Клиническое применение керамических материалов из диоксида циркония

Керамика используется в качестве реставрационного материала для полости рта уже более 200 лет. Керамические материалы обладают хорошей эстетикой, высокой механической прочностью (твердость, износостойкость, прочность на сжатие, прочность на изгиб), высокой стабильностью и высокой проницаемостью. Он широко используется в реставрации зубов.

Классификация цельнокерамических материалов для реставрации зубов.

Цельнокерамические материалы делятся на три категории по содержанию стеклофазы и кристаллической фазы в микроструктуре материалов:

① Полевошпатовый фарфор. Это в основном стеклофаза, которая спекается при высокой температуре с тремя компонентами природного полевого шпата, кварца и каолина. Полевошпатовый фарфор — самый ранний керамический материал, используемый в стоматологии, и его оптические свойства очень близки к свойствам эмали и дентина. Однако из-за его плохих механических свойств прочность на изгиб обычно составляет всего 60-70 МПа, поэтому его часто используют в качестве металлокерамической реставрации или керамической реставрации, связанной плавлением.

② Стеклокерамика. Содержит одновременно стеклофазу и кристаллическую фазу, также известную как стеклокерамика, представляет собой своего рода композиционный материал в сочетании с кристаллической фазой и стеклом, полученный путем высокотемпературного плавления, формования и термообработки. По сравнению с аморфным стеклом добавление или рост кристаллических наполнителей в фазе стекла сильно изменяет механические и оптические свойства стеклокерамики, такие как увеличение коэффициента теплового расширения и ударной вязкости, изменение цвета материала, опалесценции пола и прозрачности. .

③ Поликристаллическая керамика. Это своего рода плотный керамический материал, непосредственно спеченный кристаллом, без стеклофазы и газовой фазы. Он обладает высокой прочностью и твердостью и обрабатывается на оборудовании CAD/CAM. Из-за отсутствия стеклообразной фазы эти материалы обычно имеют низкую прозрачность и нуждаются в декорировании винирным фарфором. Стеклокерамика со стеклофазой в качестве основной части имеет хорошие эстетические свойства, но с увеличением количества кристаллов ее прочность становится все выше и выше, но прозрачность ухудшается.

Высокопрозрачный протез из диоксида циркония

Этот метод классификации подразумевает связь между керамическими компонентами и показаниями. Однако появление более полупрозрачного диоксида циркония и более прочной стеклокерамики с пониженной прозрачностью с развитием современных поликристаллических керамических микроструктур бросает вызов этой концепции. Фундаментальное развитие керамической технологии в промышленности: процесс производства этих материалов изменился с натуральных компонентов (например, полевого шпата) на синтетическую керамику.

● В соответствии с химическим составом и микроструктурой цельнокерамических материалов цельнокерамические материалы подразделяются на следующие три категории: стеклокерамика, поликристаллическая керамика и керамические материалы на основе смолы. По сравнению с традиционными керамическими материалами керамические материалы на основе смолы обладают особыми свойствами, поскольку они содержат органические каркасы. Он имеет следующие преимущества: модуль упругости ближе к дентину; снижается хрупкость и твердость материала, его легче резать; Используется ремонт смолы; модификация не влияет на прочность, а клиническая операция проста; стираемость натуральных зубов намного меньше, чем у стеклокерамики; термическая обработка не требуется, а его дизайн и производство могут быть выполнены самим креслом.

С развитием исследований структуры и методов обработки материалов из диоксида циркония характеристики диоксида циркония постепенно улучшаются, а его клиническое применение становится более обширным, например, в искусственных тазобедренных суставах и реставрациях полости рта, с которыми мы более знакомы.

