Fracture behavior of discontinuous fiber-reinforced composite inlay-retained fixed partial denture before and after fatigue aging.

PURPOSE: To evaluate the fracture behavior of inlay-retained fixed partial dentures (IRFPDs) made of experimental short fiber-reinforced composite (SFRC) computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) block before and after cyclic fatigue aging. METHODS: Five groups (n=20/group) of three-unit posterior IRFPDs were fabricated. The first and second groups were CAD/CAM fabricated from experimental SFRC blocks or lithium-disilicate (IPS e.max CAD, IVOCLAR) materials, the third group comprised a three-dimensional-printed composite (Temp PRINT, GC), and the fourth and fifth groups comprised conventional laboratory flowable composite (Gradia Plus, GC) and commercial flowable SFRC (everX Flow, GC), respectively. All IRFPDs were luted into a metal jig with adhesive dual-cure resin cement (RelyX Ultimate, 3M ESPE). Half the IRFPDs per group (n=10) were subjected to fatigue aging for 10,000 cycles. The remaining half were statically loaded until fracture without fatigue aging. The load was applied vertically between triangular ridges of the buccal and lingual cusps. The fracture mode was visually examined using optical and scanning electron microscopy (SEM). Data were statistically analyzed using a two-way analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey's HSD test. RESULTS: ANOVA revealed that IRFPDs made of experimental SFRC CAD/CAM had the highest (P<0.05) load-bearing capacity before (2624±463 N) and after (2775±297 N) aging among all groups. Cyclic fatigue aging decreased the load-bearing capacity (P>0.05) of all tested prostheses, except for the experimental SFRC CAD/CAM and conventional laboratory composite IRFPDs (P>0.05). SEM images showed the ability of discontinuous short fibers in the experimental SFRC CAD/CAM composite to redirect and hinder crack propagation. CONCLUSIONS: CAD/CAM-fabricated IRFPDs made of experimental SFRC blocks showed promising performance in clinical testing in terms of fracture behavior.

Distribuição de tensões em próteses parciais fixas posteriores livres de metal com retentores intracoronários: análise em elementos finitos / Stress distribution in metal-free posterior inlay-retained fixed partial dentures: finite element analysis

Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão...

Inlay-retained fixed partial dentures (IRFPD) are an alternative to osseointegrated implants to replace a single missing posterior tooth. The aim of this study was to evaluate the stress distribution within these prostheses with three material combinations: yttria-tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) ceramic veneered with fluorapatite ceramic (α), lithium-disilicate ceramic (β) or fiber-reinforced composite (γ). In composition α, an analysis was conducted on the presence or absence of the veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and three variations in the total area of the connectors’ cross-section (4 mm in width x 3.2, 4.2 or 5.2 mm in height). In 8 two-dimensional finite element models, a vertical load of 500 N was applied on the central fossa of the pontic. Maximum (tension) and minimum (compression) principal stresses were then shown in MPa. First, the 6 models with Y-TZP fixed partial dentures (FPD) and their variations were evaluated. The highest values of tensile stresses were found at the cervical third of the connectors. When present in these regions, the veneering ceramic received stresses beyond its flexural strength limit. In the comparison among models without veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes, even the model with connectors of 3.2 x 4 mm, whose framework presented 2.5 x 3 mm, could be recommended for clinical use. High values of compressive stresses were recorded between the middle and occlusal thirds of the connectors, corresponding to the juncture of the ceramics. Owing to flexure, these stresses might lead to adhesive failures. Then, the Y-TZP model without fluorapatite ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and total connector area of 4.2 x 4 mm was compared to the other two materials with connectors of the same area. For the lithium-disilicate FPD, the observed values would probably exceed its flexural strength limit...

Distribuição de tensões em próteses parciais fixas posteriores livres de metal com retentores intracoronários: análise em elementos finitos / Stress distribution in metal-free posterior inlay-retained fixed partial dentures: finite element analysis

Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão...

Inlay-retained fixed partial dentures (IRFPD) are an alternative to osseointegrated implants to replace a single missing posterior tooth. The aim of this study was to evaluate the stress distribution within these prostheses with three material combinations: yttria-tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) ceramic veneered with fluorapatite ceramic (α), lithium-disilicate ceramic (β) or fiber-reinforced composite (γ). In composition α, an analysis was conducted on the presence or absence of the veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and three variations in the total area of the connectors’ cross-section (4 mm in width x 3.2, 4.2 or 5.2 mm in height). In 8 two-dimensional finite element models, a vertical load of 500 N was applied on the central fossa of the pontic. Maximum (tension) and minimum (compression) principal stresses were then shown in MPa. First, the 6 models with Y-TZP fixed partial dentures (FPD) and their variations were evaluated. The highest values of tensile stresses were found at the cervical third of the connectors. When present in these regions, the veneering ceramic received stresses beyond its flexural strength limit. In the comparison among models without veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes, even the model with connectors of 3.2 x 4 mm, whose framework presented 2.5 x 3 mm, could be recommended for clinical use. High values of compressive stresses were recorded between the middle and occlusal thirds of the connectors, corresponding to the juncture of the ceramics. Owing to flexure, these stresses might lead to adhesive failures. Then, the Y-TZP model without fluorapatite ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and total connector area of 4.2 x 4 mm was compared to the other two materials with connectors of the same area. For the lithium-disilicate FPD, the observed values would probably exceed its flexural strength limit...