DE60303964T2

DE60303964T2 - Verstärkte keramikrestauration

Info

Publication number: DE60303964T2
Application number: DE60303964T
Authority: DE
Inventors: Maria Joseph VAN DER ZEL; Jan Slor; Jacobus Theodorus GRINWIS; Andre Marcel DE KLER; Tsadok Tsadok Hai; Peter Kreuder
Original assignee: Elephant Dental BV
Current assignee: Elephant Dental BV
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: EP1396237A1; EP1534169A1; CN100446737C; CA2504739C; JP4381985B2; JP2005537848A; EP1534169B1; US20060099552A1; WO2004021921A1; BR0313998A; AU2003261027A1; CA2504739A1; ATE319384T1; KR20050057198A; CN1678251A; DE60303964D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ästhetische Keramikzahnrestauration und insbesondere eine Krone, Teilkrone oder Brücke. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Produkts. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer ästhetischen warmgepressten Restauration in Okklusion, die durch eine Zirkoniumdioxid-Suprastruktur verstärkt ist, sowie das auf diese Weise erhältliche Produkt.
Bei Zahnrestaurationen handelt es sich hauptsächlich um Metall-Keramik-Verbundstrukturen, die ein zum Tragen einer Last verwendetes Metallgerüst und Keramik- oder Porzellanbeschichtungen für das ästhetische Erscheinungsbild umfassen. Detaillierter handelt es sich heutzutage bei ca. 80% aller festsitzenden Restaurationen um Metall-Keramik-Restaurationen; diese Metall-Keramik-Restaurationen zeigen nach 7,5 Jahren eine klinische Überlebensrate von mindestens 95%.
Bei der überwiegenden Mehrheit der Herstellungsverfahren wird das Keramikmaterial unter Verwendung von wiederholter Schichtausbildung aufgebracht. Insbesondere wird eine Schicht aus Keramik oder Porzellan aufgebracht und anschließend gebrannt oder gesintert, wobei die Schritte wiederholt werden, bis die geeignete Zahnrestauration erhalten wird. Während dieses herkömmlichen Verfahrens schrumpft jede aufeinander folgende Porzellanschicht während des Sinterns. Durch dieses Schrumpfen wird es sehr schwer, einwandfreie Okklusalkontakte mit den Gegenzähnen zu erhalten.
Es wäre deshalb sehr wünschenswert, ein verglichen mit dem traditionellen Porzellanschichtungsverfahren kosten- und zeitsparendes Verfahren zu finden.
Ein anderer Nachteil der herkömmlichen Schichtungstechnik liegt darin, dass häufig Defekte wie Bläschen oder Risse gebildet werden, die eine nachteilige Wirkung auf die Haftung zwischen Porzellan und entweder der durchsichtigen Schicht oder dem Kern oder dem Trägermaterial haben.
Auf dem Stand der Technik wurden Versuche durchgeführt, diese Probleme zu lösen oder zu reduzieren. Angesichts dessen kann auf einen Artikel mit dem Titel „Gießen, Pressen, Modellieren" veröffentlicht in DZWE (Woche) 23/02, verwiesen werden. In dieser Literaturangabe ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnrestaurierung in Okklusion beschrieben, wobei eine gegossene Metallstruktur zuerst mit zwei undurchsichtigen Trennlagenschichten bedeckt wird, gefolgt von Aufwachsen, bis die Okklusalkontakte mit den gegenüberliegenden Zähnen und Mesiodistalkontakte mit den benachbarten Zähnen erhalten werden. Eingüsse werden auf das Wachsteil aufgebracht, die Restauration wird in einem feuerfesten Material eingebettet, und eine zahnfarbene Glaskeramik wird auf die Metallvorstruktur gepresst. Auf Grund der nichtdurchsichtigen Natur des Metalls schimmert das Metall durch die durchsichtige äußere Glaskeramik, was zu einer weniger attraktiv aussehenden Restauration führt.
Neben der Tatsache, dass diese bekannten Metall-Keramik-Kombinationen Beschränkungen bezüglich des ästhetischen Erscheinungsbilds zeigen, wurde in den letzten Jahren die Verwendung von Metallen im Mundhohlraum auf Grund ihres biologischen Unverträglichkeitsrisikos diskutiert. Dies führte zu dem Bedarf an biologisch inerten, metallfreien Zahnrestaurationen.
Auf dem Fachgebiet wurde vorgeschlagen, diesen Bedarf durch die Herstellung von Vollkeramikzahnrestaurationen oder Prothesen zu erfüllen. Derartige Vollkeramikzahnrestaurationen wurden aus Feldspat-Porzellan, mit Leucid verstärktem Porzellan, Aluminiumoxid, glasinfiltriertem porösem Aluminiumoxid und Glaskeramiken hergestellt. Diese Keramikmaterialien zeigen jedoch geringe Biegefestigkeiten und Zähigkeit, wobei diese Eigenschaften Designbeschränkungen, Unzu verlässigkeit und z.B. für Zahnbrücken komplizierte mehrstufige Herstellungsverfahren einschließen.
