Тема. Основные конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии

1. Проверка выполнения домашнего задания.

2. Теоретическая часть. Основные конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии: металлы и их сплавы, пластмассы, фарфор, ситаллы. Свойства конструкционных материалов: твердость, прочность, упругость, пластичность, ковкость, текучесть, усадка, цвет, плотность, плавление, тепловое расширение, химическая стойкость и биологическая индифферентность. Металлы и сплавы, применяемые в ортопедической стоматологии. Технология применения сплавов металлов: литье, ковка, штамповка, прокатка, волочение, отжиг, закалка, паяние, отбеливание, шлифовка и полировка, катодное уплотнение. Стоматологический фарфор, характеристика компонентов фарфоровых масс и основные свойства стоматологического фарфора. Полимеры: жесткие базисные полимеры, быстро­твердеющие полимеры, пластмассовые искусственные зубы. Облицовочные полимеры для несъемных протезов. Собеседование по контрольным вопросам и задачам. Решение учебных ситуационных задач.

3. Клиническая часть. Демонстрация протезов из различных материалов в полости рта пациента и материалов в виде промышленно выпускаемых образцов. Припасовка штампованных коронок, снятие слепков для изготовления промежуточной части мостовидных протезов.

4. Лабораторная часть. Протяжка и отжиг гильз. Предварительная и окончательная штамповка. Отбеливание и полировка коронок. Работа с пластмассами холодного отвердевания.

5. Самостоятельная работа студентов. Приготовление пластмассового теста и наблюдение за стадиями полимеризации быстротвердеющего полимера «Акрилоксид».

6. Разбор результатов самостоятельной работы студентов.

7. Решение контрольных ситуационных задач.

8. Тестовый контроль знаний.

9. Задание на следующее занятие.

Материаловедение является прикладной наукой, которая рассматривает вопросы происхождения и производства стоматологических материалов, изучает их свойства, решает проблемы создания новых, более эффективных материалов. Все материалы, применяемые в ортопедической стоматологии, можно разделить на две группы: основные и вспомогательные. Основные, или конструкционные материалы – материалы, из которых непосредственно изготавливают зубные или челюстные протезы. К ним предъявляются следующие требования: 1) быть безвредными;

К основным материалам относятся: металлы и их сплавы, пластмассы, фарфор и ситаллы.

К сплавам на основе железа относятся нержавеющая и кобальто-хромовая стали. Нержавеющая сталь, или её называют хромоникелевая, имеет высокие физико-механические свойства, химическую стойкость, хорошо прокатывается, вытягивается и профилируется, обладает хорошей пластичностью и ковкостью после термической обработки, что имеет большое значение в процессе штамповки коронки, после закаливания не деформируется. Содержит: 72% Fe, 18% хрома, 9% никеля, 1% титана. Область применения: коронки, мостовидные протезы, кламмеры, ортодонтические аппараты, литые детали. Металл бело-серебристого цвета, температура плавления 1450˚С.

а) сплав 900-916 пробы, температура плавления – 1050˚C, содержит 91 % золота, 4,5% меди, 4,5% серебра, материал желтого цвета, не окисляется в полости рта, обладает хорошими пластическими и литейными свойствами, применяют для изготовления коронок и мостовидных протезов;

б) сплав 750 пробы, температура плавления – 1050˚С, более жесткий и упругий сплав, чем предыдущий, содержит 75% золота, 16,66% меди, 8,34% серебра, из этого сплава изготавливается плакировка для фарфоровых зубов и базисные пластинки для съемных протезов;

в) золотые сплавы с примесью платины могут содержать: 1) 75% золота, 4,15% платины, 8,35% серебра, 12,5% меди; 2) 60% золота, 20% платины, 5% серебра, 15% меди, обладают хорошими литейными качествами, применяются для изготовления каркасов бюгельных протезов, вкладок, полукоронок и кламмеров в съемных пластиночных протезах.

г) сплав 750 пробы, температура плавления – 800˚С, содержит 75% золота, 5% серебра, 13% меди, 5% кадмия, 2% латуни, используется для изготовления припоя.

Платина – это самый тяжелый металл серовато-белого цвета с температурой плавления – 1770˚С, является довольно мягким, ковким и вязким металлом с незначительной усадкой. Платина не окисляется на воздухе и при нагревании, не растворяется в кислотах, кроме царской водки. Применяется для изготовления коронок, штифтов, крампонов искусственных зубов. Платиновая фольга используется при изготовлении фарфоровых коронок и вкладок.

