Назначение и характеристики стоматологической керамики

Керамика изначально являлась тем материалом, эстетические свойства которого в наибольшей степени отвечали запросам стоматологов.

Лишь недостаточная прочность мешала ей занять лидирующее положение в ортопедической стоматологии.

Сегодня существует большое количество марок стоматологической керамики, которые способны выдержать любые жевательной нагрузки.

История появления

История стоматологической керамики насчитывает более 200 лет. Первыми исследователями, занимавшимися изучением возможности использовать фарфор в качестве зубов и оставившими свой след в документах, стали француз Alexis Duchateau и итальянец Nicholas De Chemant.

В 1774 году они пытались изготовить искусственные зубы из традиционного зеленого фарфора.

Первую стоматологическую керамику, отдаленно напоминавшую своим цветом натуральные зубы, получил Elias Wildman. Произошло это в 1838 году.

Состав и свойства материала

Подавляющее большинство керамических систем состоят из аморфной матрицы и равномерно распределенного в ней кристаллического наполнителя. Существует так много видов стоматологической керамики, что рассмотреть и разобраться в ней, не дифференцировав предварительно по каким-либо признакам, невозможно.

Материал можно классифицировать следующим образом.

По виду матрицы:

1. Полевошпатное стекло.
2. Лантановое стекло (лантан в чистом виде – серебристо-белый, ковкий и тягучий металл).
3. Полимеры. Органические пластмассы входят в состав так называемых гибридных керамик, которые появились в последнее время в ассортименте некоторых производителей стоматологических материалов.

   В настоящее время идет их опробование, окончательное заключение о достоинствах и недостатках гибридных керамик еще не вынесено.

4. Отсутствие матрицы вообще. К этому виду относится материал, почти на 100% состоящий из спеченных между собой кристаллов окиси алюминия.

По наполнителю:

• кварц;
• лейцит;
• алюмомагнезиальная шпинель;
• и другие наполнители, которые рассмотрены ниже.

По технологии изготовления керамика может быть:

• спеченной;
• литой;
• прессованной.
• инфильтрированной.

Основу фарфора для применения в стоматологии составляет керамика, состоящая из таких элементов, как кварц (оксид кремния – SiO₂) и полевой шпат (смесь алюмосиликат натрия (Na2O·Al2О3·6SiО2) и силикоалюминат калия (K2O·Al2О3·6SiО2)).

Такая керамика называется «полевошпатной». В отличие от фарфора, используемого в быту, она не содержит каолина, который из-за непрозрачности не позволяет получить оттенок, идентичный цвету натуральных зубов.

Роль полевошпатного материала

Недостатком полевошпатной керамики является высокая хрупкость. Склонность к образованию трещин не позволяет получить прочность на изгиб более 40-60 МПа.

На протяжении длительного времени целью стоматологов исследователей стало повышение прочности полевошпатной керамики путем изменения ее структуры, добавления упрочняющих наполнителей и совершенствования технологии обжига.

Первые положительные результаты получили, уменьшив размеры частиц кварца и равномерно распределив их по стеклянной матрице.

Вкупе с использованием вакуумных печей, снизивших пористость керамической массы, это позволило получить полевошпатный материал с прочностью на изгиб до 150 МПа. Но этого по-прежнему оказалось недостаточно.

Если фронтальные зубы, изготовленные из фарфора прочностью 150 МПа, еще относительно долго справлялись со своими функциями, то протезы, установленные на боковые зубы или имевшую большую протяженность, не выдерживали жевательный нагрузки.

Настоящего успеха достигли, поместив в стеклянную матрицу в качестве наполнителей другие соединения, в основном оксиды. Распределяясь равномерно по полевошпатному стеклу, кристаллы наполнителя препятствовали распространению в нем трещин, делая материал значительно прочнее.

В результате было разработано большое количество прочных и технологичных материалов, объединенных под общим названием «стоматологическая керамика».

В качестве наполнителей используются следующие соединения.

• Фторапатит (Ca₁₀(PO4)₆(F)₂). Добавление фторидов позволило достичь прочности 120-150 МПа.
• Лейцит (KalSiО₆). Керамика с небольшим содержанием лейцита имеет прочность на изгиб около 150 МПа. Увеличение содержания оксида калия до 50% позволило получить материал с прочностью 200 МПа.
• Оксиды магния и алюминия (MgAl₂O₄, алюмомагнезиальная шпинель). Полевошпатная керамика, упрочненная шпинелью, имеет прочность до 350 МПа. Ее особенностью является то, что в отличие от других видов упрочненной керамики она обладает очень хорошей эстетикой.
• Дисиликат лития и апатита (Li₂Si₂О₅, SiO₂-Li₂O-SiO₂). Наполнитель позволяет увеличить прочность материала до 450 МПа.
• Оксиды алюминия (Al₂O₃) увеличили прочность до 450 МПа.
• Оксид циркония (ZrO₂). Его добавление позволило поднять изгибную прочность керамики до 650-700 МПа.

