Indirekt restaurációk készítése során gyakran érezzük úgy, hogy már-már zavaróan sok különböző típusú kerámiarendszer közül kell kiválasztanunk a megfelelő anyagot. A helyes döntésben az segíthet, ha megértjük az egyes rendszereket. A szerzők anyagszerkezet és feldolgozás alapján rendszerezik és ismertetik meg az olvasóval a kerámiákat, így segítve az eligazodást, hogy mindig az indikációs területeknek legmegfelelőbb kerámiát tudjuk kiválasztani.

Az elmúlt években számos új, indirekt restaurációk készítéséhez kifejlesztett kerámiarendszer jelent meg a piacon. A különböző rendszerek indikációs területe a fogpótlások széles palettáját fedi, a preparáció nélkül készíthető héjaktól egészen a posterior régióban rögzített többtagú fogpótlásokig. Ismerni a számtalan anyag közötti apró különbségeket, feldolgozásuk különböző technológiai módszereinek eltéréseit, nem kevés tudást igényel. Ez a cikk a kerámiák anyagszerkezetére építve ad olyan rendszert, amelybe valamennyi ismert kerámiaanyag beilleszthető. A labortechnológia feldolgozási különbségein alapuló és valamivel könynyebben érthető csoportosítás hasznos útmutatást nyújt, hogy mikor melyik anyagot érdemes használni.

A kerámia szó a görög „keramos” szóból származik, ivóedényt, fazekasárut jelentett. Eredete a szanszkrit „égetett föld” kifejezéshez köthető, mert alapösszetevői olyan agyagtermékek voltak, amelyeket melegítéssel alakítottak edénnyé. A kerámiák nemfémes, szervetlen anyagok, amelyek összetevői között fémoxidok, boridok, karbidok és nitritek szerepelnek. ¹ Kristályszerkezetében az alkotó atomok szabályos rendben helyezkednek el, ionos vagy kovalens kötésekkel összekapcsolva. Rendkívül erős anyagok, de ugyanakkor nagyon törékenyek is, már a legkisebb feszülés is az anyag repedését okozhatja. Az anyag ellenáll a nyomásnak, de gyenge a feszítéssel szemben. Ezzel szemben a fémek rugalmasak és duktilisak, amely tulajdonságokért az atomok közötti fémes kötések felelősek. A fémes kötésben olyan közös elektronfelhő van, amely könnyen mozog, ha az anyaggal energiát közlünk, ezért olyan jó vezető a legtöbb fém. A kerámiák lehetnek transzlucensek vagy opakok. Általában elmondhatjuk, minél üvegszerűbb az anyagszerkezet, annál transzlucensebb a kerámia, minél kristályosabb, annál opakabb. A transzlucenciát számos további tényező befolyásolja, mint például a kristályok mérete, a részecskék denzitása, a refrakciós index, a porózitás.

Fogászati kerámiák

Tisztázzuk először a kerámia, porcelán, üveg kifejezések jelentését. A kerámia valamilyen kristályos anyagot jelöl. A porcelán üveg és kristályok keveréke. A kristálymentes hordozóanyag pedig maga az üveg. Ugyanakkor a fogászatban mindhárom anyagot fogászati kerámiaként nevezzük. A kerámiák csoportosítása sokszor zavaros. A kerámiákat osztályozhatjuk anyagszerkezet (például a kristályfázis mennyisége és minősége és az üvegmátrix alapján), a feldolgozás labortechnológiája (például por/folyadék vagy préselés) és a klinikai felhasználás szerint. A szerzők azzal szeretnének hozzájárulni a különböző kerámiák megértéséhez, hogy anyagszerkezet szerinti rendszert ismertetnek, kiegészítve a feldolgozás technológiájával, amely a felhasználhatóságot is meghatározza.

Anyagszerkezet szerinti csoportosítás

Mikrostrukturális szinten a kerámiákat az üvegmátrix és az abba ágyazott kristályok arányával jellemezhetjük. A különböző mikrostruktúrájú anyagok skálája bár hihe tetlenül széles, alapvetően négy főcsoport különíthető el, és azok további néhány alcsoportra bonthatók.

