зуботехническая лаборатория

 В настоящее время диоксид циркония широко применяется в качестве заменителя металла при изготовлении каркасов зубных протезов. При этом материал обладает значительными эстетическими преимуществами. Однако многие стоматологи отмечают проблему скола керамической облицовки на диоксиде циркония. В результате, согласно данным компании ОРК, более 75 % зубных протезов по-прежнему изготавливается с металлическим каркасом. При этом избежать указанной проблемы несложно - достаточно соблюдать правила препарирования зубов и обработки протеза в процессе клинической припасовки и нанесения и охлаждения облицовочной керамики.

ВВЕДЕНИЕ

   Несколько десятилетий диоксид цир­кония успешно применяется в ортопе­дической стоматологии. С середины 1990-х годов появилась возможность изготовления из этого материала зубных протезов. В стоматологии диоксид циркония рассматривается прежде всего как материал с высокими эстетическими свойствами, широким спектром примене­ния для замены металлических сплавов. Данные выводы основаны на отличных механических свойствах этого каркасного материала. Его даже относительно долгое время называли «керамической сталью». Однако с учетом особенностей обра­ботки реставраций из диоксида циркония такое сравнение является некорректным. Диоксид циркония соответствует кобаль-тохромовым сплавам по модулю эластич­ности, однако значительно отличается по всем остальным параметрам. В отличие от неблагородных или стальных сплавов с высокими показателями термопровод-ности около 100 Вт/К, диоксид циркония может применяться как изолятор, благо­даря низкой термопроводности (около 1,5 Вт/К). Сплавы с высоким содержанием золота проводят тепло еще лучше (около 300 Вт/К).

 Диоксид циркония также отличается от сплавов металлов светопроводимостью, которая обеспечивает улучшенные оптические свойства и сохранение есте­ственного цвета мягких тканей в области края реставрации. Очень ценным и важ­ным преимуществом является высокая биосовместимость и отсутствие аллергии на диоксид циркония.

 Единственной «ложкой дегтя» в теме цельнокерамического зубного протеза с каркасом из диоксида циркония являют­ся сколы облицовки - явление, которое, по-видимому, возникает только у зубных протезов из диоксида циркония, во вся­ком случае, в таких масштабах. По сообще­ниям, частота данного осложнения дости­гает 53 %. Однако в большинстве случаев в его основе лежат ошибки в работе зуб­ных техников, а также стоматологов, кото­рые применяют и обрабатывают диоксид циркония аналогично зубным протезам с металлическим каркасом. Целью данной статьи является анализ указанной проб­лемы  и  подтверждение  возможности эффективного функционирования   эсте­тичных зубных протезов из диоксида цир­кония. Представленный обзор не претен­дует на полноту изложения материала, поскольку не все случаи несостоятельно­сти можно обосновать указанными при­чинами.

Материал каркаса

  После спекания уплотненный диоксид циркония по механическим свойствам значительно превосходит другие кера­мические каркасные материалы, напри­мер керамику на основе оксида алюми­ния. Данные преимущества возможны благодаря отсутствию стекловидной фа­зы и тонкозернистой структуре матери­ала, которая обеспечивает очень высо­кую плотность каркаса (более 6 г/см3) при высоких температурах спекания (свы­ше 1400 °С). Исходным сырьем является порошок мелкой фракции («нанопоро-шок»), который проходит несколько эта­пов сложной технологической обработки.

 В стоматологии диоксид циркония применяется после предварительного спекания и после основной механиче­ской обработки подвергается окончатель­ному спеканию в специальной печи. На этой так называемой белой стадии мате­риал легче обрабатывается, что позволя­ет экономить рабочее время и уменьшать износ абразивных инструментов.

 Диоксид циркония в стоматологии применяется только с добавками стаби­лизирующих оксидов, например иттрия, магния или церия. При добавлении этих оксидов возникает частично стабилизи­рованная тетрагональная кристалличе­ская решетка (частично стабилизирован­ный оксид циркония), которая при ком­натной температуре остается стабиль­ной и не превращается в моноклинную решетку."