Структура и характеристики циркония

Цирконий представляет собой поликристаллический материал трех форм: моноклинной (м), тетрагональной (т) и кубической (в), которые могут переходить друг в друга при определенных температурных условиях. При охлаждении спеченного диоксида циркония до комнатной температуры из-за преобразования кристаллической структуры (из тетрагональной фазы в моноклинную), а объем элементарной ячейки моноклинного кристалла примерно на 4% больше, чем у тетрагонального кристалла, трещины появляются внутри циркония. Снижает механическую прочность циркония. Добавление стабильных оксидов, таких как CaO, MgO, CeO2, Y2O3, может стабилизировать этот процесс. Циркониевая керамика с добавлением оксида иттрия обладает уникальным эффектом упрочнения фазового превращения, вызванного напряжением, благодаря чему она обладает превосходными механическими свойствами, а прочность на изгиб может достигать 900 ~ 1200 МПа. Другой способ стабилизации тетрагонального диоксида циркония при комнатной температуре заключается в уменьшении размера зерна (средний критический размер зерна <0,3 мкм).

Фазовый переход кристаллов чистого диоксида циркония с температурой

В практических применениях, чтобы получить требуемую форму кристалла и характеристики, обычно добавляют различные типы стабилизаторов для изготовления различных типов керамики из диоксида циркония. Циркониевую керамику можно разделить на три типа в зависимости от их микроструктуры: полностью стабилизированный диоксид циркония (FSZ), частично стабилизированный диоксид циркония (PSZ), тетрагональный поликристалл диоксида циркония (TZP). Например, когда стабилизатор представляет собой CaO, MgO, Y2O3, он выражается как Ca-PSZ, Mg-PSZ, Y-PSZ и т. д. соответственно. Цирконий для стоматологических материалов представляет собой тетрагональный поликристаллический цирконий, стабилизированный иттрием (Y-TZP).

Обычно используемый стабилизатор кристаллической формы циркония - оксид редкоземельного элемента

Циркониевые керамические материалы обладают хорошими эстетическими свойствами, хорошей биосовместимостью и отличной ударной вязкостью, прочностью и сопротивлением усталости в дополнение к отличной износостойкости. Основным недостатком диоксида циркония является износ материала покрытия в процессе склеивания, что влияет на прочность керамики и герметичность интерфейса. Химическая инертность диоксида циркония также влияет на адгезионный эффект и, следовательно, на функцию реставрации. Полноанатомические реставрации из диоксида циркония непрозрачны и разрушаются in vivo при низких температурах. Поверхностная обработка циркония

В настоящее время широко используемые в клинике керамические клеи можно в основном разделить на четыре категории: клеи на основе смолы, стеклоиономерные клеи, клеи на основе смолы и стеклоиономера и фосфатные клеи. Среди них полимерные клеи в основном основаны на химической адгезии и механической фиксации, стеклоиономерные клеи обеспечивают физическое и механическое соединение, а фосфатные клеи в основном основаны на механической фиксации и удержании. Среди них преобладают полимерные клеи.

Обработка керамической поверхности может улучшить силу сцепления со смолой, обычная обработка керамической поверхности в основном делится на механический метод и химический метод. Вообще говоря, пескоструйная обработка, технология травления и силановый связующий агент являются наиболее распространенными методами. Однако, поскольку керамика из диоксида циркония представляет собой поликристаллическую керамику без стеклянной матрицы, эффект кислотного травления ограничен. Ученые изменили шероховатость поверхности диоксида циркония, состав и т. д., чтобы улучшить его механическую фиксацию и характеристики химической связи.

● Пескоструйная обработка: шлифовка или пескоструйная обработка приведет к изменению поверхности с четырехгранной моноклинной, так что содержание моноклинных кристаллов диоксида циркония резко возрастет. Высокоскоростное движение частиц оксида алюминия оказывает сильное воздействие на поверхность диоксида циркония, образуя шероховатую и влажную поверхность склеивания. Ряд экспериментов доказал, что использование частиц оксида алюминия размером 50 мкм и пескоструйная обработка под давлением менее 0,25 МПа являются наиболее подходящим выбором, который может улучшить прочность и долговечность соединения между цельнокерамическим диоксидом циркония и полимерным клеем.