Серебро имеет белый цвет, температура плавления – 960˚С. Серебро тверже золота и мягче меди. Является хорошим проводником электричества и тепла, неустойчиво к действию кислот. Применяется в составе серебряно-палладиевого сплава, который состоит из 50-60% серебра, 27-30% палладия, 6-8% золота, 3% меди, 0,5% цинка, имеет температуру плавления 1100-1200˚С, обладает выраженными антисептическими свойствами, применяется для изготовления вкладок, коронок, мостовидных протезов.

К группе основных материалов относятся также пластмассы. Все пластмассы состоят из полимера и мономера. Полимер является производным мономера. Это мелкодисперсный порошок различного цвета, который получается в результате реакции полимеризации и носит химическое название – полиметилметакрилата. Мономер – это метиловый эфир метакриловой кислоты, представляющий собой бесцветную жидкость с резким запахом. Пластмассы делятся на самотвердеющие, или холодного отвердения, т.е. затвердевающие при комнатной температуре, и пластмассы горячего отвердения, затвердевающие при термической обработке. Процесс схватывания пластмассы проходит несколько стадий:

Работают с пластмассой в тестообразной стадии. Пластмассы горячего отвердения при правильном режиме полимеризации содержат 0,5% , быстроотвердевающие – 3,5% остаточного мономера.

В ортопедической стоматологии применяются следующие виды пластмасс:

1. Акрилаты – на основе акриловой и метакриловой кислот. Представители:

а) «Этакрил» – синтетический материал на основе акрилового сополимера, окрашенного под цвет слизистой оболочки полости рта;

б) «Фторакс» – пластмасса горячего отверждения типа порошок-жидкость на основе фторсодержащих акриловых сополимеров. Состоит из порошка и жидкости. Протез из «Фторакса» обладает повышенной прочностью и эластичностью и хорошо гармонирует по цвету с мягкими тканями полости рта;

в) «Акронил» – сшитая и привитая пластмасса;

г) бесцветная пластмасса – на основе очищенного от стабилизатора полиметилметакрилата, содержащего антистаритель (тинувин). Состоит из порошка и жидкости.

Все перечисленные пластмассы применяются для изготовления базисов в бюгельных и съемных пластиночных протезах, ортодонтических аппаратах. Они являются пластмассами горячего отвердения. Бесцветная пластмасса применяется для изготовления базисов протезов в тех случаях, когда противопоказан окрашенный базис, а также для других целей, когда необходим прозрачный базисный материал.

д) «Синма-74», «Синма-М» – пластмассы, выпускающиеся в виде порошков белого цвета разных оттенков, от ярко-белого до темно-коричневого, и жидкости. Пластмассы горячего отверждения применяются для изготовления коронок, небольших мостовидных протезов, фасеток.

К самоотвердевающим пластмассам этой группы относятся:

а) «Протакрил», «Редонт 01,02,03» – применяются для починок, перебазировки базисов съемных протезов, а также для изготовления простейших ортодонтических или ортопедических аппаратов;

б) «Норакрил», «Акрилоксид», «Стадонт», их отличительная особенность – наличие гаммы белых цветов от серого до коричневого оттенков. Применяются для коррекции пластмассовых коронок, мостовидных протезов;

в) «Карбопласт» – белая самоотвердевающая пластмасса, которая используется для изготовления индивидуальных ложек.

2. Эластические пластмассы подразделяются на: а) акриловые («Эладент», «ПМ», «Уфи-гель»); б) силиконовые («Ортосил», «Ортосил-М», «Боксил», «Моллосил»); в) полихлорвиниловые («Ортопласт», «Эластопласт»); г) уретандиметакрилатовые («Изозит»).

«Эладент» представляет собой эластичную пластмассу на основе винакриловых сополимеров.

«Ортосил» – силиконовый эластичный материал, имеющий резиноподобную консистенцию, хорошо соединяется с пластмассами. «Эладент» и «Ортосил» применяют для изготовления двуслойных съемных протезов при необходимости создания мягкой прослойки, снижающей давление на подлежащие опорные ткани.

«Боксил» – это пластмасса на основе наполненного силиконового каучука холодной вулканизации. Имеет белый цвет, становится резиноподобной после затвердевания. Предназначена для изготовления боксерских капп.

«Ортопласт» – эластический материал розового цвета, из которого изготавливают эктопротезы при дефектах мягких тканей лица. Имеет шесть оттенков.

