Innovative Werkstoffe und CAD/CAM- Verarbeitung - AG

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Schriftführer der
AG Keramik
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Innovative Werkstoffe und CAD/CAMVerarbeitung
Aktuell
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Manfred Kern
Unter dem Leitgedanken „Viele Blickwin-
Einführung
kel verbessern die Sicht“ findet am 30.
November 2013 in Frankfurt a. M. das 13.
Keramiksymposium der AG Keramik statt.
Zu den Referenten gehört PD Dr. Petra
Güß (Abb. 1), Oberärztin am UniversitätsZahnklinikum Freiburg, die über die
computergestützte Verarbeitung innovativer Keramikwerkwerkstoffe und deren
klinische Bewährung sprechen wird. Der
folgende Beitrag versteht sich als ein dieses Thema ergänzender Vorbericht und
konzentriert sich auf die Eigenschaften
vollkeramischer Restaurationen und die
aktuellen Empfehlungen für ihre Herstellung.
Seit den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts hat eine stille Revolution stattgefunden. Die
Metallzeit in der Zahnheilkunde hat ihren Rubikon
überschritten; der Einsatz von Legierungen ist auf ein
Viertel des ehemaligen Volumens gesunken. Stattdessen sind vollkeramische Werkstoffe für die konservierende Versorgung und die prothetische Res­tauration
fester Bestandteil des zahnärztlichen Therapiekanons
geworden. Das Angebot an metallfreien Restaurationswerkstoffen für die konservierende und prothetische Behandlung hat sich deutlich ausgeweitet.
Faktisch steht für jede Indikation ein adäquates Material zur Verfügung. Die vorgefertigten CAD/CAMschleifbaren Keramikrohlinge für die indirekte Versorgung bieten die Gewähr, dass die industrieseitig
eingebrachten physikalischen und biologischen Eigenschaften bei der Chairside- oder Labsideverarbeitung
nicht mehr verändert werden.
Den Impetus bezog diese Entwicklung aus mehreren Quellen: Die Protagonisten der computergestützten Chairside-Versorgung wollten eine industriell hergestellte Silikatkeramik mit definierten
physikalischen und ästhetischen Eigenschaften unmittelbar an der Behandlungseinheit bearbeiten und den
Patienten in einer Sitzung ohne Provisorium versorgen. Der andere Ansatz war, Oxidkeramiken – z. B.
Zirkoniumdioxid (ZrO2) und sinterfähiges Aluminiumoxid (Al2O3) – mithilfe der CAD/CAM- und NCFrästechnik für Kronen- und Brückengerüste nutzbar
zu machen.
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Abb. 1: Oberärztin PD Dr. Petra Güß ist Referentin des
13. Keramiksymposiums der AG Keramik am 30. November 2013 in Frankfurt a. M.
Schon in der vergangenen Dekade haben sich
computergestützte Verfahren in der restaurierenden
Zahnheilkunde etabliert. Digitale Abformung, virtuelle Konstruktion, biogenerische Kauflächengestaltung, Rapid-Prototyping und 3D-Printing sind
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nur ein kleiner Ausschnitt von Themen, die in letzter Zeit vermehrt in wissenschaftlichen Beiträgen
oder Fachveröffentlichungen im Zusammenhang mit
CAD/CAM erwähnt werden. Dass es sich hierbei
nicht um Fiktionen handelt, beweist die Tatsache,
dass 86 Prozent aller vollkeramischen Restaurationen in Deutschland mithilfe der CAD/CAM-Technik
hergestellt werden[1]. Dies belegt, dass die digital gesteuerten Verfahren in unterschiedlicher Auslegung
in Zahnarztpraxen, Praxislaboren und Dentallaboren
angekommen sind. Blicken wir nur einige Jahre zurück, so stand die Diskussion um Passgenauigkeit,
Wirtschaftlichkeit und Benutzerfreundlichkeit noch
im Vordergrund. Die Qualität von CAD/CAM-Restaurationen wurde kritisch gesehen und es gab nur
wenige Pioniere, die sich mit diesem Thema auch wissenschaftlich auseinandersetzten. Inzwischen hat sich
das Blatt gewendet. Aus der zögerlichen und teilweise auch abwartenden Haltung gegenüber dem computergefertigten Zahnersatz ist Akzeptanz gegenüber
einem Standardverfahren geworden – und nun stehen die nächsten Evolutionsstufen bevor.
Metall hat den Rubikon überschritten
Für die Behandlung defekter Zähne wurden
über viele Jahrzehnte überwiegend metallische
Werkstoffe eingesetzt, so für plastische Füllungen,
Gussinlays, für Kronen- und Brückengerüste. Dabei
ist Metall als artfremder Stoff im menschlichen Körper ein Reparaturmaterial, das zwar mechanisch stabil, aber ästhetisch unbefriedigend und in der Mundhöhle auch chemisch labil ist. Vollkeramik hingegen
entspricht aufgrund der Zusammensetzung eher
den Zahnhartsubstanzen, besonders dem Schmelz,
der zu über 90 Prozent aus anorganischem Material
besteht. Keramik ist chemisch inert und im Mund
nahezu unlöslich, sodass keine Interaktion mit dem
Gewebe stattfindet[2-4]. Die Biokompatibilität beruht
auf der Tatsache, dass sich die Bestandteile der Keramik bereits auf einer hohen Oxidationsstufe befinden. Darum wird der Keramik von Zellbiologen
und Dermatologen eine hohe Gewebeverträglichkeit attestiert. Patienten, die auf bestimmte Metalle
sensibel reagieren, können in vielen Fällen alternativ
mit Vollkeramik versorgt werden. Unter dem Aspekt des natürlichen Aussehens und der Biokom-
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patibilität ist Vollkeramik heute die erste Wahl[5].
Es lassen sich leichter ästhetisch hochwertige Lösungen erzielen, da die zahnähnliche Lichttransmission nicht durch ein Metallgerüst behindert wird[6].
