В 2007 году около 26% непрямых реставраций, изготавливаемых одной из крупнейших зуботехнических лабораторий США, приходилось на керамические или композитные материалы. К 2013 году этот показатель значительно увеличился и достиг 81%. Внедрение цифровых рабочих процессов (проектирование и изготовление) в зуботехнических лабораториях ускорило переход к безметалловым непрямым реставрациям. В настоящее время почти половина практикующих врачей использует внутриротовое сканирование, что упрощает процесс цифрового изготовления коронок. Кроме того, внедрение фрезерования в клинике и 3D-печати расширило выбор материалов, включая наполненные стоматологические полимеры как для временных, так и для постоянных реставраций. С развитием технологий изготовления изменяются и составы материалов, что требует от клиницистов постоянного обновления знаний об их свойствах.
Материалы, изготавливаемые цифровыми методами, в целом делятся на две группы: керамические и композитные. Керамические материалы, в свою очередь, подразделяются на стеклокерамику (например, дисиликат лития) и поликристаллическую керамику (например, диоксид циркония). Стеклокерамика содержит высокий объем кристаллической фазы, встроенной в аморфную стеклянную матрицу. Такое сочетание обеспечивает баланс между эстетикой и прочностью: стеклянная фаза отвечает за прозрачность, а кристаллическая — за механическую прочность. В отличие от этого, поликристаллическая керамика, такая как цирконий, состоит полностью из плотно упакованных кристаллов. Это обеспечивает высокую прочность, но ограничивает прозрачность из-за повышенного рассеивания света. Композитные материалы, как правило, обладают меньшей прочностью по сравнению с керамикой. Однако их полимерная структура обеспечивает большую эластичность и вязкость разрушения, что может быть преимуществом в ряде клинических ситуаций, например при изготовлении шин, съемных протезов и гибридных конструкций.
Стеклокерамика
Стеклокерамические материалы получили широкое распространение благодаря клиническому успеху дисиликата лития. Изменения в микроструктуре кристаллической фазы привели к появлению так называемых материалов группы литий-силикатов. Удлиненная игольчатая структура кристаллов дисиликата лития обеспечивает устойчивость к распространению трещин. В других материалах группы литий-силикатов кристаллы имеют более короткую и округлую форму, что может улучшать технологичность обработки или оптические свойства. Однако такие изменения могут снижать прочность на разрушение по сравнению с классическим дисиликатом лития.
Поликристаллическая керамика
Диоксид циркония представлен тремя основными вариантами, отличающимися балансом прочности и прозрачности. Цирконий, стабилизированный 3 мол% иттрия (3Y-Z), обладает максимальной прочностью среди стоматологических керамик, но низкой прозрачностью. Цирконий с 5 мол% иттрия (5Y-Z) содержит около 50% кубической фазы, что увеличивает прозрачность, но снижает способность к трансформационному упрочнению. Цирконий с 4 мол% иттрия (4Y-Z) имеет промежуточные свойства. Таким образом, с увеличением содержания иттрия от 3Y к 5Y прочность уменьшается, а прозрачность возрастает.
Современным направлением является использование многослойных циркониевых дисков, которые обеспечивают не только градиент оттенков, но и изменение содержания иттрия по толщине материала. Такие диски разработаны таким образом, что в пришеечной области используется более прочный цирконий (с меньшим содержанием иттрия), а в режущей области — более прозрачный цирконий (с большим содержанием иттрия). Механические испытания на границе слоев показывают промежуточные значения прочности, что свидетельствует о надежной адгезии между слоями.
