Review modern materials for the manufacturing ceramic crowns at the chairside by the method of computer milling

Full Text

В мире современной стоматологии происходит постоянное развитие и совершенствование технологий и материалов. В настоящее время широко применяются методы компьютерного фрезерования и шлифования для изготовления зубных протезов ввиду высокой точности такой технологии по сравнению с традиционными методами изготовления. Наиболее перспективной следует считать методику CEREC (Chairside Economical Restorations of Esthetic Ceramics), позволяющую изготавливать зубные протезы без привлечения лабораторных ресурсов непосредственно у кресла пациента в одно посещение, - так называемую chairside-реставрацию [1-3]. Блоки для CAD/CAM-технологий выпускаются из различных материалов: керамические, композитные, гибридные и полимерные. В свою очередь керамические блоки делятся по своему составу на блоки из полевошпатной керамики, дисиликата лития, силиката лития с диоксидом циркония и из диоксида циркония. Благодаря разнообразию материалов есть возможность реставрации с помощью CAD/CAM-технологий у кресла пациента в различных клинических ситуациях. Рассмотрим керамические CAD/CAM-блоки, которые дают возможность изготовить реставрацию непосредственно у кресла пациента, т. е. по chairside-технологии. Это поле- вошпатная керамика “Mark II” (“Vita Zahnfabrik”, Германия), дисиликат лития “IPS E. max CAD” (“Ivoclar Vivadent”, Лихтенштейн) и кристаллизованный силикат лития с диоксидом циркония “Suprinity” (“Vita Zahnfabrik”, Германия), “Celtra” (“Degudent”, Германия). Полевошпатные блоки “Mark II” для CEREC стали использовать с 1991 г. и широко применяют в настоящее время [4, 5]. Дисиликат лития для CAD/CAM-систем - “IPS E. max CAD” доступен с 2005 г. на рынке стоматологических материалов [6-8]. В 2013 г. появился новый CAD/CAM-материал - стеклокерамика на основе силиката лития, усиленная ди- “Celtra Duo” [12]. Возникают дискуссии, какой же материал выбрать. Все конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии, должны соответствовать ряду требований: биологической совместимости с тканями полости рта; высокой механической прочности, которая проявляется при нагрузках на сдвиг, изгиб, разрыв, растяжение и скручивание; высокой эстетике, т. е. максимальному приближению по цвету к зубу; соответствующим оптическим свойствам [13]. Существенное значение при выборе материала имеют такие качества, как легкость машинной обработки, химическая и физическая стабильность. На основании доступной литературы нами проведен сравнительный анализ 3 групп материалов для CEREC-блоков по основных параметрам. Керамика из полевого шпата “Mark II” состоит из мелкозернистых (от 10 до 20 мкм) и равномерно распределенных частиц. Из-за небольшого размера частиц в материале, по данным [43], износ зубов-антагонистов сведен к минимуму. Дисиликат-литиевые блоки “IPS.E. max CAD” состоят из плотно расположенных игольчатых кристаллов длиной 4 мкм и диаметром 0,5 мкм, равномерно распределенных в стеклянной матрице [14]. Эта кристаллическая решетка препятствует распространению трещин и повышает прочность на изгиб дисиликата лития, по данным [15], до 300-400 МПа и превосходит, по данным [3, 16], более чем в 2 раза прочность лейцитной стеклокерамики. “Suprinity” и “Celtra Duo” - это керамические блоки из силиката лития, обогащенные диоксидом циркония (8-10 весовых %). Преимуществом этих материалов, по мнению авторов работ [11, 12, 17], является микроструктура: размер кристаллов силиката лития - 500-700 нм, что в 4-8 раз меньше размеров кристаллов дисиликата лития - 2000-4000 нм. По данным производителя [12, 18], прочность на изгиб “Mark II” составляет 154,4 ± 5 МПа. В то же время в работе [10] указано, что прочность на изгиб “Mark II” оказалась существенно ниже - 137,83 МПа. Таблица 1. Сравнительная характеристика блоков "Mark II", "IPS E. max CAD", "Suprinity", "Celtra Duo" для изготовления CEREC-коронок у кресла пациента Материал