Hinzu gesellt sich der besonders Silikatkeramiken
zugeschriebene Chamäleon-Effekt, der eine bessere farbliche Anpassung der künstlichen Krone oder
Brücke an die Nachbarzähne bewirkt. Der Übergang
von Zahnkrone zur Gingiva bleibt weitgehend unsichtbar, weil Farbidentität und Lichtbrechung keine
Differenzierung ermöglichen. Dazu kommt, dass die
geringe Wärmeleitfähigkeit der Keramik im Vergleich zu Metall den Zahnnerv schont, der auf Temperaturwechsel (Heißgetränke, Eis etc.) schmerzhaft reagiert. Mangelnde Farbtiefe, vor allem am
Kronenrand, Korrosionserscheinungen durch nicht
entfernte Metalloxide sowie schlechte Gussgefüge
und Spaltkorrosion, Durchlichtblockaden, dunkle
Kronenränder, oxidinitiierte Gingivaentzündungen
– alles Stolpersteine in der Metallkeramik – treten
bei Keramik nicht auf[6, 7].
Waren lange Zeit Hochgoldlegierungen und Titan die einzigen Mittel der Wahl, um durch korrosionsanfälliges Metall ausgelöste Unverträglichkeitsreaktionen zu beseitigen, so blieb damit der Wunsch
des Patienten nach besserer Ästhetik und Metallfreiheit oft unerfüllt. In den vergangenen Jahren stieg der
Anteil vollkeramischer Restaurationen, hergestellt
aus leuzitverstärkter Presskeramik sowie industriell vorgefertigter Silikat- und Oxidkeramik, für die
CAD/CAM-Verarbeitung deutlich an[1]. Inlays, Onlays
und Teilkronen aus Silikatkeramik gehören heute
zu den ästhetisch hochwertigsten Versorgungen. In
Kombination mit der Adhäsivtechnik ermöglicht dies
eine dauerhafte Stabilisierung selbst stark geschwächter Höcker[8]. Auf die Anlage einer mechanischen
Retention in der Kavitätengeometrie kann verzichtet
werden, weil die adhäsive Befestigung einen innigen
Verbund mit dem Restzahn gewährleistet. Dies ermöglicht eine defektorientierte, relativ substanzschonende Präparationsform.
Vollkeramik – fit für Kronen und
Brücken?
In Anbetracht der unterschiedlich hohen Kaudruckbelastungen im Front- und Seitenzahn und der
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Anforderungen an die Ästhetik gilt folgende Faustformel: Anterior bis zum zweiten Prämolar dominieren die Ansprüche an Farbe und Ästhetik; dies
erfordert Keramiken mit lichtleitenden, schmelz­
ähnlichen Eigenschaften. Posterior hingegen entscheidet bei der Werkstoffwahl die Festigkeit und
Bruchzähigkeit der Keramik. Dafür stehen Oxidkeramiken zur Verfügung, die jedoch ein opakeres
Aussehen aufweisen und kaum Licht reflektieren.
Deshalb werden Oxidkeramiken in der Regel als
Gerüstwerkstoffe eingesetzt, die aus ästhetischen
Gründen glaskeramisch verblendet werden[9].
Für Frontzahnkronen haben sich adhäsiv befes­
tigte Silikatkeramiken aus der Stoffklasse der leuzitverstärkten Glaskeramik, Feldspat- und Lithiumdisilikatkeramik bewährt, weil sie über transluzente
Eigenschaften verfügen[10]. Aufgrund ihrer Farbtiefe
und Lichttransmission erfüllen sie hohe ästhetische
Ansprüche und benötigen im Regelfall keine zusätzliche Verblendung[11, 12]. Ebenfalls für Kronengerüste
geeignet ist Aluminiumoxidkeramik (Al2O3), deren
Biegefestigkeit im Infiltrationsverfahren auf 500 MPa
gesteigert werden kann.
Im Fall von Brückenversorgungen ist für die
Kompensation von Druck- und Zugspannungen die
ausreichende Dimensionierung der Konnektoren
zwischen den Brückengliedern entscheidend. Verbinder in vertikal maximierter Ausdehnung sollten
eine Fläche von 16 mm2 bei Lithiumdisilikatkeramik
und 12 mm2 bei Aluminiumoxid nicht unterschreiten[6]. Für Brücken mit bis zu drei Gliedern ist Lithiumdisilikat bis zum zweiten Prämolaren geeignet[6,
13]
. Infiltrierte Al2O3-Brücken (VITA In-Ceram, VITA
Zahnfabrik, D-Säckingen) sind ebenfalls auf drei
Glieder limitiert und für den Front- und Seitenzahnbereich indiziert. Der Molarenbereich mit seinen
Kaudrucklasten bis 800 N erfordert HochleistungsGerüstkeramiken, insbesondere für mehrgliedrige
Brücken. Hier bietet Zirkoniumdioxid (ZrO2) aufgrund der hochverdichteten Kristallstruktur eine
Biegebruchfestigkeit von 1.100-1.400 MPa und dadurch eine ausreichende Belastbarkeit. Vollkeramikrestaurationen mit ZrO2-Gerüstkeramik sind
in der Praxis eine weit verbreitete Alternative zu
metallgestützten Kronen und mehrgliedrigen VMKBrücken geworden[9, 14].
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Die Verbreitung von ZrO2 wurde durch die
computergestützte Mess- und Fertigungstechnik vorangetrieben, weil Hochleistungskeramik nicht konventionell bearbeitet werden kann. Beim Einsatz als
Gerüstkeramik kann aufgrund der hohen Biegebruchfestigkeit die zirkuläre Kronenwandstärke reduziert
(bis 0,3 mm) und in angezeigten Fällen der Substanzabtrag zurückhaltend erfolgen[15]. Für Konnektoren
wird eine Querschnittsfläche von mindestens 9 mm2
empfohlen[16, 17]. Subtraktiv ausgeschliffen und laborgesintert hat sich ZrO2 auch für Suprastrukturen in
der Implantatprothetik und für Primärteile bei Teles­
kopkronen qualifiziert[18].
