CAD-FEA modeling and fracture resistance of bilayer zirconia crowns manufactured by the rapid layer technology

Abstract In the RLT (Rapid Layer Technology), veneering ceramic and framework are fabricated by computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) and then cemented to obtain the restoration. This study aimed to evaluate the effect of the thickness of veneering ceramic manufactured by the RLT technique on the fracture resistance (FR) of bilayer crowns with zirconia frameworks. Twenty zirconia frameworks and twenty feldspathic posterior crowns with two different veneering ceramic occlusal thicknesses (1mm=TF1; 2mm=TF2) were manufactured using CAD/CAM system. The specimens were luted to an epoxy resin abutment with resin cement and mechanically cycled (200N and 4.5×105 Pa, 37°C, 2×106 cycles, 3Hz). The FR test was performed (10kN, 0.5mm/min), and the specimens were analyzed in a stereomicroscope. For the stress analysis (finite element analysis, FEA), a 10kN load was equal to the in vitro test, and the principal stress was evaluated. The FR data were analyzed by Student's t-test and Weibull's analysis. The thickness influenced the FR of bilayer crowns. The FR was higher in the TF2 than in the TF1 group. The TF2 group presented the highest characteristic strength compared to the group TF1. The predominant type of failure was delamination. The FEA showed higher stress concentrations below the loading application point at the veneering cement interface in the 1-mm-thick model. The bilayer crowns manufactured using the approach of 2mm of veneering ceramic promoted higher FR compared to the group with 1mm veneering ceramic. Also, the FEA showed that the veneer ceramic thickness has an effect on stress distribution in zirconia-based bilayer crowns.

Resumo Na RLT (Rapid Layer Technology), a cerâmica de cobertura e infraestrutura são fabricados pelo Computer-Aided Design / Computer-Aided Manufacturing (CAD / CAM) e cimentados para obter a restauração. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da espessura da cerâmica de cobertura fabricada pela técnica RLT na resistência à fratura (RF) de coroas bilaminadas com infraestrutura de zircônia. Vinte infraestruturas de zircônia e vinte coroas posteriores feldspáticas com duas espessuras oclusais da cerâmica de cobertura (1mm = TF1; 2mm = TF2) foram fabricadas usando o sistema CAD / CAM. Os espécimes foram cimentados em preparos de resina epóxi com cimento resinoso dual e ciclados mecanicamente (200N e 4,5×105 Pa, 37° C, 2×106 ciclos, 3Hz). O teste de RF foi realizado (10kN, 0,5mm / min) e, posteriormente, os espécimes foram analisados em estereomicroscópio. Para a análise de tensão (análise de elementos finitos, FEA), uma carga de 10kN foi aplicada igual ao teste in vitro, e a tensão principal foi avaliada. Os dados de RF foram analisados pelo teste t de Student e análise de Weibull. A espessura mostrou forte influência na RF das coroas bilaminadas. A RF foi maior em TF2 do que no grupo TF1. O grupo TF2 apresentou a maior resistência característica em relação ao grupo TF1. O tipo de falha predominante foi a delaminação. O FEA mostrou maiores concentrações de tensões abaixo do ponto de aplicação da carga, na interface cimento e cerâmica de cobertura no modelo de coroa de 1 mm de espessura. As coroas de bilaminadas confeccionadas com 2 mm de cerâmica de cobertura promoveram maior RF em comparação ao grupo com cerâmica de cobertura de 1 mm. Além disso, a FEA mostrou que a espessura da cerâmica de cobertura tem um efeito na distribuição de tensões em coroas bilaminadas à base de zircônia.

Effect of different impression methods and ceramic materials on adaptation of inlays / Efeito de diferentes métodos de moldagem e materiais cerâmicos na adaptação de inlays