«Эластопласт» – пластмасса розового цвета, горячего отвердения, служит основой боксерских капп.

«Изозит» применяется как облицовочный материал при изготовлении металлопластмассовых конструкций зубных протезов. Пластмасса белого цвета с гаммой оттенков для дентина, пришеечной области, режущего края, что позволяет регулировать прозрачность и придавать зубам естественность и натуральность.

К основным материалам относятся также керамические материалы: фарфор, ситаллы. Фарфор – продукт, получаемый в результате спекания и обжига сырьевой массы, состоящей из различных компонентов. Под действием высокой температуры отдельные ингредиенты вступают в монолитную связь. Современный стоматологический фарфор по температуре обжига классифицируется на: тугоплавкий (1300-1370˚С), среднеплавкий (1090-1260˚С) и низкоплавкий (870-1065˚С). Тугоплавкий фарфор состоит из 81% полевого шпата, 15% кварца, 4% каолина. Среднеплавкий содержит 61% полевого шпата, 29% кварца, 10% различных легкоплавких добавок. В состав низкоплавкого фарфора входит 60% полевого шпата, 12% кварца, 28% легкоплавких добавок. Полевой шпат создает блестящую глазурированную поверхность зубов после обжига. Кварц уменьшает усадку фарфоровых масс и снижает хрупкость изделия. Каолин оказывает влияние на его механическую прочность и термическую стойкость. Легкоплавкие добавки (борная кислота, карбонат лития, окись магния и карбонат натрия) снижают температуру плавления керамических масс. Тугоплавкий фарфор используется для изготовления искусственных зубов для съемного протеза. Среднеплавкие и низкоплавкие фарфоры применяются для изготовления коронок, вкладок и мостовидных протезов.

Керамическая масса должна отвечать целому ряду требований, которые можно разделить на четыре группы: физические, биологические, технологические и эстетические. К физическим характеристикам относится прочность при сдвиге, сжатии, изгибе; к биологическим – нетоксичность, отсутствие аллергизующих компонентов; к технологическим – отсутствие включений, коэффициент линейного термического расширения должен соответствовать такому на металлической основе; к эстетическим – прозрачность, цветоустойчивость, люминисценция. Представители отечественных фарфоровых масс («Гамма», «Радуга», «МК» и др.) выпускаются в виде порошков до 20 и более цветов. Зарубежные массы: «Вита», «Виводент», «Омега», «Ин-Керам», «Витахром-Дельта», «Карат» и др.

Ситаллы – стеклокристаллические материалы, обладающие высокой прочностью, твердостью, химической и термической стойкостью, низким температурным коэффициентом расширения, индифферентностью. Представители: «Сикор», «Симет», литьевой ситалл, «Пирокерам», «Витокерам». Применяют для изготовления искусственных коронок и мостовидных протезов небольшой протяженности во фронтальном участке зубного ряда.

Различают механические, физические, технологические и химические свойства конструкционных материалов. Механические свойства материалов – это способность материалов сопротивляться деформирующему и разрушающему воздействию внешних механических сил в сочетании со способностью при этом упруго и пластически деформироваться. Выделяют следующие механические свойства: твердость, прочность, упругость, пластичность. Твердостью называется способность тела оказывать сопротивление при внедрении в его поверхность другого тела. Это важная характеристика материала, позволяющая судить о способности материала сопротивляться износу. Прочностью называют способность материала сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь и не деформируясь. Это одно из основных требований, предъявляемых к материалам, из которых изготавливают все виды протезов. Прочность материала зависит от его природы, строения, размеров изготовленных из него изделий, величины нагрузок и характера их действия. Упругость – это способность материала изменять форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать форму после снятия этой нагрузки. Наглядным примером упругих свойств материала может служить растяжение металлической пружины и изгиб стальной проволоки. После устранения действия силы все эти тела приобретают прежнюю форму. Пластичность – свойство материала, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузок и сохранять эту форму после того, как нагрузка перестает действовать. Этим свойством обладают многие слепочные массы, воск, металлы.

При изготовлении протезов применяют различные технологические процессы: литье, ковка, штамповка, прокатка, волочение, отжиг, закалка, паяние, отбеливание, шлифовка и полировка.

Для получения металлических деталей посредством литья используют два метода: метод литья по выплавляемым моделям из моделировочного воска в формах из огнеупорного материала и метод литья по выплавляемым моделям на огнеупорных моделях, помещенных в формы из огнеупорного материала.

