Evaluierung der Auswirkungen verschiedener Poliermethoden auf die Farbstabilität von Zahnrestaurationen in der Kinderzahnheilkunde

In dieser Arbeit untersuchten wir den Einfluss verschiedener Poliermethoden auf die Farbstabilität von Komposter- und Kompositrestaurationen, die in Frontzahnrestaurationen in der Kinderzahnheilkunde verwendet werden. Diese Studie unterstreicht die Bedeutung der Auswahl geeigneter Poliermethoden, um die Farbstabilität von Komposit- und Kompositrestaurationen in der Kinderzahnheilkunde zu verbessern.

Ziel dieser Studie war es, den Einfluss verschiedener Poliermethoden auf die Farbstabilität von Komposit- und Kompositrestaurationen zu evaluieren, die in Frontzahnrestaurationen in der Kinderzahnheilkunde verwendet werden. Einhundertzwanzig scheibenförmige Proben (8 mm Durchmesser x 4 mm Dicke) wurden aus A2-Farbkomposit und Nanohybrid-Kompositharz hergestellt, um die Farbstabilität in vier verschiedenen Poliersystemen zu bewerten. Sechzig Proben aus jedem Material wurden nach dem Zufallsprinzip nach dem verwendeten Polierverfahren in fünf Gruppen (n = 12) eingeteilt. Gruppe 1: vierstufige Aluminiumoxidscheiben, Gruppe 2: Aluminiumoxidscheiben und Gummisatz, Gruppe 3: Aluminiumoxidscheiben und Filzscheiben, Gruppe 4: Aluminiumoxidscheiben und Spiralscheiben und Gruppe 5: kein Polieren.

Die Proben wurden 7 Tage lang in Kirschsaftlösung getaucht. Die Farbveränderungen (ΔE) für alle Materialien wurden mit einem Spektralphotometer zu Studienbeginn und nach 7 Tagen Färbung bewertet. Die gesammelten Daten wurden mit dem Shapiro-Wilk-Test analysiert, zusammen mit dem Mann-Whitney U-Test zum Vergleich zweier unabhängiger Gruppen und dem Kruskal-Wallis-Test zum Vergleich von drei oder mehr unabhängigen Gruppen. Post-hoc-Bonferroni-Korrekturen wurden angewendet, um die Gruppen zu identifizieren, die die Unterschiede verursachen.

Als Ergebnis der Analysen wurden statistisch signifikante Unterschiede zwischen den Färbemessungen des Komposters und der Kompositmaterialien über die Gruppen hinweg festgestellt (p < 0,05). Der höchste Grad an Verfärbung für das Kompoter war in der Kontrollgruppe zu beobachten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gewählte Poliermethode den Grad der Verfärbung in den Compomergruppen beeinflusst. In der Kompositgruppe zeigten die Poliermethoden unterschiedliche Effekte. Es wurden Unterschiede zwischen der Compomer- und der Composite-Gruppe festgestellt. Das Verständnis dieser Effekte ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der ästhetischen Langlebigkeit von Restaurationen bei jungen Patienten.

Das äußere Erscheinungsbild ist zu einem wichtigen Anliegen in der sozialen Wahrnehmung und Interaktion geworden. Soziale Medien fördern ein idealisiertes Aussehen als einzig akzeptablen Standard, was sich negativ auf Kinder und junge Erwachsene auswirkt¹. Folglich ist die Ästhetik zu einem der wichtigsten Faktoren für Menschen geworden, die sich einer Zahnbehandlung unterziehen². Zahlreiche zahnfarbene Restaurationsmaterialien wurden entwickelt, um den steigenden Anforderungen an die Ästhetik gerecht zu werden³. Kunststoffkomposite mit ihren verbesserten mechanischen Eigenschaften und Formulierungen und Kompostere (polysäuremodifizierte Kunststoffkomposite) mit ihrer zusätzlichen fluoridfreisetzenden Eigenschaft gehören zu den am häufigsten verwendeten zahnfarbenen Restaurationsmaterialien, insbesondere in der Kinderzahnheilkunde⁴.

