На современном этапе одними из основных материалов для изготовления зубных протезов по-прежнему остаются металлы и их сплавы. Однако нередко металлические сплавы вызывают у пациентов аллергические реакции, побочные явления в полости рта, ухудшают общее состояние организма. Поэтому большой интерес для практической стоматологии представляет использование биосовместимых металлов: титана, циркония и их сплавов.

Цирконий – высоко коррозионно стойкий металл с крайне малой плотностью, достаточной прочностью, близкий по свойствам к титану и танталу. Однако очень высокая температура плавления циркония и активное взаимодействие с формовочным материалом при высоких температурах и доступе кислорода создают большое число технологических преград на пути его практического использования.

В 1996 г. в России был разработан комплект внутрикостных двухэтапных винтовых имплантатов из циркониевого сплава Э-125. С 1997 года система имплантатов "Дивадентал" разрешена к применению в стоматологической практике приказом Министерства Здравоохранения Российской Федерации.

Перспективным представляется изучение возможности изготовления не только имплантатов, но и супраконструкций, то есть зубных протезов тоже из циркония и его сплавов.

Изучая возможность изготовления циркониевых зубных протезов методом плазменного напыления, мы использовали зуботехническую установку плазменного напыления "ПЛАСТ". На основании анализа полученных результатов нескольких серий экспериментов нами были определены оптимальные режимы работы на стоматологической установке "ПЛАСТ" для нанесения покрытий из циркониевого порошка. Наилучшие результаты мы получили при использовании циркониевого порошка дисперсностью от 40 до 100 мкм. Работа по указанным режимам позволила сформировать плазмонапыленные циркониевые коронки толщиной 250 мкм.

Для облицовки плазмонапыленных циркониевых коронок применяли композит "Эстерфилл-фото". Нашими исследованиями установлено, что прочность при сжатии плазмонапыленных коронок после облицовки композитом увеличивается в 2,5 – 3 раза. Самыми прочными среди облицованных "Эстерфилл-Фото" коронок были коронки, изготовленные из порошка циркония, дисперсностью 80–100 мкм.

При изучении прочности сцепления плазмонапыленных каркасов с композитом "Эстерфилл-фото" оказалось, что наибольшая прочность адгезии композита и циркония отмечена у коронок с использованием порошка дисперсностью 80–100 мкм – 15,9 МПа. То есть и в этом эксперименте лучшей оказалась фракция порошка циркония 80–100 микрон.

Таким образом, нами доказана возможность изготовления циркониевых коронок методом плазменного напыления и разработана оптимальная технология.

Также нами была изучена возможность применения метода литья по выплавляемым моделям для изготовления циркониевых зубных протезов. В качестве прототипа мы взяли технологический процесс изготовления литой коронки из титана, т.к. температуры плавления титана и циркония близки – 1680 и 1870°С.

Расплавление и литье циркониевого сплава Э-125 проводили на центробежной литейной установке для литья титана "Neutrodyn Easity" итальянской фирмы "Manfredi" с максимальной температурой плавления – 2000°С, однако простое копирование технологии приводило к неудачам – бракованному пористому литью с недоливами. В связи с этим нами был проведен поиск подходящей паковочной массы и подбор оптимального режима термообработки.

В процессе длительного исследования мы установили, что только формовочная масса "BIOTAN", применяемая для литья титановых одиночных коронок и мостовидных протезов пригодна для литья циркония. При литье сплава циркония Э-125 с применением данной формовочной массы не происходило взаимодействие металла с вышеуказанной массой. В результате многочисленных серий экспериментов был определен оптимальный режим прогрева формовочной массы перед заливкой циркония – 900°С.

Завершающим этапом нашей работы было сравнение эффективности вышеприведенных методик.

Изготовление плазмонапыленных циркониевых зубных протезов состоит из 5 этапов: изготовление двух рабочих моделей, плазменное напыление подслоя меди, собственно плазменное напыление циркония, вытравливание подслоя меди, припасовка на модели и сошлифовывание каркаса по границе уступа.