Процесс литья включает ряд последовательных операций: 1) изготовление восковых моделей деталей; 2) установку литникобразующих штифтов и создание литниковой системы; 3) покрытие моделей огнеупорным облицовочным слоем; 4) формовку моделей огнеупорной массой в муфеле; 5) выплавление воска; 6) сушку и обжиг формы; 7) плавку сплава;

Для заполнения металлом полости какой-либо формы на него следует создать давление. В зависимости от характера давления на металл различают следующие методы литья: под давлением, центробежное и вакуумное.

После механической обработки сплавы становятся менее пластичными и приобретают такие свойства, как хрупкость и повышенную жесткость. Чтобы улучшить обрабатываемость сплава, снять внутреннее напряжение, снизить твердость и повысить пластичность и вязкость, металл подвергают отжигу. Отжигом называется процесс нагрева металла до температуры, при которой происходят структурные изменения в сплаве, выдержка при этой температуре и последующее медленное охлаждение.

Другим видом термической обработки сплавов металлов является закалка. Закалкой называется нагрев сплава до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением. Назначение закалки – предание сплаву высокой твердости и повышенной прочности.

Паяние – процесс соединения металлических частей протезов посредством расплавления родственного сплава с более низкой температурой плавления. Этот сплав называется припоем.

При любом нагревании металла открытым пламенем под действием кислорода воздуха он покрывается окисной пленкой – окалиной. Для дальнейшей работы с таким металлом ее необходимо удалить. Процесс снятия окалины с поверхности металла называется отбеливанием, а вещества, служащие для растворения окалины, – отбелами. В качестве отбелов для нержавеющей стали используют сильные химические растворы, состоящие из соляной, азотной, серной кислот и воды. Для серебряных сплавов отбелом служит 96% спирт, для золотых сплавов – 40-50% раствор соляной кислоты.

В последнее время для изготовления различных ортопедических конструкций стоматологами широко используются такие технологические методы, как фрезерование, плазменное напыление и гальванопластика.

В промышленности фрезерованием называют процесс обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок методом резания с помощью специальных режущих инструментов, называемых фрезами. Фрезы – это многолезвийные инструменты. С их помощью с металлической заготовки снимается необходимый слой материала до получения детали с заданными размерами, формой и чистотой поверхности. Используют фрезерование при изготовлении бюгельных и съемных пластиночных протезов с замковой и телескопической системами фиксации. При изготовлении несъемных протезов пользуются методом компьютерного фрезерования. Процесс компьютерного фрезерования зубных протезов включает в себя получение исходных данных с помощью трехмерного цифрового сканирования, передачу их на компьютер и обработку с последующим изготовлением реставрации на станке-автомате, управляемом этим же компьютером. Для этих целей используются системы CAD\CAM, которые можно разделить на две большие группы: это неавтономные системы, сканирующая часть которых устанавливается в клинике, а фрезерование происходит в специализированной централизованной лаборатории, и автономные системы, сканирование, моделировка и фрезерование протезов в которых происходит непосредственно в клинике. К последней группе относится система CEREC.

В основе плазменного напыления лежит процесс создания на поверхности каркаса зубного протеза ретенционного металлического слоя (микроперлы) толщиной всего 50-70 мкм. Напыляемый материал (порошок нержавеющей стали или КХС) в плазменной струе нагревается, расплавляется, и происходит формирование покрытия. Кроме механического сцепления, прочность покрытия обеспечивается за счет ряда других механизмов, включая диффузию компонентов покрытия в основной материал, сплавление и химическое взаимодействие. В результате, на поверхности коронки образуется развитая пористая поверхность со степенью развития в 250 раз, в поры которой легко проникает любой облицовочный материал, образуя прочное бесщелевое соединение. Авторами выделяются следующие основные направления применения метода плазменного напыления в ортопедической стоматологии: нанесение металлических и керамических ретенционных покрытий на несъемные конструкции каркасов зубных протезов из металла с последующей облицовкой пластмассой, керамикой, ситаллами и фотокомпозитами; создание «корковых» зубных протезов на основе формообразующих покрытий из металлов и керамики на гипсовых заготовках с последующей облицовкой их различными видами пластмасс и фарфором; нанесение покрытий на детали штифтовых стоматологических конструкций; нанесение покрытий из металлов и биологически активных керамических материалов на внутрикостные зубные имплантаты.