Кроме упрочняющих наполнителей, в составе керамики присутствуют красители:

• оксид железа (коричневый);
• медь (зеленый);
• кобальт (голубой);
•  титан (коричнево-желтый).

Органические добавки (крахмал + сахар) делают керамическую массу пластичной, облегчая работу с ней.

Необходимо отметить, что повышение прочности материала иногда вступает в противоречие с эстетическими параметрами. Наибольшей эстетичностью обладает полевошпатная керамика.

Добавление в нее большинства наполнителей ухудшает прозрачность, снижая тем самым эстетичность искусственного зуба. Поэтому многие виды упрочненного материала используют в качестве каркаса протезов.

Покрывая его прозрачной полевошпатной керамикой, получают цветовой эффект, предельно схожий с эмалью натуральных зубов.

Технология получения

В качестве заготовок для создания протезов применяют порошок, получаемый из керамомассы по специальной технологии.

Смесь подвергают фриттованию (первичный обжиг). Получаемый продукт носит название «фритта» и является тонкокристаллической дисперсией кварца с наполнителями.

Из-за быстрого охлаждения фритт имеет множество трещин, которые позволяют измельчать его до мелкого порошка. Фриттование способствует также равномерному распределению компонентов по всему материалу.

Керамическая масса, служащая исходным материалом для изготовления протезов в лабораторных и заводских условиях, существует в следующих видах.

• Порошок, приготовленный из фритта. Используется зубными техниками в лабораторных условиях (смешивается с водой), а также на заводах изготовления протезов. Эта форма исходной керамики носит название кондиционной.
• Таблетки, спрессованные из порошка. Используются в частности для изготовления коронок литьевым способом.
• Цельные машинные блоки. Термин «машинные» означает, что эти блоки предназначены для вырезания коронок и вкладок специальным фрезерным оборудованием по технологии CAD/CAM.
• Инфильтрированная керамика. Состоит из наполнителя в виде порошка и аморфной матрицы из лантанового стекла.

В видео представлен процесс литья и прессования керамики.

Разновидности

Керамика может присутствовать в протезе в виде металлокерамики (материал нанесен на металлическое основание) и цельнокерамических конструкций.

Металлокерамика давно и успешно используется стоматологами. Цельнокерамические протезы доказали свою жизнеспособность лишь начиная с 80-90-х годов прошлого столетия.

Цельнокерамические конструкции

До конца прошлого столетия использование цельнокерамических конструкций было затруднено хрупкостью, растрескиванием и высокой абразивностью (истирание зубов антагонистов) материала.

Прорыв произошел, когда были разработаны технологии изготовления упрочненного фарфора и качественные фиксационные цементы, которыми протез крепился к зубу.

Важным фактором изготовления цельнокерамических конструкций является и высокая точность их изготовления, позволяющая надежно закрепить коронку или вкладку на зубе.

Цельнокерамические конструкции существуют в виде коронок, вкладок, виниров и не очень протяженных (не более чем на 3 зуба) мостовых протезов.

Первоначально технология изготовления цельнометаллических конструкций предусматривала укладку и обжиг (спекание) порошковой водной суспензии на платиновой фольге, помещенной на модели зуба.

Сегодня используются и другие методы изготовление цельнокерамических протезов.

Спеченные стеклокристаллы

Спекание – это процесс обработки пористой керамической массы высокой температурой (свыше 1000 °C), в результате чего происходит уплотнение и упрочнение материала до значений, позволяющих выдерживать жевательную нагрузку.

Технология заключается в послойном нанесении порошковой суспензии на форму протеза, и последующем обжиге в вакуумной (для уменьшения пор) печи. В результате обжига происходит расплавление керамической массы и формировании из нее протеза.

Поначалу обжиг производился на платиновой фольге, покрывающей форму, что сильно удорожало конечный продукт. С появлением рефракторных форм из фосфатных соединений, выдерживающих высокую температуру, стал возможен отказ от дорогой платиновой фольги.