Auf der Basis dieser Funde richtete der Fachmann für den Ersatz der Metallbasis seine Aufmerksamkeit auf Materialien auf Zirkoniumdioxidbasis, da Zirkoniumdioxid viel versprechende Eigenschaften in Bezug auf Haltbarkeit und Lebensdauer aufweist. Es kann auf den Artikel von Filser et al. mit dem Titel „All-Ceramic Dental Bridges by Direct Ceramic Machining (DCM), wie veröffentlicht in: Materials in Medicine, Materials Day, Department of Materials, Herausgeber M:O: Speldel; P:J: Uggowitzer; vdf Hochschulverlag AG, ETH Zürich; Zürich (1998) 165–189 verwiesen werden. Zirkoniumdioxidstrukturen können durch Schlickerguss oder durch Fräsen hergestellt werden. Auf Grund der Trübheit von Zirkoniumdioxid wird zahnfarbenes Zahnglas verwendet, um die korrekten natürlichen ästethischen Erscheinungsbilder der Zirkoniumdioxidbasis hervorzubringen.
Bei dem Zirkoniumdioxid handelt es sich hauptsächlich um teilstabilisiertes Zirkoniumdioxid und detaillierter um tetragonales Zirkoniumdioxid, das mit Yttriumoxid mit hoher Festigkeit und Zähigkeit stabilisiert wurde.
Das Ausgangspulver für diese Keramikrestaurationen weist, wie detaillierter im Artikel von Filser et al. beschrieben, spezielle Anforderungen im Hinblick auf die Teilchengröße und Morphologie auf. Diese Anforderungen sind für ein homogenes Ergebnis hinsichtlich der Konsolidierung durch isostatisches Pressen bei einem Druck von höher als 2000 bar nötig. Die Blöcke werden anschließend bei 900°C teilgesintert, bis die Pulverteilchen durch Einschnürungswachstum gebunden werden, um eine Festigkeit des Keramikkörpers zu erhalten, die hoch genug ist, das dieser gefräst werden kann. Das Fräsen wird unter Berücksichtigung eines Verwickelungsfaktors durchgeführt, der der erwarteten Sinterschrumpfung im Sinterendschritt entspricht. Die Zirkoniumdioxidstruktur wird dann mit einem Furnierporzellan beschichtet, um die Anforderungen des Patienten bezüglich der Farbe und Durchsichtigkeit zu erfüllen.
In EP-A-0631995 werden Vollkeramikrestaurationen durch Pressen und Erwärmen einer Kombination von 50–99 Gew.-% Keramik und 1,50 Gew.-% Glas in einer Form hergestellt. Obwohl es in der Erfindung von EP-A-0631995 bevorzugt ist, Aluminiumoxidpulver und/oder Zirkoniumdioxidpulver als Keramik zu verwenden, wird auch mit Yttrium stabilisiertes Zirkoniumdioxid erwähnt. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass der ästhetische Charakter der Prothese durch Furnierbildung auf dem Keramik/Glas-Verbundmaterial verbessert werden kann. Die Furnierzusammensetzung wird weder durch Pressen aufgebracht, noch ist sie detailliert beschrieben.
Obwohl die traditionelle Schichtungstechnik verwendet werden könnte, handelt es sich beim Warmpressen von Zahnglas in eine unsichtbare Wachsform um einen effizienteren und wirtschaftlicheren Weg.
EP-A-0218853 offenbart YTZP, das in zwei Stufen in oxidierender Atmosphäre gesintert wird, wobei die zweite Stufe durch isostatisches Heißpressen erfolgt. Zum Bilden einer farbigen Keramik kann dem gesinterten Material ein Farbmittel, ein anorganisches Pigment, zugesetzt werden. Die Keramik kann für Zahnkronen verwendet werden.
Die US-Patentanmeldung Nr. 2002/006532 offenbart einen YTZP-Zahnbestandteil. Die Korngröße beträgt weniger als 0,5 μm. Die Keramik wird derart behandelt, dass eine glänzende Phase und eine Haftoberfläche gebildet werden.
Cornelissen stellt in TTM: Magazine voor Tandartsen en Tandtechnici 10 (2001) und in Quintessenz Zahntech. 28(2) (2002), 150–158 eine Beschreibung für die Cordent-Krone bereit. Diese Krone wird durch direktes Modellieren der gesamten Dentinform. einschließlich Kronenschulter, zu einer gelben AGC-Galvano-Kappe, Einbetten in feuerfestes Material, Pressen der Keramik und Herausnehmen, gefolgt von freilegenden und glasierenden Brennungen hergestellt. Es wird angegeben, dass die gelbe Metallkappe einen hübschen tieforangefarbenen Schein am Okklusal und in der Nähe der Kanten bereitstellt. Cornelissen merkt an, dass bei der Cordent-Krone die Vorteile von Vollkeramiksystemen mit den Vorteilen von Metall-Keramik-Systemen kombiniert werden.
Verfahren sind beschrieben, in welchen ein Wachsmodell in einem feuerfesten Material eingebettet wird und das Wachs nach dem Aushärten der Form gebrannt wird. Ein Glasmaterial in Form eines dichten Pellets wird über die Pressanschlusskanäle eingebracht, und das Pellet wird mit einem feuerfesten Zylinder unter Warmplastifizieren in der Form gepresst.
