♦ керамика с упрочненным керамическим каркасом;
♦ керамика для фиксации полимерными адгезивами;
♦ металлокерамика.
Основным принципом, позволяющим достигнуть хорошего эстетического результата протезирования, являлось создание прочной опоры для керамики. Очевидно, что идеальная керамика должна обладать как прочностью, так и высокими эстетическими свойствами, чтобы отвечать как функциональным, так и эстетическим требованиям. При использовании упрочненных керамических каркасов, опорой для эстетической керамики будет другой материал, обладающий более высокой прочностью и меньшей хрупкостью, но, возможно, худшими эстетическими свойствами. При фиксации керамических протезов полимерными адгезивами, она будет опираться на твердые ткани препарированного зуба, то есть, непосредственно на эмаль и дентин. В этом случае, керамика обеспечит необходимое эстетическое качество протезу, а прочность реставрации будет определяться ее адгезионной прочностью в соединении с твердыми тканями зуба. Для керамических зубных протезов, которые фиксируют полимерными адгезивными цементами, успех лечения будет зависеть от прочности адгезионной фиксации, поскольку разрушение этого соединения приведет к утрате опоры для керамики и, в конечном итоге, к разрушению последней. Подобный подход стал возможен только с разработкой способов применения адгезивов для эмали и дентина, и адгезионной фиксации керамики. Сочетание эстетики и высокой прочности было бы идеальным решением, поскольку позволило бы надеяться не только на прочность адгезионной связи, но и на прочность самого материала, а также дало бы возможность разработать цельнокерамические мостовидные протезы с адгезионной фиксацией. В случае металлокерамических зубных протезов эстетичная керамика опирается на прочный металлический каркас с высокой вязкостью разрушения. Поскольку керамика склонна к разрушению при одной и той же критической деформации порядка ~0,1 %, поэтому повысить прочность материала можно только путем повышения его модуля упругости. Если, одновременно создать препятствия развитию трещин, то фарфоровый материал сможет выдержать без разрушения более высокие деформации, в результате чего его прочность повысится. Поскольку прочность при растяжении оценить очень сложно (из-за большого разброса результатов), обычно у материала определяют прочность при изгибе. Несмотря на то, что нитриды и карбиды кремния привлекательны с точки зрения прочности, они непригодны из-за сложности изготовления из них индивидуальных коронок, неподходящего темного цвета и термической несогласованности с эстетическими фарфоровыми покрытиями. Оксиды алюминия и циркония обладают белизной и прочностью, поэтому в настоящее время эти материалы использованы в ряде систем для изготовления цельнокерамических зубных протезов. В середине 60-х годов McLean и Huges разработали каркасный материал на основе полевошпатного стекла, упрочненного оксидом алюминия, часто называемый алюмооксидным фарфором для жакет-коронок. С тех пор были разработаны другие составы и технологии для изготовления цельнокерамических реставраций. В 1988 году была создана стеклонасыщенная высокопрочная керамика для каркасов зубных протезов (In-Ceram, Vita Zahnfabrik, Bad Sackingen, Германия), а в начале девяностых появились каркасы, полностью состоящие из плотноспеченного оксида алюминия (Techceram, Techceram Ltd., Procera AllCeram, Nobel Biocare).
.1 Фарфоровые жакет-коронки, упрочненные оксидом алюминия
В начале 60-х годов McLean и Huges предложили упрочнение опакового (грунтового) слоя коронок оксидом алюминия. Предложенный материал представлял собой полевошпатное стекло с добавкой 40 - 50% оксида алюминия. Частицы оксида алюминия обладали намного большей прочностью, чем стекло, они более эффективно предупреждали развитие трещин, чем кварц, и, по существу, представляли собой препятствия для распространения трещин. В то время как прочность при изгибе полевошпатных фарфоров, в лучшем случае, составляла не более 60 МПа, добавка оксида алюминия позволяла повысить этот показатель до 100 - 150 МПа. При изготовлении коронки опаковый слой, изготавливали из алюмооксидного фарфора. Однако по-прежнему приходилось использовать непрочные композиции дентинного и эмалевого фарфора, поскольку получение полупрозрачной алюмооксидной керамики пока оставалось невозможным - добавка оксида алюминия приводила к появлению блеклой окраски и непрозрачности. Основным назначением алюмооксидных коронок является восстановление передних зубов. Несмотря на значительное повышение прочности, этот показатель все еще оставался низким, что не позволяло использовать алюмооксидный фарфор для восстановления групп жевательных зубов, а возможность изготовления из алюмооксидного фарфора мостовидных протезов, хотя бы из трех единиц, и вовсе не рассматривалась. Потребность в разработке более прочных каркасных материалов из керамики все еще существует, если подразумевается использовать керамику для восстановления жевательных зубов.
