Применение титана в стоматологии

Важным этапом планирования конструкции любого зубного протеза является выбор материала, из которого данный протез будет изготовлен, поскольку этот выбор определит будущие характеристики протеза.

Специалисты в области ортопедической стоматологии всегда стремились к выбору материала, который бы обладал двумя основными свойствами – эстетичностью и биологической инертностью. Титан, помимо других своих полезных для изготовления протезов качеств, как раз обладает одним из ключевых – биоинертностью. А если титан применять в совокупности с облицовкой из керамики, мы получаем идеальный вариант для стоматологического протеза – эстетичный и инертный.

Если вы заинтересованы данной темой, еще больше полезной информации на вебинаре Материалы для ортопедических конструкций: анализ устойчивости к окклюзионным нагрузкам.

Физико-механические свойства

Сплавы титана, применяемые в медицине отличаются превосходными физико-механическими и манипуляционными качествами, а также биологической инертностью.

Сплавы титана имеют высокую прочность, хорошие технологические характеристики, они являются твердыми растворами, что обеспечивает им отличное соотношение пластичности и прочности.

Для изготовления имплантатов наибольшую популярность получили пористый титан и никелид титана, последний обладает еще одной уникальной характеристикой - памятью формы.

Рис.1 Заготовки титана.

Специалисты рассматривают титан как альтернативу золоту. На поверхности титана при взаимодействии с воздухом формируется инертный оксидный слой – так называемый процесс пассивизации. Титан имеет низкую теплопроводность, легко соединяется с фарфоровыми массами и композиционными цементами.

Недостаток материала - трудность отливки, которая возможна только в бескислородной среде в специализированных приборах. Существуют сплавы титана с добавлением никеля, их можно отливать обычными методами, они также хорошо соединяется с керамическими массами.

Однако внедрение современных технологий CAD/CAM решает любые проблемы литья.

Основные характеристики титановых коронок:

• низкая теплопроводность,
• биоинертность,
• коронки легко снимаются;
• протезы легкие за счет низкого удельного веса материала,
• высокая упругость,
• прочность к истиранию ниже, чем у нержавеющей стали, что важно при протезировании во временном прикусе.

Перечисляя достоинства и область применения титановых коронок, важно остановиться на недоразвитии эмали – гипо- и аплазии, эти процессы необратимы, наличие данного состояния у пациента является абсолютным показанием для протезирования его тонкостенными коронками из титана.

Преимущества изготовления тонкого, 0,3-0,7 мм, базиса из титана в съёмном протезировании:

• абсолютная инертность, исключающая аллергические реакции на компоненты металлических базисов, содержащих никель и хром,
• удельная прочность металла позволяет создавать базис тонкий, но при этом достаточно жесткий,
• исключено аллергическое, токсическое, термическое, по сравнению с базисами из пластмасс, влияние,
• точность воссоздания мельчайшего рельефа слизистой, со всеми деталями ложа будущего протеза, что не возможно при использовании любых других материалов,
• легкость адаптации пациента к новому протезу,
• отсутствие искажения вкусовой чувствительности и нарушения дикции.

Сложность работы с титаном обусловлена его особенностями

Титан марки ВТ-5Л применяется для литья в стоматологии. В качестве легирующей добавки в сплав добавлен алюминий.

Преимущества алюминия как легирующего компонента:

• доступность, дешевизна,
• повышается модуль упругости,
• растет прочность материала,
• увеличивается жаропрочность,
• уменьшается технологическая пластичность.

Сплав титана ВТ-6 нашел широкое применение в имплантации. В данном сплаве помимо алюминия содержится ванадий, который добавляет сплаву прочность и пластичность.

Данные сплавы характеризуются хорошими технологическими характеристиками и высокой устойчивостью к солевой коррозии.

Рис. 2 Индивидуальные абатменты из титана.

Обработка изделий из титана

Адекватная обработка изделий из титана возможна только с помощью специальных фрез, которые имеют крестообразную насечку. Они позволяют снять мягкий металл, обеспечить оптимальное охлаждением инструмента, не допускается оказания давления на металл во время обработки.

Фрезы для обработки титана хранят отдельно от всех инструментов. Их необходимо очищать щетками из стекловолокна и пароструйным аппаратом.

