Klinische toepassing van zirkonia keramische materialen

Keramiek wordt al meer dan 200 jaar gebruikt als orale restauratieve materialen. Keramische materialen hebben de kenmerken van een goede esthetiek, hoge mechanische sterkte (hardheid, slijtvastheid, druksterkte, buigsterkte), hoge stabiliteit en sterke permeabiliteit. Het wordt veel gebruikt bij tandheelkundige restauratie.

Classificatie van volledig keramische tandheelkundige restauratiematerialen

Volledig keramische materialen zijn onderverdeeld in drie categorieën op basis van de inhoud van glasfase en kristalfase in de microstructuur van materialen:

(1) Veldspaatporselein. Het is voornamelijk een glasfase, die bij hoge temperatuur wordt gesinterd door drie componenten van natuurlijke veldspaat, kwarts en kaolien. Veldspaatporselein is het vroegste keramische materiaal dat in de tandheelkunde wordt gebruikt en de optische eigenschappen liggen zeer dicht bij die van glazuur en dentine. Vanwege de slechte mechanische eigenschappen is de buigsterkte echter meestal slechts 60-70MPa, dus het wordt vaak gebruikt als een porselein-gesmolten metaalrestauratie of een fusie-gebonden keramische restauratie.

(2) Glaskeramiek. Bevat glasfase en kristalfase tegelijkertijd, ook bekend als glas-keramiek, is een soort composietmateriaal gecombineerd met kristalfase en glas gemaakt door middel van hoge temperatuur smelten, vormen en warmtebehandeling. In vergelijking met amorf glas verandert de toevoeging of groei van kristallijne vulstoffen in de glasfase de mechanische en optische eigenschappen van keramiek op basis van glas aanzienlijk, zoals het verhogen van de thermische uitzettingscoëfficiënt en taaiheid, het veranderen van de kleur van het materiaal, opalescentieseks en transparantie.

(3) Polykristallijn keramiek. Het is een soort dicht keramisch materiaal dat direct door kristal wordt gesinterd, zonder glasfase en gasfase. Het heeft een hoge sterkte en hardheid en wordt verwerkt door CAD / CAM-apparatuur. Vanwege het ontbreken van een glazige fase hebben deze materialen meestal een lage transparantie en moeten ze worden versierd met fineerporselein. Glaskeramiek met glasfase als hoofddeel heeft goede esthetische eigenschappen, maar met de toename van het aantal kristallen wordt de sterkte steeds hoger, maar de transparantie wordt slechter.

Hoge transparantie zirkonia kunstgebit

Deze classificatiemethode impliceert de relatie tussen keramische componenten en indicaties. De komst van meer doorschijnende zirkonia en sterkere glaskeramiek met verminderde transparantie met de ontwikkeling van de huidige polykristallijne keramische microstructuren daagt dit concept echter uit. Fundamentele ontwikkeling van keramische technologie in de industrie: Het productieproces van deze materialen is veranderd van natuurlijke componenten (d.w.z. veldspaat) naar synthetische keramiek.

● Volgens de chemische samenstelling en microstructuur van volledig keramische materialen worden volledig keramische materialen ingedeeld in de volgende drie categorieën: keramiek op basis van glas, polykristallijn keramiek en keramische materialen op basis van hars. In vergelijking met traditionele keramische materialen hebben keramische materialen op basis van hars speciale eigenschappen omdat ze organische steigers bevatten. Het heeft de volgende voordelen: de elasticiteitsmodulus ligt dichter bij die van dentine; de brosheid en hardheid van het materiaal worden verminderd en het is gemakkelijker te snijden; Harsreparatie wordt gebruikt; de sterkte wordt niet beïnvloed na modificatie en de klinische operatie is eenvoudig; de slijtage van natuurlijke tanden is veel minder dan die van glaskeramiek; er is geen thermische verwerking vereist en het ontwerp en de productie ervan kunnen door de stoel worden voltooid.

Met de voortgang van het onderzoek naar de structuur en verwerkingsmethoden van zirkonia-materialen, zijn de prestaties van zirkonia geleidelijk verbeterd en zijn de klinische toepassingen ervan uitgebreider geworden, zoals kunstmatige heupgewrichten en orale restauraties waarmee we meer vertrouwd zijn.

