Comparison of thermal stress on various restorative post and core materials generated by oral temperature changes using three dimensional finite element analysis

Abstract

Background and Aim: The purpose of this study was to compare thermal stress on various restorative post and core materials generated by oral temperature changes using three dimensional finite element analysis. Materials and Methods: Three dimensional model of a mandibular right first premolar restored with a metal-ceramic crown and a dowel – core system was constructed. The thermal load applied to the three dimensional tooth model simulated the draught of hot (60°C) and cold (15°C) food or beverages for 5 seconds. Temperature distribution and thermal stress was calculated at 8 points in von Mises value of MPa, determined on the buccolingual plane using thermal loading function of finite element analysis programme. Results: The temperature gradient of the metal post and cores was smaller than that of the resin cores because of the high thermal conductivity of the former materials. Thermal changes and post-core materials have a significant effect on the thermal stress concentrations particularly located in the restorations. The gold post and core system showed the smallest thermal stress. The combination of prefabricated stainless steel post and amalgam core generated the highest thermal stress in the restoration and dentin. Cast post-core systems generated lower thermal stress when compared to prefabricated dowel and core materials. Conclusions: Cast gold post-core or non-metallic prefabricated posts-composite core materials generated better thermal stress distribution and their use in clinical practice could be recommended.

Amaç: Bu çalışmanın amacı, oral sıcaklık değişikliklerinin farklı yapıdaki restoratif post ve kor materyaller üzerinde meydana getirdiği termal stresleri üç boyutlu sonlu elemanlar analizi ile karşılaştırmaktır. Gereç ve Yöntem: Termal stres analizi için, içinde post ve kor bulunan alt sağ 1. premolar dişe ait anatomik ve protetik yapılar ile birlikte, dişi çevreleyen sert ve yumuşak dokuların üç boyutlu sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Modele 5 saniye süreyle soğuk (15°C) ve sıcak (60°C) olmak üzere iki farklı sıcaklık koşulu uygulanmış ve sıcaklık dağılım ve termal stres analizi gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık dağılım ve termal stres ölçümleri von Mises MPa değeri ile bukko-lingual model kesiti üzerinde belirlenen 8 noktada sonlu eleman analizi metodunun termal yükleme fonksiyonu kullanılarak yapılmıştır. Bulgular: Tek parça döküm post-kor ve prefabrik metal postamalgam kor sistemleri, yüksek termal iletkenlik katsayıları sebebiyle, metal post-kompozit kor ve metal olmayan postkompozit kor sistemlerine göre, incelenen model katmanları arasında daha düşük sıcaklık farklılıklarının oluşmasına yol açmışlardır. En düşük termal stres oluşumu, döküm altın post ve altın kor sisteminde, en yüksek termal stres oluşumu, prefabrik paslanmaz çelik post ve amalgam kor sisteminde meydana gelmiştir. Tek parça döküm post-kor sistemleri, iki parça prefabrik post–kor sistemlerine kıyasla, daha avantajlı termal stres sonuçları vermektedir. Sonuçlar: Döküm altın post-kor ve metal olmayan postkompozit kor kombinasyonu daha olumlu termal stres dağılımı göstermişlerdir. Bu sebeple klinikte kullanımları tavsiye edilebilir.