Prevention of destruction to noble alloy ceramic metal dentures

Full Text

На сегодняшний день в ортопедической стоматологии все большее применение находят безметалловые зубные протезы [1]. Однако безметалловые конструкции уступают ме- таллокермическим по прочности. По результатам 5-летних наблюдений авторов за сохранением целостности несъемных зубных протезов был сделан вывод о превосходстве по прочностным характеристикам металлокерамических конструкций (94,4%) над цельнокерамическими (88,6%). Частота поломок (каркасов и керамической облицовки) цельнокерамических конструкций (6,5 и 13,6%) выше, чем металлокерамических (1,6 и 2,9% соответственно) [2]. Общее количество металлокерамических зубных протезов возрастает и будет увеличиваться в будущем [3]. Конструкции металлокерамических зубных протезов не оказывают отрицательного воздействия на ткани маргинального пародонта опорных зубов и практически не адгезируют на керамической поверхности пародонтопатогенные микроорганизмы в сравнении с облицовкой из композитных и особенно пластмассовых материалов [4, 5]. В связи с ухудшением экологической обстановки возрастает число жалоб на появление аллергических реакций, побочных явлений в полости рта, ухудшение общего состояния организма, частые обострения хронических заболеваний [6]. В связи с этим среди металлокерамических конструкций стоит отдельно выделить зубные протезы на каркасах из сплавов благородных металлов, поскольку они обладают исключительным сочетанием высокотехнологичных свойств и уникальной биосовместимости [7]. Сплавы на основе благородных металлов (золото, серебро, палладий) имеют высокие литейные свойства и позволяют добиваться изготовления каркаса с минимальной усадкой. Многоплановый научный поиск привел к созданию сплавов благородных металлов новейшего поколения, которые по своим медико-техническим данным соответствуют всем стандартам ИСО. Они не оказывают токсического воздействия, обладают высокой коррозионной стойкостью и биологической инертностью [8]. По данным Р. А. Розова, проводившего сравнительный анализ современных несъемных зубных протезов, среди металлокерамических конструкций наиболее благоприятные показатели по эстетическим параметрам и ретроспективным результатам имели зубные протезы на каркасах из золотоплатинового сплава [9]. По сравнению с аналогами, имеющими каркасы из кобальтохромового сплава, у конструкций с золотоплатиновым каркасом отмечено более высокое цветовое соответствие естественным зубам (по экспертным и аппаратурным сведениям), отчетливая полупро- зрачность, опалесценция, эффект ореола, гармоничная мно- гоцветность, блеск, индивидуальные цветовые особенности, лучшее качество моделирования, а также некоторое превосходство по механическим свойствам. Клиническая практика показывает, что одним из наиболее часто встречающихся осложнений в процессе функционирования металлокерамических зубных протезов в полости рта пациентов являются сколы керамического облицовочного покрытия. Распространенными причинами таких сколов покрытия металлокерамических зубных протезов после ортопедического лечения пациентов могут являться нарушения клинико-лабораторных этапов их изготовления, неосторожное отношение пациентов к протезным конструкциям и травмы [10]. Среди прочих причин следует указать несоответствие коэффициента термического линейного расширения (КТЛР) сплава и керамической массы (67% от общего количества сколов), а также деформацию тонкого металлического каркаса в пришеечной области при жевательных нагрузках, слабую химическую связь между керамикой и оксидной пленкой на поверхности каркаса. Согласно данным клинических исследований ряда авторов, изучавших причины и частоту разрушения керамической облицовки металлокерамических зубных протезов, составляет от 0,5 до 10% от общего числа изготовленных. В связи со сложившейся экономической обстановкой зубные техники все чаще используют в своей работе литники, что, по данным ряда авторов, может сильно изменять заданные производителем физико-механические свойства [11, 12]. Мы изучили инструкции к наиболее популярным благородным сплавам и сделали вывод, что данные