De structuur en kenmerken van zirkonia

Zirkonia is een polykristallijn materiaal met drie vormen: monoklinisch (m), tetragonaal (t) en kubisch (c), die onder bepaalde temperatuuromstandigheden in elkaar kunnen worden omgezet. Wanneer de gesinterde zirkonia wordt afgekoeld tot kamertemperatuur, als gevolg van de transformatie van de kristalstructuur (van tetragonale fase naar monoklinische fase), en het eenheidscelvolume van het monoklinische kristal ongeveer 4% groter is dan dat van het tetragonale kristal, zullen er scheuren verschijnen in de zirkonia. Vermindert de mechanische sterkte van zirkonia. Het toevoegen van stabiele oxiden zoals CaO, MgO, CeO2, Y2O3 kan dit proces stabiliseren. Zirkonia-keramiek toegevoegd met yttriumoxide heeft een uniek stress-geïnduceerd fasetransformatiehardingseffect, waardoor het uitstekende mechanische eigenschappen heeft en de buigsterkte 900 ~ 1200Mpa kan bereiken. Een andere manier om tetragonale zirkonia bij kamertemperatuur te stabiliseren, is door de korrelgrootte te verkleinen (gemiddelde kritische korrelgrootte <0,3 μm).

Faseovergang van zuivere zirkoniakristallen met temperatuur

In praktische toepassingen worden meestal verschillende soorten stabilisatoren toegevoegd om verschillende soorten zirkoniumkeramiek te maken om de vereiste kristalvorm en prestaties te verkrijgen. Zirconia-keramiek kan worden onderverdeeld in drie typen op basis van hun microstructuur: volledig gestabiliseerd zirkonia (FSZ), gedeeltelijk gestabiliseerd zirkonia (PSZ), tetragonaal zirkonium polycrystal (TZP). Als de stabilisator bijvoorbeeld CaO, MgO, Y2O3 is, wordt deze respectievelijk uitgedrukt als Ca-PSZ, Mg-PSZ, Y-PSZ, enz. Zirconia voor tandheelkundige materialen is Yttria Gestabiliseerd Tetragonaal Polykristallijn Zirconia (Y-TZP)

Zirkonia veelgebruikte kristalvorm stabilisator-zeldzame aardoxide

Zirkonia keramische materialen hebben goede esthetische eigenschappen, goede biocompatibiliteit en uitstekende taaiheid, sterkte en vermoeiingsweerstand, naast een uitstekende slijtvastheid. Het grootste nadeel van zirkonia is de slijtage van het coatingmateriaal tijdens het hechtingsproces, wat de sterkte van het keramiek en de dichtheid van de interface beïnvloedt. De chemische inertheid van zirkonia beïnvloedt ook het bindingseffect en dus de functie van de restauratie. Zirkonia-restauraties met volledige contour zijn ondoorzichtig en worden in vivo afgebroken bij lage temperaturen. Oppervlaktebehandeling van zirkonia

Op dit moment kunnen de veelgebruikte keramische lijmen in de kliniek voornamelijk worden onderverdeeld in vier categorieën: harslijmen, glasionomeerlijmen, hars plus glasionomeerlijmen en fosfaatlijmen. Onder hen zijn harslijmen voornamelijk afhankelijk van chemische hechting en mechanische aanpassing, glasionomeerlijmen zijn fysieke en mechanische binding en fosfaatlijmen vertrouwen voornamelijk op mechanische aanpassing en retentie. Onder hen domineren harslijmen.

Keramische oppervlaktebehandeling kan de hechtkracht met hars verbeteren, gemeenschappelijke keramische oppervlaktebehandeling is voornamelijk onderverdeeld in mechanische methode en chemische methode. Over het algemeen zijn zandstralen, etstechnologie en silaankoppelingsmiddel de meest voorkomende methoden. Omdat zirkonia-keramiek echter polykristallijne keramiek zonder glasmatrix is, is het zuuretseffect beperkt. Geleerden veranderden de oppervlakteruwheid van zirkonia, samenstelling, enz. om de mechanische vergrendeling en chemische bindingsprestaties te verbeteren.

● Zandstralen: Slijpen of zandstralen zorgt ervoor dat het oppervlak verandert van vierweg monoklinisch, zodat het gehalte aan monoklinische zirkoniakristallen sterk zal toenemen. De snelle beweging van aluminiumoxidedeeltjes heeft een sterke invloed op het oppervlak van zirkonia om een ruw en nat hechtingsoppervlak te vormen. Een aantal experimenten hebben aangetoond dat het gebruik van aluminiumoxidedeeltjes van 50 μm en zandstralen onder een druk van minder dan 0,25 MPa de meest geschikte keuze is, die de sterkte en duurzaamheid van de binding tussen zirkonia all-ceramic en harslijm kan verbeteren.