В настоящее время основной формой материала при изготовлении зубных про­тезов являются частично стабилизиро­ванные оксидом иттрия тетрагональные поликристаллы оксида циркония с окси­дом алюминия. Прочность этого мате­риала значительно превосходит мини­мальные требования к зубному протезу, однако при контакте диоксида циркония со слюной с годами происходит процесс старения за счет гидролиза, и в резуль­тате прочность материала утрачивается.

 Малое количество оксида алюминия вво­дится для ингибирования этого процесса старения. Однако недостатком добавле­ния оксида алюминия является опреде­ленное уменьшение прозрачности по сравнению с чистым диоксидом цирко­ния. По этой причине некоторые произ­водители выпускают диоксид циркония без добавки оксида алюминия. При этом необходимы научные исследования кли­нических последствий указанных измене­ний в составе материала.

 Высокую прочность на изгиб (более 900 МПа) и высокую вязкость разрушения (более 5,6 МПа*м1/2) диоксид циркония приобретает благодаря трансформаци­онному упрочнению. В основе данного процесса лежит механизм фазового пере­хода при возникновении расширяющей­ся трещины, т. е. внешнего напряжения. При этом кристаллиты в области верши­ны трещины, пика напряжения, переходят из тетрагональной в моноклинную форму с сопутствующим увеличением объема до 4 %. В результате ограничивается даль­нейшее распространение трещины. Эти специфические свойства придают мате­риалу очень высокую прочность и изно­состойкость.

Препарирование зубов

 Процессу изготовления зубного про­теза предшествуют клинические этапы обследования и подготовки опорных зубов. Требования к препарированию зубов под цельнокерамические коронки включают в себя формирование четкой границы препарирования с формирова­нием желобка или уступа. Закругленные формы препарирования также рекомендуются для металлокерамических про­тезов, однако для коронок из диокси­да циркония это требование является решающим из-за риска возникновения локальных пиков напряжения в будущей конструкции.

 По данным исследования фирмы Дегу-Дент, совместно с проф. Керш-баумом из Кёльнского университета, успешное функционирование зубного протеза в значительной степени опреде­ляется правильным выполнением клини­ческих этапов. При этом у одного из трех стоматологов, которые сотрудничали с одной и той же зуботехнической лабо­раторией, отмечались крайне высокие показатели неудачных исходов ортопеди­ческого лечения (более 15 %) с использо­ванием металлокерамических протезов. Показатели неудач в работе двух других стоматологов находились на уровне 4 %. Аналогичная статистика возможна и для протезов на основе диоксида циркония

Моделирование каркаса

Многочисленные зуботехнические этапы начинаются с отливки рабочей модели. Ее изготовление проводится по общим принципам и поэтому подробно не рассматривается.

 После отливки рабочей модели начи­нают моделирование конструкции про­теза. С помощью программного обеспе­чения CAD/CAM анатомическая форма уменьшается на толщину до 1-1,5 мм для последующего послойного нанесения об­лицовочной керамики. При этом в кон­струкции каркаса изначально учитывает­ся правильное положение зубов (длина, ширина, поддержка губ и т. д.). Диагностическое восковое моделирование явля­ется таким же эффективным вспомога­тельным средством, как и при классиче­ском моделировании зубного протеза.

 Исследования показали, что после анатомического моделирования каркаса риск скола керамической облицовки значительно снижается. При этом умень­шается диаметр сколов и для возникно­вения трещины и последующего пере­лома облицовки требуется большее усилие.

Изготовление каркаса

 После моделирования и автоматизи­рованного фрезерования проводится окончательное спекание диоксида цир­кония для получения расчетных свойств материала. В процессе обжига каркасы из диоксида циркония могут деформиро­ваться и поэтому должны поддерживать­ся. При создании такой поддержки опас­ность представляют окатыши. Они могут внедряться в каркас при усадке во время спекания. В других случаях, например при наличии штифтов, которые сохраняют­ся для опоры в процессе фрезерования, перед последующими этапами необходи­мо повторное пришлифовывание карка­са. Этот аспект не важен для зубного тех­ника, который получает готовые каркасы из фрезеровочного центра.