во многих инструкциях неоднозначны, а в некоторых вовсе не указано возможное процентное содержание литников. Цель работы - научное обоснование предельно допустимого количества добавляемых литников благородных сплавов для исключения риска разрушения металлокерамических зубных протезов путем оценки изменения основных физикомеханических свойств: КТЛР, предела текучести на изгиб, твердости, а также химического состава благородных литейных сплавов в зависимости от содержания отходов в шихте. Материал и методы Нами были исследованы образцы благородных отечественных стоматологических литейных сплавов для изготовления металлокерамических зубных протезов с керамической облицовкой, зарегистрированные и разрешенные к применению на территории Российской Федерации, марок ПЛАГОДЕНТ (Au 85%, Pt 9%, Pd 4%) и ПАЛЛАДЕНТ (Pd 60%, Au 10%), изготовитель ОАО “НПК “Суперметалл”, Москва. Изучение предела текучести образцов на изгиб проведено в центре НИТУ МИСиС совместно с А. Н. Алабиным на аппарате Zwick (Германия). Исходя из данных схожих исследований, было выделено 3 группы для каждого сплава, из которых отливали образцы: первичное литье из гранул; 50% добавления литейного возврата; 100% вторичного литья. Для каждой группы было изготовлено согласно ГОСТа Р ИСО 22674-2012 по 6 образцов. Всего для данного исследования было изготовлено 36 цилиндрических образцов длиной 25 мм и диаметром 2,5 мм. Образец помещали между двух поддерживающих опор, усилие прикладывалось четко между ними в противоположном направлении со скоростью 0,2 мм/мин. Компьютерная программа фиксировала предел текучести, который соответствовал напряжению, при котором остаточная (пластическая) деформация составляла 0,2 % от длины испытуемого образца. Исследования КТЛР проведены в лаборатории НИТУ МИСиС на закалочно-деформационном дилатометре DIL 805 A/D в соотвествии с ГОСТом 10978-83 совместно с П. Ю. Соколовым. Было изготовлено 36 образцов для исследования КТЛР: цилиндры диаметром 5 мм и длиной 10 мм с плоскопараллельными основаниями. Перед испытанием образцы замеряли электронным штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. Образцы помещали в дилатометр и подвергали нагреву от 20 до 500 °C со скоростью 5 ^/мин. Во время нагрева компьютерная программа фиксировала данные, автоматически выводя на экран кривые температурной зависимости линейного расширения образцов. После измерения всех образцов подсчитывали среднее арифметическое и среднее квадратичное отклонение. Изучение твердости образцов по Виккерсу при нагрузке 10 кг проведено в центре коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» НИТУ МИСиС совместно с А. Н. Алабиным на твердометре ZHV10 Zwick (Германия) на 36 образцах (цилиндры длиной 25 мм и диаметром 2,5 мм), зафиксированных в пластмассе. Для определения химического состава цилиндрические образцы зубных протезов из благородных сплавов были напр- влены в аккредитованную испытательную аналитическую лабораторию ОАО “НПК “Суперметалл”. Анализ основного и примесного составов был проведен Т. Ф. Васекиной. Результаты и обсуждение Предел текучести на изгиб сплава марки ПЛАГОДЕНТ составил (в МПа) в I группе (100% новый сплав) 359 ± 2,1, во II (50% добавление литейного возврата) - 360 ± 1,8, в III (100% литейный возврат) - 370 ± 2,2; сплава марки ПАЛЛА- ДЕНТ в I группе - 1078 ± 1,9, во II - 1085 ± 1,3, в III группе - 1094 ± 2,3. Анализ результатов исследования позволяет судить о том, что изменение прочности в образцах зубных протезов из сплава марки ПАЛЛАДЕНТ даже при 100% изготовлении изделий из литников не превышает 2%. В случае Элемент Массовая доля элемента, % чистая шихта отходы 100 % Золото 84,80 ± 0,50 84,90 ± 0,80 Платина 9,10 ± 0,20 8,35 ± 0,60 Палладий 4,10 ± 0,20 3,98 ± 0,33 Молибден Нет данных 1,06 ± 0,23 Олово 1,10 ± 0,10 1,03 ± 0,08 Железо 0,008 ± 0,001 0,018 Никель < 0,005 0,013 Хром < 0,005 < 0,004 Алюминий 0,0006 ± 0,0002 <0,035 Цинк Нет данных < 0,005 Кобальт '' " < 0,010 Кадмий '' " < 0,020 Таблица 1. ПЛАГОДЕНТ ников Изменение химического состава сплава марки в зависимости от количества добавляемых лит- Таблица 2. Изменение химического состава