Die Farbstabilität ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für den klinischen Erfolg von zahnfarbenen Restaurationsmaterialien. Eine Verfärbung dieser ästhetischen Materialien kann über einen längeren Zeitraum mit intrinsischen und extrinsischen Faktoren auftreten⁵. Zu den extrinsischen Faktoren der Verfärbung gehören Rauchen, schlechte Mundhygiene und der Verzehr von bunten Speisen und Getränken, die aufgrund der Haftung oder des Eindringens von Farbstoffen aus externen Quellen die Oberflächen der Restaurationsmaterialien verfärben können⁶. Zu den intrinsischen Faktoren gehören die chemische Struktur des Füllungsmaterials selbst, wie z. B. die Zusammensetzung der Harzmatrix und die Wechselwirkung zwischen der Matrix und den Füllstoffen. Zahnärzte können diese Art von Verfärbung reduzieren, indem sie für eine angemessene Polymerisation sorgen und geeignete Veredelungs- und Poliertechniken anwenden⁷.

Eine ordnungsgemäße Nachbearbeitung und Politur ist erforderlich, um die Oberfläche zu glätten und überschüssiges Material zu entfernen, um die Ästhetik und Haltbarkeit von Restaurationsmaterialien zu verbessern, indem die oberflächliche Harzschicht entfernt wird, die eine Polymerisation bei Kontakt mit Sauerstoff^{verhindert 8}. Zahlreiche Instrumente wie Hartmetall- und Diamantbohrer, Schleifscheiben, imprägnierte Gummicubs, Streifen und Pasten wurden im Bereich der Zahnmedizin entwickelt, um das zahnfarbene Restaurationsmaterial zu veredeln und zu polieren⁹. Diese Instrumente variieren je nach Flexibilität des Veredelungsmaterials, der Härte des Schleifmittels, der Korngröße und den Methoden der Instrumentenanwendung. Die Entscheidung für das geeignetere Finishing- und Polierinstrument hängt von der Form und Größe, der Härte des Zusatzwerkstoffs und dem Anteil des Materials an der Gesamtzusammensetzung^{ab 10}. Laut Paravina et ^al.11 wird eine bessere Oberfläche des Restaurationsmaterials erreicht, wenn die Partikelgröße des Poliermaterials kleiner ist als die Partikelgröße des polierten Restaurationsmaterials.

Obwohl es mehrere Studien gab, die die Wirksamkeit eines Poliersystems auf die Oberflächenrauheit und Farbstabilität von zahnfarbenen Restaurationsmaterialien untersuchten, bewerteten die meisten Studien Kompositmaterial 1,2,3,6,8,9,11 . Die Literatur umfasst eine begrenzte Anzahl von Studien, die den Einfluss verschiedener Veredelungs- und Poliersysteme auf die Farbveränderung von zahnfarbenen Restaurationsmaterialien untersuchen, die üblicherweise in der Kinderzahnheilkunde verwendet werden¹². Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluss verschiedener Poliermethoden auf die Farbstabilität von Komposit- und Kompositrestaurationen zu bewerten.

Um die Wirkung von Poliersystemen auf die Verfärbung von Komposit- und Kompositharzen zu untersuchen, wurden in dieser Studie zwei kommerzielle A2-Farbton-Restaurationsmaterialien getestet: Komposter und Nanohybrid-Kompositharz. Die Liste der verwendeten Kunststoffrestaurationen finden Sie in der Materialtabelle.