 При шлифовании каркаса, например для оптимизации окклюзионнои поверх­ности или удаления вышеупомянутых опорных штифтов после процесса спе­кания, следует оказывать минимальное прижимающее усилие и пользоваться турбинным наконечником с водяным охлаждением. При этом благодаря относительно щадящей обработке про­исходит незначительное повреждение поверхностной структуры без перехода от тетрагональной в моноклинную кри­сталлическую решетку на поверхности диоксида циркония.

Блок из диоксида циркония устанавли­вается в специальной CAD/CAM машине с соответствующей скоростью подачи и вращения. Отдельные параметры машины настраиваются с учетом применяемого материала. Параметры настройки разра­батываются производителями устройств в соответствии с рекомендациями офици­альных поставщиков материалов.

 Процесс спекания и, следователь­но, окончательные свойства материала также определяются индивидуально для каждого блока или партии. От выбран­ного режима будет зависеть усадка при спекании, размер зерен, прозрачность, а также некоторые физические параметры, например прочность на изгиб. Каждый изготовитель диоксида циркония стан­дартизирует свои блоки и диски таким образом, чтобы после соответствующего процесса спекания были достигнуты рас­четные параметры материала.

 Таким образом, печь для спекания программируется в соответствии с дан­ными конкретного производителя мате­риала. Каждая печь для спекания, как и печь для обжига керамики, должна тести­роваться на соответствие температурных режимов программируемым параметрам. Этот аспект также важен для всех типов облицовочной керамики, чтобы обеспе­чить оптимальный цветовой блеск и про­зрачность облицовочного слоя.

Обработка каркаса

 После изготовления каркас обраба­тывают перед последующим нанесением облицовочной керамики.

При изготовлении металлокерамических протезов вначале проводят песко­струйную обработку поверхности карка­са для последующего оптимального меха­нического сцепления металла с облицо­вочной керамикой. Для безметалловой керамики, в частности на основе диок­сида циркония, пескоструйная обработка не требуется, так как шероховатость поверхности каркаса до обработки выше, чем после нее. Однако в результате образования зерен поверхность диоксида циркония лишена острых граней, как у металла после пескоструй­ной обработки.

 Каждый производитель дает свои ука­зания, что создает путаницу для многих зубных техников. Однако известно, что в процессе пескоструйной обработки и шлифования тетрагональная форма кри­сталлов на поверхности диоксида цир­кония превращается в моноклинную. Этот процесс также сопровождается скачком коэффицента теплового расширения (КТР) от 10,5*10^-6K^-1 до 7,8*10^-6K^-1

что приводит к изменению напряжения между облицовочной керамикой и кар­касом.

 В этой связи некоторые фирмы после шлифования и пескоструйной обработки каркаса из оксида циркония рекомендуют так называемый регенерационный обжиг, чтобы вместо моноклинной структуры по­верхности вернуть тетрагональную. Этот регенерационный обжиг проводится для исключения экстремальных напряжении, связанных с разностью КТР, между карка­сом и облицовочной керамикой.

Облицовка

 Нанесение облицовочной керамики проводится в соответствии с инструкци­ей производителя, так как в отношении данного процесса также существуют различные мнения. Эти отличия объясняются различным составом и, следовательно, химическими и физическими свойствами. В частности, большинство изготовителей рекомендуют медленное охлаждение об­лицовочной керамики до температу­ры ниже трансформации стекла, другие фирмы придерживаются мнения, что дан­ное условие не является обязательным. Диоксид циркония такой же слабый проводник температуры, как и облицовоч­ная керамика. Это означает, что напряже­ния в облицовочной керамике на метал­лическом каркасе с хорошей термопроводностью будут иными. Охлажде­ние зубных протезов на металлическом каркасе происходит более однородно через металл, а не через облицовочную керамику, что приводит к различно­му распределению напряжения внутри облицовочной керамики.