Präparationsregeln
Entscheidend für die klinische Haltbarkeit vollkeramischer Kronen und Brücken ist auch die keramikorientierte Präparation. Die antagonistischen Flächen
sollten senkrecht aufeinandertreffen und somit maximal mögliche Drucklast tragen. Dadurch werden
Zug- und Biegespannungen vermieden. Tangentialpräparationen sind grundsätzlich kontraindiziert. Je
nach ausgewähltem Werkstoff sollte eine gleichmäßige Schulter-, Stufen oder Hohlkehlpräparation ausgeführt werden.
Silikat- beziehungsweise Feldspatkeramiken erfordern eine Stufenpräparation oder die Stufe mit abgerundeter Innenkante. Für Keramik über 200 MPa
Biegefestigkeit – wie Lithiumdisilikatkeramik, infiltrierte Oxidkeramik (Al2O3) oder polykristalline
Oxidkeramik (ZrO2) – kann die Hohlkehlpräparation
gewählt werden. Als zirkuläre Mindestwandstärke für
Silikat- und Feldspatkeramik sind 1,0 mm einzuhalten;
Lithiumdisilikat erfordert 0,8 mm, bei Oxidkeramiken
kann wie bereits erwähnt bis 0,3 mm reduziert werden (Abb. 2). Okklusal empfiehlt sich die Einhaltung
von Wandstärken von 1,2 bis 1,5 mm, um die mechanische Stabilität der Keramik zu nutzen. Hohlkehle
und die zirkulär abgerundete Stufe sollten in einen 4bis 6-Grad-Konvergenzwinkel münden. Das Platzangebot für Verbinder bei Brückengerüsten ist klinisch
mit der PAR-Sonde zu ermitteln und der Konnektorbereich ist bei Silikatkeramikgerüst massiver zu
gestalten als bei Oxidkeramik. Die Schichtstärke der
Aufbrennkeramik sollte gleichmäßig verlaufen und
2,0 mm nicht übersteigen[6].
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Abb. 2: Der virtuelle Präparations-Check in der CAD-Software kontrolliert Präparationsgrenzen sowie Wandstärken und die okklusale Reduktion mit Gegenbiss. (Bildquelle: AG Keramik)
In literaturbelegten Studien fällt auf, dass manuell geschichtete Verblendungen
auf ZrO2-Gerüsten teilweise zu Abplatzungen neigen, zumindest auffällig eingetreten in der Frühphase des klinischen Einsatzes von ZrO2[19]. Der Bruch kann als
kohäsives Versagen innerhalb der Verblendkeramik (Chipping), als adhäsives Versagen durch Lösen der Verblendkeramik vom Gerüst oder als Mischform beider
Versagensmöglichkeiten auftreten. Klinisch treten Verblendfrakturen daher mit und
ohne Exposition des Gerüstmaterials auf. Als Grund für die multikausalen Verblendfrakturen werden ein nicht angepasstes Design sowie die anfänglich wenig
abgestimmte Wärmeausdehnung (WAK) zwischen Gerüst- und Verblendwerkstoff
angegeben. Hinzu kommt, dass ZrO2 eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Bei
der Hochtemperatursinterung können dadurch Eigenspannungen in der Partikelstruktur entstehen[17, 18, 20]. Ferner hatten sehr dünn gewählte Wandstärken dazu
verführt, die Verblendschichten mit wechselnden und somit Zugspannung auslösenden Schichtstärken von 2,5 mm und mehr aufzutragen[21].
Zwischenzeitlich wurde erkannt, dass eine Präparation des Zahnstumpfs mit
runden Übergängen, mit einem reduzierten Höcker-Fossa-Winkel am Kronenstumpf
und abgestützten Kronenrändern, eine höckerunterstützende Gerüstgestaltung
(Abb. 3), der Verzicht auf mesiale und distale Okklusionskontakte sowie vertikal extendierte Verbinder bei Brücken das Chipping-Risiko wesentlich reduzieren. Wichtig
erscheint in diesem Zusammenhang auch, dass das okklusale Funktionskonzept den
Bedingungen der Keramik angepasst und eine suffiziente Front-Eckzahn-Führung etabliert wird, um Schleifkontakte bei exzentrischen Unterkieferbewegungen zu vermeiden[22]. Risikominimierend wirkt zudem, wenn Gerüstkorrekturen im Laborbereich
nur auf kleine Flächen beschränkt bleiben, für die Gerüstbearbeitung nur hochtourig
Abb. 3: Eine fehlende Höckerunterstützung für die
Verblendung erhöht das
Chipping-Risiko. (Bildquelle:
AG Keramik / PD Dr. Susanne
Scherrer)
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arbeitende Feinstkorndiamanten in der Laborturbine
unter Wasserkühlung zum Einsatz kommen, Verblendstärken auf maximal 2,0 mm beschränkt bleiben sowie
eine Verlängerung der Abkühlungsphase nach jedem
Sinterbrand zur Vermeidung von Strukturspannungen
eingehalten wird[18]. Die Brenntemperatur sollte entsprechend der Anzahl der Einheiten im Sinterofen
angepasst werden. Extensives Sandstrahlen der Befes­
tigungsflächen und ein grobes Korundkorn können das
Gerüst destabilisieren und für die Verblendschicht ungünstige Bedingungen schaffen[22]. Die Empfehlung für
das Sandstrahlen lautet: 50 µm Al2O3-Korn, 1-2 bar
Druck, 10 sec. Dauer[6].
Jüngere Studien zeigen inzwischen, dass unter
Berücksichtigung dieser Bedingungen die Verblendfrakturrate ZrO2-basierter Kronen und Brücken
deutlich gesunken ist und ein Niveau erreicht hat, das
dem von VMK-Versorgungen entspricht[22]. Treten
Chippings auf, so stellen sie sich meist innerhalb der
ersten zwei Jahre Liegedauer ein (Abb. 4). Allerdings
scheint der Verarbeitungsspielraum für ZrO2 geringer und dadurch die Fertigung sowie das Aufbringen
der aufbrennkeramischen Verblendung sensibler und
fehleranfälliger zu sein. Hier verzeiht offenbar die
konventionelle VMK-Technik in der Praxis mehr[20].
