Ergebnisse mit einem neuen Verblendsystem für ... - Elephant Dental

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Ergebnisse mit einem neuen Verblendsystem für ... - Elephant Dental

SONDERDRUCK AUS

Das internationale

ZAHNTECHNIK

MAGAZIN

Ergebnisse mit einem neuen Verblendsystem

für Zikonoxidgerüste

Prof. Dr. Jef M. van der Zel

4

flohr

April

2005

verlag

Hauptstraße 22, D-78628 Rottweil


Technik

Ergebnisse mit einem neuen Verblendsystem

für Zirkonoxidgerüste

Prof. Dr. Jef M. van der Zel

204

Indizes: Zirkonoxidgerüste, Zirkonoxidverblendkeramik,

CAD/CAM, WAK, Bruchfestigkeit,

Systemgedanke

Mit der Weiterentwicklung der CAD/CAM-Technik

hat sich das Anwendungsspektrum von Zirkonoxid

für zahntechnische Strukturen, die mit Dentalkeramik

verblendet werden können, stark erweitert.

Keramische Werkstoffe haben einen hohen Qualitätsstandard

erreicht und stellen heute eine unverzichtbare

Werkstoffgruppe für die konservierende

und prothetische Zahnheilkunde dar. Die ästhetischen

Möglichkeiten sind bei ausgezeichneter

Biokompatibilität hervorragend, und die klinischen

Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, daß

für Keramiken eine differenzierte Anwendung

unabdingbar ist, um sie klinisch langfristig erfolgreich

einzusetzen. Bei korrekter Indikation und

Verarbeitung sind sie älteren restaurativen Techniken

oft in vielerlei Hinsicht überlegen.

Foto: Norbert Pack, Bad Vilbel

Die Entwicklungen mit Computer

Aided Design und Computer Aided

Manufacturing (CAD/CAM) zur Herstellung

von Zahnersatz hatten zuerst wirtschaftliche

Gründe. Bei den Überlegungen, industriell

hergestellte Hartkernkeramiken wie

vorgesinterte oder endgesinterte Zirkonoxidkeramik

als prothetischen Werkstoff einzusetzen,

stellte sich schnell heraus, daß nur

CAM-gesteuerte Fräsautomaten in der Lage

waren, Werkstücke aus diesem Material aus

einem Block herauszuarbeiten. Mit der computergestützten

Bearbeitung hat sich somit

die Vollkeramik ihren Weg in die Zahnmedizin

gebahnt.

Brücken bis zu 3 Gliedern werden manchmal

aus glasinfiltrierter Oxidkeramik gefertigt

(In-Ceram „Zirconia“). Das Material ähnelt

aber in seinem Festigkeitsverhalten und in

der Wärmeausdehnung eher Aluminiumoxid

und ist mit Zirkonoxid nicht vergleichbar.

Weitspannige Brücken bis zu 6 Gliedern wer-

ZAHNTECH MAG 9, 4, 204-209 (2005)


Technik

Tabelle 1: Keramik-Haftfestigkeit

nach

Schwickerath

des Carrara-

(Kappert,

2000) und Sakura-Systems

(Nishimura et

al., 2004)

Der Hersteller

hat die besten

Voraussetzungen

geschaffen,

um ein

neues Metall-

Keramik-

System zu

konzipieren.

Gerüst

Carrara PdF

Zirkonoxid

Keramik

Carrara Interaction

Sakura Interaction

den aus nachgesintertem Zirkonoxid, bis zu

12 Gliedern aus industriell dichtgesintertem

Zirkonoxid gefertigt (z.B. DCS, Digident).

Brückengerüste für Implantate werden aus

vorgesintertem, aber auch aus teilgesintertem

Zirkonoxid hergestellt. Für Abutments und

Suprastrukturen kommt hartkerngesintertes

Zirkonoxid zum Einsatz.

Carrara ® Original (Elephant Dental, NL-

Hoorn) war das erste System in der Metallkeramik.

Die Idee, auf gelbe Goldlegierungen

mit niedrigschmelzender, hoch expandierender

Keramik aufzubrennen, hat zur Entwicklung

eines der signifikantesten Metallkeramiksysteme

der letzten 50 Jahre geführt.