 Известно, что за счет более медленного охлаждения до температуры ниже трансформации стекла (которая у каждой облицовочной керамики различ­ная!) в стекле, то есть облицовочной ке­рамике, возникает меньше напряжений, и в результате сокращается чувствитель­ность облицовочной керамики к внеш­нему силовому воздействию. При каж­дом обжиге выше температуры трансформации стекла облицовочная кера­мика вновь переходит в более мягкую фазу. В результате устраняются напряже­ния, и, следовательно, медленный процесс охлаждения необходим только при последнем обжиге.

 В заключение проводится корректи­рующий обжиг керамической облицовки. Зубные техники предпочитают полирование глазуровочному обжигу. Однако если глазуровочный обжиг про­водится, он является последним и, сле­довательно, должен завершаться медлен­ным охлаждением.

 Керамика в этой области КТР содер­жит малое количество кристаллов лей­цита (около 4-5 об. %),

поэтому угроза значительного изменения КТР не обоснована. Поведение облицовочной ке­рамики без кристаллов лейцита анало­гично. У большинства облицовочных ма­териалов при кратковременном воздей­ствии окончательной температуры не утрачивается контурированная текстура поверхности.

Сцепление

 Сцепление между диоксидом цирко­ния и облицовочной керамикой являет­ся предметом частых горячих дискуссий на зуботехнических и стоматологических форумах. Однако механическое сцепление с каркасом из металла и из диоксида циркония абсолютно идентично за счет шероховатой структуры поверхности. Облицовочная  керамика  при  первом обжиге фиксируется в поднутрениях ана­логично опаковому слою на поверхности металла после пескоструйной обработ­ки. При этом первая порция керамики наносится тонким слоем и обжигается до состояния жидкости, способной затечь в поднутрения.

 Высокая прочность сцепления была подтверждена в эксперименте при по­пытке отделить облицовочную керамику от каркаса из диоксида циркония. При этом небольшое количество облицовоч­ной керамики сохранялось на каркасе. Таким образом сила сцепления керами­ки с диоксидом циркония превосходит металлокерамику. В частности, в усло­виях теста по Швикерату  металлический каркас можно отделить от облицовочной керамики. Указанный метод тестирования не приме­ним для безметалловой керамики, одна­ко является темой некоторых исследований. Трещины проходят только в пределах облицовочной керамики, поэтому можно измерить какие-либо напряжения внутри этого слоя, но не силу сцепления.

Распространено мнение о возникновении химической связи между металлом и облицовочной керамикой за счет образо­вания кислородных мостиков. Несмотря на это, в условиях экаперимента возможно разделение двух слоев. В безметал­ловой керамике с каркасом из диоксида циркония это невозможно, однако очень редко сообщается о химической связи в этой системе.

Заключительная обработка зубного протеза

 После изготовления проводится кли­ническая припасовка протеза. В боль­шинстве случаев она состоит из неболь­шой коррекции поверхности облицовоч­ной керамики абразивными инструмен­тами. Однако в процессе шлифования гладкая поверхность керамической обли­цовки становится шероховатой. При отсутствии глазуровочного обжига или полирования сохраняются шерохо-ватости, которые способствуют возник­новению трещин на поверхности обли­цовочной керамики. После абразивной обработки остаются острые края и борозды, которые повышают риск возникновения перелома. Поэтому после окклюзионной коррекции необходимо провести глазувовочный обжиг или, как минимум, полирование протеза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 По функциональности и надежности зубные протезы с каркасом из оксида циркония не уступают металлокерамическим протезам. Однако при обработке следует учитывать свойства материала каркаса. При этом девиз «думай о керамике» (P. Pospiech) полностью соответствует контексту излагаемой темы. Стоматолог должен придавать особое значение препарированию зубов под цельнокерами-ческие коронки и последующей окклюзионной коррекции.

Зубной техник обеспечивает соответствие формы каркаса анатомическим условиям и медленное охлаждение ниже температуры трансформации стекла, как минимум, при последнем обжиге керамической облицовки. При соблюдении указанных условий возможно изготовление долговечного протеза из диоксида циркония.

Неоднократно подтверждались лучшие эстетические свойства зубных протезов с каркасом из диоксида циркония в сравнении с конструкциями с металлическим каркасом.

Prolab IQ N15 за 2012 год.

Надежность и эстетика протезов на основе диоксида циркония