С помощью спекания можно получать различные цельнокерамические протезные конструкции – коронки, виниры мостовые протезы. Технология обеспечивает хорошие эстетические параметры. Искусственные зубы обладают опалесцентным эффектом, который присущ натуральным зубам.

Литая керамика

Это сложная технология, наиболее известная под брендом Dicor. Позволяет получить эстетичное, хорошо полируемое изделие с полным отсутствием пор.

Отливка с помощью центрифуги (центробежного литья) производится в рефракторную форму с выплавлением воска. Материал чаще всего доступен в одном цвете.

В качестве облицовки применяется стандартная полевошпатная керамика или окрашивание. Из-за сложности технология не получила широкого распространения.

Прессованная керамика

Эта технология является разновидностью литья. Исходным материалом для нее являются таблетки (слитки), спрессованные из порошка.

Наибольшую известность получила прессованная керамика IFS EMPRESS компании Ivoclar.

Технология состоит из нескольких этапов ― снятие слепка, восковое моделирование протеза, помещение модели в рефракторно-фосфатную форму, расплавление керамической массы и прессование ее в полость, образовавшуюся после испарения воска.

Знакомство с Cerec

Система CEREC (ЦЕРЕК) разработана швейцарской компанией Dentsply Sirona. Аббревиатуру CEREC – «Chairside Economical Restorations of Esthetic Ceramic» можно условно перевести как «экономичная реставрация с использованием эстетичной керамики непосредственно у кресла пациента».

Способ представляет собой инновационную технологию протезирования с помощью вырезания (фрезерования) протезной конструкции (вкладок, коронок) из готовых керамических блоков.

То есть это не что иное, как система CAD/CAM. Суть ее состоит в том, что протезирование проводится за одно посещение. Моделирование и изготовление протеза производится в присутствие пациента (Chairside – рядом с креслом).

В качестве заготовок для изготовления коронок и вкладок используются блоки из полевошпатной, дисиликат-литиевой или лейцитной керамики.

Этапы протезирования включают:

•  удаление налета и бляшек с зубов;
• препарирование зуба (подготовка полости для вкладки или культи зуба для коронки);

• сканирование препарированного зуба и прилежащего пространства (в том числе и зубов антагонистов) с помощью специальной интраоральной видеокамеры для получения трехмерного изображения протезируемого зуба;
• моделирование протеза по объемному изображению;
• выбор подходящего керамического блока (подбор производится по размеру и цвету);
• обработка заготовки на специальном фрезерно-шлифовальном автомате, подключенном к компьютеру (все параметры обработки задаются компьютерной программой);
• установка протеза на зуб – припасовка, доработка, травление, нанесение иономерного цемента или композита, фиксация, шлифование для обеспечения нормальной окклюзии.

Одними из основных достоинств технологии CAD/CAM являются быстрота и точность протезирования.

На изготовление и установку 3-х зубного мостового протеза уходит до 1,5 часов. При этом погрешность размеров не превышает 40-50 микрон.

Отзывы

Стоматологическую керамику отличает превосходный вид. Однако обретение безупречных зубных протезов нельзя отнести к дешевым удовольствиям, поэтому большой интерес пользователей вызывает срок их службы.

Если вы, исходя из личного опыта, можете в какой-то мере удовлетворить это любопытство, оставьте свой комментарий внизу этой страницы.

Частые вопросы

Каково назначение стоматологической керамики?

Стоматологическая керамика используется для изготовления зубных коронок, мостовидных протезов, виниров, инлеев, онлеев и других зубных конструкций. Она обладает высокой биосовместимостью, эстетичностью и прочностью, что делает ее идеальным материалом для зубопротезирования.

Какие характеристики делают стоматологическую керамику привлекательным материалом для зубопротезирования?

Стоматологическая керамика обладает высокой прозрачностью, имитирующей естественный вид зубов, а также хорошей устойчивостью к стойким пигментам, что делает ее долговечной и эстетичной. Кроме того, она химически инертна, что уменьшает риск аллергических реакций у пациентов.

Полезные советы

СОВЕТ №1

При выборе стоматологической керамики обратите внимание на ее прозрачность и цветовую совместимость с вашими естественными зубами. Это поможет достичь естественного и гармоничного внешнего вида после установки керамических коронок или виниров.

СОВЕТ №2

Обсудите с вашим стоматологом возможность выбора керамики, обладающей высокой прочностью и долговечностью, особенно если вы планируете установку керамических имплантов. Такая керамика обеспечит надежное функционирование и сохранение эстетики на протяжении длительного времени.