Рис. 3 Фрезы для обработки титана.

Если применять другие инструменты для обработки или сильно нажимать, наступает локальный перегрев материала, который сопровождается чрезмерным образованием оксида, и, как следствие, нарушением кристаллической решетки. Внешне это проявляется искажениями цвета и появлением грубой поверхности. На таких поврежденных участках невозможно добиться качественного сцепления металла с керамикой, если эти участки не предполагают облицовки, то здесь не получиться зеркальной полировки.

Рис. 4 Титановые имплантаты с напылением.

Ошибкой будет обрабатывать титан карборундовыми дисками и алмазными головками, они загрязняют поверхность металлического изделия, что приведет к трещинам, нарушению целостности облицовки из керамики. Полировка участков каркаса без облицовки возможна адаптированными шлифовальными резиновыми головками и полировочными пастами.

Особенности обработки изделий из титана:

• слабые обороты наконечника,
• периодическая обработка;
• низкое давление;
• обработка в одном направлении;
• исключение острых углов;
• специальные головки и пасты;
• чистка фрез.

После обработки металлическое изделие оставляют пассивироваться, после чего очищают поверхность паром.

При обработке протезов из титана на любом этапе запрещены:

• оксидный обжиг,
• использование кислот
• травление.

Технологии получения протезов из сплавов титана

Штамповка титана

Данный технологический метод обработки титана существует, хотя не получил широкого распространения. Холодная штамповка титановых сплавов затруднительна с одной стороны, с другой штампованные коронки из титана обладают теми же недостатками, что и любые другие штампованные коронки.

Основные недостатки:

• низкая износоустойчивость,
• плоская окклюзионная поверхность,
• неэстетичны,
• плотно не прилегают к культе зуба.

Процесс штамповки не отличаются от такового для обычных коронок из нержавеющей стали.

Литье титана

Из-за высокой температуры плавления титана и его высокой реакционной способности, для литья данного металла необходима особенная литейная установка, а также специализированная паковочная масса. На сегодняшний день на рынке существуют установки, которые позволяют выполнить литьё титана.

Сверхпластичная формовка

Литье титана технологически сложное и дорогостоящее, альтернативой ему может служить сверхпластичная формовка.

В основе метода лежит способность металла с ультрамелким зерном при высокой температуре вести себя как разогретая смола, удлиняться под действием низких нагрузок. Это позволяет создавать из листа титана детали с тонкими стенками и сложной формой. В процессе производства сверхпластичная листовая заготовка под влиянием газового давления прижимается к матрице, деформируется, принимает форму матрицы.

CAD/CAM технология, компьютерное фрезерование

CAD/CAM — «компьютерная помощь в дизайне и производстве».

Рис. 5 CAD/CAM технология.

Технология CAD/CAM лишена минусов, которые присущи технологиям литья, здесь отсутствует усадка, нет деформаций готовых изделий, нет проблем с извлечением отлитых изделий. Технология полностью исключает возможность нарушения технологического процесса.

Единственным недостатком CAD/CAM можно считать высокую стоимость, что не дает технологии получить широкое применение в ортопедической стоматологии. CAD/CAM технология - это компьютер с установленным программным обеспечением, где создается трёхмерное изображения протеза с последующим фрезерованием из цельного блока металла.

CAD/CAM технология позволяет создавать:

• отдельные коронки,
• телескопические коронки,
• мостовидные протезы,
• абатменты для имплантатов;
• создать overpress - анатомическую форму для пресс-керамики,
• разные литьевые модели.

3D печать (CAD/CAM)

Со временем на смену CAD/CAM технологии пришла 3D печать, которая снизила стоимость производства и позволила создавать объекты любых конфигураций и сложности, что не позволяла до этого никакая другая методика. С помощью 3D печати можно выполнить цельное полое тело протеза с любой внутренней формой поверхности, что дает возможность уменьшить вес конструкции без вреда для ее прочности.

Достоинства 3D-печати:

• изготовление конструкций с полыми внутренними участками,
• ускорение создания изделий,
• наращивание объемов производства,
• практически безотходное производство, благодаря возможности после очистки повторно использовать материалы.

Подробнее о современных технологиях на нашем онлайн-уроке Комбинированное использование CAD/CAM-технологий и мануальных техник нанесения керамических масс.