Diesen Materialien mangelt es für die Verwendung für stärker beanspruchte Anwendungen wie Brücken an ausreichender Festigkeit.
Erfindungsgemäß werden Vollkeramikzahnrestaurationen hergestellt, die alle hier umrissenen Anforderungen kombiniert mit den Vorteilen der auf dem Fachge3biet beschriebenen Systeme erfüllen. Andere Vorteile und Nutzen der vorliegenden Erfindung werden nach Lesen der folgenden Beschreibung klar.
Detaillierter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vollkeramikzahnrestauration, die in Okklusalkontakt mit gegenüber liegenden Zähnen und in Mesiodistalkontakt mit benachbarten Zähnen liegen sollte, umfassend das Warmpressen eines zahnfarbenen Glaspresslings oder einer vollständigen oder teilweisen Trägerstruktur aus mit Yttriumoxid angereichertem tetragonalem Zirkoniumdioxid (YTZP), das aus einer mit Yttriumoxid angereicherter tetragonaler Zirkoniumdioxidkeramik mit einer wie durch das lineare Abschnittverfahren gemessenen Korngröße von weniger als 0,6 μm zusammengesetzt ist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (thermal expansion coefficient; TEC) des Glaspresslings zwischen 9,0 und 11,0 μm/m·K (gemessen im Bereich von 25–500°C) liegt und die Presstemteratur des Glaspresslings zwischen750 und 1000°C liegt.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vollkeramikzahnrestauration, umfassend eine vollständige oder teilweise Trägerstruktur aus mit Yttriumoxid angereichertem tetragonalem Zirkoniumdioxid (YTZP) und einen durch das Verfahren der Erfindung erhältlichen warmgepressten zahnfarbenen Glaspressling. Vorzugsweise ist diese Restauration derart modelliert, dass sie in Okklusalkontakt mit gegenüber liegenden Zähnen und in Mesiodistalkontakt mit benachbarten Zähnen liegt.
Überraschenderweise wurde erfindungsgemäß gefunden, dass eine zahnfarbene Glaskeramik beim Pressen auf eine starke Zirkoniumdioxidstruktur, die einen bestimmten Durchsichtigkeitsgrad aufweist, auch dann eine sehr natürlich aussehende Restauration erhalten werden kann, wenn keine Trennlage verwendet wurde. Das verwendete Zirkoniumdioxid wird in vorstehend erwähntem Artikel von Filser et al. genannt und ist detaillierter von Lüthy in W:H: Mörmann (Herausgeber), CAD/CIM in Aestetic Dentistry, Quintessenz, Chicago, (1996), 229 ff beschrieben und weist eine hohe Festigkeit auf und kann für Trägerstrukturen in Einzelelementrestaurationen sowie in größeren Konstruktionen wie Brücken mit 3–4 Einheiten verwendet werden.
Das Vermögen, eine zahnfarbene Glaskeramik auf eine derartige Struktur zu pressen, bedeutet, verglichen mit dem Schichten von Porzellanpulver und anschließenden Sintern des Pulvers, wie es in der traditionellen Weise üblich ist, eine enorme Zeitersparnis. Diese Kosten- und Zeitersparnis befindet sich im Vergleich mit dem traditionellen Porzellanschichtungsverfahren. Während dieses letzteren Verfahrens schrumpft jede aufeinender folgende Porzellanschicht während des Sinterns, wodurch es schwer wird, einwandfreie Okklusalkontakte mit den Gegenzähnen zu erhalten.
Da der Pelletpressling schon in Zahnfarbe vorliegt, variiert die Farbe der Restauration von der vorgegebenen Farbe nicht, wie es der Fall sein kann, wenn mit einer Vielzahl von Schichten beschichtet wird. Das Färben des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Porzellans ist dem Fachmann bekannt. Ein geeignetes Verfahren ist detailliert in ED-OS-199 04 522 beschrieben, wobei das Dokument unter Bezugnahme in der vorliegenden Beschreibung zum Beschreiben des Färbeverfahrens eingebracht ist.
Es ist z.B. möglich, reine Oxidpigmente auf das Zirkoniumdioxid aufzubringen, gefolgt vom gemeinsamen Sintern des Zirkoniumdioxids und der Oxidpigmente. In einer besonderen Ausführungsform werden die Pigmente mit einem Bindemittel zu einem als Stift zu verwendenden Block oder Zylinder gepresst, um die Pigmente auf die Zirkoniumdioxidoberfläche aufzubringen.
In einer anderen Ausführungsform wird die teilgesinterte Zirkoniumdioxidstruktur mit einer Lösung von Metallchloriden, -nitraten, -acetaten oder -alkoholaten imprägniert und anschließend getrocknet und gesintert, um nach dem Sintern eine zahnfarbene Zirkoniumdioxidstruktur zu erhalten. Sehr geeignete Ergebnisse werden unter Verwendung von Metallen der Gruppe Eisen, Praesodinium, Nickel, Cer, Erbium, Cobalt und Kupfer erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Trägerstruktur dicht gesintert; vorzugsweise wird die Keramik durch CAD/CAM-Technologie hergestellt. Insbesondere wird die Keramik in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung durch ein CAD/CAM-System in ungesintertem Zustand oder in teilgesintertem Zustand gefräst, gefolgt von Sintern zu voller Dichte.