Objective: The aim of this study was to evaluate the internal and marginal adaptation of inlays fabricated from different types of impressions (conventional and digital) and different ceramics (feldspathic and lithium disilicate). Material and Methods: Forty premolars were prepared for all-ceramic inlay restoration and assigned to 4 groups (n=10), according to the impression method (conventional with addition silicone and digital impression) and ceramic type (lithium disilicate and feldspathic ceramic blocks). For each type of impression, 10 inlays were milled from lithium disilicate blocks and the other 10 from feldspathic ceramic blocks in a CAD-CAM facility. The internal adaptation was analyzed by the replica technique. The marginal fit was analyzed under a stereo microscope by directly measuring the gap formed between the inlay and the tooth in the proximal and occlusal regions. Results: The marginal or internal adaptations were not affected by type of impression (conventional = digital impression), irrespective of the ceramic type. Only the internal adaptation was affected by the material type, i.e., feldspathic ceramic had lower values than lithium dissilicate ceramic, when considering the digital impression. Conclusion: The conventional and digital impressions promoted similar marginal and internal adaptation for feldspathic and disilicate ceramic inlays. For the digital impression the feldspathic inlays showed better internal adaptation than lithium dissilicate inlays. (AU)

Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar a adaptação interna e marginal de inlays confeccionadas a partir de diferentes tipos de moldagens (convencional e digital) e diferentes materiais cerâmicos (feldspática e dissilicato de lítio). Materiais e Métodos: Quarenta pré-molares foram preparados para inlay totalmente cerâmica e distribuídos em 4 grupos (n = 10) segundo o método de moldagem (convencional com silicone de adição e moldagem digital) e tipo cerâmica (dissilicato de lítio e blocos de cerâmica feldspática). Para cada tipo de moldagem, 10 inlays foram confeccionadas a partir de pastilhas de dissilicato de lítio e as outras 10 de blocos de cerâmica feldspática, por meio do sistema CAD-CAM. A adaptação interna foi analisada pela técnica da réplica. O ajuste marginal foi analisado com estéreo microscópio medindo diretamente o espaço entre a inlay e o dente nas regiões proximal e oclusal. Resultados: As adaptações marginais e internas não foram afetadas pelo tipo de moldagem (convencional = impressão digital), independentemente do tipo de cerâmica. Somente a adaptação interna foi afetada pelo material, sendo que a cerâmica feldspática apresentou menores valores que a cerâmica de dissilicato, considerando a moldagem digital. Conclusão: As moldagens convencional e digital promoveram adaptação marginal e interna semelhante de inlays de cerâmica feldspática e dissilicato testadas. Para moldagem digital, a cerâmica feldspática mostrou melhor adaptação interna do que a dissilicato de lítio (AU)

Bonding of the Polymer Polyetheretherketone (PEEK) to Human Dentin: Effect of Surface Treatments

Abstract Polyetheretherketone (PEEK) is a material suitable for frameworks of fixed dental prostheses. The effect of different surface treatments on the bond strength of PEEK bonded to human dentin was evaluated. One hundred PEEK cylinders (3 mm×3 mm) were divided into five groups according to surface treatment: silica coating, sandblasting with 45 μm Al2O3 particles, etching with 98% sulfuric acid for 5, 30 and for 60 s. These cylinders were luted with resin cement onto 50 human molars. First, each tooth was embedded in epoxy resin and the buccal dentin surface was exposed. Then, two delimited dentin areas (Æ:3 mm) per tooth were etched with 35% phosphoric acid and bonded with a two-step self-priming adhesive system. After the luting procedure the specimens were stored in water (24 h/37 °C). Shear bond strength (SBS) was tested using a universal testing machine (crosshead speed 0.5 mm/min; load cell 50 kgf) and failure types were assessed. Stress data (MPa) were analyzed using the Kruskal-Wallis test. Comparison of the proportions of different failure types was performed using the Bonferroni method (p<0.05). Kruskal-Wallis demonstrated that differences among groups were not significant (p=0.187). Mean SBS were as follows: silica coating, 2.12±1.12 MPa; sandblasting, 2.37±0.86 MPa; sulfuric acid 5 s, 2.28±1.75 MPa; sulfuric acid 30 s, 1.80±0.85 MPa; sulfuric acid 60 s, 1.67±0.94 MPa. Adhesive and mixed failures were predominant in all groups. Both physical and chemical surface treatments produced adhesion between PEEK, resin cement and dentin.