1. Vorbereitung der Proben

1. Stellen Sie insgesamt 120 Scheiben her, wobei jeweils 60 Scheiben aus dem Verbundharz und den Kompometermaterialien hergestellt werden.
2. Geben Sie die Restaurationsmaterialien in eine Silikonform mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Dicke von 4 mm.
3. Drücken Sie die Materialien vor dem Aushärten zwischen 1 mm Glasplatten mit Mylar-Streifen, um sie an die Dicke der Form anzupassen. Verwenden Sie diese Glasplatten, um sicherzustellen, dass die Proben flache, glatte Oberflächen haben, um die Wahrscheinlichkeit von Abweichungen bei den Farbmessungen zu verringern.
   HINWEIS: Achten Sie auf Konsistenz, indem Sie für alle Materialien den Farbton A2 verwenden.
4. Härten Sie die Restaurationsmaterialien einseitig mit einer Leuchtdiodenlichthärtung für 20 s mit einer Intensität von 1.470 mW/cm² aus, gemäß den Angaben des Herstellers. Lassen Sie alle Proben von einem einzigen Bediener vorbereiten.
5. Ordnen Sie die Scheiben jedes Restaurationsmaterials nach dem Zufallsprinzip einer von fünf Polieruntergruppen zu, wobei jede Untergruppe aus 12 Scheiben besteht (Abbildung 1). Führen Sie die Trennschärfeanalyse durch, um den minimal erforderlichen Stichprobenumfang zu bestimmen (Trennschärfe = 0,95, α = 0,05, β = 0,05).
6. Die Proben der Gruppen 1.1 und 2.1 (Bild 1) werden mit einer Reihe von vierstufigen Aluminiumoxidscheiben (Al-Scheiben) für jeweils 20 s nachbearbeitet.
7. Die Proben der Gruppen 1.2 und 2.2 (Abbildung 1) werden 20 s lang bei niedrigem Druck mit einem einstufigen Poliergummisatz bearbeitet, nachdem sie zuvor mit Al-Scheiben nach dem gleichen Verfahren poliert wurden.
8. Für die Gruppen 1.3 und 2.3 (Bild 1) werden die Proben mit Al-Scheiben und einstufigen Polierfilzscheiben für jeweils 20 s veredelt. Setzen Sie die Filzscheiben einer kontinuierlichen Wasserbewässerung aus.
9. In den Gruppen 1.4 und 2.4 (Bild 1) wird die gleiche Scheibenapplikation wie in den anderen Gruppen durchgeführt, und dann zweistufige Spiralräder für 20 s aufgebracht.
10. In den Gruppen 1.5 und 2.5 (Abbildung 1) dürfen keine Nachbearbeitungs- oder Polierverfahren durchgeführt werden.
11. Nach der Fertigstellung werden alle vorbereiteten Proben 24 Stunden lang in destilliertem Wasser bei 37 °C gelagert, um eine Rehydrierung und eine vollständige Polymerisation zu ermöglichen.
12. Nummerieren Sie jede Probe, bevor Sie Basisfarbmessungen durchführen.
13. Verwenden Sie ein Spektralphotometer, um die Basisfarbmessungen aller Gruppen auszuwerten, indem Sie den Koordinaten der Commission Internationale d'Eclairage Lab* (CIELab) relativ zu einer Standardlichtart folgen.
14. Verwenden Sie einen weißen Hintergrund für die ersten Farbmessungen.
15. Kalibrieren Sie das Spektralphotometer vor jeder Messung gemäß den Anweisungen des Herstellers.
16. Führen Sie 3x Farbmessungen für jede Probe durch, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Abbildung 1: Verteilung der Studiengruppen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

2. Färbeprozess

1. Um die Fähigkeit von Restaurationsmaterialien und Poliertechniken zu vergleichen, Verfärbungen zu widerstehen, lagern Sie die vorbereiteten Scheiben in handelsüblichem Kirschsaft. Alle Proben 7 Tage lang bei 37 °C inkubieren und den Saft täglich auffrischen.
2. Spülen Sie die Discs am Ende der Versuchsphase gründlich mit destilliertem Wasser ab und trocknen Sie sie mit Seidenpapier, bevor Sie Farbmessungen durchführen.
3. Wenden Sie das gleiche Verfahren an, das auch für die ersten Farbmessungen mit dem referenzierten Spektralphotometer verwendet wurde.