Anyagszerkezet szerinti 1. csoport:üveg-alapú rendszerek (főként szilícium-dioxid)

Anyagszerkezet szerinti 2. csoport: üveg-alapú rendszerek (főként szilícium-dioxid) kristály töltőanyaggal (leucit vagy magas olvadáspontú üvegkristályok)

Anyagszerkezet szerinti 3. csoport:kristály-alapú rendszerek üveg töltőanyaggal (főként alumínium-oxid)

Anyagszerkezet szerinti 4. csoport: polikristályos kerámiák (alumínium-oxid és cirkónium-dioxid)

Anyagszerkezet szerinti 1. csoport: Üveg-alapú rendszerek, amorf üveg

Az üveg-alapú rendszerek olyan szilícium-dioxid tartalmú anyagokból készülnek (kovasav, quartz), amelyek különböző mennyiségben alumínium-oxidot is tartalmaznak. A természetben előforduló káliumot és nátriumot tartalmazó alumínium-szilikátok a földpátok. A földpátokból különböző eljárásokkal készítik a fogászatban használt üvegeket. Szintetikus alumínium-szilikátokat szintén gyártanak fogászati kerámiákhoz. Arra vonatkozóan, hogy a természetes alumínium-szilikátok akár jobbak vagy rosszabbak lennének, mint a mesterséges anyagok, nincsenek irodalmi hivatkozások. A fogászatban először a természetes földpátokat használták a porcelán műfogak készítéséhez. Ennek az anyagcsoportnak a mechanikai tulajdonságai nem túl jók, hajlítószilárdságuk 60 MPa–70 MPa. Felhasználási területük a fém- vagy kerámiavázak leplezése, illetve héjak anyagaként használjuk őket hőálló beágyazó mintára vagy platinafóliára égetve. A 1. ábra mutatja az üveg anyagszerkezetét. A képen savval maratott üvegfelszín elektronmikroszkópos képe látható. A képen látható héjak üvegalapú porcelánból készültek (2/a-b. ábra).

Anyagszerkezet szerinti 2. csoport: Üveg-alapú rendszerek kristály töltőanyaggal, porcelán

Ezen a csoporton belül igen nagy különbségek vannak az üveg és kristály összetevők arányában, ezért a csoportot további három alcsoportra érdemes osztani. Az üveg rész szerkezete hasonló az 1. csoport üvegmátrixához. A különbség az üveghez hozzáadott vagy az üvegmátrixban növesztett kristályokban rejlik. Az elsődleges kristályok a leucit, a lítium-diszilikát és a fl uorapatit. A fogászati porcelánok alumínium-szilikát üvegmátrixában a kálium-oxid (K₂ O) tartalom növelésével leucit kristályok keletkeznek. Az alumínium-szilikát üveghez adott lítium-oxid (Li ₂ O) hatására lítium-diszilikát kristályok keletkeznek. Ezek a kristályok az anyag olvadáspontját is csökkentik. Ezek az anyagokat fi nom szemcsézettségű, frézelhető tömbökben is gyártják, például Vitablocs Mark II (Vident, vident.com) a CEREC® CAD/CAM rendszerhez (Sirona, www.sirona.com). A Sirona CEREC Blocs tömböket a Vita cég gyártja a Vitablocs Mark II porokból. Irodalmi adatok tanúbizonysága szerint a legmegbízhatóbb frézelhető anyagok az inlay-k és onlay-k készítéséhez, éves szinten mindössze 1% a sikertelen restaurációk száma, ami rendkívül kedvező összehasonlítva a fémkerámiák túlélési adataival. ^2-7 Az előre gyártott tömbökből frézelt vázakban nincsenek porozitások, amelyek később a restauráció gyenge pontjaként törésekhez vezetnének.

Alcsoport 2.1 Alacsony-közepes leucit tartalmú földpát üveg

Ezeket az anyagokat nevezik földpát porcelánnak is, annak ellenére, hogy szerkezetük alapján a helyes elnevezés a földpát-üveg. A leucit kristályok megváltoztatják az anyag hőtágulási együtthatóját, megakadályozzák a repedések terjedését, és fokozzák az anyag ellenálló képességét is. A váz anyagának megfelelő hőtágulási együtthatótól függően változó a leucit mennyisége az üvegben. Por/folyadék formában használjuk leplezéshez, és kiválóan alkalmasak porcelánhéjak készítéséhez. Eredetileg ezekben az anyagokban különböző random méretű és eloszlású leucit kristályok voltak, átlagban néhányszáz mikronos részecskemérettel. Az alacsony töréssel szembeni ellenállásért és a zománchoz viszonyított rossz kopásállóságért ez a random eloszlás és a nagy részecskeméret volt felelős. ⁸ Az újabb generációs anyagokat már lényegesen fi nomabb leucit kristályokkal (10 μm–20 μm) és egyenletes részecskesűrűséggel gyártják. Lényegesen kevésbé kopnak, és jelentősen javult a rugalmasságuk. ⁹ A 3. ábra a földpát porcelán tipikus elektronmikroszkópos képét mutatja: a leucit kristályokat üvegmátrix veszi körül. Ezek az anyagok a fémkerámia restaurációk leggyakoribb leplező anyagai (4. ábra).