Im Verfahren der Erfindung werden sehr gute Ergebnisse mit einer Trägerstruktur erhalten, die durch elektrophoretische Abscheidung von Zirkoniumdioxid aus einer Aufschlämmung, gefolgt von Sintern zu voller Dichte gebildet wird.
In einer anderen Ausführungsform wird die Struktur aus einem heißen isostatiosch gehoppten Zirkoniumdioxid herausgefräst.
Neben Vorstehendem lehren die Deutsche „Patentschrift" 196 30 412 und die entsprechende US-A-5,833,464 ein Verfahren zur Herstellung eines Vollkeramikzahnaufbaus auf einem Zirkoniumdioxidwurzelstift, wobei ein Zirkoniumdioxidglas gegen den Wurzelstift, der einen TEC aufweist, der gleich oder bis zu 3,0 μm/m·K höher als der TEC des Zirkoniumdioxidglases ist, warmgepresst wird. Diese Dokumente des Fachgebiets beschreiben auch den Aufbau eines Zahnersatzes mit Zirkoniumdioxidglas ohne die Erwähnung dessen, wie das Zirkoniumdioxid verwendet wird. Auf Okklusalrestaurationen, wie es der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wird kein Bezug genommen. Außerdem weist das im Deutschen und US-Patent beschriebene Zirkoniumdioxidglas eine geringe Transparenz auf und kann für ästhetische zahnähnliche Restaurationen, wie es bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist, nicht verwendet werden.
Das Verfahren der Erfindung presst die Okklusalkontakte direkt zu einem ästhetischen Arbeitsmaterial, nachdem der Okklusalkontakt mit den Gegenzähnen und die Mesiodistalkontakte mit den benachbarten Elementen auf traditionelle Weise präzise in Wachs modelliert wurden.
Ein anderer Vorteil gegenüber dem traditionellen Schichten liegt in einer Struktur mit wenig Defekten und hoher Dichte, die durch Pressen eines dicht gesinterten Glases statt dem Aufbringen eines Porzellans als pulverförmige Substanz mit anschließendem Sintern erhalten werden kann. Letzteres zeigt sehr selten eine blasenfreie Struktur.
Ein anderer Vorteil gegenüber dem traditionellen Schichten ist die Haftung, die zwischen dem durchsichtigen Material und dem Zirkoniumdioxidkern erhalten wird. Während des Schichtens zeigt die Grenzschicht häufig Defekte wie Blä schen und Risse, während das aufgepresste Glas eine ausgezeichnete defektfreie Grenze zeigt, was zu einer besseren Haftung und einer höheren Strukturfestigkeit führt.
Für bestimmte Ausführungsformen können Vorteile erhalten werden, wenn eine herkömmliche Trennlage auf die Zirkoniumdioxidträgerstruktur aufgebracht wird, wobei die Trennlage einen Schmelzpunkt aufweist, der um weniger als 50°C geringer als die Presstemperatur des Glaspresslings ist.
Das Verfahren bietet einen anderen Vorteil in der Möglichkeit des direkten Pressens einer Schulter mit einem perfekt passenden Rand, ohne dass die Unterstruktur an der Kante des Trägematerials sichtbar wird. Dafür wird die Kante des Trägerkerns mit 0,5 bis 2 mm von der Kante kurz gehalten.
Das Verfahren der Erfindung weist bei Verwendung der heißgepressten Keramik als Schultermaterial (3; rechts) den Vorteil der Möglichkeit des Bildens eines Chameleoneffekts auf. Da das Wachs nach dem Einpassen der Zirkoniumdioxidstruktur auf die Gipspressform aufgebracht wurde, kann das Aufwachsen für die Schulter der Pressform exakt um den Rand folgen, und die anschließend gepresste Schulter, die in der Glaskeramik reproduziert wurde, weist dieselbe gute Einpassung auf. Auf traditionelle Weise unter Beteiligung von mehreren Schichtungsschritten von Porzellan müssen auf Grund der Schrumpfung des Porzellanpulvers während des Sinterns verschiedene Korrekturen mit Porzellanzugaben durchgeführt werden, um einen passenden Rand zu erhalten.
In einem besonderen Aspekt des Verfahrens der Erfindung wird daher die Struktur mit 0,5 bis 2,0 mm von der Kante zu der herzustellenden Endrestauration kurz gehalten, wonach der Glaspressling in einer derartigen Weise gepresst wird, dass eine ästhetisch angenehme Schulter gebildet wird, ohne dass der Kern am Rand sichtbar wird.
Vorzugsweise werden Spannungen auf dem Kern nur dann angelegt, wenn die Schulter frei vom präparierten Zahn gelassen wird.