3. Messungen des Farbunterschieds

1. Berechnen Sie für die Bestimmung der Farbdifferenz (ΔE) die Durchschnittswerte von ΔL, Δa und Δb für jede Probe. Verwenden Sie die folgende Gleichung, um die Farbvariation¹³ zu berechnen:
   ΔE = [(ΔL*)²+(Δa*)2+(Δb*)²]^1/2
   Dabei steht L* für die Helligkeit der Farbe, die von 0 (Schwarz) bis 100 (Weiß) reicht. Der a*-Wert gibt die Position auf der Grün-Rot-Achse an, wobei positive a*-Werte rot und negative a*-Werte grün anzeigen. Der b*-Wert stellt die blau-gelbe Achse dar, wobei positive b*-Werte gelb und negative b*-Werte blau anzeigen.
2. Basierend auf früheren Studien ^1,11,13 halten wir eine auffällige Farbveränderung mit einem ΔE-Wert ≥ 1 für akzeptabel, sofern sie ΔE = 3,3 nicht überschreitet.
3. Zeichnen Sie die Farbmessungen für die Versuchsgruppen auf, die in Kirschsaft getaucht wurden.

4. Statistische Auswertung

1. Stellen Sie deskriptive Statistiken bereit (Mittelwert, Standardabweichung, Median, Minimum und Maximum).
2. Verwenden Sie den Shapiro-Wilk-Test, um die Annahme der Normalverteilung zu überprüfen.
3. In Fällen, in denen die Normalitätsannahme nicht erfüllt ist, verwenden Sie den Mann-Whitney-U-Test zum Vergleich zweier unabhängiger Gruppen und den Kruskal-Wallis-Test zum Vergleich von drei oder mehr unabhängigen Gruppen.
4. Wenden Sie nachträgliche Bonferroni-Korrekturen an, um die Gruppen zu identifizieren, die die Unterschiede verursacht haben.
5. Verwenden Sie eine statistische Analysesoftware, um die Analysen durchzuführen.

Die mittleren, minimalen und maximalen Farbwerte, die aus den Messungen erhalten wurden, sind in Tabelle 1 dargestellt. Statistisch signifikante Unterschiede in der Verfärbung wurden zwischen den Gruppen der Compomer und Verbundwerkstoffe beobachtet (p < 0,05).

Tabelle 1: Verteilungen und Vergleiche von Verfärbungsmessungen nach Materialien und Gruppen.

Bei den Kompoterscheiben war der Verfärbungswert der Kontrollgruppe signifikant höher als die Werte der Gruppen Al-Scheiben + Spiralräder, Al-Scheiben + Filzscheiben und Al-Scheiben + Gummi-Kit (p < 0,001, p = 0,005, p = 0,037). Darüber hinaus war der Verfärbungswert der Al-Scheiben-Gruppe signifikant höher als der der Al-Scheiben + Spiralräder (p = 0,040).

Für die Kompositscheiben wurden signifikante Unterschiede in den Verfärbungswerten zwischen den Gruppen Al-Scheiben + Spiralräder und Al-Scheiben + Gummi-Kit im Vergleich zu den Gruppen Al-Scheiben + Filzscheiben und Al-Scheiben festgestellt (p = 0,003, p < 0,001, p = 0,006 bzw. p < 0,001). Die Verfärbungswerte der Al-Scheiben + Filzscheiben und der Al-Scheibengruppen waren höher als die der Al-Scheiben + Spiralräder und der Al-Scheiben + Gummi-Kit-Gruppen (Abbildung 2).

Abbildung 2: Veränderungen der Kompositscheiben durch Fleckenbildung. (A) Vor der Färbung, (B) nach der Färbung. Proben aus fünf Gruppen (n = 12) nach dem Polierverfahren: Gruppe 1: vierstufige Aluminiumoxidscheiben, Gruppe 2: Aluminiumoxidscheiben und Gummisatz, Gruppe 3: Aluminiumoxidscheiben und Filzscheiben, Gruppe 4: Aluminiumoxidscheiben und Spiralscheiben und Gruppe 5: kein Polieren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Beim Vergleich der Komposit- und Kompositscheiben war die Verfärbung der mit Al-Scheiben und Al-Scheiben + Filzscheiben behandelten Kompositscheiben signifikant höher als die der Kompoterscheiben (p < 0,05). Es wurden keine signifikanten Unterschiede in der Verfärbung zwischen den Materialien in den Al-Scheiben + Gummi-Kit, Al-Scheiben + Spiralrädern und Kontrollgruppen gefunden (p > 0,05) (Abbildung 3).