Außerdem scheinen implantatgetragene Verblendkronen mit ZrO2-Gerüsten ein höheres ChippingRisiko aufzuweisen als zahngetragene. Die fehlende
Eigenbeweglichkeit der Enossalpfeiler nach ossärer
Einheilung sowie fehlende Propriorezeptoren verursachen eine Verblendfrakturrate, die signifikant über
jener von Kronen auf natürlichen Zähnen liegt.
Abb. 4: Die Hazard-Rate von Chippings, berechnet auf
zweijähriger Basis für metallkeramische Brücken (EM):
Der Wert von 0,012 im ersten Jahr bedeutet, dass 1,2
Chipping-Zwischenfälle pro 100 Personenjahre Beobachtungszeit auftraten. (Bildquelle: Prof. Dr. Michael Behr)
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Lithiumdisilikat vs. ZrO2Verblendung
Das Ermüdungsverhalten von Kronen mit geschichteter Verblendkeramik (Fluorapatit-Sinterkeramik, 90 MPa Biegebruchfestigkeit) auf ZrO2-Gerüsten
und von verblendfreien Lithiumdisilikat-Kronen
(LS2, 380 MPa Biegebruchfestigkeit) wurde in Kausimulationen geprüft[23-25]. Während der Belastung
von 100.000 Zyklen mit jeweils 1.195 N Kaudruck
frakturierten 90 Prozent der handgeschichteten
Verblendungen; Chippings traten schon bei 200 N
Lasteinleitung auf. Die monolithischen, CAD/CAMgeschliffenen LS2-Kronen blieben ohne Fraktur beziehungsweise Chipping und überlebten 180.000 Zyklen mit 900 N Kaubelastung. Provozierte Frakturen
traten erst bei 1.100-1.200 N auf. Fazit der Studie
ist, dass LS2-Kronen, CAD/CAM-technisch gefertigt
aus industriell konfektionierten, hochverdichteten
Keramikblanks, höhere Kaulasten kompensieren als
handgeschichtete Verblendungen auf ZrO2-Gerüsten.
Damit qualifizieren sich vollanatomische LS2-Kronen
für den Einsatz im Seitenzahnbereich und auch für
implantatgetragene Kronen. Im Vergleich zur verblendeten ZrO2-Krone entfallen die Bereitstellung
des erforderlichen Raums für die Verblendung (Präparationstiefe), die Mehrkosten durch die manuelle
Verarbeitung und das Chippingrisiko. Insbesondere in
der Implantologie wird mit der LS2-Krone die Gefahr
einer Verblendfraktur ausgeschlossen[26].
Für die rehabilitierende Prothetik wurde unter
Einsatz der Adhäsivtechnik eine 1-flügelige vollkeramische Adhäsivbrücke aus ZrO2 entwickelt (Abb. 5).
Abb. 5: Das noch unverblendete ZrO2-Gerüst einer 1-flügeligen Adhäsivbrücke. (Bildquelle: Prof. Dr. Matthias
Kern)
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Mit dieser Therapielösung kann für den Lückenschluss
im Frontzahnbereich in angezeigten Fällen das Beschleifen kariesfreier Lateralzähne für eine konventionelle Brücke oder ein Implantat, z. B. bei insuffizienter
Knochensituation oder im juvenilen Gebiss, substituiert werden[27, 28]. Das grazil geformte, verblendete
ZrO2-Gerüst wird mit einem Flügel palatinal am Nachbarzahn verklebt (Flügelstärke 0,6-0,7 mm) – eine absolute Trockenlegung der Auflagefläche unter Kofferdam vorausgesetzt. Eine klinische Studie über einen
Zeitraum von zehn Jahren hat gezeigt, dass durch die
1-flügelige Versorgungsart die Eigenbeweglichkeit der
Zähne erhalten bleibt und eine geringere Frakturanfälligkeit besteht[27] (Abb. 6). Ferner bleiben alle Optionen für eine konventionelle und implantat-prothetische Versorgung für die Zukunft erhalten.
Abb. 6: Überlebensrate nach Kaplan-Meier: 1-flügelige
Adhäsivbrücken haben eine deutlich geringere Fraktur­
anfälligkeit als 2-Flügel-Brücken. (Bildquelle: Prof. Dr.
Matthias Kern)
ell gemäß den bekannten Farbsystemen (z. B. VITA
classical A1-D4 und VITA SYSTEM 3D-MASTER von
VITA Zahnfabrik) eingefärbte Rohlinge zur Verfügung. Alternativ können die monolithischen Restaurationen im Grünzustand nach dem Ausfräsen mit
Colourliquids im Tauchverfahren eingefärbt und
dann festigkeitssteigernd schrumpfgesintert werden.
Durch diese Farbanpassung wird der Verzicht auf
eine Verblendung ermöglicht. Dadurch, dass kein
Raum für die Verblendung geschaffen werden muss,
kann substanzschonend präpariert werden[22]. Bisher
limitiert das farbliche Ergebnis den Einsatz der monolithischen, verblendfreien ZrO2-Krone auf den Seitenzahnbereich. Durch die Laborsinterung wird eine
hohe Biegebruchfestigkeit (1.200-1.400 MPa) sowie
eine sehr harte Oberfläche erreicht. Es stellt sich die
Frage, wie der Antagonist auf die hochfeste Kronenoberfläche reagiert. Hierfür liegen bisher nur universitäre In-vitro-Ergebnisse aus Kausimulationen vor
(Abb. 7). In den Studien wurden monolithische ZrO2Kronen gegen Schmelz, Lithiumdisilikat und FeldspatVerblendungen (VMK) geprüft. Die Resultate zeigten,
dass nicht die Härte des Werkstoffs, sondern eine
mangelnde Oberflächengüte einen schädigenden
Einfluss auf seinen tribologischen Partner haben
kann[14, 31]. Dies setzt voraus, dass die Oberfläche der
ZrO2-Krone professionell poliert werden muss, um
Präzipitate und maschinierte Schleifriefen zu entfernen und somit eine glatte, geschlossene Oberfläche
zu erzielen[32] (Abb. 8).
