Open Access

Martin Wohlfeil

• Ziel der vorliegenden experimentellen Untersuchung war die Erfassung und vergleichende Beurteilung der mechanischen Belastbarkeit sowie des Frakturverhaltens von karbonfaserverstärkten, keramischen und palladiumfreien Wurzelstiftsystemen. Des Weiteren galt es, die Ergebnisse im Vergleich zum Permador®-Stift, dessen Bewährung in einer vorangegangenen klinischen Untersuchung nachgewiesen wurde, und zu wurzelgefüllten Zähnen zu überprüfen. Gegenstand der Untersuchung waren der palladiumhaltige Permador®-Stift, die palladiumfreien Stiftaufbausysteme AF1, ER® Pt-IR, die keramischen Stifte Cerapost®, Celay® Alumina und Celay® Zirkonia sowie der Karbonfaserstift Composipost®. Als Kontrollgruppe dienten wurzelgefüllte, nicht stiftversorgte Wurzeln. Um die Streuung der Messwerte, die durch die individuell unterschiedliche Dimensionierung und Morphologie von extrahierten natürlichen Frontzähnen beeinflusst werden, zu minimieren, fanden künstliche Zähne aus dem lichthärtenden BisGMAKomposit Estilux hybrid VS posterior (Heraeus Kulzer, Wehrheim/Ts.), Verwendung. Dessen Elastizitätsmodul beträgt nach Aushärtung 19.000 MPa und entspricht somit dem Wert des natürlichen Dentins. Die Herstellung der Wurzeln, Aufbauten und Kronen fand mit sogenannten Modeln statt, wodurch die Herstellung identischer Prüfkörper gewährleistet wurde. Als Aufbaumaterial fand für die metallischen Stiftsysteme ein Phantom-Metall, für das Cerapost®- und Composipost®-System ein Komposit und für die kopiergefrästen Systeme Celay® Alumina und Celay® Zirkonia-Keramik Verwendung. Sämtliche Stiftverankerungen wurden, nach Konditionierung mit dem Rocatec®-Verfahren, mit Panavia® 21 in den Wurzeln zementiert. Im Anschluss erfolgte die Zementierung standardisierter Kronen aus Phantommetall auf allen Wurzeln. Die zyklische Wechselbelastung (1,2x106 Zyklen; 1,4 Hz und 30 N) wurde im Willytec-Kausimulator Version 3.1. (Fa. Willytec, München) vorgenommen. Die Simulation der Wurzelhaut für die Wechsel- und die Bruchbelastung wurde durch Einbettung der Wurzeln in einem Elastomer (Permadyne® Garant; Espe, Seefeld) vorgenommen. In einer Universal-Prüfmaschine (Zwicki 1120; Zwick, Ulm) (Vorschubgeschwindigkeit 0,5 mm/min) wurden die Versuchszähne palatinal, 2 Millimeter unterhalb der Inzisalkante, unter einem Winkel von 135° bis zum Bruch der Wurzel belastet. Hinsichtlich der Bruchlast ergaben die Medianwerte folgende Resultate: Metallstifte: Permador®: 475,4 N; AF1: 444,7 N; ER Pt-Ir: 422,4 N. Der KRUSKAL-WALLIS-Test mit BONFERRONI-Korrektur (p ≤ 0,05) zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen diesen drei Stiftsystemen einerseits und der Kontrollgruppe andererseits. Für die keramischen Stifte wurden 432,2 N [Celay® Alumina], 488,8 N [Celay® Zirkonia] bzw. 416,4 N [Cerapost®] und für den Karbonfaserstift [Composipost®] 515,7 N ermittelt. Bei der Kontrollgruppe trat eine Bruchlast von 363,4 N auf. Bezüglich der Bruchlastwerte lagen unter Berücksichtigung des BONFERRONI-Tests bei der statistischen Datenanalyse zwischen dem kopiergefrästen Keramikstiftaufbau Celay® Zirkonia aus zirkoniumoxidverstärkten Al2O3 einerseits bzw. dem Karbonfaserstift Composipost® und der Kontrollgruppe andererseits signifikante Unterschiede vor (p ≤ 0,05). Die ermittelten Distanzen zwischen Kraftangriffspunkt und den oberen Bruchspaltenden ergaben Medianwerte von 8,0 mm bis 11,1 mm auf der vestibulären Seite und 7,6 mm bis 14,7 mm auf der palatinalen Seite der Wurzeloberfläche. Bezüglich der Distanzen der Frakturverläufe lagen unter Berücksichtigung des BONFERRONI-Tests bei der statistischen Datenanalyse nur palatinal zwischen dem Cerapost®-Stift einerseits und dem Celay® Alumina-Stift und der Kontrollgruppe andererseits signifikante Unterschiede vor. Die vorliegende Studie zeigt, dass hinsichtlich der Bruchlastwerte nach dynamischer Belastung der Karbonfaserstift Composipost® und, bei hohen ästhetischen Ansprüchen, der kopiergefräste Keramikstift Celay® Zirkonia als interessante Alternative zum klinisch bewährten Permador®-Stift zu sehen sind. Des Weiteren zeigt die Untersuchung, dass sich die Verwendung palladiumfreier Stiftsysteme nicht nachteilig auf das Bruchverhalten nach dynamischer Belastung auswirkt.
