Материаловедение по ортопедической стоматологии

Известны три типа технологии индивидуальных фарфоровых коронок:

─   моделирование на платиновой фольге;

─   создание методом прессования;

─   получение методом фрезерования после компьютерного конструирования

Для создания цельнокерамических протезов используются массы Витадур; Витадур N; NBK-1000; OPC и его последующая модификация Оптек; Хай-Керам и его последующая модификация Ин-Керам на основе оксида алюминия.

Рис. VITADUR N ассортимент для использования с In-Ceram

 

Витадур Альфа — фарфор для облицовки алюмооксидных каркасов одиночных коронок и мостовидных протезов малой протяженности на передние зубы из керамического материала Вита Ин-Керам. Этот фарфор предназначен для создания вкладок, накладок, вестибулярных облицовок, полукоронок, а также облицовки каркасов, полученных фрезерованием керамических блоков Вита Селей Элумайнз Блэнкс.

Альтернативой металлического каркаса при протезировании металлокерамическими протезами является новая разработка специалистов из Германии, предложивших ввести в рецептуру массы Ин-Керам оксид циркония. Новый материал характеризуется высокой прочностью на изгиб, хорошей краевой точностью, токсикологической инертностью, эстетичностью.

Рекомендуется использовать керамическую массу IPS-Эмпресс, основой которой является упрочненное лейцитом стекло, содержащее латентные частицы, стимулирующие рост кристаллов. Набор материалов IPS-Эмпресс представлен комплектами:

─   сырьевых керамических масс в виде порошка (20 цветов дентина по шкале Хромаскоп, 4 массы режущего края, нейтральная и корригирующая массы) и жидкостей для моделирования;

─   9 светоотверждающих культевых материалов в шприцах, которые предоставляют большие возможности имитации цвета естественных зубов. Световая полимеризация культевого материала проводится в аппарате Спектрамат-мини;

─   фосфатных формовочных масс для паковки моделированных из воска коронок, облицовок и вкладок.

Существенным моментом в технологии цельнокерамических несъемных протезов из материала IPS-Эмпресс является то, что их производство осуществляется после получения формы. Для этого восковая репродукция протеза помещается в формовочную массу.

После предварительного нагревания в прессовочной печи ЕР-500 под давлением масса прессуется в муфель. Путем прессования и обжига порошкового полуфабриката получают сырьевые заготовки протеза. Процесс заканчивается двумя этапами:

─   окрашиванием, когда нужный цвет коронок или вкладок достигается посредством глазуровочных обжигов;

─   наслоением, когда правильной анатомической формы добиваются добавлением массы режущего края. Технология завершается обжигом в печи Програмат Р95.

В ходе такого многоступенчатого технологического процесса путем управляемой кристаллизации в стеклянной матрице образуются кристаллы лейцита в размере нескольких микрометров. Гетерогенная структура и возникновение напряжений сжатия приводят к повышению прочности изделия. К этому можно добавить абразивность, сравнимую с таковой у естественной эмали, и хорошие эстетические показатели.

Другой представитель прессованной керамической массы — OPC-3G (аббревиатура от Optimal Pressable Ceramic, США) — состоит из удлиненных частиц (кристаллов) дисиликата лития размером от 0,5 до 4 мкм, хаотичное расположение которых увеличивает прочность в 2 раза. В отличие от традиционного фарфора с температурой спекания 960°С температура прессования каркасного материала составляет 920°С, а температура обжига облицовочного материала — 774°С. Прочность на изгиб (для каркаса и облицовки протеза) составляет соответственно 300±30 МПа и 105±23 МПа.

Следует отметить, что различие в коэффициентах термического расширения облицовочного материала OPC (18,0-10^-6°С^-1) и материала OPC-3G для каркасов (10,3-10^-6°С^-1) не позволяет комбинировать их при создании протезов.