Die Erfinder fanden, dass die Stabilität der Haftbindungsstärke zwischen dem Glas und dem Zirkoniumdioxid entscheidend von der Anfälligkeit des Zirkoniumdioxidmaterials für einen Abbau bei niedriger Temperatur (LTD) abhängt. Obwohl es bekannt ist, dass YTZP-Zirkoniumdioxidkeramiken eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, ist auch bekannt, dass sie für einen Festigkeitsabbau durch Einwirkung von Dampf im Temperaturbereich von etwa 100 bis 500°C anfällig sind. Der Ursprung für dieses LTD-Phänomen wird einer Reaktion unter Beteiligung von Wasser und der Zr-O-Zr-Bindungen der Keramik zugeschrieben. Diese Reaktion verursacht die Umwandlung von Zirkoniumdioxidkörnern aus ihrem gewünschten tetragonalen Zustand zum monoklinischen Zustand. Diese Umwandlung wird durch eine Volumenausdehnung im umgewandelten Korn von etwa 4 Vol.-% erzielt, wodurch Mikrorisse im Bestandteil, begleitet von Festigkeitsabbau verursacht werden.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass im Mund vorliegende Umgebungsbedingungen derart sind, dass LTD in den Zirkoniumdioxidzahnbestandteilen auftreten kann, und dass dieses Phänomen einen nachteiligen Einfluss auf die Festigkeit der YTZP-Zahnglasbindung aufweist. Insbesondere werden die Temperaturen im Mund typischerweise durch einen Wärmekreislauf zwischen etwa 5 und 55°C simuliert. Obwohl diese Temperaturen etwas unterhalb denjenigen liegen, die typischerweise mit dem LTD-Phänomen verbunden sind, schlugen Chevalier et al. (siehe Bioceramics 10 Herausgeber L. Sedel und C: Rey (Proc. of the 10^th Int. Symp. on Ceramics in Medicine, Paris, Frankreich, Oktober 1997) Elsevier Sciencs Ltd.) vor, dass LTD auch in einigen YTZP- Zirkoniumdioxiden bei so niedrigen Temperaturen wie etwa 37°C auftreten kann. Folglich wird angenommen, dass LTD auf YTZP in Zahnsystemen einwirken kann. Im Hinblick auf die YTZP-Glasbindungen wird angenommen, dass LTD des YTZP allgemeine Mikrorisse in der Nähe des umgewandelten Korns und insbesondere an der ungebrochenen Oberfläche von YTZP-Material verursachen kann, und das diese Mikrorisse die Haftbindungsfestigkeit des Glas-Zirkoniumdioxid-Systems abbauen können und den weiteren Zugang von Wasser zu dem Zirkoniumdioxidmaterial gewähren, wodurch die Verbreiterung von LTD beschleunigt wird.
Die in den Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführten Auswahlen verhindern oder hemmen zumindest oder reduzieren LTD.
In Artikeln von Chevalier et al. sind geeignete mit Yttriumoxid stabilisierte Zirkoniumdioxide zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung identifiziert.
Sehr gute Ergebnisse werden in einem Verfahren erhalten, in welchen die Anschlussstelle zu dem Pelletpresslingbehälter und die Probe durch eine kontinuierliche Fließplatte mit einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm gebildet wird. Diese Ausführungsform ist detailliert in 8 und im beigefügten Text beschrieben.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, wobei:
1 einen schematischen Überblick einer Zirkoniumdioxidstruktur mit Aufwachsung zeigt;
2 die Zirkoniumdioxidstruktur von 1 nach dem Pressen zeigt;
3 Endrestaurationen mit einer Trennlage und mit einer Zirkoniumdioxidschulter (Fachgebiet) (links) und mit einer Schulter aus erfindungsgemäßen warmgepressten Keramiken (rechts) zeigt;
4 ein Fließdiagramm zur Herstellung von in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zirkoniumdioxidstrukturen zeigt;
5 ein Fließdiagramm zur Herstellung des Pressschritts zeigt, wobei ein Glaspressling auf die erfindungsgemäßen Zirkoniumdioxidstrukturen aufgebracht wird;
6 eine Mikrofotografie eines auf YTZP-Zirkoniumdioxid gepressten Zahnglases in Abwesenheit einer Trennlage zeigt;
7 eine Mikrofotografie einer auf YTZP- Zirkoniumdioxid gepressten Zahnglases, bedeckt mit einer Trennlage B zeigt; und
8 eine spezielle Fließplatte für die gepresste Glasstruktur zeigt.
Literaturangaben: DE 19904522 AJ Offenlegungsschrift ESPE Dental AG, Chevalier et al. Bioceramics 10: 135–138 (1997) DE 19630412 C2 Ivoclar Root pin, Filser et al., DCM Process.
Alle der vorstehend erwähnten Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt, die das Verfahren des Herstellens einer ästhetischen warmgepressten Restauration in Okklusal- und Mesiodistalkontakt mit benachbarten und gegenüberliegenden Zähnen zeigt, die durch eine feinkörnige mit Yttriumoxid angereicherte tetragonale Zirkoniumdioxid(YTZP)-Trägerstruktur verstärkt ist.
Die hergestellte neue Glaszusammensetzung weist eine Presstemperatur von etwa 750–1000°C und vorzugsweise von 900–950°C und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 9,0 bis 11,0 und vorzugsweise von etwa 9,0 bis 10,0 × 10^–6/°C 25 bis 500°C) auf.