Alcsoport 2.2 Magas leucit tartalmú (körülbelül 50%) üveg, üvegkerámia

Az alcsoport anyagszerkezetére jellemző, hogy az üvegmátrix egy második önálló kristályfázist vesz körül. A kiindulási anyag egy homogén üveg, amelyben másodlagos hőkezelés hatására indul el a kristályok növekedése. A kristályok jelenléte és a kristályok körében kialakuló kompreszsziós erőhatások miatt az anyagnak sokkal jobb mechanikai és fi zikai tulajdonságai lesznek. A fogászati anyagkövetelményeknek az üvegkerámiák nagyon jól megfelelnek. Általánosságban elmondható, hogy mechanikai és fi zikai tulajdonságaik javultak: megnövekedett a töréssel szembeni ellenálló képesség, jobb a hősokkállóság és a kopásállóság. A jobb tulajdonságok a kristályok és az üvegmátrix kapcsolatának, a kristályok méretének és mennyiségének függvényei. Minél kisebb a kristályméret, annál jobbak az anyag tulajdonságai. Az üvegkerámiákat széles körben használják rakéták orrcsúcs anyagaként és űrhajók hőpaj zsa ként. A kristályok kémiai összetételétől és a kristályosság fokától függően lehetnek opakok vagy transzlucensek. Az üveg törési ellenálló képességet úgy tudjuk növelni , ha a diszperziós technika segítségével egy második fázist adunk hozzá. A hozzáadott kristályok elállják a repedések terjedésének útját. A repedéseknek ugyanis vagy keresztül kell haladniuk, vagy körbe kell kerülniük a kristályokat, és az ezzel járó energiavesztés le is lassítja vagy megál l ítja őket. A restauráció így nem reped ketté, hanem továbbra is funkcionálni fog. A töréssel szembeni ellenálló képességet az „útelzáró” effektus mellett a növekvő kristályok körüli kompressziós erőhatások tovább növelik, amelyek megállítják a hajszálrepedéseket is. Az alcsoport legelterjedtebben használt tagja az eredeti Empress® préskerámia (Ivoclar Vivadent, www. ivoclarvivadent.com) (5-6/b. ábra). Számos, az Empresshez hasonló tulajdonságú és szerkezetű préskerámia van a piacon, például Finesse® (Dentsply, www.dentsply.com), Authentic® ( Jensen, www.jensendental.com), PM™⁹ (Vita, www. vident.com) és OPC (Pentron, www.pentronceramics.com). Az anyag frézelhető változata az Empress CAD (Ivoclar), amely mind a CEREC®, mind az E4D® CAD/CAM (D4D Technologies, www.e4dsky.com) rendszerekkel kiemelkedően jó klinikai eredményeket mutat a posterior régió inlay és onlay restaurációinak anyagaként, az anterior régióban héj és koronapótlásokhoz felhasználva. ^9-14 A Paradigm™ C porcelán blokkok (3M ESPE, www.3mespe.com) hasonlóan jó tulajdonságokkal rendelkeznek. A frézeléssel és a préseléssel feldolgozható rendszerek törési ellenállása messze jobb, mint a por/folyadék rendszereké, és kimagaslóan jó klinikai eredményekkel alkalmazhatók inlay-k, onlay-k és anterior héjak vagy koronák anyagaként. ^2-7,10-14

Alcsoport 2.3 Lítium-diszilikát üvegkerámia Az igazi üvegkerámia, amelyet Empress II néven először az Ivoclar mutatott be (újabban, mint IPS e.max® kerámia a préstechnológiához és frézelhető tömbök formájában). Jellemzője a töltőanyagot nagy koncentrációban tartalmazó üvegmátrix. A töltőanyagkristályok százalékos aránya 70%-ra nőtt, és tovább fi nomították a kristályméretet is, ezáltal nőtt az anyag rugalmassága. Az üvegmátrix olyan lítium-szilikát, amely mikronos nagyságú lítiumdiszilikát kristályokkal van töltve. A lítium-diszilikát szubmikronos nagyságú lítium-ortofoszfát kristályokból áll (7-8/b. ábra). Ha az anyagot vázként alkalmazzuk, a pótlás végleges formáját és színét fl uorapatit kristály tartalmú alumínium-szilikát leplezőkerámiával alakíthatjuk ki. A kristályok formája és nagyobb mennyisége a rugalmasságot kb. 360 MPa-ra növelte, ami az Empress rugalmasságának kb. háromszorosa. ^15-19 A lítium-diszilikát kristályok relatív alacsony refrakciós indexének köszönhető, hogy a magas kristálytartalom ellenére is transzlucens az anyag. A lítium-diszilikát üvegkerámia elég transzlucens ahhoz, hogy a restauráció teljes kontúrját adja, illetve a legmagasabb esztétikai elvárásoknak megfelelve speciális kerámiákkal még leplezhető. A végső formát és színt ilyenkor a fluorapatit kristály tartalmú alumínium-szilikát üveg leplező kerámia adja. A fluorapatit egy fluortartalmú kalcium-foszfát vegyület, Ca₅ (PO₄ ) ₃F. A fl uorapatit kristályok a leplező kerámia optikai tulajdonságaiért felelnek, és a hőtágulási együtthatót határozzák meg. Az üvegfázisnak köszönhetően a leplező kerámia és a lítiumdiszilikát kerámiák savazhatók. Adhezíven cementezett szóló restaurációk esetén a klinikai eredmények kitűnőek. ²⁰ Hasonló szerkezetű és tulajdonságú préselhető üvegkerámia anyag a 3G OPC a Pentrontól.