Для обжига фарфоровой коронки необходимо прочное основание — матрица, которая должна выдерживать температуру обжига фарфора, не искажать Цвет и внутренние параметры коронки. Этим требованиям полностью отвечает матрица из платины. Кроме того, данный металл имеет высокую температуру плавления (1773,5°С) и не образует окрашенных окислов. Он легко вальцуется в тонкую, но достаточно жесткую фольгу (0,025 мм). Коэффициент термического расширения его соответствует таковому у фарфоровой массы. Платиновая фольга может быть легко отделена от готовой обожженной коронки. Таким образом, его потери (по весу) в целом очень малы. Остатки же могут быть переплавлены и превращены в новую фольгу.

Основные технологические операции при создании фарфоровой коронки заключаются:

1) в подготовке платиновой матрицы, которая устанавливается на модель зуба;

2) в нанесении на матрицу фарфоровой массы (предварительно фарфоровый порошок замешивают с дистиллированной водой до консистенции густой кашицы и с помощью специального шпателя и колонковой кисточки наносят на матрицу) (Рис.4.6);

3) в проведении обжигов (Рис.4.7).

Рис.4.6. Схема моделирования фарфоровой коронки:

а - нанесение дентинной массы на грунтовый слой;

б - снятие части дентинного слоя;

в - нанесение прозрачного эмалевого слоя, восстанавливающего анатомическую форму;

г - уменьшение объема коронки после обжига.

 

Рис.4.7. Моделирование фарфоровой коронки:

а: слева - на модель культи опорного зуба наносят и прижимают к нему платиновую фольгу; в центре - платиновую фольгу покрывают слоем однородной алюмокерамики; справа - на алюмокерамический каркас послойно наносят полевошпатную керамическую массу;

б: слева - послойное нанесение фарфора; в центре - после аппликации дентинной массы наносят слои эмалевой массы различной прозрачности; справа - коронку подкрашивают и придают индивидуальные черты ее анатомической форме;

в: слева - контактные поверхности коронки подкрашивают специальными красителями; в центре - готовая фарфоровая коронка; справа - обожженная и полированная вручную коронка имеет натуральный вид.

 

 

Обычно при получении фарфоровой коронки проводят 3—4 обжига по рекомендованному изготовителем режиму:

─   при первом обжиге, проводимом в условиях вакуума, осуществляют термообработку внутреннего слоя коронки (если при осмотре обожженной коронки выявлены трещины, то их расширяют, вновь заполняют фарфоровой кашицей и проводят дополнительный обжиг в том же режиме);

─   при втором обжиге, также проводимом в условиях вакуума, добиваются получения предварительной формы коронки. Этот этап является наиболее трудоемким и сложным. Он включает моделирование коронки из дентинной и прозрачной масс, обжиг и коррекцию формы коронки шлифованием. Учитывая последующую усадку материала в процессе обжига (на 30—35%), моделируемую коронку увеличивают соответственно на 1/3 размера.

При необходимости на коронке имитируют «меловые пятна», трещины и другие индивидуальные особенности зуба. После обжига зубной техник проводит коррекцию коронки, придавая ей конечную форму, а врач в кабинете проверяет ее качество (цвет, форма, размеры). Перед следующим обжигом для повышения эстетических свойств коронки используют специальный набор красителей для подкрашивания фарфора.

Набор красителей предназначен для подкрашивания несъемных протезов (одиночных фарфоровых коронок и фарфоровой облицовки металлокерамических протезов). Красители, представляющие собой тонкомолотые борно-щелочные стекла (майоликовые глазури), наносятся тонким слоем на поверхность зубных протезов из фарфоровых масс и закрепляются обжигом при определенной температуре в зависимости от температуры глазурования применяемой Фарфоровой массы (850—1020°С);

─   при третьем обжиге, выполняемом в атмосферных условиях, проводят глазурование.

Основными недостатками фарфоровых коронок являются: хрупкость, плохое краевое прилегание, высокая абразивность, сказывающаяся на зубах-антагонистах.

В современных фарфоровых массах эти недостатки пытаются свести к минимуму. Примером могут служить коронки из алюмокерамики (Вита Хай-Керам, Витадур-Альфа). Основными показаниями к применению алюмокерамики является протезирование передних зубов, аллергия на металл, а также повышенные эстетические требования.

