Керамика с упрочненным каркасом

В начале 60-х гг. McLean и Huges предложили упрочнение опакового (грунтового) слоя коронок оксидом алюминия. Материал представлял со­бой полевошпатное стекло с добавкой 40-50%-ного оксида алюминия. Час­тицы оксида алюминия обладают намного большей прочностью, чем стек­ло, они более эффективно предупреждают развитие трещин, чем кварц и, по существу, представляют собой препятствия для распространения трещи­ны. В то время как прочность при изгибе полевошпатных фарфоров состав­ляет не более 60 МПа, добавка оксида алюминия позволяет повысить этот показатель до 100-150 МПа. Однако наравне с повышением прочности алюмооксидная керамика обладает рядом существенных недостатков. В ча­стности, добавка оксида алюминия приводит к появлению блеклой окраски и непрозрачности, что не позволяет применять его для эмалевых слоев ко­ронки. Кроме того, в состав полевошпатного стекла можно вводить не бо­лее 50-60 % (по объему) оксида алюминия из-за ограничений, связанных с проведением фриттования. В результате алюмооксидную керамику из-за недостаточной прочности можно использовать лишь для изготовления ис­кусственных коронок на фронтальную группу зубов.

Альтернативным подходом стало изобретение новой системы, на­званной In - Ceram (Vita). Керамический каркас моделируют на огнеупор­ной модели из тонкого шликера, содержащего порошок оксида алюминия А1₂0₃ (до 85 %). Этот процесс называется шликерным литьем. После суш­ки штампика, его обжигают в течение 10 ч 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 (6-10 МПа). Затем пористый каркас насыщают лантановым стеклом, которое плавят при температуре 1100 °С в течение 4-6 ч. Лантановое стекло обладает очень низкой вязкостью расплава, который способен проникать в поры, благодаря чему получается плотный керамический материал.

Каркасная керамика данного типа, как было сказано, обладает очень высокой прочностью при изгибе (400-500 МПа), что позволяет применять ее для изготовления коронок передних и жевательных зубов. Однако как насыщенная оксидом алюминия, так и лантановая керамика имеют ряд эс­тетических недостатков. В связи с этим оба указанных выше керамиче­ских материала являются каркасными, т. е. из них выполняют все слои цельнокерамической коронки кроме эмалевых.

Для создания функциональной и эстетически привлекательной формы коронки каркас облицовывают обычной стоматологической полевошпатной керамикой.

При дальнейшей разработке материалов для изготовления цельноке­рамических каркасов оксид алюминия заменили магнезиальной шпинелью, а также диоксидом циркония (ZrO). Материал на основе магне­зиальной шпинели In - Ceram Spinel позволял получить более высокое эсте­тическое качество по сравнению с алюмоксидным In - Ceram - A 1 umina, од­нако отличался несколько более низкой прочностью при изгибе (~350 МПа), поэтому этот материал рекомендуется использовать для изго­товления вкладок. In - Ceram Zirconia получен на основе керамики In-Ceram A1umina, в состав которой введен диоксид циркония (массовая доля 33 %). In-Ceram Zirconia отличается повышенной прочностью и позволяет изго­тавливать керамические каркасы с прочностью до 700 МПа.

Альтернативой технологии шликерного литья является изготовление цельнокерамических реставраций с применением технологии CAD-CAM (компьютерное моделирование/компьютерное управление процессом изго­товления). Эта технология используется как в системе CEREC (Siemens), так и в системе Ce 1 ay (Vident). Блоки из керамики In - Ceram Spine1/A1umina/Zirconia, подлежащие механической обработке для получения готовых рестав­раций, изготовляют на заводе 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.

Компьютерное моделирование и управление процессами изготовления керамических протезов (CAD-CAM технологии) являются одним из наиболее динамично развивающихся направлений стоматологии. Системы могут быть использованы как в клинике, так и в лаборатории и позволяют изготовить как цельнокерамическую вкладку, винир, одиночную коронку, так и мостовидный протез из 3-4 единиц. Кроме того, CAD-CAM системы для лаборатории позволяют изготовить керамический каркас, который в дальнейшем может быть покрыт керамической массой путем послойного нанесения и спекания последней.

На стоматологическом рынке такие каркасы из чистого оксида алюминия представляют Procera AllCeram (Nobel Biocare АВ, Gotenburg, Швеция) и Techceram system (Techceram Ltd, Shipley, Великобритания). Керамические каркасы изготовляют по особой технологии, которая заключается в спекании чистого оксида алюминия со степенью очистки 99,9 % при температурах 1600-1700°С, что позволяет получить материал без пористости (Procera A11Ceram). В системе Techceram применен иной подход: методом горячего плазменного напыления из плазменной пушки на штампике осаждается 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. Далее на керамические каркасы наносят эстетическое покрытие, представляющее собой полевошпатные стекла, совместимые с плотно спеченным оксидом алюминия.

Потенциальными преимуществами такой керамики для каркасов являются более высокая прочность и лучшая светопроницаемость (полупрозрачность), чем у стеклонасыщенных каркасных материалов.

Цельнокерамические несъемные протезы (вкладки, коронки, мостовидные протезы), изготовленные из стоматологической керамики с упрочненным каркасом, фиксируются на опорных зубах при помощи цементов и не поддаются протравливанию кислотой для создания микромеханической связи с их поверхностью, делая, таким образом, невозможным применение метода адгезионной фиксации керамики.