.2 Стеклонасыщенная высокопрочная керамика для изготовления цельнокерамических каркасов
В состав полевошпатного стекла можно вводить не более 50-60 % (по объему) оксида алюминия из-за ограничений, связанных с проведением фриттования. Альтернативным подходом стало изобретение новой системы, названной In-Ceram (Vita). В составе материала для изготовления керамических каркасов в этой системе содержится около 85% оксида алюминия. Керамический каркас моделируют на огнеупорной модели из тонкого шликера, содержащего порошок оксида алюминия. Этот процесс называется шликерным литьем. После сушки штампика, его обжигают в течение 10 час при температуре 1120°С. Температура плавления оксида алюминия, необходимая для полного уплотнения порошка за счет жидкофазового спекания, очень высока, поэтому происходит только твердофазовое спекание материала. Следовательно, полученный подобным образом керамический каркас, образован частицами оксида алюминия, спекшимися в точках контакта, поэтому он обладает пористой структурой.
Прочность пористого каркаса невысока - она составляет всего 6-10 МПа. Затем пористый каркас насыщают лантановым стеклом, которое плавят при температуре 1100°С в течение 4-6 часов. Лантановое стекло обладает очень низкой вязкостью расплава. Этот расплав способен проникать в поры, благодаря чему получается плотный керамический материал. Для создания функциональной и эстетически привлекательной формы коронки каркас облицовывают обычной стоматологической полевошпатной керамикой. Каркасная керамика данного типа, как было заявлено, обладает очень высокой прочностью при изгибе (400 - 500 МПа), что позволяет применять ее для изготовления коронок передних и жевательных зубов с прекрасным результатом. Было сделано несколько попыток изготовления консольных протезов для передних и жевательных зубов из трех единиц с применением стеклонасыщенной керамики; такие попытки для данного вида керамики являются достаточно смелыми, но представляются весьма перспективными.
Аналогичный подход был использован для изготовления цельнокерами-ческих каркасов из магнезиальной шпинели или диоксида циркония, заменивших оксид алюминия. Материал на основе магнезиальной шпинели In-Ceram-Spinel позволял получить более высокое эстетическое качество по сравнению с алюмооксидным In-Ceram-Alumina, однако отличался несколько более низкой прочностью при изгибе (~350МПа), поэтому этот материал рекомендуется использовать для изготовления вкладок. In-Ceram-Zirconia получен на основе керамики In-Ceram-Alumina, в состав которой введена добавка 33% диоксида циркония. In-Ceram-Zirconia отличается повышенной прочностью и позволяет изготавливать керамические каркасы с прочностью ~700 МПа. Альтернативным подходом к описанной выше технологии шликерного литья является изготовление цельнокерамических реставраций с применением технологии CAD-CAM (компьютерное моделирование/ компьютерное управление процессом изготовления).
Эта технология изготовления реставраций используется как в системе CEREC (Siemens), так и в системе Celay (Vident). Блоки из керамики In-CeramSpinel/Alumina/Zirconia, подлежащие механической обработке для получения готовых реставраций, изготовляются путем сухого прессования, что позволяет получить более плотный и более однородный материал с открытой пористостью, благодаря чему повышается прочность керамики при изгибе после ее насыщения лантановым стеклом.