Конденсированную керамическую массу Хай-Керам обжигают на платиновой фольге или огнеупорном материале для создания основы коронки. Основу затем покрывают керамикой Витадур-Альфа. Массу Хай-Керам можно использовать для вкладок и одиночных коронок. Основными показаниями к ее использованию являются восстановление передних и боковых зубов, не подвергающихся высокой жевательной нагрузке. Долговечность таких протезов, особенно в боковых отделах, можно значительно увеличить, если для фиксации использовать полимерный цемент.

Стеклокерамика Дикор прессуется как ситалл и затем нагревается для формирования кристаллической структуры внутри стеклянной решетки. Образующиеся в результате кристаллические частицы предотвращают распространение трещин внутри материала, одновременно увеличивая его прочность и твердость. Однако поскольку стеклокерамика на 55% состоит из кристаллической фазы, а на 45% — из стеклянной фазы, эффект остановки распространения трещин ограничен.

Стеклокерамика Дикор дает высокие эстетические результаты благодаря эффекту хамелеона, который обусловлен передачей цвета на нее рядом стоящих зубов и окрашенного фиксирующего цемента.

Дикор применяется для вкладок, накладок, облицовок и одиночных коронок для передних или боковых зубов, не подвергающихся высокой жевательной нагрузке.

Стеклокерамику Дикор можно также покрывать керамикой Витадур-Альфа. Большим преимуществом системы Дикор является низкая стираемость зубов- антагонистов, что связано с очень небольшим размером кристаллов (1-4 мкм). Однако это преимущество, безусловно, теряется, если протез окрашивается или покрывается полевошпатной керамикой.

Упроченная лейцитом керамика Оптек HSP конденсируется как алюмокерамика и спекается как обычный полевошпатный фарфор. Технология осуществляется на искусственной культе из огнеупорного материала. Поскольку основная масса имеет умеренную непрозрачность, эти протезы получаются более прозрачными, чем с основой из оксида алюминия или ситалла. Благодаря высокому содержанию кристаллов лейцита керамика Оптек HSP обладает повышенной стабильностью и более высоким модулем эластичности, чем обычный полевошпатный фарфор.

Достоинствами керамики Оптек HSP являются:

─   отсутствие металлического или непрозрачного каркаса;

─   высокая прозрачность;

─   средняя прочность на изгиб;

─   возможность создания протеза без специального лабораторного оборудования.

К недостаткам этой массы относят:

─   повышенный риск сколов при восстановлении боковых зубов;

─   возможность нарушения краевого прилегания вследствие усадки материала в процессе спекания.

Упроченная лейцитом керамика в процессе обжига дает усадку. Поэтому краевое прилегание коронок из этой керамики может быть не таким хорошим, как у металлокерамических коронок. Благодаря непрозрачности кристаллов лейцита, которыми богата керамика Оптек HSP, отсутствует необходимость в нанесении грунтового слоя. Перед наложением протез обрабатывают в пескоструйном аппарате для улучшения сцепления с полимерным цементом. Наружный слой протеза представлен обычной керамикой, поэтому является менее прочным, чем основной слой.

Масса Оптек HSP применяется для полукоронок и коронок для передних зубов, а также вкладок, накладок и коронок на боковые зубы, подвергающиеся небольшой жевательной нагрузке. Увеличить срок пользования протезами можно также при их фиксации полимерным цементом двойного отверждения.

Прессованная стеклокерамика (IPS Эмпресс и Оптек OPC) представляет собой стеклокерамику, которую разогревают в цилиндрической форме и затем прессуют, придавая желаемые очертания. Как и Оптек HSP, IPS Эмпресс насыщена кристаллами лейцита, что увеличивает ее прочность. Форму протеза получают путем прессования керамического блока в течение 45 мин при высокой температуре. Такой прессованный протез монохромен. Его затем окрашивают или покрывают другой керамикой и обжигают. Прессованную стеклокерамику также можно использовать в качестве каркаса для протеза, покрывая несколькими слоями обычной керамики.