1990 wurde nach intensiver Entwicklungsarbeit

das Carrara-Metall & Keramik-System

erstmals vorgestellt (Eur Patent 475.528). Die

Keramik kommt in Kombination mit der sattgelben,

multi-indikativen, kupfer- und palladiumfreien

Carrara PdF Goldlegierung zur

Anwendung.

Neben der Entwicklung von Legierungen hat

sich der Hersteller gleichzeitig mit der Entwicklung

von Keramiken befaßt und damit

alle Voraussetzungen geschaffen, um ein

neues Metall-Keramik-System zu konzipieren.

So bestand von Beginn an eine optimale

Abstimmung sattgelber Legierungen auf eine

weiche, antagonistenschonende Keramik

(Abb. 1). Nach denselben Prinzipien wurde

das Sakura ® -Verblendsystem für Zirkonoxidgerüste

entwickelt (Abb. 2).

Firma

Elephant Dental

Elephant Dental

Haftfestigkeit, MPa

55, 60 ± 4,8

45,20 ± 3.6

Die Carrara und Sakura Interaction Keramiken

sind niedrigschmelzende, antagonistenfreundliche

Aufbrennkeramiken, wobei eine

besondere Oberflächenmodifizierung dafür

sorgt, daß die Keramikoberfläche nicht signifikant

härter ist als der natürliche Zahnschmelz.

Daraus resultiert eine deutlich geringere

Abrasion der Antagonisten als bei

anderen Keramikmassen, was der Patient als

natürlich und angenehm empfindet.

Die Interaction Keramik verwirklicht ein

neues Konzept: Erstmals wurde bei niedrigschmelzenden

Metallkeramikmassen eine

konsequente, funktionelle Scheidung in Fluoreszenz

und Opaleszenz erreicht.

Haftverbund zwischen Gerüstmaterial

und Verblendkeramik

Die Ausdehnung von Legierung und Verblendkeramik

sollte unterhalb der Transformationstemperatur

möglichst bei allen Temperaturen

gleich sein. Die thermische

Ausdehnung der Carrara-Keramikmasse ist

um ein Zehntel geringer als die der Carrara-

Legierungen. Dies hat zur Folge, daß in der

Keramik nur Druckspannungen auftreten, die

von der keramischen Masse in relativ großem

Ausmaß ertragen werden. Ein guter Haftverbund

zwischen Legierung und Keramik ist

eine Voraussetzung für eine langlebige Restauration.

Für die Bestimmung der Haftfestigkeit wurde

ein Scherfestigkeitstest nach H. Schwicke-

Abb. 1: Das Carrara ® Original System: Carrara

PdF und Carrara Interaction.

ZAHNTECH MAG 9, 4, 204-209 (2005)

Abb. 2: Das Sakura ® Verblendsystem: Sakura

Interaction auf Zirkonoxidgerüst.

205


Technik

206

Tabelle 2:

Wärmeausdehnungskoeffizienten

im

Carrara und

Sakura

System.

Material

Carrara Interaction Aufbrennkeramik

Sakura Interaction Aufbrennkeramik

rath [ISO/DIS 9693 (1999) Metal-ceramic

dental restorative systems] durchgeführt

(Tab. 1). Die Haftfestigkeiten gehören zu den

höchsten Werten im Markt und übersteigen

den Grenzwert bei weitem (25 MPa nach

ISO/DIS 9693 [1999]).

Klinische Erfahrungen mit

Keramikbrücken aus Zirkonoxid

Abb. 3: Spannungsverteilung (in MPa) in Carrara- und

Sakura-Kronen.

Carrara Interaction (System 1) und Sakura Interaction

(System 2) sind fast spannungsfrei. Bei System 3, wobei

eine Verblendkeramik mit einem WAK von 9,0 statt 9,9

µm/m.K eingesetzt wurde, treten Zugspannungen in der

Okklusalfläche auf.

