ЦИРКОНІЙ В ОРТОПЕДИЧНІЙ СТОМАТОЛОГІЇ

А. Ю. Фадєєв, к.м.н., МДМСУ

На сучасному етапі одними з основних матеріалів для виготовлення зубних протезів, як і раніше, залишаються метали та їх сплави. Однак нерідко металеві сплави викликають у пацієнтів алергічні реакції, побічні явища в ротовій порожнині, погіршують загальний стан організму. Тому великий інтерес для практичної стоматології становить використання біосумісних металів: титану, цирконію та його сплавів.

Цирконій – високо корозійно-стійкий метал з вкрай малою щільністю, достатньою міцністю, близький за властивостями до титану та танталу. Однак дуже висока температура плавлення цирконію та активна взаємодія з формувальним матеріалом при високих температурах та доступі кисню створюють велику кількість технологічних перешкод на шляху його практичного використання.

У 1996 р. в Україні було розроблено комплект внутрішньокісткових двоетапних гвинтових імплантатів з цирконієвого сплаву Е-125. З 1997 року система імплантатів "Дівадентал" дозволена до застосування у стоматологічній практиці наказом Міністерства Охорони Здоров'я України.

Перспективним є вивчення можливості виготовлення як імплантатів, а й супраконструкцій, тобто зубних протезів теж із цирконію та її сплавів.

Вивчаючи можливість виготовлення цирконієвих зубних протезів методом плазмового напилення ми використовували зуботехнічну установку плазмового напилення "ПЛАСТ". На підставі аналізу отриманих результатів кількох серій експериментів нами було визначено оптимальні режими роботи на стоматологічній установці "ПЛАСТ" для нанесення покриттів із цирконієвого порошку. Найкращі результати ми отримали при використанні порошку цирконієвого дисперсністю від 40 до100 мкм. Робота за вказаними режимами дозволила сформувати плазмонапилені цирконієві коронки завтовшки 250 мкм.

Для облицювання плазмонапилених цирконієвих коронок застосовували композит "Естерфіл-фото". Нашими дослідженнями встановлено, що міцність при стисканні плазмонапилених коронок після облицювання композитом збільшується у 2,5 – 3 рази. Найбільш міцними серед фанерованих "Естерфіл-Фото" коронок були коронки, виготовлені з порошку цирконію, дисперсністю 80-100 мкм.

При вивченні міцності зчеплення плазмонапилених каркасів з композитом "Естерфіл-фото" виявилось, що найбільша міцність адгезії композиту та цирконію відзначена у коронок з використанням порошку дисперсністю 80-100 мкм - 15,9 МПа. Тобто і в цьому експерименті найкращою виявилася фракція порошку цирконію 80-100 мікронів.

Таким чином, нами доведено можливість виготовлення цирконієвих коронок методом плазмового напилення та розроблено оптимальну технологію.

Також нами була вивчена можливість застосування методу лиття за моделями, що виплавляються для виготовлення цирконієвих зубних протезів. Як прототип ми взяли технологічний процес виготовлення литої коронки з титану, т.к. температури плавлення титану та цирконію близькі – 1680 та 1870°С.

У процесі тривалого дослідження ми встановили, що тільки формувальна маса "BIOTAN", що застосовується для лиття титанових одиночних коронок та мостоподібних протезів, придатна для лиття цирконію. При лиття сплаву цирконію Е-125 із застосуванням даної формувальної маси не відбувалася взаємодія металу з вищезгаданою масою. В результаті численних серій експериментів було визначено оптимальний режим прогріву формувальної маси перед заливкою цирконію – 900°С.

Завершальним етапом нашої роботи було порівнянняефективності вищенаведених методик.

Виготовлення плазмонапилених цирконієвих зубних протезів складається з 5 етапів: виготовлення двох робочих моделей, плазмове напилення підшару міді, власне плазмове напилення цирконію, витравлювання підшару міді, припасування на моделі та сошліфування каркаса по межі уступу.

