Die fortschreitende Entwicklung digitaler Technologien hat die Herstellung neuer Materialien in der Zahnmedizin ermöglicht. Dies bringt jedoch die Herausforderung mit sich, die optimalen Methoden zur Produktion von Okklusalschienen mit den besten mechanischen Eigenschaften zu wählen. Eine fundierte Bewertung der Effektivität dieser Materialien ist daher unerlässlich, um Zahnärzten und Patienten die bestmögliche Versorgung zu gewährleisten. In diesem Kontext zielt die vorliegende Analyse darauf ab, die Bruchfestigkeit verschiedener Materialien für Okklusalschienen nach einer thermomechanischen Alterung umfassend zu vergleichen und ihre klinische Relevanz zu bewerten. Moderne zahntechnische Verfahren, wie CAD/CAM-Frästechniken und 3D-Druck, revolutionieren die Herstellung von Okklusalschienen und bieten vielversprechende Alternativen zu herkömmlichen Methoden. Die Auswahl des geeigneten Materials ist entscheidend für die Langlebigkeit und Funktionalität einer Okklusalschiene.
Materialien und Methoden der Untersuchung
Für diese vergleichende Studie wurden insgesamt 32 Proben hergestellt, die sich auf vier verschiedene Materialgruppen verteilten. Diese umfassten zwei Arten von 3D-gedruckten Polymermaterialien, eine Polymethylmethacrylat (PMMA)-Scheibe für die CAD/CAM-Frästechnik sowie ein konventionelles, wärmepolymerisierendes Acrylharz. Jedes Material wurde gemäß den Herstellerangaben verarbeitet, um eine standardisierte Probenqualität zu gewährleisten.
Die Herstellung der 3D-gedruckten Schienen erfolgte unter Verwendung spezifischer Photopolymere, die für zahnmedizinische Anwendungen konzipiert sind. Die CAD/CAM-gefrästen Schienen wurden aus vorgefertigten PMMA-Blöcken gefertigt, die für ihre hohe Dichte und Homogenität bekannt sind. Die konventionellen Schienen wurden mittels traditioneller Laborverfahren aus wärmepolymerisierendem Acrylharz hergestellt.
Um praxisnahe Bedingungen zu simulieren, wurden alle Proben einer thermomechanischen Alterung unterzogen. Dieser Prozess imitiert die Belastungen, denen eine Okklusalschiene im Mund über einen längeren Zeitraum ausgesetzt ist, einschließlich Temperaturwechsel und Kaubelastungen. Nach der Alterung wurde die Bruchfestigkeit der Okklusalschienen in einem standardisierten Bruchtest ermittelt. Dabei wurde eine Kompressionslast okklusal auf die Oberfläche jeder Schiene aufgebracht, bis ein Bruch eintrat. Die dabei aufgenommene Kraft (in Newton, N) diente als Maß für die Bruchfestigkeit. Die sorgfältige Dokumentation und Auswertung dieser Messdaten ermöglichte einen direkten Vergleich der Materialeigenschaften.
Statistische Analyse der Ergebnisse
Zur Auswertung der erhobenen Daten und zur Sicherstellung der statistischen Signifikanz der Ergebnisse kamen vier verschiedene statistische Tests zum Einsatz. Zunächst wurden der Shapiro-Wilk-Test und der Levene-Test durchgeführt, um die Normalverteilung der Daten und die Homogenität der Varianzen zu überprüfen. Anschließend erfolgte eine Varianzanalyse (ANOVA), um signifikante Unterschiede in der Bruchfestigkeit zwischen den vier untersuchten Materialgruppen festzustellen. Abschließend wurde der Tukey-HSD-Test (Honestly Significant Difference) angewendet, um spezifische Paarvergleiche zwischen den einzelnen Materialgruppen durchzuführen und detaillierte Aussagen über die signifikanten Unterschiede in der Bruchfestigkeit treffen zu können. Diese umfassende statistische Methodik gewährleistet die Robustheit und Verlässlichkeit der Studienergebnisse.
Ergebnisse im Detail: Bruchfestigkeit der Materialien
Die durchgeführte Studie offenbarte signifikante Unterschiede in der Bruchfestigkeit zwischen den vier untersuchten Materialien. Die höchsten Werte wurden bei den gefrästen Okklusalschienen (CAD/CAM-PMMA) beobachtet, die eine beeindruckende durchschnittliche Bruchfestigkeit von 3051,2 N aufwiesen. Dies unterstreicht die überlegene mechanische Stabilität dieses Herstellungsprozesses und Materials.
Im Vergleich dazu zeigten die flexiblen 3D-gedruckten Schienen eine Bruchfestigkeit von 1943,4 N. Obwohl dieser Wert deutlich unter dem der gefrästen Schienen lag, deutet er auf eine akzeptable Robustheit für bestimmte klinische Anwendungen hin. Die anderen 3D-gedruckten Schienen erreichten einen Durchschnittswert von 1489,9 N. Das konventionelle Acrylharz, das seit Langem in der Herstellung von Okklusalschienen verwendet wird, zeigte mit 1303,9 N die geringste Bruchfestigkeit.
Diese Ergebnisse verdeutlichen klar die hierarchische Abstufung der Materialeigenschaften hinsichtlich ihrer Fähigkeit, auf die Okklusalschienen einwirkenden Kräften standzuhalten. Die Präzision und Materialhomogenität, die durch das CAD/CAM-Fräsen erreicht werden, scheinen direkt zur erhöhten Bruchfestigkeit beizutragen. Die Studie liefert somit wichtige quantitative Daten, die Zahnärzten und Zahntechnikern bei der Materialauswahl für Okklusalschienen als Entscheidungshilfe dienen können.
Schlussfolgerung und klinische Implikationen
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die gefrästen Okklusalschienen (CAD/CAM-PMMA) die höchste Beständigkeit gegenüber Bruch aufwiesen. Ihre überragende mechanische Stärke macht sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Anwendungen, die eine maximale Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit erfordern. Bei den 3D-gedruckten Schienen zeigte insbesondere die Variante aus biegesteifem Harz eine Bruchfestigkeit in einem akzeptablen Bereich, was ihre klinische Indikation als praktikable Option bestätigt, insbesondere wenn eine gewisse Flexibilität erwünscht ist oder der Herstellungsprozess Effizienzsteigerungen bietet.
Obwohl diese Forschung deutliche Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften zwischen CAD/CAM- und konventionellen Fertigungsmethoden aufzeigt, sollte die Materialauswahl nicht ausschließlich auf die Bruchfestigkeit reduziert werden. Weitere Faktoren wie die Verarbeitungszeit und die Gesamtkosten spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle in der klinischen Praxis. CAD/CAM-Systeme bieten hier einen erheblichen Vorteil durch eine deutliche Reduzierung der Produktionszeit für das Schienenmaterial, was zu einer erhöhten Effizienz im zahntechnischen Labor und in der Zahnarztpraxis führen kann.
Für Zahnärzte und Zahntechniker ist es entscheidend, diese Ergebnisse in ihre Entscheidungsfindung einfließen zu lassen. Die Wahl des richtigen Materials und der Fertigungsmethode sollte eine Abwägung zwischen mechanischen Eigenschaften, Herstellungsaufwand und Kosten sein, um die bestmögliche Versorgung für den Patienten zu gewährleisten. Die Digitalisierung in der Zahnmedizin bietet hierfür vielfältige Möglichkeiten, die es weiter zu erforschen und in die Praxis zu integrieren gilt.