Wärmeausdehnungskoeffizient, µm/m.K Meßbereich in °C

Keramik

14,7

Gerüst

Carrara PdF: 15,8

Keramik

25 - 500

Gerüst

25 - 500

9,9 Y-TZP Zirkonoxid: 10,5 25 - 500 25 - 500

Für CAD/CAM-gefertigte Keramikbrücken

im Seitenzahngebiet (Cercon, DCS, Digident,

Lava) liegen bislang wenig klinische

Langzeitergebnisse vor. Gefertigt aus teilgesinterten

Weißlingen oder ausgeschliffen aus

endgesinterten Hartkernkeramik-Blanks, steht

der Einsatz des Werkstoffs Zirkonoxid in der

zahnmedizinischen Prothetik erst seit 7 Jahren

unter klinischer Beobachtung.

Aufgrund der hohen Werte für Biegefestigkeit

und Rißzähigkeit sowie der vielversprechenden

Ergebnisse mit 3-gliedrigen

Brücken im Molarenbereich ist jedoch eine

positive Prognose angezeigt.

Bei Brücken treten unter Belastung immer

Biegemomente auf, die Zugspannungen zur

Folge haben. Hier ist der Einsatz des bruchzähen

Zirkonoxid besonders indiziert, um

eine Rißbildung unter Dauerlastwechsel zu

verhindern. Dennoch müssen die Verbinder

zwischen Brückengliedern ausreichend dimensioniert

sein. Ungeeignete Präparationsformen,

zu dünne Wandstärken, unterdimensionierte

Konnektoren, zu tief separierte Verbinder,

nachträgliches Separieren, Bearbeitungsfehler

beim Schleifen im Labor (zu hoher Anpreßdruck,

keine Wasserkühlung der Laborturbine)

- all das kann Mikrorisse im Werkstoff

verursachen, die Monate oder Jahre später

zur Fraktur führen können.

Zirkoniumoxid ist mit einem Elastizitätsmodul

von 210 GPa (GigaPascal) vergleichbar

mit CoCr-Legierungen. Diese Analogie erlaubt

es, die Erfahrungen mit Dentallegierungen

auf die Verwendung von Dentalkeramiken

zu übertragen und können hilfreich für

die Dimensionierung von Wandstärken, Verbindern

und Brückenlängen sein.

Die geringe Reklamationsquote zeigt, daß

sich viele Zahnärzte mit dem Präparationsdesign

und Zahntechniker mit der sorgfältigen

Bearbeitung der Keramik positiv auseinandergesetzt

haben.

In Tabelle 2 werden die Daten in Bezug auf

die WAK-Werte der Verblend- und Gerüstmaterialien

angegeben.

Der WAK ist sowohl bei Carrara Interaction

als auch bei Sakura Interaction ca. ein Zehntel

niedriger als beim Gerüstmaterial. Es kann

mit Hilfe von Finite Element (FE)-Analysen

der Wärmespannungsverteilungen nachgewiesen

werden, daß bei dieser Differenz eine

ideale „thermische Kompatibilität“ realisiert

wird (Lenz et al, 2005). Grund für Abplatzungen

können unregelmäßig aufgetragene Verblendschichten

sein, die unter Kaudruck zu

Zugspannungen in der Struktur führen. Deshalb

arbeiten CAD/CAM-Labore an einem

homogen reduzierten Kronengerüst, um für

die Verblendung eine gleichmäßige Schichtstärke

zu erzielen. Oft sind Abplatzungen

aber auch einem zu niedrigen WAK der Verblendkeramik

zuzuschreiben (Abb. 3).

Davon ausgehend, daß alle Zirkonoxid-

Gerüstwerkstoffe einen gleichen WAK-Wert

in einem Meßbereich von 25-500 °C aufweisen,

der bei rund 10,5 µm/m.K liegt, ist ein

um ein Zehntel niedrigerer WAK für die Verblendkeramik

gewählt worden. So ist ein

ZAHNTECH MAG 9, 4, 204-209 (2005)


Elephant_Keramik_Sakura.tif

Abb. 4: Versuchsanordnung des Bruchtestes.

Abb. 5: Beispiel Gerüstbruch.

In einem invitro-Versuch

wurden

Brückenversorgungen

aus

Zirkonoxid,

verblendet mit

Sakura Interaction,

auf

ihre Bruchfestigkeit

beurteilt.