● Koppelmiddel: door middel van covalente bindingen om een stevige binding tussen de interfaces te bereiken, zijn er momenteel voornamelijk twee soorten primers met 10-methacryloyloxydecylfosfaat (10-MDP) en silaanprimers .

● Laseretsen: verbeter de micromechanische eigenschappen van het zirkonia volledig keramische oppervlak, wat gunstig is om een micromechanische verbinding te vormen tussen het zirkonia-oppervlak en de hars, en het hechtingseffect van de zirkonia all-ceramic te verbeteren.

Klinische toepassing van zirkonia

① Zirconia onderkroon met fineerporselein

Uit de studie bleek dat het overlevingspercentage van zirkonia-restauraties 95,3% was na 1 jaar implantatie en 80,2% na 2 jaar, wat het beste resultaat is van de bekende materialen. Klinisch gezien is de belangrijkste reden voor het mislukken van de restauratie van zirkonia het barsten van porseleinfineer. Hoewel porseleindecoratie een goed esthetisch effect heeft, is de kans op porseleinscheuren van porseleinfineerrestauraties op basis van zirkonium groter (6%-25% na drie jaar), wat hoger is dan die van volledig keramische restauraties van glas of metaalkeramische restauraties . Niet-overeenkomende breuktaaiheid, buigsterkte, thermische uitzettingscoëfficiënt en elasticiteitsmodulus kunnen onder andere de hechting van porseleinfineer aan zirkoniumoxide beïnvloeden.

PRETTAUANTERIOR (Zirkonzahn) materiaaleigenschappen

Met de ontwikkeling van materialen zijn er nieuwe hoogpermeabele volledig zirkoniumrestauraties in opkomst, die de transparantie van zirkoniummaterialen verbeteren. Zo werd PRETTAUANTERIOR (Zirkonzahn) gelanceerd in 2014, dat dezelfde lichtdoorlatendheid heeft als lithiumdisilicaat glaskeramiek, en zijn sterkte is veel hoger dan glaskeramiek (>670MPa), dat glaskeramiek grotendeels kan vervangen als esthetisch restauratie van voortanden.

Vergeleken met de traditionele zirkonium bodemkroon en fineerporselein, heeft de volledig zirkonium restauratie een kleinere hoeveelheid tandvoorbereiding, houdt meer tandweefsel vast en voorkomt het falen van de restauratie veroorzaakt door het instorten van porselein, waardoor het slagingspercentage van de restauratie verder wordt verbeterd.

② Zirconia post-core kroon

Zirconia keramische materialen hebben betere biocompatibiliteit en radiopake eigenschappen, evenals betere elasticiteit en hardheid. Metalen materialen hebben een goede stabiliteit en mechanische sterkte, maar ze zijn gemakkelijk te breken en te corroderen, en er zijn artefacten in klinische MRI. Het gebruik van zirkonia post-core voor restauratie heeft betere langetermijneffecten in termen van tandintegriteit en kleur, en de post-core kroon na restauratie heeft minder schade.

Vezelpalen en -kernen zijn doorschijnend, hebben een goede corrosiebestendigheid en lijken sterk op autogene tanden. Ze worden de laatste jaren vaak gebruikt bij het herstel van voorste tanden. Wanneer er een groot gebied van tanddefect is, moet de occlusale kracht hoog zijn, zodat de unieke metaalmechanische voordelen van de zirkonia-paal en -kern worden weerspiegeld. Studies hebben aangetoond dat zirkonia post-core kronen superieur zijn aan fiber post resin cores bij het repareren van tanddefecten met een groot gebied, en fiber post resin cores kunnen worden geselecteerd voor small-area defecten met een lage occlusale sterkte, zoals maxillaire anterieure tanden.

③ Zirconia abutment

Zirconia abutments hebben een lagere vrije energie van het oppervlak en een lagere bevochtigbaarheid van het oppervlak in vergelijking met metalen, waardoor bacteriële adhesie wordt verminderd en het risico op peri-implantaire aandoeningen wordt verminderd. Het abutment van zirkonia is meer in overeenstemming met de esthetische eisen van patiënten en heeft een betere biocompatibiliteit. Titanium en metalen abutments kunnen zichtbaar zijn door de zachte weefsels rondom het implantaat, wat resulteert in vergrijzing van het marginale weefsel en minder esthetische resultaten.