Масса IPS Эмпресс применяется для коронок и полукоронок на передние зубы, а также вкладок, накладок и коронок на моляры и премоляры, подвергающиеся небольшой жевательной нагрузке.

Преимуществами этой массы являются отсутствие непрозрачного слоя и металлического каркаса, плотное прилегание и высокие эстетические качества. К недостаткам относят подверженность сколам при восстановлении боковых зубов и необходимость использования специального дорогостоящего оборудования.

Масса Оптек OPC (керамика для прессования) состоит из смеси кристаллов лейцита (K₂O·Al₂O₃·4SiO₂) и силикатного стекла. Керамика схожа с фарфором Оптек HSP, однако имеет повышенную твердость. Она содержит мелкие зерна, как и керамика IPS Эмпресс. Прочность на изгиб фарфоровых масс IPS Эмпресс и Оптек OPC составляет 110—150 МПа.

Технология изготовления протезов схожа с таковой у IPS Эмпресс:

─   протез моделируют из воска на рабочей модели;

─   восковую композицию помещают в кювету, которую медленно разогревают в печи до 900°С;

─   перед прессованием в кювету помещают керамическую массу Оптек в виде шарика;

─   проводят прессование керамики;

─   извлекают протез из формы;

─   вкладки окрашивают специальными керамическими красителями;

─   коронки и полукоронки можно дополнительно покрыть и массами Оптек, а затем обжечь.

Масса IPS Эмпресс-2 представляет собой новый фарфоровый материал, предназначенный для одиночных коронок и мостовидных протезов протяженностью не более трех звеньев, замещающих зубы до первого моляра. Керамика IPS Эмпресс-2 отличается новыми химическим составом и кристаллической структурой. Несмотря на отличия по составу, IPS Эмпресс-2 также предназначена для горячего прессования.

Масса IPS Эмпресс-2 имеет высококристаллическую микроструктуру (с содержанием кристаллической фазы по объему более 60%). Керамический материал представлен кристаллами дисиликата лития, плотно и равномерно распределенными в стекловидной матрице. Такая структура препятствует распространению трещин, повышая стойкость керамики к разрушению и ее прочность на изгиб.

При испытаниях на трехточечный изгиб стеклокерамика на основе дисиликата лития показала прочность 339±20 МПа. Испытания были проведены на образцах, хранившихся на воздухе. Достаточно широко известна проблема, возникающая при помещении керамики в среду полости рта: в присутствии влаги наблюдается появление статической коррозионной усталости материала, приводящей к снижению прочности образцов. Водяной пар из слюны вызывает медленный рост трещин, образовавшихся во время технологического процесса. Hornberger и Marquis сообщали об уменьшении прочности керамики Ин-Керам Алюмина на 25% после хранения ее в воде в течение одной недели. Статистически значимого уменьшения прочности образцов из керамики IPS Эмпресс-2 после их недельного нахождения в воде обнаружено не было.

Фарфоровые протезы обладают рядом преимуществ по сравнению с метал- локерамическими. Во-первых, зубной техник не всегда может преодолеть непрозрачность, высокую отражательную способность и интенсивный цвет грунтового слоя, применяемого в металлокерамических протезах. Цельнокерамические зубные протезы обладают полупрозрачностью, глубиной цвета, что придает им более естественный и живой вид. Оптические свойства, присущие керамическим протезам, позволяют получать хорошие эстетические результаты врачам и зубным техникам, не имеющим большого опыта работы. Улучшенные эстетические качества протеза в пришеечной области благодаря большей прозрачности керамики и использованию современных адгезивов для фиксации зубных протезов позволяют врачу-ортопеду разместить пришеечный край коронки на одном уровне с десной или слегка завести его под десну. Это требует более качественного оттиска, а следовательно, и более точной рабочей модели челюсти. Кроме того, применение фарфоровых протезов позволит свести к минимуму возможность возникновения ятрогенных пародонтопатий, вызванных металлокерамическими коронками.