WAK von 9,9 µm/m.K ideal. Bei einem

WAK unter 9,2 µm/m.K kann es schon zu

Abplatzungen der Verblendkeramik kommen,

weil die Spannungen bei Zirkonoxid

nicht wie bei Metall durch Relaxation auf

natürlichen Weise abgeführt werden.

Bei einem Bruchfestigkeitstest von Sakura

Interaction auf den Zirkonoxidgerüstkäppchen

verschiedener Hersteller zeigte

sich eine herausragende Verbundhaftung

der Systeme Cerec Inlab, Lava, Cercon,

Procera und DCS.

Bruchfestigkeit des Verbundes

Sakura/Zirkonoxidgerüst

In einer in-vitro-Untersuchung wurden auf

natürliche Zahnstümpfe adhäsiv befestigte

dreigliedrige Brückenversorgungen aus Zirkonoxid,

verblendet mit Sakura Interaction,

auf ihre maximale Bruchfestigkeit (Abb. 4)

beurteilt und die semi-quantitative Randqualität

im Rasterelektronenmikroskop bewertet.

Die Brücken wurden im Kausimulator einer

5-jährigen Belastung unterzogen (Rosentritt

et al., 1997).

ZAHNTECH MAG 9, 4, 204-209 (2005)

Produktname

Vertrieb

Hersteller

Kristalltyp

WAK

Zu welchen Gerüstmaterialien

möglich

E-Modul

Biegefestigkeit

Verbundfestigkeit:

A) zu welchen Gerüsten

B) welcher Test

C) welche Werte in N

D) wer hat getestet

Brenntemperaturen:

A) Bonder

B) Opaker

C) Erstes Dentin

D) Glanzbrand

Langzeitabkühlung

bei welchen Materialien / wie ?

Markteinführung Europa?

Klinische 2-Jahresstudien: ja / nein

Sortiment zu welchem

Farbringsystem?

Welche Farben sind lieferbar?

Wie viele Intensiv-Dentine

lieferbar?

Wie viele Opaque / Dentine

lieferbar?

Wie viele Opalmassen lieferbar?

Wie viele Transpa/Schneiden lieferb.?

Mischrezepturen per Spectrophotometer

möglich?

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alle Transpamassen opalisierend

8 X-Tra Incisals (3 Value-steuernde und

5 individualisierende) und 4 Schneiden

-

-

207


Technik

208

Die Bruchfestigkeiten

der

Zirkonoxidbrücken

mit

Sakura Interaction

Verblendung

erwiesen sich

als gleich oder

besser als für

vergleichbare

andere

Systeme.

Bei hochfestem

Zirkonoxid

spielt die

Abstimmung

der WAKs von

Gerüst- und

Verblendmaterial

eine

entscheidende

Rolle.

Zur Brückenherstellung wurden jeweils 2

frisch extrahierte, dritte Molaren im Abstand

von ca. 10 mm (= Spannweite des Brückenzwischengliedes)

in kaltpolymerisierendem

Kunststoff (Palapress Vario, Heraeus-Kulzer,

Hanau) gesockelt. Es wurden in etwa gleich

große Zähne verwendet. Durch eine dünne

Schicht Polyetherabformmasse (Impregum,

3M ESPE, Seefeld) zwischen Zahnwurzel

und Kunststoffsockel wurde die physiologische

Zahnbeweglichkeit im Parodontalspalt

simuliert.

Die vollkeramischen Brückengerüste wurden

im Cercon-Verfahren (DeguDent, Hanau)

aus teilstabilisiertem Zirkonoxid angefertigt.

Die Verblendung der Brücken erfolgte in

konventioneller Technik mit Sakura Interaction

Verblendkeramik. Nach Vorgabe wurden

alle Versorgungen mit dem dualhärtenden

Verbundsystem Syntac Classic/Variolink II

(Ivoclar Vivadent, FL-Schaan) adhäsiv befestigt.

Nach Säuberung der Versorgungen erfolgte

die Kaubelastung für ca. 8,3 Tage im Regensburger

Kausimulator (6000 x 5°C / 55°C,

2 min je Zyklus, 1,2*10 6 Kaukraftzyklen

à 50 N), die einer ca. 5-jährigen intraoralen

Tragedauer entspricht. Als Antagonisten für

alle untersuchten Serien dienten Humanzähne,

die über ein Bißregistrat bereits während

der Brückenherstellung den Brücken zugeordnet

wurden. Die Kausimulation wurde

nach 400.000, 800.000 und 1.200.000 mechanischen

Zyklen zur optischen Kontrolle

der Brücken unterbrochen.