Виготовлення зубних протезів зі сплаву цирконію методом лиття включає 6 етапів: виготовлення розбірної моделі, моделювання воскової композиції та литникової системи, пакування вогнетривку масу, термічна обробка опоки, розплавлення та лиття цирконію, обробка каркасу та припасування його на моделі.

Порівнюючи загальну тривалість процесу виготовлення цирконієвих коронок, ми встановили, що метод плазмового напилення займає в 5 разів менше часу, ніж виготовлення литої коронки: 1:40 і 8,5 годин відповідно.

Відмінності в робочому часі виготовлення цирконієвих протезів за цими двома технологіями не така велика. Технологія плазмового напилення вимагає в 1,5 рази менше робочого часу, ніж технологія лиття: 1 годину 10 хвилин та 1 годину 45 хвилин відповідно.

Час виготовлення цирконієвої литої коронки збільшується внаслідок тривалої кристалізації пакувальної маси на повітрі, тривалого багатостадійного прокалювання вогнетривкої маси в опоках за відповідними режимами, охолодження опоки на повітрі після лиття.

За собівартістю витратних матеріалів одна коронка, виготовлена методом плазмового напилення, обходиться 40 рублів, методом лиття 155 рублів.

Для виготовлення плазмонапиленої цирконієвої коронки необхідні: супергіпс, порошки міді та цирконію певної дисперсності, азотна кислота та стоматологічна установка плазмового напилення "Пласт" вітчизняного.виробництва.

Для виготовлення литої коронки з цирконію крім усього іншого потрібна спеціальна імпортна пакувальна маса для тугоплавких металів, імпортний одноразовий тигель, що витримує температурний режим не менше 2000°С і не вступає в хімічну взаємодію з металом, що виплавляється, імпортна установка для лиття яка не випускається в Україні.

Таким чином, нами встановлено суттєві переваги вітчизняної технології плазмового напилення при виготовленні коронок із цирконію.

1. Процес виготовлення коронок протікає в 5 разів швидше за ливарну технологію.

2. Витратні матеріали в 4 рази дешевше, ніж за лиття.

3. Робочий час витрачається в 1,5 рази менше порівняно з литтям.

4. Не потрібне використання дорогих тиглів і пакувальних мас, необхідних для лиття.

5. Висока температура плавлення цирконію немає важливого значення.

Однак у методу лиття нами виявлено такі переваги:

1. Можливе виготовлення будь-яких конструкцій зубних протезів.

2. Литі конструкції можна використовувати без облицювання, плазмонапилені конструкції потрібно облицьовувати внаслідок крихкості необлицьованого каркаса.

3. У литій конструкції дотримані чіткі межі по уступу, що практично не вимагають припасування.

4. При методі лиття достатньо однієї розбірної моделі.

За підсумками проведених досліджень, ми дійшли висновку про доцільність застосування перерахованих вище технологій в залежності від конкретної клінічної ситуації.

Клінічні дослідження проведено нами на кафедрі госпітальної ортопедичної стоматології МДМСУ.

Клінічними спостереженнями показано ефективність застосуваннянезнімних цирконієвих зубних протезів в ортопедичній стоматологічній практиці В результаті проведеного багатогранного дослідження ми можемо констатувати, що цирконій придатний для застосування в ортопедичній стоматології як матеріал для незнімних зубних протезів.

Які переваги цирконієвого сплаву перед сплавами, які широко застосовуються в стоматології?

Відповідь: Цирконієві сплави характеризуються малою питомою вагою, низькою теплопровідністю, 100% біосумісністю, високою корозійною стійкістю, міцністю.

Які порівняльні характеристики цирконієвого сплаву та сплавів титану?

Відповідь: Цирконієві сплави, в основному з домішкою Nb, відносяться до групи сплавів з твердорозчинним зміцненням, володіють здатністю до самозалікування поверхневих дефектів і високою стійкістю до утворення тріщин, що в сукупності визначають більш високі якості міцності. Сплави титану зміцнюються за інтерметалідним типом, що призводить до зниження втомної витривалості, крім того, вони мають схильність до водневого крихтіння.