Insbesondere fanden die Erfinder ein Glas mit geringer Ausdehnung oder vorzugsweise ein Glaskeramikmaterial, das zum geeigneten Überpressen einer Zirkoniumdioxidsuprastruktur wie eine Krone, Teilkrone oder Brücke entwickelt wurde.
Unter Berücksichtigung der hier angegebenen Richtlinien weist das im Verfahren der Erfindung verwendete Glas vorzugsweise die folgende chemische Zusammensetzung 7–15 Gew.-% Al₂O₃, 13–23 Gew.-% (K₂O + Na₂O), 1–3 Gew.-% (BaO + CaO), 1–3 Gew.-% (Sb₂O₃ + Li₂O) und 0,2–1,2 Gew.-% Fluor, wobei der Ausgleich SiO₂ ist, und Farbzusammensetzungen auf. In einer stärker bevorzugten Ausführungsform weist das Glas die folgende chemische Zusammensetzung 7–15 Gew.-% Al₂O₃, 6–14 Gew.-% K₂O, 5–11 Gew.-% Na₂O, 0,2–2,5 Gew.-% BaO, 0,1–1,5 Gew.-% CaO, 1,2–2,5 Gew.-% Sb₂O₃, 0,05–0,5 Gew.-% Li₂O und 0,5–1,0 Gew.-% Fluor, wobei der Ausgleich SiO₂ ist, und Farbzusammensetzungen auf.
Gläser mit geringer Ausdehnung zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können durch Mischen von pulverförmigen Metalloxiden oder -carbonaten oder – nitraten in geeigneten Verhältnissen hergestellt werden. Die gemischten Pulver werden unter Bildung einer Glasschmelze geschmolzen, und anschließend durch auf dem Fachgebiet bekannte Mittel abgeschreckt, getrocknet, kugelgemahlen und gesiebt.
Das aus diesen Gläsern gebildete Pulver weist eine Teilchengröße von vorzugsweise weniger als 106 μm auf; sie werden pigmentiert, um ein zahnähnliches Erscheinungsbild zu erhalten. Dann wird das Pulver mit einem Bindemittel granuliert und einaxial bei Raumtemperatur trockengepresst und dann bei einer Temperatur von 800–1000°C, vorzugsweise 900–960°C für eine Dauer von 1 Minute bis 1 Stunde, vorzugsweise 1–30 Minuten gesintert.
Das auf diese Weise erhaltene Glas-Keramik-Pellet kann dann über eine in die Form eingebettete Zirkoniumdioxidsuprastruktur gepresst werden, um eine Restauration in Okklusalkontakt mit den gegenüber liegenden Zähnen und in Mesiodistalkontakten mit benachbarten Zähnen zu erhalten. Bei einem geeigneten Einbettungsmaterial handelt es sich um ein feuerfestes Material auf Siliciumdioxidbasis wie Carrara^®Press Speed (ex Elephant Dental B.V., Niederlande).
Die Zirkoniumdioxidträgerstruktur wird aus mit Yttriumoxid angereichertem tetragonalem Zirkoniumdioxid hergestellt. Dieses stabilisierte Zirkoniumdioxid sollte eine wie durch das Abschnittverfahren gemessene Korngröße von weniger als 0,6 μm aufweisen. Sehr gute Ergebnisse werden unter Verwendung eines teilweise stabilisierten Zirkoniumdioxids mit einer Dichte von mehr als 99 Gew.-% und vorzugsweise mehr als 99,5 Gew.-% wie 99,8 Gew.-% der theoretischen Dichte mit einer offenen Porosität von weniger als 0,4 % und vorzugsweise weniger als 0,2% erhalten. Das Elastizitätsmodul war nicht höher als 220 GPa und die Bruchzähigkeit betrug mindestens 5 Mpa·m^1/2.
Nicht geeignet waren teilstabilisierte Zirkoniumdioxide (PSZs) wie mit Magnesiumoxid stabilisierte Zirkoniumdioxide (Mg-PSZ) oder mit Calciumoxid stabilisierte Zirkoniumdioxide (Ca-PSZ). Diese Zirkoniumdioxide sind durch eine grobkörnige Struktur (in der Ordnung von etwa 50 μm) gekennzeichnet, die eine bemerkenswerte intergranuläre Restporosität enthält. Zudem erzeugt die Verunreinigungsdiffusion auf Grund der zum Sintern von PSZs nötigen hohen Sintertemperatur an den Korngrenzen häufig eine beträchtliche glasartige Phase, wodurch die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Die schwachen intergranulären Bindungen der groben PSZ-Körner werden während des Hafttests leichter aufgebrochen, wodurch die Gesamtbindungsstärke vermindert wird. Im Gegensatz dazu führt die sehr feine Mikrostruktur von YTZP-Materialien mit biomedizinischer Qualität zu einer sehr starken intergranulären Bindung. Aus diesem Grund schien YTZP ein Material zu sein, das eine Oberfläche bereitstellt, die zum Binden an ein warmgepresstes Glas geeignet ist. Vorzugsweise weist die YTZP-Keramik eine Korngröße von weniger als 0,5 μm auf.