Die acht Versorgungen wurden nach Kaubelastung

einem Bruchtest unterzogen. Die

Belastung wurde in einer Zwick-Universalprüfmaschine

1446 (Zwick, Ulm) mit einer

Vorschubgeschwindigkeit von 1 mm/min

durchgeführt. Die automatische Brucherkennung

wurde bei einem 10%igen Kraftabfall

vom Momentankraftwert bzw. durch ein

erkennbares akustisches Signal detektiert.

Die Krafteinleitung erfolgte zentral auf die

Okklusalfläche des Brückenzwischengliedes

über eine Stahlkugel (Ø 12,5 mm). Eine

Zinnfolie (0.4 mm) zwischen Versorgung

und Stahlkugel verhinderte die Ausbildung

von Kraftspitzen.

Die Ergebnisse der Kausimulation zeigten,

daß während der Simulation keine Beschädi-

gungen im Verblendmaterial aufgetreten

sind. Das Versagen im Bruchversuch war bei

allen Brücken durch eine Fraktur von Verblendung

und Gerüst gekennzeichnet.

Ein Beispiel für das Versagen der Verblendung

bzw. des Gerüstes zeigt Abbildung 5.

Die mittlere Bruchfestigkeit liegt nach

1.200.000 mechanischen Zyklen Kausimulation

noch immer bei 1440 ± 344 N (Rosentritt

et al, 2004).

Die Bruchfestigkeiten der Zirkonoxidbrücken

mit der Sakura Interaction Verblendung

erwiesen sich als gleich oder besser als

für vergleichbare andere Systeme. Während

der Kausimulation wurden keine Beschädigungen

der Brücken festgestellt. Das Bruchverhalten

eines kombinierten Bruches von

Gerüst und Verblendung deutet insgesamt auf

einen sehr guten Verbund zwischen Gerüst

und Verblendung hin. Die Randqualität ist

insgesamt als sehr gut zu beurteilen, es traten

kaum Veränderungen durch die Kausimulation

auf.

Fazit

Mit dem Gerüstwerkstoff Zirkonoxid kann

das Frakturrisiko von Brücken auf ein Minimum

gesenkt werden, wenn ein gut darauf

abgestimmtes Verblendsystem, wie z.B. die

Sakura Interaction Aufbrennkeramik, eingesetzt

wird. Bei hochfestem Zirkonoxid spielt

die Abstimmung der WAKs von Gerüst- und

Verblendmaterial eine noch wichtigere Rolle

als z.B. beim Carrara Metallkeramik-System,

weil die Druckspannungen im Verblendmaterial

bei einem zu niedrigen WAK nicht durch

elastische oder plastische Relaxation abgebaut

werden können und entsprechend Abplatzungen

der Verblendungen entstehen

können. Die Vorteile des Systemgedankens

werden sich beim Sakura-System ebenso

unter Beweis stellen wie beim Carrara-System.

Prof. Dr. Jef M. van der Zel

Academic Center for Dentistry Amsterdam,

Department of Material Science,

Louwesweg 1, NL-1066 EAAmsterdam

Literatur beim Verlag.

ZAHNTECH MAG 9, 4, 204-209 (2005)


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Sakura interaction ®

Antagon interaction ®

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Zirkonoxid-Gerüste*

13

Traditionelle Legierungen*

16

Universallegierungen*

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Zirkonoxid-Gerüste mit WAK 10,0 - 10,6 µm/m.K

* Hochschmelzende Hydroxylkeramik für

Aufbrennlegierungen mit WAK 13,8 - 14,9 µm/m.K

* Niedrigschmelzende Hydroxylkeramik für

Universallegierungen mit WAK 15,8 - 16,9 µm/m.K

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E-mail info@elephant.nl

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Gratis-Fax 08 00 -35 37 42 68 (Elephant)

E-mail hamburg@eledent.de

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01805-35374268

(Elephant) 0,12 e/Min.

ISO 6872

0336

01- apr -2005

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