.4 Керамические каркасы из чистого оксида алюминия
Было бы логичным после разработки керамики, упрочненной оксидом алюминия, о которой говорилось выше, рассмотреть возможности использования цельнокерамических каркасов, изготовленных из чистого оксида алюминия. На рынке такие каркасы из чистого оксида алюминия представляют, по меньшей мере, два производителя - Procera All Ceram (Nobel Biocare АВ, Gotenburg, Швеция) и Techceram system (Techceram Ltd, Shipley, Великобритания). Потенциальными преимуществами такой керамики являются ее более высокая прочность и лучшая светопроницаемость (полупрозрачность), чем у стеклонасыщенных каркасных материалов.
Процесс изготовления керамических каркасов Procera AllCeram состоит из снятия оттиска, изготовления штампика, сканирования геометрии штампика и моделирования желаемой формы реставрации на экране компьютера с помощью использования специально разработанной для этого компьютерной программы, передачи информации через модем в лабораторию в Стокгольме. Все это выполняется в специально уполномоченных зуботехнических лабораториях, ставших членами сети Procera Network. Керамические каркасы изготовляют по особой технологии, в которую входит спекание чистого оксида алюминия со степенью очистки 99,9% при температурах 1600 - 1700°С, что позволяет получить плотноспеченный материал с отсутствием пористости.
Керамические каркасы затем отсылают в зуботехническую лабораторию для нанесения эстетического покрытия, представляющего собой полевошпатные стекла, совместимые с плотноспеченным алюмооксидом. Время технологического цикла составляет около 24 час. Прочность при изгибе плотноспеченного алюмооксидного каркасного материала составляет около 700 МПа, что близко совпадает с аналогичным показателем керамики ln-Ceram-Zirconia. В системе Techceram применен совершенно иной подход. Полученный оттиск можно отослать на фирму Techceram Ltd, где по нему изготовят специальный штампик, на который методом горяче-плазменного напыления из плазменной пушки будет осажден оксид алюминия. Плотность керамических каркасов составляет 80-90%. Для достижения более высокой прочности и прозрачности, каркасы, полученные методом напыления в горячей плазме, подлежат дальнейшему спеканию при температуре 1170°С.
Готовый керамический каркас отсылают в зуботехническую лабораторию, где зубные техники-керамисты создадут анатомическую форму и воспроизведут внешний вид натуральных зубов с помощью нанесения полевошпатных стекол.Одним из потенциальных преимуществ керамических каркасов из чистого плотноспеченного оксида алюминия является их светопроницаемость (полупрозрачность), которая выше, чем у материалов, представляющих собой композиции стекла и оксида алюминия.
Основным недостатком всех вышеупомянутых высоко прочных цельнокерамических каркасов является то, что они не поддаются протравливанию кислотой для создания микромеханической связи с их поверхностью, хотя некоторая связь с материалом цемента все-таки может возникнуть за счет шероховатости поверхности каркасов после их изготовления. Это объясняется тем, что внутренняя поверхность протеза, предназначенная для фиксации, состоит в основном из оксида алюминия, а не из оксида кремния, и потому никакие из существующих аппретов не могут обеспечить прочную связь между керамическим каркасом и полимерами.
Без наличия эффективного аппретирующего агента или поверхности, обладающей идеальной микромеханической ретенцией, все эти плотноспеченные цельнокерамические каркасы будут непригодными для фиксации полимерными адгезивами на твердых тканях зубов, и поэтому не позволят реализовать дополнительные преимущества, связанные с применением метода адгезионной фиксации керамики. Упрочнение каркасной керамики основано на повышении прочности и ударной вязкости керамического материала и правильной конструкции протеза, что позволит ему выдерживать окклюзионные нагрузки.
стоматологический фарфор керамика
5. Керамика для фиксации полимерными агдезивами. Агдезивными цементами
Одним из путей, позволяющим оспорить традиционный подход к цементированию реставраций, стала разработка новых адгезионных технологий. Эти технологии позволили использовать керамику в тех областях, где раньше ее применение считалось невозможным. Сочетание адгезии к эмали, дентину и керамике и улучшенных прочностных свойств керамических материалов позволило изготавливать реставрации, отличающиеся замечательной механической целостностью. Фактически, адгезионная связь позволяет избавиться от микротрещин на внутренней поверхности реставрации, и, тем самым, снижает возможность разрушения. Изобретение адгезионной технологии привело к росту использования керамики для изготовления коронок, виниров и вкладок. Применение керамики для изготовления виниров не является новостью, ее применял доктор Charles Pincus из Беверли Хиллз, который изготавливал фарфоровые виниры для актеров Голливуда.