Sind verblendfreie Monolithen
die Lösung?
ZrO2 hat sich zu einem universellen Restaurationswerkstoff entwickelt, insbesondere für den Einsatz im Seitenzahnbereich. Zur Befriedigung ästhetischer Ansprüche ist es zwischenzeitlich gelungen,
die Opazität der Keramikmatrix zu reduzieren und
dadurch eine Semi-Transparenz zu erzielen, indem
der Anteil von Al2O3 von 0,5 auf 0,005 Prozent gesenkt wurde (z. B. inCoris ZI von Sirona Dental, ASalzburg). Die Al2O3-Dotierung ist prinzipiell für die
Stabilisierung der Keramikstruktur gegen Feuchtigkeit (Mundspeichel) verantwortlich[29, 30]. Die weiße
Eigenfarbe des ZrO2 kann dadurch auf die natürliche
Zahnfarbe getrimmt werden und es stehen industri-
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Abb. 7: Abrasionsverhalten verschiedener Werkstoffe am
Schmelz. (Bildquelle: Dipl.-Ing (FH) Bogna Stawarczyk,
MSc. et al.)
Die Bereitstellung glatter, hochglänzender ZrO2Oberflächen ist laborseitig sicherlich zu gewährleis­ten.
Sollte sich jedoch bei der intraoralen Eingliederung
die Notwendigkeit des Einschleifens zeigen, wird
dies zu einer Herausforderung. Selbst feinstkörnige
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Diamantschleifer und Diamantkorn-gefüllte Polierkörper – andere Medien werden keinen Abtrag auf
dem harten ZrO2 erzielen – rauen die Oberfläche
auf. Dadurch steigt die Abrasionsfähigkeit der Krone
erheblich an, was den Antagonisten schädigen kann.
Deshalb sollte die Anprobe mit okklusalen Schleifkorrekturen dergestalt durchgeführt werden, dass
die Restauration für die erneute Politur oder Glasur
wieder ausgegliedert werden kann[22].
Abb. 8: ZrO2-Versorgung mit Matrize-Patrize-Verbindung. Zahn 5 ist noch unpoliert, die Zähne 6 und 7 sind
poliert. (Bildquelle: ZA Peter Neumann)
Wenn nun die monolithische ZrO2-Restauration
verschleißarm ist und kaum abradiert, was passiert
mit dem Schmelz der Lateralzähne beziehungsweise
ggf. vorliegenden Versorgungen aus weniger belastbaren Restaurationswerkstoffen? Werden die Abrasionskräfte langfristig Höhendifferenzen auslösen und
die Kiefergelenkmechanik beeinflussen? Es gibt Vermutungen, dass sich ZrO2 im Aufbissverhalten nicht
anders verhält als eine VMK-Krone. Klinische Studien
zum Langzeitverhalten monolithischer ZrO2-Kronen
und -Brücken liegen noch nicht vor. Deshalb sollte
in der niedergelassenen Praxis die vollanatomische
ZrO2-Restauration ein bis zwei Mal jährlich kontrolliert und poliert werden.
Da diese Restaurationsart kein Chipping kennt,
wurde ZrO2 seitens der Keramikhersteller als Alternative zu Metall für Bruxer und Knirscher freigegeben.
Die hohe Biegebruchfestigkeit des Werkstoffs spricht
für diese Indikation, obwohl bei craniomandibulären
Dysfunktionen punktuell extreme Kräfte auftreten
können, ohne dass der Patient sich dessen bewusst
ist. Aufgrund der Materialeigenschaften der ZrO2Keramik und der nicht vorhandenen Abrasion findet
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allerdings keine biomechanische Adaption im Zusammenspiel mit einem abrasionsfähigen Antagonisten
statt, sodass von okklusal nicht absolut exakt adjustierten Vollzirkoniumdioxid-Restaurationen Parafunktionen ausgelöst werden können[22]. Bedingt durch die
hohe Oberflächenhärte werden auftretende Kräfte,
Parafunktionen oder vertikale und exzentrische Belas­
tungen ungepuffert in das stomatognathe System geleitet. Ob das Auswirkungen auf das Kiefergelenk, auf
das kommunizierende Gewebe oder auf Muskelgruppen hat, ist bisher ungeklärt. Aus Sicherheitsgründen
wird in der Praxis eine Knirscherschiene als präventive
Maßnahme für die Nacht verordnet.
Es ist festzuhalten, dass monolithische ZrO2Kronen und -Brücken sich aus ästhetischen Gründen
bisher nur für den Molarenbereich eignen. Es fehlt
die Fluoreszenz, die Lichtbrechung der Glaskeramik, der Chamäleon-Effekt. Die Semi-Transparenz
wird mit der Senkung des Al2O3-Anteils erreicht; das
kann die klinische Haltbarkeit auf Dauer beeinflussen.
Mehrgliedriger Zahnersatz aus ZrO2 im Oberkiefer
kann bei nicht einwandfreien Bissverhältnissen Parafunktionen und Kiefergelenkbeschwerden auslösen.
Aufgrund dieser Limitationen ist die Vollzirkoniumdioxid-Prothetik noch keine Regelversorgung. Gute
Prognosen bestehen allerdings für vollanatomische
ZrO2-Kronen in der Implantatprothetik; hier kann
wegen der fehlenden ossären Eigenbeweglichkeit des
Enossalpfeilers und des taktilen Defizits das erhöhte
Risiko der Verblendfraktur ausgeschlossen werden.