Композитные материалы
Композитные материалы для непрямых реставраций получили широкое распространение с появлением блоков для фрезерования в клинике. Эти материалы позволили отказаться от этапа термической обработки, что значительно ускорило изготовление реставраций «в день обращения». Поскольку «керамика» определяется как материал, преимущественно состоящий из керамической фазы, наличие более 70% керамического наполнителя в таких блоках позволило классифицировать их как постоянные керамические реставрационные материалы. По составу эти материалы аналогичны композитам для прямых реставраций, однако проходят дополнительную полимеризацию при высокой температуре и давлении. В результате их прочность примерно на 17% выше по сравнению с прямыми композитами. Материалы для печати коронок, доступные для использования в клинике, в настоящее время представлены исключительно композитами. Содержание наполнителя в них ограничено способностью принтера обеспечивать полимеризацию материала на заданной глубине. Поэтому большинство коммерчески доступных композитов для ванночной печати содержит от 50% до 60% наполнителя. Новой технологией 3D-печати стоматологических композитов является так называемая цифровая пресс-стереолитография, при которой высоконаполненный материал (около 70%) продавливается через камеру, где послойно полимеризуется под воздействием света.
Технологии изготовления
В целом, безметалловые коронки могут изготавливаться двумя способами: аналоговыми (ручное послойное нанесение или прессование) и цифровыми (фрезерование или 3D-печать). Послойное нанесение фарфоровой массы часто используется для эстетической индивидуализации вестибулярной поверхности циркониевых или дисиликатных реставраций, особенно в переднем отделе, и реже — для виниров, изготовленных на огнеупорных моделях. Метод прессования широко применяется в зуботехнических лабораториях и заключается в впрессовывании расплавленного слитка стеклокерамики в форму. Данная технология имеет ряд преимуществ для лабораторий, а именно возможность одновременного изготовления нескольких реставраций, минимальные потери материала, поскольку используется почти весь слиток и отсутствие износа инструментов, характерного для фрезерования. Клиническим преимуществом прессования является возможность получения более точных краевых прилеганий за счет снижения риска сколов. Тем не менее как фрезерованные, так и прессованные стеклокерамические реставрации могут обеспечивать клинически приемлемую точность краевого прилегания. Прессованные коронки также могут проектироваться цифровым способом с последующим переходом к аналоговому этапу — путем печати восковой модели для инвестирования.
Фрезерование (субтрактивное производство) представляет собой процесс, при котором цельный блок материала (например, циркония, стеклокерамики или композита) точно обрабатывается вращающимися борами под компьютерным управлением. Клинические (офисные) фрезерные установки, как правило, являются четырехосевыми. Блок материала может вращаться и перемещаться вдоль одной оси, а инструменты перемещаются по трем координатам (x, y, z), формируя реставрацию. Лабораторные фрезерные системы чаще всего являются пятиосевыми. Пятиосевые фрезерные установки обеспечивают более точное краевое прилегание реставраций по сравнению с четырехосевыми системами.
После фрезерования или прессования керамические реставрации требуют термической обработки для достижения окончательных свойств. Стеклокерамика проходит стадию кристаллизации — процесса, при котором стекловидная матрица подвергается нуклеации и контролируемому росту кристаллов, формируя кристаллическую фазу, улучшающую механические и оптические характеристики. Хотя некоторые современные стеклокерамические блоки поставляются уже полностью кристаллизованными и не требуют термообработки, они обладают более низкими механическими свойствами по сравнению с материалами, прошедшими термическую обработку. Термическая обработка не только изменяет микроструктуру кристаллов, но и может способствовать устранению дефектов обработки за счет частичного расплавления стеклянной фазы. Любые материалы, содержащие композитную матрицу, не могут подвергаться термической обработке, поскольку это приведет к выгоранию полимерного компонента.
Цирконий проходит термическую обработку в виде спекания — процесса, при котором сформированная керамика нагревается до высоких температур (обычно 1350–1550 °C) для связывания частиц и формирования плотной структуры. Традиционно спекание занимает несколько часов в лабораторной печи. Быстрое спекание — это метод, применяемый для клинического (офисного) изготовления циркониевых реставраций, позволяющий сократить время до примерно 18 минут. Показано, что этот метод обеспечивает сопоставимую микроструктуру, а также механические и оптические свойства по сравнению с традиционным спеканием.Однако ускоренное спекание возможно только для определенных типов циркония, доступных в виде блоков, тогда как лабораторные системы обычно используют диски.