Характеристика "Mark II" ("Vita Zahnfabrik") "IPS E. max CAD" ("Ivoclar Vivadent") "Suprinity" ("Vita Zahnfabrik") "Celtra Duo" ("Degudent", "Dentsply") основной компонент полевошпатная керамика дисиликат лития силикат лития с диоксидом циркония Состав: SiO2 + + + + Li2O - + + + ZrO2 - + (0-1%) + (8-12%) + (10%) A^O3 + + - - K2O + + - - MgO, P2O5 - + - - Na2O + - - - CaO2 + - - - TiO2 + - - - Размеры блоков: 8 (15x8x8 мм) + - - - 10 (15x10x8 мм) + - - - 12 (15x12x10 мм) + + - - 14 (18x14x12 мм) + + + + 16 (20x16x14 мм) - + - - 40 (15,5x19x39 мм) - + - - Показания: виниры + + (HT, LT) + + вкладки: Inlay + + (HT, LT) + + Onlay + + (HT, LT) + + Overlay + + (HT, LT) + + Коронки на резцы + + (HT, LT, MO) + + Коронки на клыки - + (HT, LT, MO) + + Коронки на боковую группу зубов - + (HT, LT, MO) + + Коронки на имплантаты - + (LT, MO) + + Мостовидный протез до 3 ед. (до второго пре- - + (LT) - моляра) Прочность на изгиб после кристаллизации, 154 ± 15 [20] 360 ± 60 [5, 6] 420 [37] 370 [38] МПа 137,83 [17] 102,77 ± 3,60 [35] 234 (MO) [35] 336 (HT) [35] 376 (LT) [35] 435 [17] 494,5 [17] Модуль эластичности, ГПа 45 ± 0,5 [21] 95 ± 5 [6] 70 [10] 70 [12] КТР (100-500 °C), • 10-6 К-1 9,4 ± 0,1 [21] 10,45 ± 0,25 [6] 12,3 [10] 11,8 [12] Плотность, г/см3 2,44 ± 0,01 [21] 2,5 ± 0,1 [6] 2,5 [10] 2,5 [12] Необходимость в использовании поддерживающей пасты при обжиге Обжиг не требуется + (IPS Object Fix) - + (SuperPegII) Температура глазурования, °С 780-790 [21] 840-850 [6] 770 [10] 770 [12] Усадка, % - 0,2 [6] - - CEREC-шлифование одиночной коронки, мин: нормальный режим 13:29 [11] 14:58 [11] 13:32 [11] 14:30 [11] скоростной режим 9:26 [11] 12:14 [11] 8:38 [11] Полировка VITA KARAT OptraFine VITA SUPRINITY Polishing Sets (clinical) TwisTec ("DeguDent") Время протравки поверхности коронки 5% 60 [21] 20 [6] 30 [10] 30 [12] плавиковой кислотой, с Фиксация: традиционная + Vivaglass Cem адгезивная + + + + Продолжение табл. на стр 27 Цветовая гамма: Vita Classic 3D-MASTER VITA DUO CEMENT RelyX Unicem ("3M ESPE") A1, A2,A3 0M1, 1M1, 1M2, 2M1, 2M2, 2M3, 3M1, 3M2, 3M3, 4M2 Variolink, Multilink, Speed Cem, Vivaglass Cem + RelyX Unicem ("3M ESPE") + Calibra, Smart Cem 2 ("Dentsply") + BL1, BL2, BL3, BL4, A1, A2, A3, A3.5, B1, B2, B3, C2, D3 BL1, BL2, BL3, BL4, A1, A2, A3, A3,5, B1, B2, B3, C2, D3 MO 0, MO 1, MO 2, MO 3, MO 4 + Impulse-Value 1,2,3 Opal 1,2 OM1, A1, A2, A3, A3.5, B2,C2,D2 OM1, A1, A2, A3, A3.5, B2, C2, D2 A1, A2, A3, A3.5, B2 LT HT MO Chromascop A1, A2, A3 «IPS E. max CAD» в «мягком», «голубом» состоянии имеет прочность 130-150 МПа и, таким образом, сравним с другими стеклокерамическими блоками, доступными для CEREC. После кристаллизации в печи прочность материала повышается до 360-400 МПа [4, 19]. Проведено исследование керамических блоков для CEREC, в котором сравнивали среднюю прочность на изгиб по ISO 6872:2008 4 материалов: «IPS E. max CAD LT», «IPS E. max CAD HT», «IPS E. max CAD MO», «Mark II» [20]. Образцы из керамических блоков шлифовали, затем полировали и испытывали на трехточечный изгиб. Результаты, полученные авторами, свидетельствуют о широком диапазоне показателей дисиликат-литиевых блоков по прочности на изгиб: «IPS E. max CAD LT» - 376,85 ± 39,09 Mm, «IPS E. max CAD HT» - 336,06 ± 40,09 Mm, «IPS E. max CAD MO» - 234,40 ± 93,93 MHa. Примечательно, что прочность на изгиб «Mark II» в этом исследовании еще ниже, чем сообщалось ранее (102,77 ± 3,60 MHa). Стеклокерамика «Suprinity», обогащенная диоксидом циркония, имеет прочность на изгиб в предкристаллизацион- ном состоянии 180 МПа, а после кристаллизации - до 494,5 ЫПй, в то же время блоки из «IPS E. max CAD» после кристаллизации - только 435 M^a [10, 11]. По данным другой работы [17], прочность на изгиб блоков «Suprinity» была значительно ниже в кристаллизованном состоянии - только 420 МПа, прочность блоков «Celtra Duo» после фрезерования - всего 210 МПа, а после кристаллизации увеличилась лишь до 370 МПа. Реставрации из блоков «Mark