Благодаря высокому содержанию кристаллов керамические каркасы легко обрабатываются механически. При шлифовании с поверхности керамики не скалываются частицы, как в обычном фарфоре, напротив, шлифовальный инструмент чисто обрабатывает изделие с образованием тонкого порошка. Это оптимальное свойство новой керамики позволяет получить высокое качество полирования при использовании обычных резиновых полировальных дисков. Идеально гладкая поверхность готового зубного протеза обладает существенными клиническими преимуществами: она эстетична, на ней меньше накапливается зубной налет, что способствует улучшению состояния десен, и снижается стирание твердых тканей зубов-антагонистов.

Толщина сошлифовываемых твердых тканей зуба при его препарировании под коронку из керамики IPS Эмпресс достигает 1,3 мм, под металлокерамическую коронку — 1,4—1,7 мм. Стеклокерамика на основе кристаллов дисиликата лития IPS Эмпресс-2 обладает высокой прочностью, поэтому под коронки из этого прозрачного керамического материала требуется препарирование твердых тканей зуба всего лишь на глубину 1 мм. Щадящее препарирование снижает риск чувствительности зубов, их переломов, а также некрозов пульпы.

Керамическая масса Церапресс применяется для изготовления коронок, вкладок, накладок и полукоронок, обладающих высокими эстетическими качествами, хорошим краевым прилеганием.

Методика протезов из керамики Церапресс имеет следующие преимущества перед IPS Эмпресс и Оптек OPC:

─   не требует специального оборудования;

─   технологический процесс весьма прост;

─   методика легко осваивается неопытным зубным техником;

─   возможно напрессование керамики на циркониевые штифты, что позволяет получать керамические штифтовые конструкции;

─   возможно сочетание с любой имеющейся в наличии керамической массой, которую после прессования основного слоя можно при необходимости наносить на протез;

─   можно добавить дополнительные слои керамики, как и в других методах прессования.

Инфильтрированная стеклом алюмокерамика Вита Ин-Керам Алюмина применяется для каркасов одиночных коронок на передние и боковые зубы. Согласно инструкциям производителя, эту массу можно также использовать для мостовидных протезов из трех звеньев в переднем отделе, не подвергающихся высокой нагрузке. Однако следует иметь в виду, что существует риск сколов керамики, а также тот факт, что такие мостовидные протезы очень трудно снять после фиксации. При создании мостовидных протезов небольшой протяженности рекомендуется делать сплошной алюмоксидный каркас в области контактных пунктов. Инфильтрированная стеклом алюмокерамика обладает высокой прочностью на изгиб.

Для работы с материалами Вита Ин-Керам Алюмина нужна печь для обжига Вита Инцерамат-II и высокочастотный ультразвуковой прибор Витасоник-II (Рис.4.8). Вита Инцерамат является автоматической специальной печью с микропроцессорным управлением для получения особо прочных цельнокерамических колпачков и каркасов. Для смешивания порошкового шликера разработан высокочастотный ультразвуковой прибор Витасоник-II. Дополнительно он может использоваться, без специальной крышки, как ультразвуковой очистительный прибор.

 

  

Рис.4.8. Печь Инцерамат-ll (а) и аппарат Витасоник-ll (б).

 

Алюмокерамическую массу вначале отливают на абсорбирующей огнеупорной культе, а затем обжигают до температуры, при которой происходит спекание частиц керамики. После спекания керамическую основу инфильтрируют стеклом и обжигают в течение 4 ч при температуре 1100°С для устранения пористости и укрепления основы. В процессе обжига частицы спекаются лишь в участках небольшого размера, что позволят избежать значительной усадки. Благодаря этому протезы из Вита Ин-Керам Алюмина имеют хорошее краевое прилегание.

Преимуществами стеклоинфильтрированной керамики являются высокая прочность, плотное краевое прилегание и отсутствие металлического каркаса.

Эта масса имеет следующие недостатки:

─   непрозрачность протеза может негативно отразиться на его эстетических качествах;

─   основа устойчива к действию кислоты, поэтому не поддается обычному травлению;

─   для создания протезов необходимо специальное лабораторное оборудование.