Abbildung 3: Histogramm der Verteilungen der Verfärbungsmessungen nach Materialien und Gruppen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Nach den statistischen Ergebnissen dieser Studie wurden keine signifikanten (p < 0,05) Unterschiede in den Farbmessungen der Materialien zwischen den Al-Scheiben + Gummi-Kit, den Al-Scheiben + Spiralrädern und keine Poliergruppe für das Nanohybrid-Komposit und das Kompoter gefunden (p > 0,05). Dieses Ergebnis stimmt mit früheren Studien^überein 10,14,15. Der Grund für diese Ergebnisse ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Compomere eine ähnliche chemische Struktur wie Kompositharze aufweisen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie wurden signifikante Unterschiede in den Färbemessungen zwischen den Materialien in den Gruppen Al-Scheiben und Al-Scheiben + Filzscheiben beobachtet (p < 0,05). Die Färbemaße für den Nanohybrid waren höher als die für das Kompoter. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass Kompositharze, die TEGDMA in ihrer Zusammensetzung enthalten, in wässrigen Umgebungen im Vergleich zu UDMA-basierten Kompositharzen signifikant mehr Monomere freisetzen, was zu einer stärkeren Farbveränderung führt¹⁶. Den Studienergebnissen zufolge wurden bei allen Poliermethoden klinisch inakzeptable Verfärbungen beobachtet. Dieses Ergebnis könnte durch die hohe Färbewirkung des Kirschsaftes, der in dieser Studie als Färbemittel verwendet wurde, beeinflusst werden¹⁷.

Das Erreichen einer erfolgreichen ästhetischen Restauration hängt von zwei Schlüsselfaktoren ab: der Farbabstimmung und der Aufrechterhaltung der langfristigen Farbstabilität. Restaurierungsmaterialien leiden häufig unter Oberflächen- und Untergrundflecken, die auf den erhöhten Verbrauch von färbenden Lebensmitteln und Getränken zurückzuführen^{sind 11,18}. Die Verfärbung von polymeren Materialien, die durch farbige Flüssigkeiten wie Kaffee, Tee, Saft und andere Getränke verursacht wird, ist in der Literatur dokumentiert. Saft ist eines der am häufigsten konsumierten Getränke in der Kindheit und birgt die Gefahr von Fleckenbildung ^2,19. In früheren Studien führte das Eintauchen von Harzverbundproben in Flüssigkeiten wie Cola, Rotwein, Wodka, Kaffee, Tee, Orangensaft und Fruchtsäfte über einen Zeitraum von 7 Tagen zu signifikanten Veränderungen der Transluzenz sowie zu auffälligen Verfärbungen^17,18. Aus diesem Grund wurde in der Studie Saft als Färbemittel verwendet.

Die Farben aller Proben wurden mit einem Reflexionsspektralphotometer²⁰ gemessen. In dieser Studie wurde ein Spektralphotometer mit dem CIELab-Koordinatensystem verwendet, wie bereits berichtet ^1,21. Das CIELab-System, das zur Messung der Farbveränderung (ΔE) verwendet wird, wird in der Zahnmedizin häufig zur Aufzeichnung von Farbunterschieden eingesetzt. Die in diesem System verwendeten L*-, a*- und b*-Werte sind gleichmäßig in einem Wahrnehmungsfarbraum verteilt. Obwohl die CIEDE2000-Methode eine bessere Wahrnehmbarkeit von Farbunterschieden in Zahnfarben bietet, haben die meisten Farbstudien überwiegend die CIELab-Methode verwendet^22,23.

Compomere sind die am häufigsten verwendeten Restaurationsmaterialien in der Kinderzahnheilkunde. Sie werden hauptsächlich durch die Kombination der Vorteile von Komposit- und Glasionomerzementen^{gebildet 24}. Es wurde berichtet, dass die mit dem Kompoter erhaltene verbesserte Politur wahrscheinlich auf seine kleineren Füllstoffpartikel und das Fehlen von Luftblasen^{zurückzuführen ist 25}. Als in dieser Studie die physikalischen Eigenschaften von acht Hybrid-Füllmaterialien verglichen wurden, nahm die Oberflächenrauheit bei allen Materialien nach dem Abrieb unterschiedlich stark zu. Die geringste Rauheit wurde im polysäuremodifizierten Kunststoffverbundwerkstoff²⁵ beobachtet.

