Influence of zirconia ceramic abutment preparation on the fracture strength of single implant restorations after chewing simulation.

Mitsias, Miltiadis

Zirconia implant abutments offer enhanced esthetics and promote biological sealing; however, the effect of mechanical processing due to preparation has not been investigated under functional loading. The purpose of the study was to evaluate the influence of the zirconia abutment preparation depth and preparation mode on the survival rate, the fracture strength and fracture mode of all-ceramic single implant crowns. Seventy single implant-supported lithium disilicate glass-ceramic crowns (IPS e.max Press, Ivoclar Vivadent) were adhesively cemented (Multilink Automix, Ivoclar Vivadent) onto zirconia abutments (ZirDesign, Astra Tech) using implants with a diameter of 4.5 mm and a length of 15.0 mm (Osseospeed, Astra Tech). They replaced a maxillary central incisor (11.0 mm in height and 8.0 mm in width). Lithium disilicate implant crowns were divided into 5 study groups (n=14) according to the abutment preparation depth [(A: control) 0.5, (B:) 0.7, (C:) 0.9 mm, and preparation mode [milling by the manufacturer, (P:) milling by the Celay System (Mikrona)]. Subgroups (n=7) were subjected to dynamic loading (C) at 135° with 98N in a thermomechanical chewing simulator (Kausimulator, Willytech) up to 1.2x106 loading cycles; followed by quasi-static loading until fracture. All specimens survived dynamic loading except one (in group CPB) that fractured early and was considered as manufacturer’s mal-production. Additional subgroups (n=7) were subjected to quasi-static loading (S) at 135° in a universal testing machine (0.5 mm/min, Z010/TN2S, Zwick). Mean fracture strengths (N) were: Group SA: 384±84; Group CA: 403±67; Group SB: 294±95; Group CB: 374±75; Group SC: 332±52; Group CC: 373±105; Group SPB: 332±80; Group CPB: 499±91; Group SPC: 380±101; Group CPC: 358±54. Statistical analysis using multiple linear regression showed that both the preparation depth and mode had no influence on the fracture strength of the implant crowns (p>0.05), however; fracture strength increased statistically significantly after dynamic loading (p=0.01). Adhesively luted single implant lithium disilicate crowns placed on zirconia abutments have the potential to withstand physiological maximal incisive biting forces for more than 5 years of simulated fatigue. Manually controlled circumferential chamfer zirconia abutment preparation had no effect after 5 years simulated dynamic loading. However, single implant lithium disilicate crowns placed on zirconia abutments seem to increased fracture strength after dynamic loading.

Zirkonimplantatabutments erfüllen erhöhte ästhetische Ansprüche und verbesserte biologische Integration. Die Auswirkung mechanischer Belastungen in Abhängigkeit unterschiedlicher präparativer Bearbeitung wurde noch nicht unter funktioneller Belastung untersucht. In dieser Studie wurde die Überlebensrate, Bruchfestigkeit und Art des Versagens von Lithiumdisilikat-Glaskeramikkronen (IPS e.max Press, Ivoclar Vivadent) auf Zirkonoxidkeramikabutments (Astra Tech AB) nach künstlicher Alterung im Kausimulator überprüft. Siebzig einzelne implantatgetragene Lithiumdisilikat-Glaskeramikkronen (IPS e.maxPress, Ivoclar Vivadent) wurden adhäsiv (Multilink Automix, Ivoclar Vivadent) auf Zirkonoxidkeramikabutments (ZirDesign, Astra Tech) befestigt. Die Implantate (Osseospeed, Astra Tech) hatten einen Durchmesser von 4,5 mm und eine Länge von 15 mm. Die Implantatkronen ersetzen zentrale Oberkiefer-Frontzähne mit einer Höhe von 11 mm und einer Breite von 8 mm. Die Implantatkronen aus Lithiumdisilikat wurden unter Berücksichtigung der Abutmentpräparationstiefe [A (Kontrollgruppe): 0.5, B: 0.7, C: 0.9 mm und Präparationsart - Fräsung durch den Hersteller, P: Fräsung mit Hilfe des Celay-Systems (Mikrona)] in 5 Gruppen (n=14) eingeteilt. Untergruppen (n=7) wurden für 1,2x106 Zyklen in einem Kausimulator (Willytech) dynamischen Belastungen (C) unter einem Winkel von 135° mit 98 N ausgesetzt. Anschließend folgte eine quasi-statische Belastung bis zum Bruch. Alle Proben überlebten die dynamischen Belastungen außer eine aus der Gruppe CPB, die vorzeitig gebrochen war; dieses Versagen wurde einem Herstellungsfehler zugeordnet. Zusätzliche Untergruppen (n=7) wurden quasi-statischen Belastungen (S) in einem Winkel von 135° in einer universellen Testmaschine (0,5 mm/min, Z010/TN2S, Zwick) ausgesetzt. Die resultierenden Bruchfestigkeiten (N) waren: Gruppe SA: 384.8±83.9; Gruppe CA: 403.4±67.0; Gruppe SB: 294.3±95.4; Gruppe CB: 374.0±75.0; Gruppe SC: 331.7±52.4; Gruppe CC: 372.7±105.0; Gruppe SPB: 332.4±79.9; Gruppe CPB: 499.0±90.7; Gruppe SPC: 380.7±101.5; Gruppe CPC: 358.1±53.6. Die statistische Analyse mittels multipler linearer Regression zeigte, dass weder die Präparationsart noch die Präparationstiefe einen signifikanten Einfluss auf die Bruchfestigkeit der Implantatkronen (p>0,05) hatte: hingegen war die Bruchfestigkeit nach dynamischer Belastung statistisch signifikant erhöht (p=0,01). Adhäsiv befestigte Lithiumdisilikat-Einzelkronen auf Zirkonabutments haben das Potential, maximalen, physiologischen Kaukräfte für mehr als 5 Jahre simulierter Abnutzung zu widerstehen. Manuell durchgeführte umlaufende Stufenpräparationen hatten keine Auswirkung nach 5 Jahren auf die Belastbarkeitund nach dynamischer Belastung. Lithiumdisilikatkronen auf Einzelimplantaten mit Zirkonabutments wiesen nach dynamischer Belastung eine Erhöhung ihre Bruchfestigkeit auf.  

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Mitsias, Miltiadis: Influence of zirconia ceramic abutment preparation on the fracture strength of single implant restorations after chewing simulation.. 2011.

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