Study of the optical characteristics of modern composite resin restorative materials

Composite resin materials used in restorative dentistry should closely match the surrounding tooth structure so that the restoration blends with the dental tissue in a natural manner that results to an invisible, aesthetic restoration. The optical properties of the materials are of paramount importance as well as the proper finishing and polishing of the restoration. Aim : The purpose of this study was to investigate the correlation between the color characteristics and the gloss of contemporary composite resin materials available in the market today with their roughness, after different surface treatments. Also, to investigate the effect water aging has on the aforementioned characteristics. Materials and Methods : Disk shaped specimens (10mm in diameter, 2mm thick, n=6 per material) were fabricated from the composite resin materials Ceram-X (Dentsply, DeTrey, Surrey, UK), Herculite XRV (Kerr Co, Orange, CA, USA), Filtek Supreme (3M,ESPE, St Paul,MN,USA), Premise (Kerr Co, Orange, CA, USA) and Renamel Microfill (Cosmedent Inc, Chicago, IL, USA). Consecutive treatments of the specimens were conducted, first with the abrasive system recommended by the manufacturer and then in a metallographic grinding/polishing device. The abrasives used were Enhance (Dentsply, DeTrey, Surrey, UK), Optidisc (Kerr Co, Orange, CA, USA), Soflex (3M,ESPE, St Paul,MN,USA)and Flexidisc (Cosmedent Inc, Chicago, IL, USA) respectively. Then, the specimens were aged in a water environment for 2 years. At baseline (Mylar strip polymerized - Resin Rich Layer), after each treatment of the surface, and after water aging, measurements of roughness (Ra, Rz, Rq, Rt) , color (L*, a*, b*) and gloss (GU) were performed. Roughness was measured with a skid profilometer in four different areas of each specimen after rotating them, resulting in 24 measurements per material. A 3D optical profilometer was also used to take indicative measurements of roughness (Ra, Rz, Rq, Rt) and images of the specimen surfaces. With the same method, the roughness of the abrasive systems used in this study was also indicatively measured. The optical profilometer was set in VSI function, with an area scan size of 100μm. Gloss was measured with a small area glossmeter with a square measurement area of 2x2mm and 60o geometry. The roughness, color and gloss results were subjected to statistical analysis using SPSS software (SPSS Inc, IBM Co, IL, USA). Means and standard deviations were calculated for each material on every surface condition. The normality of the data was checked with the Shapiro test and the homogeneity of variances with the Levene test. Statistically significant differences of roughness and gloss through the different surface conditions were obtained using Student’s t - test or Wilcoxon test, depending on the normality of distribution of the data. To test for differences between the materials for each one of the surface conditions, One Way Anova or Kruskal - Wallis test was used...Σκοπός αυτής της ερευνητικής εργασίας είναι η συσχέτιση του χρώματος και της αντανακλαστικότητας επιφάνειας σύγχρονων σκευασμάτων συνθέτων ρητινών που διατίθενται στο εμπόριο με την τραχύτητα που έχουν, μετά από διάφορες κατεργασίες της επιφάνειάς τους. Επίσης, η μελέτη της επίδρασης που θα έχει στα παραπάνω χαρακτηριστικά η παλαίωση των ίδιων δοκιμίων σε περιβάλλον νερού. Υλικά και Μέθοδοι: Κατασκευάστηκαν δοκίμια από τα υλικά Ceram-X (Dentsply, DeTrey, Surrey, UK), Herculite XRV (Kerr Co, Orange, CA, USA), Filtek Supreme (3M,ESPE, St Paul,MN,USA), Premise (Kerr Co, Orange, CA, USA) και Renamel Microfill (Cosmedent Inc, Chicago, IL, USA) και στη συνέχεια έγιναν διαδοχικές διαδικασίες λείανσης και στίλβωσής τους αρχικά με το λειοτριπτικό σύστημα που προτείνει ο κατασκευαστής του υλικού και στη συνέχεια σε συσκευή μεταλλογραφικής λείανσης και στίλβωσης. Τέλος, τα δοκίμια παλαιώθηκαν σε περιβάλλον νερού για 2 χρόνια. Μετά από κάθε στάδιο επεξεργασίας της επιφάνειας, όπως και μετά την παλαίωση σε νερό, έγιναν μετρήσεις της τραχύτητας, του χρώματος και της αντανακλαστικότητας επιφάνειας των δοκιμίων. Αποτελέσματα: Τα αποτελέσματα, μετά από τη στατιστική ανάλυση των δεδομένων, είναι τα εξής : Οι παράμετροι της τραχύτητας αυξάνονται από την κατάσταση της επιφάνειας με το πλούσιο σε ρητίνη στρώμα (RRL) στην κατάσταση κλινικής προσομοίωσης λείανσης και στίλβωσης και μειώνονται, από αυτή, στην κατάσταση μεταλλογραφικής λείανσης και στίλβωσης. Μεταξύ των υλικών, τα αποτελέσματα ποικίλουν και κάποια υλικά παρουσιάζουν μεταξύ τους στατιστικά σημαντικές διαφορές. Η παλαίωση των δοκιμίων σε νερό δίνει ποικίλα αποτελέσματα και μεταξύ των τεχνικών κατεργασίας και μεταξύ των υλικών. Οι χρωματικές παράμετροι δεν παρουσιάζουν αλλαγές μεταξύ των τεχνικών κατεργασίας ενώ αλλάζουν σημαντικά μετά την παλαίωση σε νερό, όπου οι παράμετροι L* και b* μειώνονται στατιστικά σημαντικά. Μεταξύ των υλικών, βρέθηκαν χρωματικές διαφορές σε όλες τις καταστάσεις. Η αντανακλαστικότητα επιφάνειας μειώνεται με στατιστικά σημαντικές διαφορές σε όλα τα υλικά, από την κατάσταση RRL στην κατάσταση κλινικής προσομοίωσης και αυξάνεται στη μεταλλογραφική λείανση. Μετά από την παλαίωση των δοκιμίων σε νερό, δεν υπάρχει καμία στατιστικά σημαντική διαφορά. Μεταξύ των υλικών, τα αποτελέσματα της αντανακλαστικότητας επιφάνειας είναι ποικίλα. Σημασία: Οι διάφορες καταστάσεις λείανσης και στίλβωσης των δοκιμίων επηρεάζουν την αντανακλαστικότητα επιφάνειας, αλλά όχι το χρώμα των συνθέτων ρητινών που μελετήθηκαν. Η παλαίωσή τους σε υδάτινο περιβάλλον, επηρεάζει το χρώμα, αλλά όχι την αντανακλαστικότητα επιφάνειας των δοκιμίων. Τα υλικά έχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ τους σε ότι αφορά στο χρώμα και την αντανακλαστικότητα επιφάνειας, σε όλες τις καταστάσεις που μελετήθηκα