Leakage and Permeability Control in Dentistry: The Key for Success

Abstract

Saumavuodon kontrolli hammaslääketieteessä – onnistumisen edellytys

Hammaslääketieteen kaikessa korjaavassa hoidossa yhdistetään eri materiaaleja toisiinsa esim. hammaspaikka hampaan kiilteeseen ja hammasluuhun eli dentiiniin tai hammasimplantin kyseessä ollen eri metalliset osat toisiinsa. Materiaalien saumakohdat muodostavat heikon kohdan korjaavan hoidon pitkäiskestolle ja tarjoavat bakteereille kiinnittymiskohdan. Tämän vuoksi mahdollisimman hyvän saumatiiviyden saavuttaminen on olennaisen tärkeä kaikissa hammaslääketieteessä käytetyissä materiaaleissa. Käsillä olevan väitöstutkimuksen tarkoituksena oli kehittää saumavuotoa testaava menetelmä, jota voitaisiin soveltaa hammaslääketieteellisessä materiaalitutkimuksessa. Menetelmän kehitys ja testaustyö on toteutettu Zurichin yliopiston hammaslääketieteen laitoksella.

Uuden testausmenetelmän perusideana on mitata paine-eroa kahden kammion välillä, kun testattava näyte on asetettu kammioiden väliin. Materiaalin täydellisen saumatiiviyden ollessa kyseessä kammioiden välisen paine-eron tulisi säilyä muuttumattomana. Samanaikaisesti näytteen läpi kulkevan nesteen tilavuus mittaus kertoo näytteen saumatiiviydestä. Täydellisen tiiviyden ollessa kyseessä nesteen virtausta ei tapahdu.

Ensimmäisen tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia uuden menetelmän mittausten toistettavuutta, havaintotarkkuutta sekä nestemäärän ja paineen muutosten välistä yhteyttä ajan funktiona. Näytteinä käytettiin hampaita, joihin oli tehty erisuuruisia dentiiniin ulottuvia hammaspaikkoja. Toisessa tutkimuksessa käytettiin testausmateriaalina poistettuja viisauden-hampaita, joihin tehtiin standardoitujen kokoiset paikat ja jotka täytettiin eri paikkausmateriaaleilla ja -menetelmillä. Saumatiiviyden tutkimuksessa uutta menetelmää verrattiin pyyhkäisy-elektronimikroskoopilla (SEM) sekä fuksiini-värin imeytymisellä saataviin tulosiin. Juurihoitotutkimuksessa käytettiin saumatiiviyden tutkimisessa joko yksi- tai monijuurisia hampaita. Hampaisiin tehtiin juurentäytteet ja näitä verrattiin juurikanavan tilavuuteen. Kahdessa viimeisessä tutkimuksessa tutkimusmateriaalina käytettiin kolmen eri valmistajan hammasimplantteja, jotka olivat kooltaan lähes samanlaisia, mutta poikkesivat rakenteeltaan. Implantin ja sen päällysrakenteen saumatiiviyttä tutkittiin uuden menetelmän lisäksi kemiallisella ja bakteeritestillä sekä altistamalla implantit lämmölle ja mekaaniselle rasitukselle.

Kehitetyn menetelmän havaittiin tuottavan samat tulokset toistomittauksissa, olevan havaintotarkkuudeltaan hyvä sekä havaitsevan nestemäärän ja paineen muutosten välisen yhteyden ajan funktiona luotettavasti. Tulokset osoittivat myös, että testausmateriaalien kiinnitys oli luotettava ja mittausten toistaminen tuotti lähes identtiset tulokset. Sidostamisen tärkeys estää sauman vuotamista tuli selvästi esille tutkittaessa eri paikkausmateriaaleja ja -menetelmiä. Tiiviin juurikanavan täytön merkitys etenkin monijuurisissa hampaissa tuli selvästi esille yhteytenä juurikanavan täytön laadun ja sauman vuodon välillä. Eri valmistajien implanttijärjestelmät osoittivat toimivan samalla tavalla molemmilla menetelmillä tutkittaessa ja sekä staattisessa että dynaamisessa testissä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että väitöskirjatyössä kehitetty saumatiiviyttä testaava menetelmä on luotettava ja korreloi hyvin aikaisemmin käytettyjen menetelmien kanssa.

In dentistry, the rehabilitation treatment utilizing different materials, results in combination of different materials with each other e.g. Different filling material placed in a tooth to substitute a missing part in contact enamel and dentin, or in the case of a dental implants were two parts joined together. Where the materials joint, the possibility to create an interface where the bacteria can attach or goes through in an uncleansable area is high. It is therefore important and essential to achieve a tight seal whenever dental materials are applied. The present doctoral thesis was aimed to develop a microleakage-testing method that could be applied to dental materials research. Development and validation of the method has been implemented at the University of Zurich, Institute of Dentistry.

The new testing method basic idea is to measure the difference in pressure between two chambers where the test sample is held in between the chambers. If the sample is completely tight, the pressure difference between the chambers should remain unchanged. At the same time the fluid volume passing through the sample indicates the sample tightness. In case the sample is tight, the liquid flow does not occur.

The purpose of the first study was to validate the new testing method by means of reproducibility, detection accuracy as well as the relationship between the pressure change and the permeated fluid volume over time. Teeth samples were used, in which a different exposed dentin surface areas had been established. In another study, the test samples used were wisdom-teeth with standardized preparation size and location. Teeth were restored with different restoration materials and techniques and then were tested for their tightness with the new method. In this study, the new method was compared with a Scanning electron microscope (SEM) and fuchsin dye penetration tests. Root canal leakage study either in single- or multi-rooted teeth was tested for in the third study. The root canal filling sealability was compared to the remaining unfilled root canal volume. The last two studies utilized implants from three different manufacturers. The implants were almost identical in size, but differed in design. The implants and their corresponding abutments were examined in addition to the new method with molecular and bacterial leakage tests to establish a comparison with traditional known tests. In the second implants leakage study, the implants were exposed to thermo-mechanical stress, simulating intra-oral conditions.

The developed method was found to produce the same results for repeated measurements of the same sample. A good correlation between the measured pressure change and the detected penetrating fluid volume amount of fluid over time could be established. The importance of bonding to prevent leakage was clearly revealed through testing various repair materials and techniques. Significance of the root canal filling quality, especially in multi-rooted teeth, was clearly revealed once correlating the root filling quality of the root filling to the leakage detected. Different manufacturers Implant demonstrated to perform in the same way for both testing methods applied in the investigation (namely, the new method and the bacterial leakge test), and for both under static as well dynamic conditions.

In summary, the developed method for testing leakage, is reliable and correlates well with the methods previously used.