В процессе спекания циркония происходит линейная усадка реставрации примерно на 20%. Каждый циркониевый диск маркируется коэффициентом усадки, который указывает, насколько необходимо увеличить размер конструкции в программном обеспечении (например, коэффициент 1,250 означает масштабирование в 1,25 раза). Преимуществом фрезерования увеличенной заготовки является более точное формирование краев и текстуры как машинным способом, так и при ручной доработке.
Печать стоматологических реставраций чаще всего осуществляется методом фотополимеризации в ванне, при котором жидкий композит селективно отверждается послойно с использованием источника света, такого как лазер (стереолитография), цифровой проектор (цифровая световая обработка) или жидкокристаллическая (ЖК) маска (маскированная стереолитография), для формирования реставрации. После печати такие конструкции требуют промывки для удаления остатков неотвержденного композита и дополнительной полимеризации для завершения процесса отверждения. Эти этапы обеспечивают необходимые механические и биологические свойства материалов.
3D-печать циркония и дисиликата лития является развивающейся технологией. Такие принтеры (например, CeraFab System S25, Lithoz; Ceramaker 100, 3DCeram) работают путем смешивания керамических частиц со связующим веществом с образованием суспензии и последующей печати реставрации с использованием методов, аналогичных стереолитографии, применяемой для композитов. После печати реставрации проходят этап удаления связующего звена и последующее спекание. Хотя недавние исследования показали несколько более низкие показатели прочности и точности по сравнению с фрезерованным цирконием, эти значения остаются в пределах клинически допустимых. Ограничением также является цвет, поскольку используемые суспензии в настоящее время являются монохромными и не позволяют достичь многослойной эстетики, характерной для фрезерованного циркония.
Заключение
По мере развития цифровых рабочих процессов понимание свойств и ограничений новых материалов становится критически важным для клинического успеха. Независимо от выбора — керамика или композит — клиницисты должны соотносить выбор материала с технологией изготовления, эстетическими задачами и функциональными нагрузками, чтобы обеспечить долговременную эффективность реставраций в современной ортопедической стоматологии.
В 2007 году около 26% непрямых реставраций, изготавливаемых одной из крупнейших зуботехнических лабораторий США, приходилось на керамические или композитные материалы. К 2013 году этот показатель значительно увеличился и достиг 81%. Внедрение цифровых рабочих процессов (проектирование и изготовление) в зуботехнических лабораториях ускорило переход к безметалловым непрямым реставрациям. В настоящее время почти половина практикующих врачей использует внутриротовое сканирование, что упрощает процесс цифрового изготовления коронок. Кроме того, внедрение фрезерования в клинике и 3D-печати расширило выбор материалов, включая наполненные стоматологические полимеры как для временных, так и для постоянных реставраций. С развитием технологий изготовления изменяются и составы материалов, что требует от клиницистов постоянного обновления знаний об их свойствах.
Материалы, изготавливаемые цифровыми методами, в целом делятся на две группы: керамические и композитные. Керамические материалы, в свою очередь, подразделяются на стеклокерамику (например, дисиликат лития) и поликристаллическую керамику (например, диоксид циркония). Стеклокерамика содержит высокий объем кристаллической фазы, встроенной в аморфную стеклянную матрицу. Такое сочетание обеспечивает баланс между эстетикой и прочностью: стеклянная фаза отвечает за прозрачность, а кристаллическая — за механическую прочность. В отличие от этого, поликристаллическая керамика, такая как цирконий, состоит полностью из плотно упакованных кристаллов. Это обеспечивает высокую прочность, но ограничивает прозрачность из-за повышенного рассеивания света. Композитные материалы, как правило, обладают меньшей прочностью по сравнению с керамикой. Однако их полимерная структура обеспечивает большую эластичность и вязкость разрушения, что может быть преимуществом в ряде клинических ситуаций, например при изготовлении шин, съемных протезов и гибридных конструкций.