● Связующий агент: за счет ковалентных связей для достижения прочной связи между интерфейсами в настоящее время в основном используются два типа грунтовок, содержащих 10-метакрилоилоксидецилфосфат (10-МДФ) и силановые грунтовки.

● Лазерное травление: улучшает микромеханические свойства цельнокерамической поверхности диоксида циркония, что полезно для образования микромеханического соединения между поверхностью диоксида циркония и смолой, а также для улучшения эффекта сцепления цельной керамики из диоксида циркония.

Клиническое применение циркония

① Нижняя коронка из диоксида циркония с облицовочным фарфором

В ходе исследования установлено, что приживаемость циркониевых реставраций составила 95,3% через 1 год имплантации и 80,2% через 2 года, что является лучшим результатом среди известных материалов. Клинически основной причиной неудачи реставрации из диоксида циркония является растрескивание фарфоровой облицовки. Хотя фарфоровая отделка имеет хороший эстетический эффект, вероятность растрескивания фарфоровых реставраций из керамических виниров на основе диоксида циркония выше (6-25% через три года), что выше, чем у стеклянных цельнокерамических реставраций или металлокерамических реставраций. . Несоответствия в вязкости разрушения, прочности на изгиб, коэффициенте теплового расширения и модуле упругости, помимо прочего, могут повлиять на сцепление керамического винира с диоксидом циркония.

PRETTAUANTERIOR (Zirkonzahn) характеристики материала

С развитием материалов появляются новые цельноциркониевые реставрации с высокой проницаемостью, что улучшает прозрачность материалов из диоксида циркония. Например, в 2014 году был запущен PRETTAUANTERIOR (Zirkonzahn), который имеет тот же коэффициент пропускания света, что и стеклокерамика из дисиликата лития, а его прочность намного выше, чем у стеклокерамики (> 670 МПа), которая может в значительной степени заменить стеклокерамику в эстетическом отношении. реставрация передних зубов.

По сравнению с традиционной нижней коронкой из диоксида циркония и фарфоровой облицовкой, цельноциркониевая реставрация требует меньшего препарирования зуба, сохраняет больше зубной ткани и позволяет избежать поломки реставрации, вызванной разрушением фарфора, что еще больше повышает вероятность успеха реставрации.

② Коронка из диоксида циркония

Циркониевые керамические материалы обладают лучшей биосовместимостью и рентгеноконтрастными свойствами, а также лучшей эластичностью и твердостью. Металлические материалы обладают хорошей стабильностью и механической прочностью, но их легко сломать и подвергнуть коррозии, а на клинической МРТ появляются артефакты. Использование штифтов из диоксида циркония для реставрации имеет лучшие долгосрочные последствия с точки зрения целостности и цвета зуба, а коронка из диоксида циркония после реставрации меньше повреждается.

Волокнистые штифты и сердечники полупрозрачны, обладают хорошей коррозионной стойкостью и очень похожи на аутогенные зубы. В последние годы они часто используются при реставрации передних зубов. Когда имеется большая площадь дефекта зуба, окклюзионная сила должна быть высокой, чтобы отразились уникальные механические преимущества циркониевого штифта и сердечника. Исследования показали, что коронки из диоксида циркония в виде штифтов превосходят вставки из полимерных волокон при восстановлении дефектов зубов большой площади, а полимерные коронки из волоконных штифтов могут быть выбраны для дефектов небольшой площади с низкой окклюзионной прочностью, таких как передние зубы верхней челюсти.

③ Циркониевый абатмент

Абатменты из диоксида циркония имеют меньшую свободную энергию поверхности и смачиваемость поверхности по сравнению с металлами, что снижает адгезию бактерий и снижает риск периимплантатных заболеваний. Абатмент из диоксида циркония больше соответствует эстетическим требованиям пациентов и обладает лучшей биосовместимостью. Титановые и металлические абатменты могут проступать сквозь мягкие ткани, окружающие имплантат, что приводит к посерению краевых тканей и снижению эстетических результатов.