• This in vitro study evaluated the fracture characteristics (fracture load and distance between point of force application and upper end of the fracture) gap of seven different post-and-core systems at monotonously increasing loads subsequent to cyclical loading. Furthermore, the results were compared to those of Permador™ posts, whose suitability had been demonstrated in an earlier clinical study, and to those of root-filled test teeth. The test teeth were identically fabricated roots corresponding to an upper central incisor made of a composite (BisGMA-composite Estilux hybrid VS posterior (Heraeus Kulzer, Wehrheim/Ts., Germany)) with a module of elasticity similar to that of dentine. The teeth were randomly assigned to eight groups (10 test samples respectively). The following post-and-core systems were examined: Group A: Permador™ (metal post/palladium alloy), group B: AF1 (metal post/nonpalladium alloy), group C: ER Pt-IR (metal post/non-palladium alloy), group D: Cerapost™ (ceramic post/yttrium-stabilized ZrO2), group E: Celay™ Alumina Blanks (ceramic post/Al2O3, copy-milled), group F: Celay™ Zirconia Blanks (ceramic post/ZrO2-reinforced Al2O3, copy-milled), group G: Composipost™ (carbon-fiber post). In the control group root filled tooth specimens without posts were used [group H]. The cores were cast to the metal posts (group A-C) using a phantom-alloy (DeguDent). In group D and G composite cores were built up (Cavex Clearfil Core™ (Kuraray; Osaka, Japan)). In group E and F ceramic cores were copy-milled (Mikrona, Spreitenbach, Switzerland). After applying the Rocatec™ process all posts were adhesively luted using a resin cement (Panavia 21™; Kuraray, Osaka, Japan). All the samples received full coverage standardized metal crowns to be cemented using Panavia 21™ (Kuraray, Osaka, Japan). The cyclic loading (1.2 x 106 cycles; 1.4 Hz; 30 N) was applied using a Willytec chewing simulator, version 3.1 (Willytec, Munich, Germany). For alternating and fracturing loading, the desmodont was simulated by an elastomeric material (Permadyne; 3M ESPE, Seefeld, Germany). The teeth were loaded palatally (135°; 0.5 mm/min) on an universal testing machine until fracture. The following fracture load values (medians) were obtained: metal posts: group A: 475.4 N; group B: 444.7 N; group C: 422.4 N. The KRUSKAL-WALLIS test ( p ≤ 0.05) did not yield any significant differences between these three post-and-core systems. For the ceramic posts, medians of 416.4 N [group D], 432.2 N [group E], and 488.8 N [group F] were found and 515.7 N for the carbon-fiber post [group G]. For the control [group H], a median of 363.4 N was obtained. With regard to fracture loads, the Celay™ Zirconia posts and the Composipost™ exhibit statistically significant differences to the control group, respectively (KRUSKAL-WALLIS test / BONFERRONI-test, p ≤ 0.05). The results of the mean distances between point of force application and the upper end of the fracture gap were 8.0 mm to 11.1 mm on the vestibular and 7.6 mm to 14.7 mm on the palatal side of the root. Concerning the distances of the fracture pattern on the palatal side of the tooth Cerapost™ and Celay™ Alumina post exhibit statistically significant differences to the control group (KRUSKAL-WALLIS test / BONFERRONI-test, p ≤ 0.05). With regard to fracture behaviour under load, carbon-fiber and, considering aesthetic demands, Celay™ Zirconia posts are alternatives to the clinically proven Permador™ post. The use of a palladium-free alloy had no detrimental effect on the fracture behaviour under load of the post-and-core systems examined.