II» шлифуются очень точно с хорошей последующей припасовкой во рту. Керамика «Mark II», прошедшая заводской обжиг, не требует дополнительного спекания в печи и может сразу после шлифования и полировки с помощью специального набора полиров фиксироваться в полости рта [21]. Тонкодисперсная керамика из полевого шпата обладает оптическими свойствами, сравнимыми с естественной эмалью зуба [20]. Для подготовки поверхности «Mark II» к фиксации необходимо травление 5% плавиковой кислотой в течение 60 с [21]. Фиксация коронок из «Mark II» рекомендуется на самоадгезивный материал [21]. «IPS E. max CAD» зарекомендовал себя как материал с превосходным эстетическим эффектом и отсутствием сколов, позволяющий индивидуализировать реставрацию в широком диапазоне. По мнению авторов [19], материал «IPS E. max CAD» обладает близкими к тканям естественного зуба оптическими характеристиками, что дает возможность создавать высокоэстетичные и имеющие естественный вид реставрации в самых разных клинических случаях. Отсутствие напряжений в материале и пор обеспечивает достаточную прочность и долговечность использования. Исходные блоки находятся в промежуточном кристаллическом состоянии, что позволяет с легкостью их фрезеровать на современном оборудовании. Программное обеспечение фрезеровочношлифовального оборудования учитывает крайне незначительную усадку материала на 0,2% в процессе кристаллизации, которая происходит при 840 °C и занимает 15 мин [3, 22, 23]. Перед фиксацией коронки из «IPS E. max CAD» нельзя подвергать пескоструйной обработке, а необходимо протравливать 5% плавиковой кислотой в течение 20 с [6]. Реставрации из «IPS E. max CAD» можно полировать до блеска с помощью силиконовых полиров. Протезы из этого материала рекомендуют фиксировать как традиционно - с помощью стеклоиономерного цемента, так и на композитный цемент двойного отверждения либо самоадгезивный самотвердею- щий с возможностью полимеризации светом композитный цемент, а также на самотвердеющий композитный цемент с возможностью полимеризации светом [6-8, 17]. Некоторые исследователи считают, что высокая доля стекла в «Suprinity» и «Celtra Duo» обеспечивает высокую прозрачность и высокую опалесценцию, материалы обладают хорошими эстетическими свойствами [11, 17]. Благодаря своей сверхмелкой кристаллической структуре эта керамика легко шлифуется и полируется до зеркального блеска [11, 12, 17]. Блоки «Suprinity» имеют важное технологическое Параметр оценки "Mark II" "IPS E. max CAD" "Suprinity" "Celtra Duo" Спектр показаний 3 1 2 2 Разнообразие размеров блоков 2 1 3 3 Прочность на изгиб 4 3 1 2 Износостойкость 3 1 2 2 Эластичность 3 1 2 2 Плотность 2 1 1 1 Длительность шлифования 1 4 2 3 Цветовая палитра 2 1 3 4 Необходимость кристаллизации 1 3 2 2 Итого: 21 16 18 21 преимущество: благодаря своей термостойкости в отличие от своего «двойника» «Celtra Duo» [17] и дисиликата лития «IPS E. max CAD» [6, 7] они могут кристаллизоваться в печи без специальной поддерживающей пасты [10-12]. Для подготовки поверхности реставрации из «Suprinity» и «Celtra Duo» при фиксации необходимо травление 5% плавиковой кислотой в течение 30 с [10, 12, 17]. «Celtra Duo» и «Suprin- ity» рекомендуют фиксировать только адгезивно на цементы двойного отверждения [9-12, 17]. Модуль эластичности (Юнга) наиболее высокий у «IPS E. max CAD» - 95 ± 5 ГПа, на втором месте «Suprinity» и «Celtra Duo» - 70 ГПа и самый низкий модуль эластичности у «Mark II» - 45 ± 0,5 ГПа [6-8, 10-12, 21]. Коэффициент термического расширения (КТР) материала при изготовлении несъемных ортопедических конструкций должен максимально приближаться к КТР зубов, КТР эмали зуба - 10,59-10'6 К-1 и КТР дентина зуба - 11,910-6 К-1 [24, 25]. КТР у «Suprinity”, равный 12,3-10'6 К-1, - самый высокий, более чем у естественного зуба. Несколько меньше КТР «Celtra Duo - 11,810-6 К'1, еще меньше у «IPS E. max CAD” - 10,45 ± 0,25 10-6 К-1 и «Mark II” - 9,4 ± 0,1-10‘6 К’1 [6-8, 10, 12, 21]. Плотность рассматриваемых керамических