Эстетическое протезирование с применением материала на основе оксида циркония

Применение керамики в ортопедической стоматологии в основном обусловлено индифферентностью и эстетическими качествами материала. При этом для поверхностных слоев протезов применяется керамика со свойствами, близкими по показателям к тканям зубов.

Для облицовки металлических каркасов, виниров и вкладок в течение многих лет применялась полевошпатовая и другие керамики с перечисленными свойствами.

Наряду со многими положительными качествами керамике свойственна хрупкость. Поэтому каркасы зубных протезов, как правило, изготавливают из сплавов благородных или неблагородных металлов, способствующих выдерживать нагрузки при жевании.

Однако при длительном пользовании металлокерамическими зубными протезами иногда у шейки зуба возможно потемнение протеза, вызванное коррозией металла, что снижает эстетические качества протезирования.

В течение многих лет актуальной проблемой ортопедической стоматологии являлся поиск решения по созданию наиболее эстетичных видов зубных протезов. Решение было найдено с появлением идеи изготовления цельнокерамических протезов.

Цельноокерамические зубные протезы, у которых и облицовка, и каркас протеза изготовлены из керамики, в полной мере отвечают требованиям эстетического протезирования. По прочностным показателям керамические материалы для каркасов должны выдерживать нагрузки, развиваемые во рту.

При изготовлении цельнокерамических зубных протезов для каркасов необходимы керамические материалы с повышенным уровнем механических свойств, в том числе с высокой трещиностойкостью.

Повышение трещиностойкости керамических материалов с целью применения прочной керамики в качестве конструкционных материалов было весьма перспективным.

Для технических целей были созданы трансформационно-упрочненные керамические материалы, в которых достигнут максимальный уровень механических свойств, особенно по показателям трещиностойкости.

Одним из таких трансформационно-упрочненных материалов является керамика на основе оксида циркония.

Известно, что оксиду циркония свойственны моноклинная, тетрагональная, кубическая основные модификации и ряд других образований.

Трансформационное упрочнение происходит при определенных условиях преобразования кристаллической решетки из одной фазы в другую и связанное с этим повышение прочностных свойств.

Превращение фаз происходит при нагревании и последующем охлаждении. Поскольку тетрагональная фаза оксида циркония обладает очень высокими прочностными свойствами, материал стабилизируют при введении некоторых оксидов металлов для сохранения тетрагональной фазы при охлаждении.

В стоматологии стали применяться материалы на основе оксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия.

Уже более 10 лет для каркасов зубных протезов используются материалы на основе оксида циркония ведущих фирм Германии, Швейцарии и др. Каркасы изготавливают методом компьютерного фрезерования по технологии CAD/CAM на аппаратах CEREC и др.

Сотрудники кафедры госпитальной ортопедической стоматологии МГМСУ и лаборатории материаловедения совместно с ИМЕТ РАН несколько лет работают над созданием стоматологического наноматериала на основе оксида циркония для изготовления каркасов цельнокерамических зубных протезов. Токсикологические и санитарно-гигиенические испытания нового материала показали возможность его применения в качестве материала медицинского назначения.

Для получения сравнительных данных мы исследовали материалы Cercon Base (Германия), Vita In-Ceram YZ (Германия), предварительно обожженные при 1300°С и окончательно спеченные при 1530°С, а также окончательно спеченный при 1530°С DC Zercon DCS (Швейцария).

Проведен рентгенофазовый анализ 3 материалов с целью определения фазового состава и параметров кристаллической решетки основных фаз на дифрактометре ДРОН-3 с использованием «Автоматизированной программной системной съемки и обработки рентгенографической информации», позволяющей осуществить сбор данных, их математическую обработку, идентификацию фазового состава по банку картотеки стандартов JCPDS и графическое представление результатов эксперимента.

Исследования материалов Cercon Base, Vita In-Ceram YZ показали, что основной кристаллической фазой в предварительно и окончательно спеченных образцах является тетрагональная модификация оксида циркония в количестве 78—80 %. При этом в предварительно спеченных материалах этих фирм присутствует около 5 % моноклинной модификации оксида циркония. Содержание аморфной фазы в этих материалах составляет около 15 %.

В окончательно спеченном материале DC Zercon DCS присутствует как тетрагональная модификация в количестве 87 %, так и более 5 % моноклинной модификации оксида циркония, в отличие от окончательно спеченных Cercon Base и Vita In-Ceram YZ, где есть только тетрагональная модификация оксида циркония.

Количество аморфной составляющей во всех окончательно спеченных материалах составляет менее 10 %.

Сопоставляя величины параметров решетки исследуемых материалов с литературными данными, установлено, что основной модифицирующей добавкой всех анализируемых материалов оказался оксид иттрия, который внедрялся в структуру тетрагонального оксида циркония в количестве около 3 %, образуя твердые растворы на основе тетрагонального циркония.

Результаты проведенного исследования позволили установить, что доминирующей кристаллической составляющей всех изученных стоматологических материалов является твердый раствор на основе метастабильной тетрагональной модификации оксида циркония, содержание которого на предварительно спеченных материалах лежит в пределах 76—80 % и при заданных условиях термообработки в пределах 1300—1530°С сохраняет свою структуру. Фазового перехода метастабильного тетрагонального оксида циркония в стабильный моноклинный оксид циркония не наблюдается. Количество тетрагонального оксида циркония в указанном интервале возрастает до 90—93 %.

Расчет параметров кристаллических ячеек дает основание полагать, что тетрагональная модификация оксида циркония стабилизирована оксидом иттрия, который входит в ее структуру до 3 %.

По совокупности структурных признаков материалы должны обладать высокими эксплуатационными характеристиками по прочности и трещиностойкости.

Разрабатываемые нами материалы на основе оксида циркония стабилизируются оксидом иттрия и другими оксидами.

Протезирование цельнокерамическими зубными протезами с применением материалов на основе оксида циркония, которым свойственна высокая прочность и устойчивость к образованию трещин, является весьма перспективным, поскольку соответствует функциональным и эстетическим требованиям ортопедического лечения.


И.Ю. Лебеденко, С.В. Анисимова, Л.И. Шворнева, О.А. Ланина, В.И, Хван, Н.Н. Мальгинов
ГОУ ВПО «МГМСУ», НИМСИ; Институт стекла