In ähnlicher Weise wurde in dieser Studie festgestellt, dass das Kompoter mit dem geringsten Füllstoffgehalt (50 %) die glatteste Oberfläche unter den untersuchten zahnfarbenen Materialien aufweist. Unterschiedliche Veredelungs- und Poliertechniken beeinflussten die Farbstabilität des Komposters¹⁴. Die Färbewerte der Kontrollgruppe waren höher als die der Gruppen Al-Scheiben + Spiralräder, Al-Scheiben + Filzscheiben und Al-Scheiben + Gummikit-Gruppen. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen haben frühere Forschungen gezeigt, dass unterschiedliche Veredelungs- und Poliertechniken die Farbstabilität von Restaurationsoberflächen beeinflussen ^1,21,22.

Frühere Forschungen zeigten einen bemerkenswerten Zusammenhang zwischen der Form des Kompositharzes und dem Polierverfahren für Farbveränderungen^14,26. In einer früheren Studie, in der die primären Auswirkungen von Veredelungs- und Poliermethoden auf die Farbstabilität untersucht wurden, unterschieden sich die Durchschnittswerte aller Gruppen signifikant voneinander¹⁴. In dieser Studie wurden in ähnlicher Weise signifikante Unterschiede zwischen den Al-Scheiben + Spiralrädern und den Al-Scheiben + Gummi-Kit-Gruppen und den Al-Scheiben + Filzscheiben und Al-Scheibengruppen innerhalb der Verbundgruppe gefunden (p = 0,003, p < 0,001, p = 0,006 und p < 0,001). Die ΔE lag jedoch in allen Gruppen über dem klinisch akzeptablen Bereich (ΔE > 3,3). So wirken sich unterschiedliche Polierverfahren auf die Farbstabilität von Restaurationsmaterialien aus. In dieser Studie wurden vier verschiedene Veredelungs- und Poliersysteme verwendet, mit Fruchtsaft als Färbelösung. In der zukünftigen Forschung können weitere Veredelungs- und Poliertechnologien sowie verschiedene Flüssig- und Getränkefarbstoffe zum Einsatz kommen. Da diese Studie in vitro durchgeführt wurde, war es außerdem nicht möglich, das orale Milieu vollständig zu replizieren.

Den Studienergebnissen zufolge könnte die Auswahl von harzbasierten Restaurationsmaterialien mit unterschiedlichen Marken oder Farbtönen in zukünftigen Studien die Farbveränderung erheblich beeinflussen. Unter Berücksichtigung des Kooperationsniveaus der pädiatrischen Patienten und der Beziehung zwischen Zahnarzt und Kind sollte die am besten geeignete Poliermethode ausgewählt werden. Im Rahmen dieser Studie wurden signifikante Unterschiede zwischen den Färbemessungen des Komposters und der Kompositmaterialien zwischen den Gruppen gefunden. Für die Compomer-Gruppe wurde durch Polierverfahren die Materialverfärbung reduziert. Beim Verbundwerkstoff wurde die geringste Verfärbung in den Gruppen Al-Scheiben + Spiralräder und Al-Scheiben + Gummi-Kit beobachtet. Durch die richtige Nachbearbeitung und Politur kann die Farbstabilität von Restaurationen verbessert werden. Es ist wichtig, die Reihenfolge der Materialien im Polierprotokoll gemäß den Anweisungen des Herstellers einzuhalten und sicherzustellen, dass die Proben mit einer glatten und standardisierten Oberfläche vorbereitet werden. Diese In-vitro-Studie wird in zukünftige klinische Studien münden.

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Die Autoren danken allen Teilnehmern, die großzügig ihre Zeit gewidmet und an dieser Forschung teilgenommen haben.