Hybrid- und Nanokeramiken
Neben den bewährten Silikat- und Oxidkeramiken für die konservierende und prothetische Versorgung positioniert sich aktuell eine neue Werkstoffklasse: Die Hybridkeramik (z. B. VITA ENAMIC
von VITA Zahnfabrik) mit einer dualen KeramikPolymerstruktur. Deren Keramikanteil besteht zu 86
Prozent aus einem gitterähnlichen, dreidimensionalen
Keramiknetzwerk aus Feldspatkeramik. In die offene
Keramikstruktur werden werkseitig 14 Prozent Polymere unter Druck infundiert und thermisch gehärtet,
wobei sie mit der Keramik einen adhäsiven, interpenetrierenden Verbund bilden. Mit einem Elastizitätsmodul von 30 GPa besitzt das Material jene Elastizität, die zwischen Schmelz und Dentin angesiedelt ist.
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Die Biegebruchfestigkeit des Hybridwerkstoffs liegt bei 144 MPa. Deshalb kann die
elastische Keramik hohe Kaukräfte kompensieren, ohne Frakturen auszulösen[33-35].
Ähnliche Eigenschaften bietet die Nano-Keramik (Lava Ultimate von 3M ESPE, DSeefeld). Dieses Produkt enthält neben Silikatfüllern (Korngröße 20 nm) auch Zirkoniumdioxid-Feinstpartikel (4-11 nm) in einer Polymermatrix. Der Werkstoff ist
nicht HF-ätzbar, Retentionsflächen müssen sandgestrahlt und die Restaurationen
adhäsiv befestigt werden[36].
In-vitro-Ergebnisse bei
Belastung bis zum Bruch
belegen, dass der Bruch
im Vergleich zu Silikatkeramik zeitverzögert eintritt[37]. Eine In-vivo-Studie
über zehn Jahre, die auch
Feldspat-Inlays (VITA Mark
II, VITA Zahnfabrik) berücksichtigte, zeigte keine Unterschiede in der klinischen
Abb. 9: Inlay und Teilkrone aus Hybridkeramik geschlifPerformance. Als Indikatifen. (Bildquelle: Dr. Gerhard Werling)
onen für Hybrid- und Nanokeramik empfehlen sich
Inlays, Onlays, Teilkronen
(Abb. 9-10e), Endo-Inlays
und Endo-Kronen mit zirkulärer Hohlkehl-Fassung
der Restzahnsubstanz sowie
implantatgetragene Kronen.
Abb. 10a: Ausgangssituation: Approximale Karies und
Fraktur an Zahn 11, insuffiziente VMK-Krone in regio 21.
(Bildquelle: Dr. Alessandro Devigus)
Abb. 10b: Präparation für ein Veneer in regio 11 und für
Vollkrone auf Zahnstumpf 21. Aufgrund der schwierigen
Bissverhältnisse (Angulation, Bruxismus) ist Hybridkeramik als Restaurationswerkstoff (VITA ENAMIC) geplant.
(Bildquelle: Dr. Alessandro Devigus)
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Bei Zwei-Körper-Verschleiß-Kausimulationen
wurden auf Proben aus
exzidiertem
MolarenZahnschmelz 42 µm und
auf dem Zahnschmelz des
Antagonisten-Höckers 54
µm als Abtrag festgestellt.
Bei Hybrid- und Nanokeramik-Proben betrug die
Attrition 48 µm und auf
dem Antagonistenschmelz
25-30 µm. Aufgrund der
höheren Härte zeigten
Silikatkeramiken im Kaukontakt geringere Abrasionswerte (Feldspat 24 µm,
Lithiumdisilikat 33 µm).
Dafür ist der Abtrag auf
dem Antagonisten-Höcker
59
Abb. 10c: CAD-Konstruktion von Veneer und Krone.
(Bildquelle: Dr. Alessandro Devigus)
die bisher als unvereinbar galten. So visiert eine neue
Glaskeramik für die CAD/CAM- und Pressverarbeitung die Synthese von Ästhetik und einer gesteigerten
Festigkeit an (CELTRA DUO von DENTSPLY DeTrey,
D-Konstanz). Das Produkt nutzt die Lichtleitfähigkeit
der mikrofeinen Lithiumsilikat-Kristalle (< 1 µm) sowie die Festigkeitsreserven einer ZrO2-Matrix. Mit der
10-prozentigen ZrO2-Partikeldotierung wird die Median-Belastbarkeit auf 725 N und die Biegebruchfestigkeit
auf 370 MPa angehoben, ohne eine Opazität auszulösen oder die Lichttransmission und den ChamäleonEffekt der Glaskeramik zu stören. Zur Erlangung der
Endfestigkeit ist kein Kristallisationsbrand erforderlich.
Diese ZrO2-verstärkte Lithiumsilikat-Keramik zielt im
Wesentlichen auf den Einsatz für die Kavitäten- und
Kronenversorgung ab. Erste Untersuchungsergebnisse zu dem vorkristallisierten Rohlingsmaterial VITA
SUPRINITY (VITA Zahnfabrik), das dem Werkstoff
CELTRA entspricht, wurden bereits veröffentlicht[39].
Fazit
Abb. 10d: Konstruktionsvorschlag von bukkal. Die Zahnformen werden harmonisch angeglichen. (Bildquelle: Dr.
Alessandro Devigus)
Das Werkstoff-Portfolio für die vollkeramische
Restauration sowohl für die CAD/CAM-Anwendung
als auch für das Pressverfahren ist deutlich gewachsen.
Für die unterschiedlichsten Indikationen stehen vielfach
universelle, in angezeigten Fällen aber auch sehr spezielle Materialien zur Verfügung. Aufgrund ihres technischen und klinischen Potenzials haben vollkeramische
Restaurationen in den vergangenen Jahren erheblich
an Bedeutung gewonnen. Somit kann dem Patientenwunsch, aus verschiedensten Gründen metallfrei behandelt zu werden, weitgehend entsprochen werden.
