Effect of Resin Cement Porosity on Retention of Glass-Fiber Posts to Root Dentin: An Experimental and Finite Element Analysis

ABSTRACT

The aim of this study was to evaluate the effect of porosity of self-adhesive resin on the stress distribution, post retention and failure mode of fiber post cemented to human root dentin. Ten human central upper incisors with circular root canal were selected. They were sectioned with 15 mm and were endodontically filled. The roots were scanned using micro-CT after post space preparation for root filling remaining evaluation. Fiber posts were cemented using self-adhesive resin cement (Rely X U200, 3M-ESPE). Two 1-mm-thick slices from the cervical, medium and apical thirds were scanned for resin cement bubbles volume measurements and submitted to a push-out test (PBS). Three operators using stereomicroscopy and confocal laser microscopy classified the failure mode. Stress distributions during the push-out test were analyzed using 3D finite element analysis. PBS values (MPa) were submitted to one-way ANOVA and Tukey's post hoc tests and the failure modes using the Kappa coefficient to assess inter-operator agreement. Chi-square test was used to determine significant differences between the methods ( = 0.05). Push-out bond strength was significantly affected by the bubbles presence in all root depth (p<0.05). The stress concentration was higher when the bubbles were present. Adhesive dentin/resin cement interface failure was the most frequent type of failure. Confocal microscopy was better than stereomicroscopy for failure analysis. Bubbles generated during resin cement insertion into the root canal negatively affect the stress distribution and the bond strength. The use of confocal microscopy is recommended for failure analysis.

RESUMO

Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da integridade do cimento resinoso autoadesivo, expresso pela presença de bolhas, sobre a distribuição de tensão, resistência adesiva e modo de falha de pinos de fibra cimentados à dentina radicular humana. Dez incisivos centrais superiores humanos com canais radiculares circulares foram selecionados. Os mesmos foram seccionados com 15 mm e tratados endodonticamente. As raízes foram digitalizadas utilizando micro-CT após preparo do pino para avaliação de remanescentes de material obturador. Pinos de fibra foram cimentados utilizando cimento autoadesivo (Rely X U200, 3M-ESPE). Duas fatias de 1 mm de espessura dos terços cervical, médio e apical foram escaneados para mensuração do volume de bolhas no cimento resinoso e submetidos ao teste de push-out. Três operadores classificaram o modo de falha utilizando microscopia confocal à laser e lupa estereoscópica. Distribuição de tensão foi analisada pelo método de elementos finitos 3D. Os valores de resistência adesiva (MPa) foram submetidos ao teste ANOVA em fator único seguido do teste de Tukey. Foi utilizado o coeficiente de Kappa para avaliar a concordância entre operadores. O teste Qui-quadrado foi utilizado para determinar diferenças significativas entre os métodos (α=0,05). A resistência adesiva foi significativamente afetada pela presença de bolhas independentemente da profundidade radicular (p<0,05). A concentração de tensão foi maior na presença de bolhas. Maior frequência de falha adesiva ocorreu na interface cimento/dentina. A microscopia confocal foi melhor do que estereomicroscopia para análise de falhas. A presença de bolhas afetou negativamente a distribuição de tensão e a resistência de união. Recomenda-se uso de microscopia confocal para análise de falhas.