Resumo O poli-éter-éter-cetona (PEEK) é um material indicado para as estruturas de próteses parciais fixas. O efeito de diferentes tratamentos de superfície na resistência de união entre PEEK e dentina humana foi avaliado. Cem cilindros de PEEK (3 mm×3 mm) foram divididos em cinco grupos de acordo com tratamento de superfície: silicatização, jateamento com partículas de Al2O3 45 µm, condicionamento com ácido sulfúrico 98% por 5, 30 e 60 s. Esses cilindros foram cimentados com cimento resinoso em cinquenta molares humanos. Primeiro, cada dente foi incluído em resina epóxica e a superfície dentinária vestibular foi exposta. Depois, duas áreas (Æ:3 mm) em dentina/por dente foram delimitadas, condicionadas com ácido fosfórico a 35% e receberam aplicação de um sistema adesivo de dois passos. Após o procedimento de cimentação, as amostras foram armazenadas em água (24 h/37 °C). A resistência da união ao cisalhamento (SBS) foi testada em uma máquina universal de ensaios (velocidade 0,5 mm/min; célula de carga 50 kgf), e foram avaliados os tipos de falha. Os dados de tensão (MPa) foram analisados pelo teste de Kruskal-Wallis. A comparação das percentagens de diferentes tipos de falha foi realizada utilizando o método de Bonferroni (p<0,05). O teste de Kruskal-Wallis demonstrou que as diferenças entre os grupos não foram significantes (p=0,187). As médias de SBS foram: silicatização, 2,12±1,12 MPa; jateamento, 2,37±0,86 MPa; ácido sulfúrico por 5 s, de 2,28±1,75 MPa; ácido sulfúrico por 30 s, 1,80±0,85 MPa, ácido sulfúrico por 60 s, 1,67±0,94 MPa. Falhas adesivas e mistas foram predominantes em todos os grupos. Ambos tratamentos de superfície, físicos e químicos, promoveram adesão entre PEEK, cimento resinoso e dentina.

Influência de tratamentos de superfície e agentes cimentantes na sobrevivência de coroas de Y-TZP recobertas por porcelana / Influence of surfaces treatments and luting agents on the survival Y-TZP/porcelain crowns

O objetivo do presente estudo foi investigar a influência de diferentestratamentos da superfície interna de coroas e de diferentes agentescimentantes na sobrevivência de coroas de zircônia parcialmente estabilizada por óxido de ítrio (Y-TZP) recobertas por porcelana. Inicialmente foi realizado um estudo de elementos finitos onde foramcomparados os valores e a distribuição das Tensões Máxima Principal (TMP) de espécimes flat e anatômicos, com variações na anatomia dos componentes cerâmicos (coroas de Y-TZP e porcelana, com e sem ponto de contato, com e sem desenho modificado da Y-TZP parasuporte da porcelana). As geometrias produzidas em software CAD(Computer-aided design) foram importadas para software de análisede elementos finitos. Foi realizado carregamento pontual e vertical de200 N sobre o nó central dos modelos. O padrão da distribuição da TMP foi bastante similar entre os modelos estudados, com concentração importante de tensões na zona de singularidade.Considerando a dificuldade de padronização na confecção deespécimes anatômicos durante ensaios laboratoriais, a escolha do modelo simplificado (flat) pode ser justificada. Em uma segunda etapa foram usinados 90 preparos flat em resina epóxica que receberam coroas com infraestrutura em Y-TZP confeccionadas pelo sistemaCAD/CAM e recobertas com porcelana pela técnica estratificada. Seis condições foram testadas (n=15): para coroas cimentadas com cimento resinoso Panavia F, quatro diferentes tratamentos foram avaliados (limpeza com álcool isopropílico [PC], aplicação de glaze[POG], jateamento com Al2O3 125 μm [POA]; jateamento com partículas de óxido de alumínio revestidas por sílica de 30 μm [PCJ]); para as coroas cimentadas com cimento de ionômero de vidro (CIV) e de fosfato de zinco (CFZ), as superfícies foram limpas com álcool isopropílico. A resistência à fadiga foi avaliada pelo número de ciclos mecânicos necessários para a fratura dos espécimes, através da metodologia de stepwise loads....