сплава марки ПАЛЛАДЕНТ в зависимости от количества добавляемых литников Элемент Массовая доля элемента, % чистая шихта отходы 100 % Палладий 60,0 ± 0,5 60,24 ± 0,60 Золото 10,0 ± 0,3 9,68 ± 0,60 Молибден 15,0 ± 0,3 14,86 ± 0,60 Олово 15,0 ± 0,3 14,95 ± 0,60 Железо 0,008 ± 0,001 0,008 Никель < 0,005 < 0,001 Хром < 0,005 < 0,004 Алюминий 0,0006 ± 0,0002 < 0,035 Цинк Нет данных 0,012 Кобальт '' " < 0,010 Кадмий '' " < 0,020 с золотосодержащим сплавом ПЛАГОДЕНТ при добавлении 50% литейного возврата при изготовлении несъемных зубных конструкций достоверных изменений выявлено не было, что означает допустимость использования такого количества литников. При добавлении 100% литейного возврата отмечено достоверное увеличение на 3 % прочностных характеристик. Увеличение предела текучести сплава марки ПЛА- ГОДЕНТ может свидетельствовать об изменении состава, приводящем к изменению поверхности, что может сказаться и на прочности сцепления с керамикой. Средние значения КТЛР сплава марки ПЛАГОДЕНТ составили (10‘6 оС_1) в I группе 14 ± 0,2, во II - 14 ± 0,3, в III - 14,2 ±0 ,2; сплава марки ПАЛЛАдЕНт» - в I группе 14,1 ± 0,2, во II - 13,7 ± 0,3, в III - 13,4 ± 0,3. Анализ результатов исследования КТЛР образцов зубных протезов дает основание считать, что проведение одного переплава сплава марки ПЛАГОДЕНТ не приводит к достоверному изменению КТЛР. Следовательно, данный сплав имеет высокую степень надежности, разработан с таким учетом, что 50% добавление литников сплава допустимо для изготовления металлокерамических зубных протезов. В случае с палладиевым сплавом марки ПАЛЛАДЕНТ отмечено достоверное изменение КТЛР при использовании 100% литников. Снижение КТЛР сплава ведет к повышению тангенциального напряжения растяжения и может вызывать разрывы, проходящие радиально наружу. Таким образо, для исключения риска сколов металлокерамических зубных протезов мы можем рекомендовать добавление в палладиевый сплав не более 50% литников. Твердость по Виккерсу сплава марки ПЛАГОДЕНТ составила в I группе 165 ± 4, во II - 156 ± 3, в III - 124 ± 4; сплава марки ПАЛЛАДЕНТ в I группе 355 ± 5, во II - 356 ± 2, в III - 338 ± 3. Анализ результатов исследования твердости образцов зубных протезов позволяет судить о том, что добавление 50% литников в шихту в случае обоих сплавов не приводит к достоверным изменениям. При использовании 100% литников происходит значимое снижение твердости образцов зубных протезов. Проведенный нами химический анализ состава сплавов марок ПЛАГОДЕНТ и ПАЛЛАДЕНТ в группах нового сплава и литьевых отходов дал представленные ниже результаты (табл. 1, 2). Из данных табл. 1 и 2 следует, что по основному составу практического различия не выявлено. В образцах, изготовленных из вторичного литья, происходит незначительное относительное накопление примесей железа, никеля, хрома, алюминия. Заключение Зубные протезы из отечественных благородных сплавов металлов, при литье каркасов которых добавляется 50% литников, по основному составу и свойствам соответствуют образцам зубных протезов, изготовленным из новых гранул. На основании вышеизложенного можно заключить, что зубные протезы, изготовленные из благородных сплавов марок ПЛАГОДЕНТ и ПАЛЛАДЕНТ, имеют высокую степень надежности: возможно добавление 50% переплава в литье без риска получить бракованные отливки. Зубные протезы, каркасы которых изготовлены из 100% литников, достоверно отличаются по физикомеханическим свойствам от исходного материала: снижается КТЛР, увеличивается предел текучести на изгиб и уменьшается твердость. Следовательно, такой состав шихты нельзя рекомендовать для каркасов металлокерамических зубных протезов, но можно применять для изготовления вкладок, цельнометаллических, металлокомпозитных или металлополимерных зубных протезов. Полученные данные переданы представителям ФГУП «НПК «Суперметалл» для внесения изменений в инструкцию.

About the authors

Pavel Valer’evich Yurkovets

A.I. Evdokimov Moscow state university of medicine and dentistry

Email: urk_paul@mail.ru

I. Yu Lebedenko

A.I. Evdokimov Moscow state university of medicine and dentistry

References

Supplementary files