden Übergängen, die einen möglichst großen Radius aufweisen, um Spannungsspitzen und Kerbspannun-gen zu vermeiden, sowie mit gleichmäßigen Wandstärken der keramischen Körper zur Vermeidung plötzlicher Querschnittsänderungen
  • Einfache Kavitätengeometrien
  • Vermeidung plötzlicher Querschnittsänderungen
  • Keine dünnen Wandteile und schmalen Stege
  • Großflächige Kontaktflächen zu Schmelz und Dentin ohne punkt- oder linienförmige Auflagen
  • Möglichst senkrechtes Anschneiden der Schmelzprismen zur Optimierung des adhäsiven Verbundes

Kritische Elemente der Pfeilerpräparation

Berücksichtigt man die oben aufgeführten Leitlinien bei der Beurteilung der derzeit gültigen Präparationsrichtlinien für vollkeramische Restaurationen und Rekonstruktionen, so muss man zum Schluss kommen, dass den Werkstoffeigenschaften von Keramik nur bedingt Rechnung getragen wird. Fehlende Berücksichtigung dieser Eigenschaften bei der Präparation führten sehr rasch zu Kerb- und Zugspannungen an den Unterseiten der Werkkörper. Eine potenzielle Schwachstelle bilden zu gering dimensionierte Keramikpartien.

Der Übergang zwischen approximalem und okklusalem Kasten bei Inlay- oder Teilkronenpräparationen ist aus mehreren Gründen ungünstig. Einerseits wird durch die übliche Präparation eine plötzliche Querschnittsänderung in der Keramik herbeigeführt. Andererseits wird die Keramik in diesem Bereich durch kantenförmige Übergänge zusätzlich stark beansprucht. Schließlich verringert die Zentralfissur gerade am Übergang zwischen approximalem und okklusalem Kasten die Schichtstärke der Keramik oft in gravierender Weise. Eine allzu verspielte Formgebung mit tief eingeschnittenen Fissuren sollte deshalb zur Vermeidung von Sollbruchstellen unbedingt vermieden werden (siehe Abb. 1 und 2).

Aus den besprochenen Gründen brechen vollkeramische Werkstücke an spezifischen Stellen. Bei Inlays liegen diese häufig am Übergang zwischen approximalem und okklusalem Kasten. Eine Fraktur an diesen Stellen kann zudem durch eine zu schmale Gestaltung des Isthmus zusätzlich begünstigt werden7.

Erkenntnisse aus Finite- Elemente-Untersuchungen

Anhand von Finite-Elemente-Analysen konnte gezeigt werden, dass kritische Zug- und Kerbspannungen vor allem an den Unterseiten von Keramikkörpern auftreten (siehe Abb. 3). In eigenen Untersuchungen betrugen diese im Modell 1 mit klassischer Kavitätenpräparation maximal 233 Nmm-2, im Modell 2 mit keramikgerecht abgerundeter Präparationsform maximal 106 Nmm-2. Modell 2 zeigte in den Berechnungen eine eindeutig geringere Beanspruchung der Keramik als Modell 1 und war dementsprechend aus statischer Sicht wesentlich günstiger.

Die Finite-Elemente-Analysen bestätigten die Ergebnisse aus statischen Bruchlastuntersuchungen. Sie ließen den Schluss zu, dass Präparationsformen mit Kavitätenböden zu bevorzugen sind, die durch konsequente Abrundung aller potenziellen Kanten Zug- in Druckspannungen überführen und keine Spannungsspitzen und Kerbspannungen durch plötzliche Querschnittsänderungen, Ecken sowie scharfe Kanten in der Keramik verursachen. Durch konsequente Vereinfachung und Abrundung der Präparationsformen konnte in den statischen Belastungstests die Bruchfestigkeit von Keramik um bis zu 30 Prozent erhöht werden5, 8, 9.

Für erhöhte Festigkeit

Die Umwandlung von Zug- in Druckspannungen kann bei Präparationsformen für Inlays und Teilkronen am besten durch einen konvexen Kavitätenboden erreicht werden. Dabei werden auch gleichmäßigere Schichtdicken der Keramik erzielt. Der Kavitätenboden bleibt in genügendem Abstand zu der im keramischen Körper modellierten Zentralfissur des Pfeilerzahnes (siehe Abb. 4). Aufgrund dieser einfachen Modifikationen klassischer Präparationsformen darf eine erhöhte Festigkeit von vollkeramischen Inlays und Teilkronen erwartet werden.

 

Korrespondenz: Dr. Gerwin Vincent Arnetzl
Aeskulap-Klinik Brunnen, 6440 Brunnen, Schweiz
E-Mail:

 

Literatur:
1 Arnetzl GV, Falkensammer F, Arnetzl G, Bratschko RO: Bruchlastuntersuchung von vollkeramischen Inlays in Abhängigkeit von der Präparationsform, Z Stomatol 2007; 104: 144–145.
2 Arnetzl GV, Arnetzl G: Design of preparations for all-ceramic inlay materials. Int J Comput Dent 2006; 9: 289–298.
3 Arnetzl G, Arnetzl GV: Konstruktionsüberlegungen für industriell hergestellten vollkeramischen Zahnersatz. Digital Dental News. 2007; 1: 48–52.
4 Verband der Keramischen Industrie e.V.: Brevier Technische Keramik. Selbstverlag 2003, S. 160–173.
5 Lutz F, Krejci I, Barbakow F: Quality and durability of marginal adaptions bonded composite restorations. Dent Mater 1991; 7: 107–113. 6 Verband der Keramischen Industrie e.V.: Brevier Technische Keramik, Selbstverlag 2003, S. 160–173.
7 Güss PC: Einfluss unterschiedlicher Präparationsformen auf die Überlebensrate und Bruchfestigkeit vollkeramischer Prämolarenteilkronen. Universitätsklinik für Zahn-, Mund und Kieferheilkunde der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, 2003.
8 Shinya A, Lassila LV, Vallittu PK: The effect of preparation design on the marginal stress of resin-bonded metal-free crowns: a finite element study. Int J Prosthodont 2008 Sep–Oct;21(5): 445–7.
9 De Jager N, Pallav P, Feilzer AJ: The influence of design parameters on the FEA-determined stress distribution in CAD-CAM produced all-ceramic dental crowns. Dent Mater 2005 Mar;21(3): 242–51.

 

 

Der Originalartikel ist erschienen in: ZahnarztPraxis, Ausgabe 2–3/2009 © Medien&Medizin Verlag Schweiz

Von G. V. Arnetzl, Ch. E. Besimo, G. Arnetzl , Zahnarzt 5 /2010

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