Mechanical and thermal stress analysis of hybrid ceramic and lithium disilicate based ceramic CAD-CAM inlays using 3-D finite element analysis / Análise do estresse mecânico e térmico de inlays de cerâmica hibrida e de cerâmica a base de dissilicato de lítio através da análise em 3D de elementos finitos

ABSTRACT

Objective: The aim of this study was to analyze mechanical and thermal stresses of hybrid ceramic and lithium disilicate based ceramic of CAD/CAM inlays using 3D Finite element analysis. Material and Methods:A three dimensions finite element model of permanent maxillary premolar designed according to standard anatomy with class II cavity preparation for inlay restored with two different ceramic materials: 1- Hybrid ceramic (Vita Enamic), 2- Lithium disilicate based ceramic (IPS e.max CAD). Totally six runs were performed on the model as: One loading case for each restorative material was tested in stress analysis; seven points of loading with 140N vertically applied at palatal cusp tip and cusp slop, marginal ridges and central fossa while the models base was fixed as a boundary condition in the two cases. Two thermal analysis cases were performed for each restoration material by applying 5ºC and 55ºC on the crown surface including the restoration surface. Results:The results of all structures were separated from the rest of the model to analyze the magnitude of stress in each component. For each group, maximum stresses on restorative materials, cement, enamel, and dentin were evaluated separately. Both ceramic materials generated similar stress distribution patterns for all groups when a total occlusal load of 140 N was applied. Conclusion: Thermal fluctuations of temperature have a great influence on the stresses induced on both restoration and tooth structure. IPS e.max CAD produced more favorable stresses on the tooth structure than Vita Enamic. (AU)

RESUMO

Objetivo: O objetivo deste estudo foi analisar o estresse mecânico e térmico de inlays de cerâmica hibrida e a base de dissilicato de lítio através da análise em 3D de elementos finitos. Material e Métodos: Foi realizado o design de um modelo de três dimensões em elementos finitos de um pré-molar superior de acordo com os padrões anatômicos de um preparo de cavidade classe II para restauração de inlay em dois tipos de cerâmicas diferentes: 1 Cerâmica hibrida (Vita Enamic), 2 ­ Cerâmica a base de dissilicato de lítio (IPS e.max CAD). No total, seis execuções foram realizadas no modelo como: Uma carga para cada material restaurador foi testado para análise de tensão; sete pontos de carga com 140N foi aplicado verticalmente na ponta da cúspide palatina, saliência da cúspide, cristas marginais e fossa central enquanto a base do modelo foi fixada como uma condição de limite nos dois casos. Duas análises térmicas foram realizadas para cada material de restauração, aplicando 5ºC e 55ºC na superfície da coroa, incluindo a superfície da restauração. Resultados: Os resultados de todas as estruturas foram separados do resto do modelo para analisar a magnitude do estresse de cada componente. Para cada grupo, o máximo de estresse nos materiais restauradores, cemento, esmalte e dentina foram avaliados separadamente. Padrões similares de distribuição de estresse foram gerados em todos os grupos para ambos os materiais cerâmicos, quando a carga oclusal de 140 N foi aplicada. Conclusão: As variações térmicas de temperatura têm uma grande influência nas tensões induzidas na restauração e na estrutura dentária. IPS e.max CAD produziu tensões mais favoráveis na estrutura dentária do que o Vita Enamic (AU)