Metodyka badań wytrzymałościowych materiałów stomatologicznych oparta jest na przedmiotowych normach, opracowywanych na przestrzeni lat przez grupy ekspertów. Jednak obecne możliwości zastosowania komputerowej symulacji i obliczeń w obrazowaniu zjawisk biomechanicznych, pozwalają na weryfikację i wybranie badań wytrzymałościowych dotyczących konkretnych sytuacji klinicznych. Wiedząc, że naprężenia struktury zęba w czasie przyłożenia działających sił są złożone i można rozłożyć je na podstawowe typy: ściskanie, rozciąganie i ścinanie, jesteśmy dzisiaj w stanie ocenić, posługując się obliczeniami metodą elementów skończonych, które z naprężeń dominuje np. w wypełnieniu II klasy wg Black´a.

Istotnym czynnikiem przy doborze metodyki badań wytrzymałościowych materiałów jest określenie mechanicznych warunków ich pracy. Przeprowadzona analiza map naprężeń wyznaczonych w płaszczyznach prostopadłej i równoległej do linii działania siły okluzyjnej potwierdza dominującą rolę naprężeń ściskających w obszarze odbudowy (1).

Obserwując wykresy wytrzymałości na ściskanie materiałów do wypełnień poddawanych rutynowym badaniom normatywnym zwracają uwagę różnice w ich nachyleniu w stosunku do osi X – osi odkształcenia. Przykładem ilustrującym prawo Hooke´a jest odcinek, w którym naprężenie i odkształcenie są liniowo zależne. Nachylenie tego odcinka jest miarą sztywności materiału i określane jest jako moduł sprężystości lub moduł Young´a. Stanowi on niewątpliwie istotną właściwość materiałów do wypełnień, różnicując w szczególności żywice kompozytowe do zębów bocznych. Niski (w porównaniu z amalgamatem czy tkanką zęba) moduł żywic kompozytowych może powodować chwilowe przemieszczanie się wypełnienia. Dotyczy to przede wszystkim aproksymalnych części wypełnień klasy II, które mogą być odrywane od osiowej ściany zęba. Następujące zwalnianie tych sił powoduje powrót materiału na swoje miejsce, lecz może to mieć wpływ na osłabienie połączenia z tkanką zęba, objawiające się mikroprzeciekiem i wtórną próchnicą. Posługując się obliczeniami metodą elementów skończonych, można potwierdzić różnice naprężeń rozciągających, powstające na granicy materiału i tkanki zęba, w przypadku stosowania materiałów cechujących się relatywnie najwyższym i najniższym modułem sprężystości.

Badaniom wytrzymałości na ściskanie poddano: dwa amalgamaty srebra, osiem hybrydowych żywic kompozytowych (w tym cztery kondensowalne i dwie typu „flow”), ormocerową żywicę kompozytową, cztery żywice kompozytowe modyfikowane polikwasem (w tym dwie typu „flow”), trzy cementy szkło-jonomerowe do wypełnień i cement szkło-jonomerowy modyfikowany żywicą. Materiały wymagające mieszania (amalgamat srebra i cementy szkło-jonomerowe) użyto w postaci kapsułkowanej (tab. 1).

W celu zbadania wartości modułu wykonano próbki w kształcie walca, o wysokości 6 ± 0,1mm i średnicy 4 ± 0,1mm, posługując się dwuczęściową formą ze stali nierdzewnej. Wszystkie formy były izolowane cienką warstwą smaru silikonowego. Próbki kształtowano pomiędzy szklanymi płytkami, izolowanymi celulozową folią. Testom poddano po 7 próbek z każdego materiału. Materiał przygotowywano zgodnie z zaleceniami producentów. Do polimeryzacji materiałów utwardzanych światłem używano lampy polimeryzacyjnej Degulux, Degussa, lub QHL 75, Dentsply. Do mieszania kapsułkowanych cementów i amalgamatów mieszalnika Silamat, Vivadent. Próbki materiałów utwardzanych światłem bezpośrednio po wykonaniu szlifowano na mokro papierem ściernym o ziarnistości „400” i umieszczano w wodzie destylowanej, w cieplarce, w temp. 37°C na 24 ± 1 godz. Amalgamaty i cementy szkło-jonomerowe umieszczano wraz z formą w cieplarce, w wodzie destylowanej. Próbki tych materiałów opracowywano bezpośrednio przed badaniem. Próby wytrzymałościowe wykonywano na maszynie INSTRON 1185, z prędkością posuwu trawersy 1 mm/min. stosując metodykę normy ISO 9917 (2).

Przybliżoną wartość modułu Young´a określono na podstawie współczynnika nachylenia krzywej na wykresach wytrzymałości na ściskanie. Ponieważ dla materiałów nieidealnych (będących przedmiotem oceny) wykres wytrzymałości na ściskanie jest przykładowo taki jak na wykresie z ryciny 1, przyjęto arbitralnie granice od ok. 3% F max do ok. 30% F max, w których zależność jest prostoliniowa. Do obliczeń szacunkowej wartości modułu sprężystości zastosowano wzór:

gdzie a jest znajdowane przez program metodą najmniejszych kwadratów jako współczynnik prostej regresji y = ax + b w granicach rx. Graficzne opracowanie wyników w postaci wykresów słupkowych przedstawia rycina 2.

Wielkości charakteryzujące wytrzymałość mechaniczną, badaną metodą statyczną, scharakteryzowano parametrami statystyki opisowej: średnią arytmetyczną, medianą i odchyleniem standardowym (ryc. 3). Materiały porównywano zarówno pomiędzy sobą, jak i w grupach cechujących się zbliżoną budową chemiczną (1 – materiały metaliczne, 2 – żywice kompozytowe, 3 – żywice kompozytowe modyfikowane polikwasem, 4 – cementy szkło-jonomerowe). Do porównania parametrów zastosowano test Tukey´a, określany jako konserwatywny, pośredni pomiędzy testami Newman-Keuls´a i Scheffe´a (analiza ANOVA). Wartości statystyk były testowane na poziomie istotności p<0,05. Obliczenia wykonano przy pomocy pakietów statystycznych STATISTICA.