Anyagszerkezet szerinti 3. csoport: Infi ltrációs kerámiák

Az In-Ceram® (Vident, www.vident.com) teljes kerámiarendszerek készítésére alkalmas kerámiacsalád elnevezése, amely egy 1988-ban bemutatott elven alapul. A család tagjai közé különböző erősségű, transzlucenciájú és különböző eljárásokkal feldolgozható kerámiák tartoznak, amelyek a teljes kerámiarendszerek indikációs területének széles palettáját fedik: héjak, inlay-k, onlay-k és anterior/posterior koronák és hidak készítésére is alkalmasak. Az In-Ceram Spinell (magnézium és alumínium-oxid keverék mátrix) a leginkább transzlucens, közepesen ellenálló és frontkoronák készítésére alkalmas anyag. Az In-Ceram Alumina (alumínium-oxid mátrix) erős, ellenálló és közepesen áttetsző, a front és posterior régióban lévő koronák készítésére is alkalmas. Az In-Ceram Zirconia (alumínium-oxid és cirkónium-dioxid mátrix) kiemelkedően jó mechanikai szilárdsága rosszabb áttetszőséggel párosul, főként a posterior régió háromtagú hídjainak készítésére alkalmas. Ezek az anyagok frézelhető tömbök formájában is elérhetők. Az In-Ceram az infi ltrációs kerámiák csoportjába tartozik. ²¹ Ezek a kerámiák legalább két, a belsőtől a külső felszínekig összefüggően terjedő fázisból állnak (9. ábra). Az anyag mechanikai és fi zikai tulajdonságai sokkal jobbak, mint az egyes összetevőké külön-külön. Az anyag töréséhez, az egymást váltogató rétegeken áthaladó repedésnek kell létrejönnie. Az infi ltrációs kerámiák gyártása során először egy porózus mátrixot hoznak létre, amit az In-Ceram kerámiáknál „szivacs”-ként is neveznek. Ezt követően a pórusokat a másik fázis anyagával töltik fel. A folyékony lantán alumínium-szilikát üveg a kapillárishatást használva a pórusokat kitölti, és egy tömör, infi ltrált anyag jön létre. A rendszert a konvencionális fémkerámia restaurációk alternatívájaként fejlesztették ki, és igen nagy klinikai népszerűségnek örvend. ^22,23 Alapja a szinterezett, rugalmas kristálymátrix. A kerámiamátrix öntőpépes öntés (slip casting) ²⁴ technológiával készíthető el, vagy egy előszinterezett blokkból kifrézelhető. ²⁵ Hajlítószilárdsága 350 MPa a Spinell esetén, 450 MPa az Alumina esetén és 650 MPa is lehet a Zirconia esetén. Az In-Ceram Alumina használatát számos klinikai tanulmány a szájüreg bármely részében készített szóló restauráció anyagaként javasolja. Az In-Ceram Alumina ugyanolyan jól funkcionál az első molárisokig, mint a fémkerámia restaurációk, kicsivel rosszabbak a túlélési adatok a második molárisok helyén. ^26-28 Az In-Ceram Zirconia – opacitása miatt – a moláris régióban alkalmazható. Az anterior régióban magas transzlucenciájának köszönhetően az In Ceram Spinell (alumínium-oxid-magnézium-oxid) az ideális választás (10/a-10/c ábra).

Megjegyzés: Dr. Giordanot a 3M ESPE, Dentsply, Ivoclar Vivadent, Sirona és a Vita cégek támogatták a cikk elkészítésében.