The aim of this study was to investigate the influence of different treatments of the inner surface of crowns and different luting agents on the survival of crowns made of zirconia partially stabilized by yttrium oxide (YTZP) and porcelain. A first study was performed using finite element analysis, where we compared the values and the distribution of Maximum Principal Stresses (MPS) of flat and anatomical specimens, with variations in the anatomy of ceramic components (crowns composed of Y-TZP and porcelain, with and without contact point, with and without a modifieddesign of Y-TZP supporting the porcelain). The geometries produced inCAD software (Computer-Aided-Design) were imported for a finite elementanalysis software. A punctual and vertical load of 200 N was carried out onthe central node of the models. The MPS distribution was quite similar among the studied models with important stress concentration in the singularity zone. Considering the lack of standardization in the preparation of anatomical specimens for laboratory tests, the choice of the simplified model (flat) could be justified. In a second step, 90 flat preparations were machined in epoxy resin and received crowns with Y-TZP infrastructure made by CAD/CAM system and veneered with porcelain by the stratified technique. Six conditions were tested (n=15): for crowns cemented with Panavia F, four different treatments were evaluated (cleaning with isopropyl alcohol [PC], overglaze application [POG], sandblasting with 125 μm particles of Al2O3 [POA]; sandblasting with 30μm particles of SiO2 [PCJ]); for crowns cemented with glass ionomer cement (CIV) and zinc phosphate (CFZ), the inner surface were cleaned with isopropyl alcohol. The fatigue resistance was evaluated by the number of mechanical cycles required for fracture of the specimens through stepwise loadsmethodology. Samples were cycled for 5,000 cycles at 200 N, then, stepsof 10,000 cycles were used with loads of 800, 1,000, 1,200, and ...

Influência de tratamentos de superfície e agentes cimentantes na sobrevivência de coroas de Y-TZP recobertas por porcelana / Influence of surfaces treatments and luting agents on the survival Y-TZP/porcelain crowns

O objetivo do presente estudo foi investigar a influência de diferentestratamentos da superfície interna de coroas e de diferentes agentescimentantes na sobrevivência de coroas de zircônia parcialmente estabilizada por óxido de ítrio (Y-TZP) recobertas por porcelana. Inicialmente foi realizado um estudo de elementos finitos onde foramcomparados os valores e a distribuição das Tensões Máxima Principal (TMP) de espécimes flat e anatômicos, com variações na anatomia dos componentes cerâmicos (coroas de Y-TZP e porcelana, com e sem ponto de contato, com e sem desenho modificado da Y-TZP parasuporte da porcelana). As geometrias produzidas em software CAD(Computer-aided design) foram importadas para software de análisede elementos finitos. Foi realizado carregamento pontual e vertical de200 N sobre o nó central dos modelos. O padrão da distribuição da TMP foi bastante similar entre os modelos estudados, com concentração importante de tensões na zona de singularidade.Considerando a dificuldade de padronização na confecção deespécimes anatômicos durante ensaios laboratoriais, a escolha do modelo simplificado (flat) pode ser justificada. Em uma segunda etapa foram usinados 90 preparos flat em resina epóxica que receberam coroas com infraestrutura em Y-TZP confeccionadas pelo sistemaCAD/CAM e recobertas com porcelana pela técnica estratificada. Seis condições foram testadas (n=15): para coroas cimentadas com cimento resinoso Panavia F, quatro diferentes tratamentos foram avaliados (limpeza com álcool isopropílico [PC], aplicação de glaze[POG], jateamento com Al2O3 125 μm [POA]; jateamento com partículas de óxido de alumínio revestidas por sílica de 30 μm [PCJ]); para as coroas cimentadas com cimento de ionômero de vidro (CIV) e de fosfato de zinco (CFZ), as superfícies foram limpas com álcool isopropílico. A resistência à fadiga foi avaliada pelo número de ciclos mecânicos necessários para a fratura dos espécimes, através da metodologia de stepwise loads...