Стеклокерамика
Стеклокерамические материалы получили широкое распространение благодаря клиническому успеху дисиликата лития. Изменения в микроструктуре кристаллической фазы привели к появлению так называемых материалов группы литий-силикатов. Удлиненная игольчатая структура кристаллов дисиликата лития обеспечивает устойчивость к распространению трещин. В других материалах группы литий-силикатов кристаллы имеют более короткую и округлую форму, что может улучшать технологичность обработки или оптические свойства. Однако такие изменения могут снижать прочность на разрушение по сравнению с классическим дисиликатом лития.
Поликристаллическая керамика
Диоксид циркония представлен тремя основными вариантами, отличающимися балансом прочности и прозрачности. Цирконий, стабилизированный 3 мол% иттрия (3Y-Z), обладает максимальной прочностью среди стоматологических керамик, но низкой прозрачностью. Цирконий с 5 мол% иттрия (5Y-Z) содержит около 50% кубической фазы, что увеличивает прозрачность, но снижает способность к трансформационному упрочнению. Цирконий с 4 мол% иттрия (4Y-Z) имеет промежуточные свойства. Таким образом, с увеличением содержания иттрия от 3Y к 5Y прочность уменьшается, а прозрачность возрастает.
Современным направлением является использование многослойных циркониевых дисков, которые обеспечивают не только градиент оттенков, но и изменение содержания иттрия по толщине материала. Такие диски разработаны таким образом, что в пришеечной области используется более прочный цирконий (с меньшим содержанием иттрия), а в режущей области — более прозрачный цирконий (с большим содержанием иттрия). Механические испытания на границе слоев показывают промежуточные значения прочности, что свидетельствует о надежной адгезии между слоями.
Композитные материалы
Композитные материалы для непрямых реставраций получили широкое распространение с появлением блоков для фрезерования в клинике. Эти материалы позволили отказаться от этапа термической обработки, что значительно ускорило изготовление реставраций «в день обращения». Поскольку «керамика» определяется как материал, преимущественно состоящий из керамической фазы, наличие более 70% керамического наполнителя в таких блоках позволило классифицировать их как постоянные керамические реставрационные материалы. По составу эти материалы аналогичны композитам для прямых реставраций, однако проходят дополнительную полимеризацию при высокой температуре и давлении. В результате их прочность примерно на 17% выше по сравнению с прямыми композитами. Материалы для печати коронок, доступные для использования в клинике, в настоящее время представлены исключительно композитами. Содержание наполнителя в них ограничено способностью принтера обеспечивать полимеризацию материала на заданной глубине. Поэтому большинство коммерчески доступных композитов для ванночной печати содержит от 50% до 60% наполнителя. Новой технологией 3D-печати стоматологических композитов является так называемая цифровая пресс-стереолитография, при которой высоконаполненный материал (около 70%) продавливается через камеру, где послойно полимеризуется под воздействием света.
Технологии изготовления
В целом, безметалловые коронки могут изготавливаться двумя способами: аналоговыми (ручное послойное нанесение или прессование) и цифровыми (фрезерование или 3D-печать). Послойное нанесение фарфоровой массы часто используется для эстетической индивидуализации вестибулярной поверхности циркониевых или дисиликатных реставраций, особенно в переднем отделе, и реже — для виниров, изготовленных на огнеупорных моделях. Метод прессования широко применяется в зуботехнических лабораториях и заключается в впрессовывании расплавленного слитка стеклокерамики в форму. Данная технология имеет ряд преимуществ для лабораторий, а именно возможность одновременного изготовления нескольких реставраций, минимальные потери материала, поскольку используется почти весь слиток и отсутствие износа инструментов, характерного для фрезерования. Клиническим преимуществом прессования является возможность получения более точных краевых прилеганий за счет снижения риска сколов. Тем не менее как фрезерованные, так и прессованные стеклокерамические реставрации могут обеспечивать клинически приемлемую точность краевого прилегания. Прессованные коронки также могут проектироваться цифровым способом с последующим переходом к аналоговому этапу — путем печати восковой модели для инвестирования.