Алюмоксидную основу конструкции Ин-Керам Алюмина покрывают массой Витадур Альфа. Согласно инструкциям производителя, для фиксации таких протезов можно использовать любой цемент. Однако предпочтительнее полимерный цемент, поскольку его применение позволит увеличить устойчивость керамики к сколам.

Высокое содержание алюмоксидов в каркасе протеза исключает возможность его травления. Поэтому для достижения микромеханической ретенции поверхность протезов Вита Ин-Керам Алюмина необходимо подвергать пескоструйной обработке оксидом алюминия (50 мкм). Фиксацию таких протезов можно проводить стеклоиономерными цементами и светоотверждаемыми полимерными цементами, однако рекомендуется использовать цемент Панавиа-21. Применение керомерных цементов противопоказано, поскольку они имеют тенденцию увеличиваться в объеме с течением времени.

Имеются дополнительные материалы для ускоренного создания каркасов одиночных коронок — Вита Ин-Керам Алюмина спринт (Рис.4.9).

Одним из основных недостатков системы Вита Ин-Керам является высокая непрозрачность (Замутнение).

 

Рис.4.9. Набор масс Вита Ин-Керам Алюмина спринт.

 

Поэтому была разработана более прозрачная масса Вита Ин-Керам Шпинель. Технология протезов из нее такая же, как и у Вита Ин-Керам. Однако в качестве каркаса здесь используется стеклоинфильтрированная шпинель (MgAl₂O₄). Путем дублирования модели получают огнеупорную культю. Ее покрывают алюмокерамикой, которую затем инфильтрируют стеклом. Получившаяся в результате керамическая основа обладает очень высокой прочностью и стабильностью. Каркас затем покрывают обычной полевошпатной керамикой(Рис.4.10). В результате протезы становятся более прозрачными, но в то же время более подверженными сколам, чем полученные из Buma Ин-Керам.

Рис.4.10. Получение коронок Вита Ин-Керам.

 

 

Причиной этого является снижение прочности на изгиб на 100 МПа (по сравнению с Вита Ин-Керам). Поэтому керамика Вита Ин-Керам Шпинель применяется только для одиночных коронок в переднем отделе. Коронки Вита Ин-Керам Шпинель фиксируют и обрабатывают так же, как и коронки Вита Ин-Керам.

Стеклоинфильтрационная керамика Вита Ин-Керам Циркония на основе оксида циркония предназначена для каркасов коронок и мостовидных протезов боковых отделов зубных рядов. Каркасы цельнокерамических коронок Вита Ин-Керам Циркония отличаются высокой точностью и инертностью, а также высокой прочностью на изгиб, растяжение и излом. Каркасы покрываются цельнокерамическими массами Витадур Альфа.

Набор Вита Ин-Керам Циркония содержит: стеклопорошок Вита Ин-Керам Циркония, порошок Вита Ин-Керам Циркония, жидкость для замешивания Вита Ин-Керам Алюмина/Циркония, присоединитель Вита Ин-Керам Циркония и цветовой индикатор (Рис.4.11).

 

Рис.4.11. Набор Вита Ин-Керам Циркония.

 

Для облицовки цельнокерамических каркасов, имеющих КТР 7,2— 7,9-10~"°С 1 используется облицовочный материал Вита ВМ-7. Он наносится послойно. В первом варианте нанесения используют два слоя облицовки Вита ВМ- 7Бэйсик: основной дентин и эмаль для создания интенсивно окрашенной облицовки. Во втором варианте (Вита-7 Билд Ап) создают три слоя: основной дентин, дентин, эмаль д ля создания прозрачной облицовки с глубинным отражением света.

Металлокерамические коронки (см. раздел 4.7), которые являются альтернативой фарфоровым, обладают большей прочностью и лучшим краевым прилеганием, а также требуют препарирования оральной поверхности зубов в меньшем объеме. Глубокое препарирование необходимо только на вестибулярной поверхности для маскировки каркаса протеза.