Изготовление зубных протезов из сплава циркония методом литья включает 6 этапов: изготовление разборной модели, моделировка восковой композиции и литниковой системы, паковка в огнеупорную массу, термическая обработка опоки, расплавление и литье циркония, обработка каркаса и припасовка его на модели.

Сравнивая общую продолжительность процесса изготовления циркониевых коронок, мы установили, что метод плазменного напыления занимает в 5 раз меньше времени, чем изготовление литой коронки: 1 час 40 минут и 8,5 часов соответственно.

Различия в рабочем времени изготовления циркониевых протезов по этим двум технологиям не такое большое. Технология плазменного напыления требует в 1,5 раза меньше рабочего времени, чем технология литья: 1 час 10 минут и 1 час 45 минут соответственно.

Время изготовления циркониевой литой коронки увеличивается вследствие продолжительной кристаллизации паковочной массы на воздухе, длительной многостадийной прокалки огнеупорной массы в опоках по соответствующим режимам, охлаждению опоки на воздухе после литья.

По себестоимости расходных материалов одна коронка, изготовленная методом плазменного напыления, обходится в 40 рублей, методом литья в 155 рублей.

Для изготовления плазмонапыленной циркониевой коронки необходимы: супергипс, порошки меди и циркония определенной дисперсности, азотная кислота и стоматологическая установка плазменного напыления "Пласт" отечественного производства.

Для изготовления литой коронки из циркония помимо всего прочего нужна специальная импортная паковочная масса для тугоплавких металлов, импортный одноразовый тигель, выдерживающий температурный режим не менее 2000°С и не вступающий в химическое взаимодействие с выплавляемым металлом, импортная установка для литья тугоплавких металлов из группы титана, которая не выпускается в России.

Таким образом, нами установлены существенные преимущества отечественной технологии плазменного напыления при изготовлении коронок из циркония.

1. Процесс изготовления коронок протекает в 5 раз быстрее литьевой технологии.

2. Расходные материалы в 4 раза дешевле, чем при литье.

3. Рабочего времени затрачивается в 1,5 раза меньше по сравнению с литьем.

4. Не требуется использования дорогостоящих тиглей и паковочных масс, необходимых для литья.

5. Высокая температура плавления циркония не имеет принципиального значения.

Однако у метода литья нами выявлены следующие преимущества:

1. Возможно изготовление любых конструкций зубных протезов.

2. Литые конструкции возможно использовать без облицовки, плазмонапыленные конструкции необходимо облицовывать вследствие хрупкости необлицованного каркаса.

3. В литой конструкции соблюдены четкие границы по уступу, практически не требующие припасовки.

4. При методе литья достаточна одна разборная модель.

По итогам проведенных исследований, мы пришли к выводу о целесообразности применения вышеперечисленных технологий в зависимости от конкретной клинической ситуации.

Клинические исследования проведены нами на кафедре госпитальной ортопедической стоматологии МГМСУ.

Клиническими наблюдениями показана эффективность применения несъемных циркониевых зубных протезов в ортопедической стоматологической практике. В результате проведенного многогранного исследования мы можем констатировать, что цирконий пригоден для применения в ортопедической стоматологии в качестве материала для несъемных зубных протезов.

Какие преимущества циркониевого сплава перед сплавами, широко применяемыми в стоматологии?

Ответ: Циркониевые сплавы характеризуются малым удельным весом, низкой теплопроводностью, 100% биосовместимостью, высокой коррозионной стойкостью, прочностью.

Каковы сравнительные характеристики циркониевого сплава и сплавов титана?

Ответ: Циркониевые сплавы, в основном с примесью Nb, относятся к группе сплавов с твердорастворимым упрочнением, обладают способностью к самозалечиванию поверхностных дефектов и высокой стойкостью к образованию трещин, что в совокупности определяют их более высокие прочностные качества. Сплавы титана упрочняются по интерметаллидному типу, что приводит к снижению усталостной выносливости, кроме того, они обладают склонностью к водородному охрупчиванию.