The aim of this study was to investigate the influence of different treatments of the inner surface of crowns and different luting agents on the survival of crowns made of zirconia partially stabilized by yttrium oxide (YTZP) and porcelain. A first study was performed using finite element analysis, where we compared the values and the distribution of Maximum Principal Stresses (MPS) of flat and anatomical specimens, with variations in the anatomy of ceramic components (crowns composed of Y-TZP and porcelain, with and without contact point, with and without a modifieddesign of Y-TZP supporting the porcelain). The geometries produced inCAD software (Computer-Aided-Design) were imported for a finite elementanalysis software. A punctual and vertical load of 200 N was carried out onthe central node of the models. The MPS distribution was quite similar among the studied models with important stress concentration in the singularity zone. Considering the lack of standardization in the preparation of anatomical specimens for laboratory tests, the choice of the simplified model (flat) could be justified. In a second step, 90 flat preparations were machined in epoxy resin and received crowns with Y-TZP infrastructure made by CAD/CAM system and veneered with porcelain by the stratified technique. Six conditions were tested (n=15): for crowns cemented with Panavia F, four different treatments were evaluated (cleaning with isopropyl alcohol [PC], overglaze application [POG], sandblasting with 125 μm particles of Al2O3 [POA]; sandblasting with 30μm particles of SiO2 [PCJ]); for crowns cemented with glass ionomer cement (CIV) and zinc phosphate (CFZ), the inner surface were cleaned with isopropyl alcohol. The fatigue resistance was evaluated by the number of mechanical cycles required for fracture of the specimens through stepwise loadsmethodology. Samples were cycled for 5,000 cycles at 200 N, then, stepsof 10,000 cycles were used with loads of 800, 1,000, 1,200, and...

Intracanal post reinforcement in anterior teeth to prevent fractures / Uso do reforço intracanal em dentes anteriores na prevenção de fraturas tardias

Anterior tooth fracture after endodontic treatment is a real and multifactorial possibility because of root weakening due to tooth structure remnant loss and existing oblique occlusal forces. The fracture influenceson esthetics and causes masticatory dysfunction. Preventively, one of the treatments widely accepted is the use of intracanal posts made of metal, carbon fiber, fiberglass and ceramics. The metal and carbon fiber posts are very efficient but do not favor esthetics, while the fiberglass and ceramics posts are both durable and aesthetics. The reinforcement with these biomaterials is advantageous and leads to a favorable prognosis. This study showed a case in which intracanal reinforcement could have prevented the fracture of a devitalized maxillary anterior tooth and provided a brief discussion about the available options for this type of rehabilitation. The use of glass fiber reinforcement posts fordevitalized tooth structure is indicated to prevent dental fractures. Ceramic posts have been indicated in cases with insufficient coronal remaining to support thecore material.

A fratura de dentes anteriores após tratamento endodôntico é uma possibilidade real e multifatorial. Isso se deve ao enfraquecimento da raiz devido à perda do remanescente dental somado às forças oclusais oblíquas existentes. Esta fratura influencia a estética do paciente além de causar disfunção mastigatória. Na prevenção, um dos tratamentos utilizados e muito bem aceitos, é o uso de pinos intra-radiculares. Estes podem ser confeccionados em metais, fibra de carbono, fibra de vidro e em cerâmica. Os pinos de metal e de fibra de carbono são muito eficientes, porém não favorecem a estética, enquanto que os pinos de fibra de vidro e os de cerâmica são resistentes e favorecerem a estética. O reforço com esses biomateriais é vantajosos e leva a um prognóstico favorável. O presente estudo apresenta um caso clínico onde o reforço intracanal poderia ter prevenido a fratura de um dente ântero-superior desvitalizado e realiza uma breve discussão acerca das opções disponíveis para este tipo de reabilitação. O uso de pinos de fibra de vidro como reforço da estrutura de dentes desvitalizados é indicado na prevenção de fraturas dentárias, porém núcleos cerâmicos fundidos são indicados para remanescentes coronários insuficientes para suportar o material de preenchimento.

Surface agents' influence on the flexural strength of bilaminated ceramics

The objective of this study was to evaluate the influence of different surface agents on the flexural strength of a ceramic system. Eighty bar-shaped specimens of zirconia were divided into four groups according to the agent to be used: group Control - to be cleaned with alcohol; group VM9 - application of a fluid layer of porcelain; group Effect Bonder - application of a bonding agent; and group Coloring Liquid - application of coloring liquid. All specimens received the porcelain application by the layering technique and were then subjected to thermocycling. The four-point bending test was performed to calculate the strength values (σ, MPa) and the failure modes were classified. ANOVA did not detect significant differences among the groups. The Weibull modulus were 5 (Control, VM9 and Effect Bonder) and 6 (Coloring Liquid). The cracking of the porcelain ceramic toward the interface was the predominant failure mode. It was concluded that the surface agents tested had no effect on the flexural strength of the bilaminated ceramic specimens.