Falls gewünscht kann die Zirkoniumdioxidstruktur durch ionische oder komplexhaltige Lösungen gefärbt werden, die seltene Erdelemente oder Elemente der benachbarten Gruppe enthält. Die teilgesinterte Zirkoniumdioxidstruktur kann z.B. in eine derartige Lösung getaucht, getrocknet und zu ihrer Enddichte gesintert werden.
4 zeigt ein Herstellungsfließdiagramm für die Zirkoniumdioxidstrukturen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Insbesondere wird das Zirkoniumdioxidpulver vorzugsweise unter Verwendung von CAD/CAM-Technologie einem isostatischen Pressvorgang unterzogen. Die Pressform wird einem Teilsintern unterzogen und anschließend gefräst, obwohl sie auch in ungesintertem Zustand vorzugsweise unter Verwendung eines CAD/CAM-Systems gefräst werden kann. Nach dem Fräsen des Überformats wird die gebildete Struktur zu voller Dichte gesintert, wodurch die Zirkoniumdioxidunterstruktur erhalten wird.
Diese Unterstruktur wird weiter nach dem in 5 dargestellten Schema behandelt. Die Unterstruktur und eine Aufwachungsokklusion (siehe 1) werden in ein feuerfestes Material eingelegt. Das Wachs wird gebrannt und die Form vorgewärmt. Glaspellets werden in die Form gepresst, wonach die Einlage entfernt wird (siehe 2). Das gebildete Produkt kann einer Behandlung zum Glasieren seiner Oberfläche unterzogen werden.
In 3 sind zwei Endrestaurationen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das linke Bild zeigt eine Zirkoniumdioxidschulterstruktur, die mit einer Trennlage beschichtet ist, auf welcher ein Glas mit geringer Ausdehnung der Erfindung gepresst ist. Darauf wurde eine geeignete Trennlage, z.B. eine, bestehend aus 54,8 Gew.-% SiO₂, 12 Gew.-% Al₂O₃, 11,5 Gew.-% K₂O, 8,7 Gew.-% Na₂O, 10,4 Gew.-% CeO₂, 1,0 Gew.-% Li₂O und 0,4 Gew.-% B₂O, oder eine, bestehend aus 58,5 Gew.-% SiO₂, 12,6 Gew.-% Al₂O₃, 11,0 Gew.-% K₂O, 7,1 Gew.-% Na₂O, 10,4 Gew.-% CeO₂, 0,4 Gew.-% Li₂O, in einer einzelnen Beschichtung mit 20 bis 40 μm auf eine dicht gesinterte Zirkoniumdioxidträgerstruktur aufgebracht und bei 800°C oder 915°C für beide jeweils veranschaulichte Trennlagen gebrannt.
Die mit Trennlage beschichtete Zirkoniumdioxidabdeckung wurde aufgewachst und wie vorstehend beschrieben eingegossen. Die die Trennlage umfassende Unterstruktur wurde anschließend mit dem Glasmaterial überpresst.
Das rechte Bild von 3 zeigt eine Zirkoniumdioxidunterstruktur mit einer Schulter in warmgepressten Glaskeramiken.
Es wurde zudem gefunden, dass unter Verwendung einer speziellen Fließplatte (8) zum Leiten des Flusses von wärmegepresstem Glas eine bessere Füllung mit weniger Material erhalten wurde, als mit wie in der traditionellen Technik üblichen separaten Eingüssen. Die Platte ist 1,5 bis 2,5 mm dick und beginnt von einer Seite mit dem Pelletpresslingbehälter und liegt über ihre volle Länge in Kontakt mit dem Probenpressling. Die Fließplatte ist mit geeigneten Schneiderädern leichter abzutrennen, als die viel dickeren separaten Eingüsse in der traditionellen Technik. Die Platte stellt einen Kontakt mit der gepressten Probe an einer Stelle her, wo sie die Kontaktoberflächen zu den Gegenzähnen und die Mesiodistalkontaktflächen nicht stört.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter in den folgenden nicht beschränkenden Beispielen veranschaulicht. Wo auf Prozentanteile Bezug genommen wurde, sind, wenn nicht anders angegeben, Gewichtsprozentanteile, bezogen auf das Gewicht der Endzusammensetzung, gemeint.
Beispiele 1–4
Gläser oder Glaskeramikmaterialien mit geringer Ausdehnung, die zum Überpressen einer Zirkoniumdioxidsuprestruktur wie einer Krone, Teilkrone oder Brücke geeignet sind, wurden hergestellt. Dazu wurden durch Mischen von pulverförmigen Metalloxiden oder -carbonaten oder -nitraten in den geeigneten Verhältnissen vier Gemische hergestellt. Die Pulvergemische wurden unter Bildung einer Glasschmelze geschmolzen, gefolgt von Abschrecken, Trocknen, Kugelmahlen und Sieben durch auf dem Fachgebiet bekannte Mittel (siehe Tabelle 1 für die Endzusammensetzungen).
Das aus einer der vier nachstehend erwähnten Gläser gebildete Pulver mit einer Teilchengröße von weniger als 106 μm wird pigmentiert, um ein zahnähnliches Erscheinungsbild zu erhalten. Dann wurde das Pulver mit einem Bindemittel granuliert und einaxial bei 900°C für eine Dauer von 20 Minuten trockengepresst.