блоков практически одинакова: «Suprinity», «Celtra Duo», «IPS E. max CAD» - 2,5 г/см3, «Mark II» - 2,44 ± 0,01 г/см3 [6-8, 10, 12, 21]. Аппарат CEREC MCXL шлифует из блоков «Suprinity» одиночную коронку на моляр за 8:38 мин, из «Mark II» - за 9:26 мин, на третьем месте по скорости обработки «IPS E.max CAD» - 12:14 мин, и дольше всех готовится коронка из блока «Celtra Duo» - 14:30 мин [11]. Клинические исследования применения коронок из блоков «Mark II» показали высокую выживаемость одиночных коронок: 90% после 36 мес [26], 94,4% после 44,7 мес [1], 94,6% после 55 мес [2] и 88% после 96 мес [27]. Процент выживаемости вкладок был исследован через 18 лет [28] и составил 84,4. По данным работ [7, 8], после 7 лет выживаемость коронок и вкладок была равна 94%. Лабораторные исследования фирмы «Ivoclar Vivadent» [7, 8] показали, что монолитный дисиликат лития, использованный по показаниям, чрезвычайно надежен. По сообщениям ряда авторов [29, 30], одиночные реставрации из дисиликата лития «IPS E. max CAD» отличаются высоким уровнем краткосрочного выживания (100%) после 24 мес. В клинических исследованиях [29, 31-35], в которых в общей сложности наблюдали за 237 коронками, установлено, что 97,9% протезов через 4 года соответствовали требованиям, процент несостоятельности составил 2,1, в том числе 0,4 скола и 1,7 трещины. В других работах [34] получен аналогичный результат в исследованиях на выживаемость - 96,3% после 51 мес. По данным работы [33], клиническая эффективность «IPS E. max CAD» выше, чем металлокерамики и других материалов для цельнокерамических протезов. По мнению автора сообщения [36], монолитные коронки из «IPS E. max CAD» выдерживают нагрузки, сопоставимые с нагрузками на коронки, сделанные из металлокерамики. Согласно инструкциям фирм-изготовителей CEREC- блоков целесообразно применять блоки «Suprinity», «Celtra Duo», «IPS E. max CAD» с высокой транслюцентностью для эстетических реставраций на переднюю группу зубов: одиночные коронки и виниры. Блоки «Suprinity», «Celtra Duo», «IPS E. max CAD» с низкой транслюцентностью рекомендуются для изготовления одиночных реставраций на боковую группу зубов, в том числе коронок на имплантаты, вкладок. Блоки «IPS E. max CAD» фирма-изготовитель рекомендует применять и для изготовления мостовидных CEREC- протезов протяженностью до 3 ед. до вторых премоляров. «Mark II» подходит для вкладок, передних коронок и вини- ров [12, 18]. Прочность материала достаточна для одиночной коронки, но недостаточна для мостовидных протезов [19]. В табл. 1 в сравнительном аспекте представлены основные параметры изученных материалов. Итак, по данным различных авторов, описаны несовпадающие данные о свойствах керамических CEREC-блоков. Мы проанализировали 4 керамических материала для CEREC- блоков по 9 параметрам и составили ранжированный ряд по сумме мест, которые занял каждый изученный материал в каждом исследовании (табл. 2). По сумме мест 1-е место занял материал “IPS E. max CAD”, на 2-м месте - “Suprinity”, на 3-м - “Cetra Duo” и “Mark II”. На сегодняшний день не существует идеального реставрационного материала. Поэтому необходимо множество различных материалов, которые помогают восстановить зубной ряд в различных клинических ситуациях. Имеются блоки, подходящие для коронок передних зубов, с невысокой прочностью на изгиб и блоки для боковых зубов и мостовидных протезов, способных выдержать нагрузку, требуемую для жевания. В каждой клинической ситуации нужно выбирать материал с наилучшими свойствами, необходимыми для конкретного клинического случая.

About the authors

Alena Sergeevna Melnik

The Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

Email: melnikals@icloud.com
127206, Moscow, ul. Vucheticha, 9a

K. E Goryainova

The Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

127206, Moscow, ul. Vucheticha, 9a

I. Yu Lebedenko

The Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

127206, Moscow, ul. Vucheticha, 9a

References

Supplementary files