Фарфоровые виниры обжигали на платиновой фольге и крепили на зубах порошками-адгезивами для фиксации съемных протезов. Однако виниры часто раскалывались из-за повышенной хрупкости тонкого фарфора, и их нередко приходилось заменять. С изобретением в 1937 году акриловой пластмассы, Pincus полностью переключился на использование этого материала для изготовления виниров голливудским актерам. В результате это привело к повсеместному использованию композитных виниров, и керамика была на долгое время забыта. Повторное появление цельнокерамических виниров можно отнести к началу 80-х годов прошлого века. К этому времени доктор Horn из Америки освоил изготовление виниров на платиновой фольге и обнаружил, что протравливание внутренней поверхности реставрации плавиковой кислотой улучшает микромеханическую ретенцию материала.
Используя метод травления эмали фосфорной кислотой, Horn смог осуществить постоянную фиксацию керамических виниров на зубах композитным полимерным цементом. С тех пор прочность связи твердых тканей зуба с керамикой была значительно улучшена благодаря дополнительному использованию силановых аппретов. До изобретения керамических виниров, фиксируемых полимерными адгезивами, единственными способами восстановления неэстетичных зубов были композитные виниры, фарфоровые жакет-коронки и металлокерамические коронки.
Считается, что керамические виниры во многом превосходят полимерные композиты, поскольку керамика обладает лучшей эстетикой, устойчивостью окраски, поверхностным блеском, износостойкостью, и совместимостью с тканями полости рта. Кроме того, керамические материалы отличаются высокой химической стабильностью, а их коэффициент термического расширения совпадает с таковым у натуральной эмали. Из-за повышенной твердости фарфоровых виниров их шлифование и полирование являются более трудоемкими процедурами, чем обработка композитов. Тонкие выступающие края виниров легче скалываются, чем края коронок, независимо от того, где с ними работают - в зуботехнической лаборатории или в кабинете. Явным преимуществом керамических виниров перед фарфоровыми коронками является то, что улучшение эстетики может быть достигнуто при минимальном препарировании твердых тканей зуба, а небная поверхность зуба останется незатронутой, благодаря чему сохраняется сагитальный резцовый путь.
С тех пор было разработано много керамических материалов, предназ-наченных для фиксации полимерными адгезивами. Новые материалы позволили расширить круг показаний к использованию цельнокерамических реставраций от виниров до коронок и вкладок для передних и жевательных зубов. Материалы, предназначенные для адгезионной фиксации полимерами, фактически представляют собой разные группы керамики определенного строения, объединенные под общим названием «стеклокерамика». Природа стеклокерамических материалов будет рассмотрена ниже. Вслед за ней будут описаны стоматологические стеклокерамические материалы, предназначенные для изготовления реставраций, фиксируемых полимерными адгезивами, а также рассказано о новых технологических методах, разработанных одновременно со стеклокерамикой.
.1 Стеклокерамика
Впервые стеклокерамика была разработана на предприятии Corning Glass Works в конце 50-х годов прошлого века. В принципе, изделие формируют, пока стеклянная масса находится в расплавленном состоянии, однако в результате ее охлаждения образуется метастабильное стекло. При последующей тепловой обработке метастабильного стекла, происходит кристаллизация, которая возникает за счет образования центров (зародышей) кристаллизации и последующего увеличения размеров кристаллов, находящихся внутри материала. Процесс превращения стекла в частично закристаллизованное стекло называется ситаллизацией. Таким образом, стеклокерамика представляет собой многофазное твердое вещество, содержащее остатки стеклофазы, в которой распределена тонкодисперсная кристаллическая фаза.