Фрезерование (субтрактивное производство) представляет собой процесс, при котором цельный блок материала (например, циркония, стеклокерамики или композита) точно обрабатывается вращающимися борами под компьютерным управлением. Клинические (офисные) фрезерные установки, как правило, являются четырехосевыми. Блок материала может вращаться и перемещаться вдоль одной оси, а инструменты перемещаются по трем координатам (x, y, z), формируя реставрацию. Лабораторные фрезерные системы чаще всего являются пятиосевыми. Пятиосевые фрезерные установки обеспечивают более точное краевое прилегание реставраций по сравнению с четырехосевыми системами.
После фрезерования или прессования керамические реставрации требуют термической обработки для достижения окончательных свойств. Стеклокерамика проходит стадию кристаллизации — процесса, при котором стекловидная матрица подвергается нуклеации и контролируемому росту кристаллов, формируя кристаллическую фазу, улучшающую механические и оптические характеристики. Хотя некоторые современные стеклокерамические блоки поставляются уже полностью кристаллизованными и не требуют термообработки, они обладают более низкими механическими свойствами по сравнению с материалами, прошедшими термическую обработку. Термическая обработка не только изменяет микроструктуру кристаллов, но и может способствовать устранению дефектов обработки за счет частичного расплавления стеклянной фазы. Любые материалы, содержащие композитную матрицу, не могут подвергаться термической обработке, поскольку это приведет к выгоранию полимерного компонента.
Цирконий проходит термическую обработку в виде спекания — процесса, при котором сформированная керамика нагревается до высоких температур (обычно 1350–1550 °C) для связывания частиц и формирования плотной структуры. Традиционно спекание занимает несколько часов в лабораторной печи. Быстрое спекание — это метод, применяемый для клинического (офисного) изготовления циркониевых реставраций, позволяющий сократить время до примерно 18 минут. Показано, что этот метод обеспечивает сопоставимую микроструктуру, а также механические и оптические свойства по сравнению с традиционным спеканием.Однако ускоренное спекание возможно только для определенных типов циркония, доступных в виде блоков, тогда как лабораторные системы обычно используют диски.
В процессе спекания циркония происходит линейная усадка реставрации примерно на 20%. Каждый циркониевый диск маркируется коэффициентом усадки, который указывает, насколько необходимо увеличить размер конструкции в программном обеспечении (например, коэффициент 1,250 означает масштабирование в 1,25 раза). Преимуществом фрезерования увеличенной заготовки является более точное формирование краев и текстуры как машинным способом, так и при ручной доработке.
Печать стоматологических реставраций чаще всего осуществляется методом фотополимеризации в ванне, при котором жидкий композит селективно отверждается послойно с использованием источника света, такого как лазер (стереолитография), цифровой проектор (цифровая световая обработка) или жидкокристаллическая (ЖК) маска (маскированная стереолитография), для формирования реставрации. После печати такие конструкции требуют промывки для удаления остатков неотвержденного композита и дополнительной полимеризации для завершения процесса отверждения. Эти этапы обеспечивают необходимые механические и биологические свойства материалов.
3D-печать циркония и дисиликата лития является развивающейся технологией. Такие принтеры (например, CeraFab System S25, Lithoz; Ceramaker 100, 3DCeram) работают путем смешивания керамических частиц со связующим веществом с образованием суспензии и последующей печати реставрации с использованием методов, аналогичных стереолитографии, применяемой для композитов. После печати реставрации проходят этап удаления связующего звена и последующее спекание. Хотя недавние исследования показали несколько более низкие показатели прочности и точности по сравнению с фрезерованным цирконием, эти значения остаются в пределах клинически допустимых. Ограничением также является цвет, поскольку используемые суспензии в настоящее время являются монохромными и не позволяют достичь многослойной эстетики, характерной для фрезерованного циркония.
Заключение
По мере развития цифровых рабочих процессов понимание свойств и ограничений новых материалов становится критически важным для клинического успеха. Независимо от выбора — керамика или композит — клиницисты должны соотносить выбор материала с технологией изготовления, эстетическими задачами и функциональными нагрузками, чтобы обеспечить долговременную эффективность реставраций в современной ортопедической стоматологии.
Читайте также:
Статьи от брендов
0 комментариев