Ein teilstabilisiertes Zirkoniumdioxid mit einer Dichte von 99,8% der theoretischen Dichte mit einer offenen Porosität von weniger als 0,2% wurde durch Verfolgen des in 4 dargestellten Verfahrens erhalten. Der Elastizitätsmodul betrug etwa 200 GPa und die Bruchzähigkeit etwa 5 MPa·m^1/2.
Die wie beschrieben erhaltenen Glas-Keramik-Pellets wurden auf die in eine Form eingebettete Zirkoniumdioxidsuprastruktur gepresst, um eine Restauration in Okklusalkontakt mit den gegenüber liegenden Zähnen und Mesiodistalkontakten mit benachbarten Zähnen zu erhalten.
Tabelle 1 Zusammensetzung von warmgepresster Glaskeramik

* TCE wurde von 25 bis 400°C gemessen
N.D. = nicht bestimmt

Ein Trennlagermaterial A, bestehend aus 54,8 Gew.-% SiO₂, 12,9 Gew.-% Al₂O₃, 11,5 Gew.-% K₂O, 8,7 Gew.-% Na₂O, 10,4 Gew.-% CeO₂, 1,0 Gew.-% Li₂O und 0,4 Gew.-% B₂O, wurde in einer einzelnen Beschichtung mit 20 bis 40 μm auf eine dicht gesinterte Zirkoniumdioxidträgerstruktur aufgebracht und bei 800°C gebrannt.
Die mit Trennlage beschichtete Zirkoniumdioxidabdeckung wurde aufgewachst und wie vorstehend beschrieben eingegossen.
Durch Überpressen einer in einer feuerfesten Form eingebetteten Zirkoniumdioxidstruktur auf Silicuimdioxidbasis (Carrara^® Press Speed, Elephant Dental B.V., Niederlande) mit dicht gesinterten Pellets mit der Oxidzusammensetzung von Beispiel 4 schmolz die Trennlage und sickerte zum Randbereich.
Ein anderes Trennlagenmaterial B, bestehend aus 58,5 Gew.-% SiO₂, 12,6 Gew.-% Al₂O₃, 11,0 Gew.-% K₂O, 7,1 Gew.-% Na₂O, 10,4 Gew.-% CeO₂, 0,4 Gew.-% Li₂O, wurde als einzelne Beschichtung mit 20 bis 40 μm aufgebracht und bei 915°C gebrannt. Nach dem Überpressen der Trennlage unter Verwendung der selben Pellets wie vorstehend unter Testen des Trennlagenmaterials A beschrie ben blieb die Schicht an Stelle und gute Ergebnisse wurden im Hinblick auf die Dicke der Trennlage über die gesamte Oberfläche der Zirkoniumdioxidabdeckung für ein gutes ästhetisches Erscheinungsbild erhalten.
Die gebildeten Grenzflächen wurden im Querschnitt untersucht. Die Ergebnisse sind durch die Mikrofotografien in den 6 und 7 dargestellt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vollkeramikzahnrestaurierung, umfassend das Warmpressen eines zahnfarbenen Glaspresslings auf eine vollständige oder teilweise Trägerstruktur aus mit Yttriumoxid dotiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid (YTZP), umfassend eine mit Yttriumoxid angereicherte tetragonale Zirkoniumdioxidkeramik mit einer durch das lineare Abschnittverfahren gemessenen Korngröße von weniger als 0,6 μm, wobei der Glaspressling einen Wärmeausdehnungskoefiizienten (TEC) zwischen 9,0 und 11.0 μm/m·K (gemessen im Bereich von 25 bis 500°C) aufweist und wobei der Glaspressling eine Presstemperatur zwischen 750 und 1000°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägerstruktur aus einer durch CAD/CAM-Technologie hergestellten dicht gesinterten Keramik zusammengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Keramik in ungesintertem Zustand oder in teilweise gesintertem Zustand durch ein CAD/CAM-System gemahlen und anschließend zur vollen Dichte gesintert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Trägerstruktur aus einem heißen isostatisch gehoppten Zirkoniumdioxid heraus gemahlen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägerstruktur durch elektrophoretische Abscheidung von Zirkoniumdioxid aus einer Aufschlämmung, gefolgt von Sintern zu voller Dichte gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Struktur mit 0,5 bis 2,0 mm kurz gehalten wird und der Glaspressling eine ästhetisch angenehme Schulter bildet, ohne dass der Kern am Rand zu sehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei eine Zwischenlage mit einem um 50°C niedrigeren Schmelzpunkt als die Presstemperatur des Glaspresslings auf der Trägerzirkoniumdioxidstruktur aufgebracht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Anschlussstück an den Presspelletbehälter und die Probe eine kontinuierliche Fließplatte mit einer Dicke von 1,5–2,5 mm ist.
Vollkeramikzahnrestaurierung, umfassend eine vollständige oder teilweise Trägerstruktur aus mit Yttriumoxid dotiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid (YTZP) und einen heissgepressten zahnfarbenen Glaspressling, erhältlich gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8.