SimuCrown: Die Simulation der funktionellen Alterung– Wege zur Vorhersage von Misserfolgen dentaler Kronenrestaurationen in vitro

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Florian Beuer; Professorin Dr.-Ing. Claudia Fleck; Dr. Andreas Kupsch, seit 6/2023; Professor Dr. Paul Zaslansky
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511983950

Dentale Kronenrestaurationen werden für die Versorgung von Zähnen mit ausgeprägtem Zahnhartsubstanzverlust eingesetzt und stellen die häufigste indirekte Restaurationsart in Deutschland dar. Mit der Befestigung der Krone entsteht der sogenannte Kronen-Zement-Zahn-Komplex (KZZK), welcher eine Zement-Interphase zwischen der Innenfläche der Krone und der Oberfläche des Zahnes beinhaltet. Bisher können klinisch beobachtete Komplikationen wie Dezementierungen nicht adäquat in Beziehung zu Alterungsprozessen in der Zement-Interphase gesetzt werden, da diese bis heute nicht hinreichend erforscht sind. Dynamische Veränderungen in der Zone des Befestigungszements sowie Degradationen im Bereich des Interfaces zwischen Zement und Zahn sowie zwischen Zement und künstlicher Krone sind weitgehend unbekannt. Die Arbeitshypothese lautet, dass Veränderungen der Integrität der Schicht des Befestigungszementes durch Alterung eine der Hauptursachen für das Versagen dentaler Kronenrestaurationen sind. Unter der Nutzung von digital hergestellten künstlichen Zahnstümpfen werden umfangreiche Prüfkörperserien mit Kronenrestaurationen zur Schaffung eines KZZK hergestellt. Ziel ist es zu untersuchen, wie zeitliche Veränderungen in der Schicht des Befestigungszements die mechanische Stabilität und Zuverlässigkeit von Kronenrestaurationen bestimmen. Ein Schwerpunkt der Untersuchung liegt auf der Frage, in welchem Ausmaß die Dimensionen und strukturellen Eigenschaften der Zementschicht die Belastbarkeit des KZZK beeinflussen. Dafür wird der KZZK durch Verwendung hochauflösender und hochkontrastierender μCT-Techniken sichtbar gemacht. Weiterhin ist es das Ziel, lokale mechanische Spannungen und Stresszonen innerhalb der Zementschicht des KZZK im Zusammenhang mit Versagensmechanismen unter simulierten Kaubelastungen zu identifizieren. In einem weiteren Arbeitspaket sollen mikrostrukturelle Veränderungen infolge thermischer und mechanischer Wechselbelastung im Kausimulator durch Bildgebung mittels μCT evaluiert werden. Finite Element Modelle werden in dynamische Simulationen von Zementalterungsprozessen überführt, um Veränderungen der strukturellen und/oder der Materialeigenschaften des Befestigungszementes zu erklären. Schlussfolgernd ist hervorzuheben, dass die gezielte Kombination von in vitro und in silico – Methoden mittels zerstörungsfreier Bildgebungsverfahren durch μCT und 3D-Rekonstruktion es ermöglicht, den KZZK umfassend zu untersuchen und seine zeitabhängigen Veränderungen mit auftretenden Versagensereignissen zu analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Bernd Randolf Müller, bis 6/2023