Veranstaltungsinformationen
Abb. 10e: Ergebnis der Restauration mit individualisierter Textur. Das Diastema wurde geschlossen. Die Hybridkeramik zeigt eine natürliche Transluzenz. (Bildquelle:
Dr. Alessandro Devigus)
höher (Feldspat 38 µm, Lithiumdisilikat 62 µm). Dies
belegt, dass Hybrid- und Nanokeramiken schmelzähnliche Abrasionseigenschaften haben[38].
Die Nutzung unterschiedlicher Werkstoffdotierungen ermöglicht es, Eigenschaften zu kombinieren,
60
Das 13. Keramiksymposium der AG Keramik
am 30. November 2013 in Frankfurt a. M. findet in
Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft
für Implantologie (DGI) statt. Als Kooperationspartner bietet die AG Keramik ihren Symposiumsteilnehmern die Möglichkeit, auch den 27. Kongress
der DGI zu besuchen. Die Anmeldung ist auf der
Internetseite www.dgi-kongress.de und per E-Mail
an [email protected] möglich. Weitere Informationen werden außerdem auf www.ag-keramik.de und
unter Tel. +49 (0) 7 21 / 9 45 29 29 zur Verfügung
gestellt.
DIGITAL_DENTAL.NEWS • 7. Jahrgang • Oktober 2013
Ein Nachbericht zum Symposium der AG Keramik erscheint in der Ausgabe Januar / Februar 2014
der DIGITAL_DENTAL.NEWS. n
Literatur
 AG Keramik: Marktdaten zur vollkeramischen Restauration, Markterhebung zum Dentalmarkt (2012).
[2]
 
Möller, B.; Terheyden, H.; Acil, Y.;
Purcz, N. M.; Hertrampf, K.; Tabakov, A.; Beherens, E.; Wiltfang, J.: A comparison of biocompatibility and osseointegration of ceramic and titanium implants: an in-vivo and in-vitro study. In: Int J
Maxillofac Surg 41(5) (2012), S. 638-645.
[3]
 Oh, G. J.; Park, S. W.; Yun, K. D.; Lim,
H. P.; Son, H. J., Koh, J. T.; Lee, K. K., Lee, D.
J.; Lee, K. M.; Fisher, J. G.: Effect of transition metal dopants on mechanical properties and biocompatibility of zirconia ceramics. In: J Nanosci Nanotechnol 13(6) (2013), S. 4.542-4.255.
[4]
 Reichl, F. X.: Toxikologie und Biokompatibilität von Dentalkeramiken. In: Quintessenz 62(6)
(2011), S. 739-740.
[5]
 Kunzelmann, K. H.; Scheibenbogen, A.;
Manhart, J.; Hickel, R.: One year clinical evaluation of composite and ceramic inlays in posterior
teeth. In: J Prosthet Dent 80 (1998), S. 410-416.
[6]
 Kern, M.; Kohal, R. J.; Mehl, A.; Pospiech, P.; Reiss, B.; Wiedhahn, K.; Kunzelmann,
K. H.: Vollkeramik auf einen Blick – Leitfaden zur
Indikation, Werkstoffauswahl, Vorbereitung und Eingliederung vollkeramischer Restaurationen. 5. Auflage (2012) – Arbeitsgemeinschaft für Keramik in der
Zahnheilkunde e.V.
[7]
 Schulz, P.; Johansson, A.; Arvidson, K.: A
retrospective study of Mirage ceramic inlays over up
to 9 years. In: Int J Prosthdont 16 (2013), S. 510-514.
[8]
 Kunzelmann, K. H.; Mehl, A.; Folwaczny, M.; Hickel, R.: Stabilization effects of CAD/
CAM ceramic restorations in extended MOD cavities. In: J Adhes Dent 6(3) (2004), S. 239-245.
[9]
 Rekow, E. D.; Silva, N. R.; Coelho, P. G.;
Zhang, Y.; Guess, P.; Thompson, V. P.: Performance of dental ceramics: challenges for improvements. In: J Dent Res 90(8) (2011), S. 937-952.
[10]
 Pospiech, P.; Kistler, S.; Frasch, C.;
Rammelsberg, P.: Clinical evaluation of Empress
[1]
DIGITAL_DENTAL.NEWS • 7. Jahrgang • Oktober 2013
2 bridges: First results after two years. In: J Dent Res
79 (2000), S. 334, Abstract Nr. 1.527
[11]
 Edelhoff, D.: IPS Empress 2 – adhäsiv und
konventionell befestigt. In: Dental-Praxis 22(1-2)
(2005), S. 21-33.
[12]
 Pröbster, L.: Sind vollkeramische Kronen
und Brücken wissenschaftlich anerkannt? Wissenschaftliche Stellungnahme der DGZMK und DGZPW. In: ZM 1 (2002), S. 28-29.
[13]
 Preis, V.; Behr, M.; Hahnel, S.; Handel,
G.; Rosentritt, M.: In vitro failure and fracture resistance of veneered and full contour zirconia restorations. In: J Dent 40 (2012), S. 921-928.
[14]
 Al-Amleh, B.; Lyons, K.; Swain, M.: Clinical trials in zirconia: a systematic review. In: J Oral
Rehab 37 (2010), S. 641-652.
[15]
 Chen, H. Y.; Manhart, J.; Hickel, R.; Kunzelmann, K. H.: CAD/CAM-Vollkeramikkronen im
Seitenzahnbereich; Bruchfestigkeit und Ermüdungsverhalten. In: J Aesth Zahnmed 3 (2000), S. 129-134.
[16]
 Guess, P. C.; Zavanelli, R. A.; Silva, R.
A.; Bonfante, E. A.; Coelho, P. G.; Thompson,
V. P.: Monolithic CAD/CAM lithium disilicate versus veneered Y-TZP crowns: Comparison of failure
modes and reliability after fatigue. In: Int J Prosthodont 23 (2010), S. 434-442.
[17]
 Pospiech, P.; Tinschert, J.; Raigrodski,
A: Keramik-Vollkeramik – Ein Kompendium für die
keramikgerechte Anwendung vollkeramischer Systeme in der Zahnmedizin. Publikation 3M ESPE (2004).
[18]
 Schmitter, M.; Mussotter, K.; Rammelsberg, P.; Stober, T.; Ohlmann, B.; Gabbert,
O.: Clinical performance of extended zirconia frameworks for fixed dental prostheses: two-year results.
In: J Oral Rehabil 36(8) (2009), S. 610-615.
[19]
 Behr, M.; Winklhofer, C.; Schreier, M.;
Zeman, F.; Kobeck, C.; Bräuer, I.; Rosentritt,
M.: Risk of chipping or facings failure of metal ceramic
fixed partial prostheses – a retro-spective data record
analysis. In: Clin Oral Investig 16 (2912), S. 401-405.
[20]
 Guess, P. C., Zhang, Y.; Kim, J. W.; Rekow, E. D.; Thompson, V. P.: Damage and reliability of Y-TZP after cementation surface treatment. In:
J Dent Res 89(6) (2012), S. 592-596.
61
 Swain, M.V.: Unstable cracking (chipping) of
veneering porcelain on all-ceramic dental crowns and
fixed partial dentures. In: Acta Biomater 5 (2009),
S. 1.668-1.677.
[22]
 Pröbster, L.; Kern, M.: ZrO2-Monolithen – ein
Faszinosum? Der Trend zu vollanatomischen Oxidkeramik-Kronen. In: Dtsch Zahnärztl Z 67 (2012), S. 777-782.
[23]
 Guess, P. C.; Schultheis, S.; Bonfante,
E. A,: Coelho, P. G.; Ferencz, J. L.; Silva, N.:
All-ceramic systems: Laboratory and clinical performance. In: Dent Clin N Am 55 (2011), S. 333-352.
[24]
 Guess, P. C.; Zhang, Y.; Kim, J. W.; Rekow, E. D.; Thompson, V. P.: Damage and reliability of Y-TZP after cementation surface treatment. In:
J Dent Res 89(6) (2010), S. 592-596.
[25]
 Guess, P. C.; Zavanelli, R. A.; Silva, R.
A.; Bonfante, E. A.; Coelho, P. G.; Thompson,
V. P.: Monolithic CAD/CAM lithium disilicate versus veneered Y-TZP crowns: Comparison of failure
modes and reliability after fatigue. In: Int J Prosthodont 23 (2010), S. 434-442.
[26]
 
Rosentritt, M.; Preis, V.; Behr, M.;
Hahnel, S.; Handel, G.; Kolbeck, G.: Two-body
wear of dental porcelain and substructure oxide ceramics. In: Clin Oral Investig 16(3) (2012), S. 935-943.
[27]
 Kern, M.; Sasse, M.: Ten-year survival of
anterior all-ceramic resin-bonded fixed dental prostheses. In: J Adhes Dent 13 (2011), S. 407-410.
[28]
 Sasse, M.; Eschbach, S.; Kern, M.: Clinical outcome of single retainer all-ceramic resin-bonded fixed dental prostheses. In: J Dent Res 90 (2011),
Abstract Nr. 1.935.
[29]
 Tholey, M. J.; Swain, M. V.; Thiel, N.:
The interface between different Y-TZP and their veneering materials. In: Dent Mater 25 (2009), S. 857862.
[30]
 Tholey, M. J.; Gödiker, M.; Keuper, M.;
Thiel, N.: Transluzentes Zirkonoxid, ein neuer
Trend. In: Zahntech Mag 16(4) (2012), S. 158-163.
[31]
 Preis, V.; Behr, M.; Kolbeck, C.; Hahnel,
S.; Handel, G.; Rosentritt, M.: Wear perfo-mance
of substructure ceramics and veneering porcelains.
In: Dent Mater 27 (2011), S. 796-804.
[32]
 Stawarczyk, B.; Ozcan, M.; Schmutz,
F.; Trottmann, A.; Roos, M.; Hämmerle, C. H.:
Two-body wear of monolithic, veneered and glazed
zirconia and their corresponding enamel antagonists.
In: Acta Odontol Scand 71(1) (2013), S. 102-112.
[21]
62
 Arnetzl, G.; Arnetzl, G. V.: Sind KeramikKomposit-Hybride die Zukunft? In: Stomatologie
110(3) (2013), S. 25-29.
[34]
 Kelly, R.: Neuer Keramik-Polymer-Hybridwerkstoff mit dualer Netzwerkstruktur. In: Zahntech
Mag 16 (2013), S. 56-58.
[35]
 Mörmann, W.; Stawarczyk, B.; Ender,
A.; Sener, B.; Attin, T.; Mehl, A.: Wear characteristics of current aesthetic dental restorative CAD/
CAM materials: Two-body wear, gloss retention,
roughness and martens hardness. In: J Mech Behav
Biomed Mat 20 (2013), S. 113-125.
[36]
 Ernst, C. P.: Adhäsive Teilkronen im erosivparafunktional geschädigten Gebiss. In: ZMK 29(1-2)
(2013), S. 50-53.
[37]
 Koller, M.; Arnetzl, G. V.; Holly, L.;
Arnetzl, G.: Lava Ultimate resin nano ceramic for
CAD/ CAM: customization case study. In: Int J Comput Dent 15(2) (2012), S. 159-164.
[38]
 Mörmann, W.: Ein neuer Keramik-Polymer-Hybridwerkstoff für CAD/CAM. In: Zahntech
Mag 17(3) (2013), S 130-131.
[39]
 Arnetzl, G.: Erste klinische Erfahrungen
mit ZrO2-verstärkter Lithiumsilikatkeramik. In:
DIGITAL_­DENTAL.NEWS 6(9) (2013), S. 10-15.
[33]
Kontakt
Manfred Kern • Schriftführung AG Keramik
Postfach 100 117 • D-76255 Ettlingen
[email protected]
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