Вступ

Стоматологія сьогодні не стоїть на місці. Практично щомісяця доводиться чути про нові методики, обладнання, матеріали тощо. Звичайно, не всі нововведення знаходять відгук у професіоналів. Але є один матеріал, який серйозно і надовго зайняв свою нішу в стоматології, який завдяки своїм якостям блискуче зарекомендував себе. І ім'я цього матеріалу – титан.

Номенклатура використання титану постійно розширюється. На сьогоднішній день його застосовують як у знімному, так і не в знімному протезуванні, імплантології, в ортодонтії і т.д.

В даний час вже освоєно виготовлення зубів з титану, причому дослідження показали, що за корозійною стійкістю в ротовій порожнині титан не поступається дорогоцінним металам. І це не межа. Не буде перебільшенням сказати, що не залишилося вже в стоматології напряму, де не знайшлося б місце титану.

Що стосується застосування, то використання сплавів з титану не обмежилося стоматологією. Титан широко використовується у всіх без винятку сферах медицини, не кажучи вже про промисловість. Якщо говорити про титан, то на думку відразу спадає ціла низка переваг, які в комплексі властиві тільки йому. Біологічна індиферентність, відсутність властивості намагнічуватися, мала питома вага, висока міцність, корозійна стійкість у багатьох агресивних середовищах та доступність зробили титан майже універсальним та необхідним матеріалом. І це лише невелика частина тих плюсів, які можуть дати титанові метали.

У цьому дипломному проекті буде розкрито всі межі цього революційного матеріалу. У призмі професії зубного техніка ретельно будуть розглянуті властивості титану та його сплавів, методи їх отримання, нюанси обробки титанових сплавів, помилки, що виникають під час роботи з ним, та багато іншого. Буде приділено увагу найостаннішим досягненням у науці та технологіям. Будуть докладно розібрані як давно існуючі титанові сплави, що застосовуються широко у всьому світі, так і останні розробки в даному напрямку. І, звичайно, не можна обійти стороною методи обробки, такі як фрезерування, шліфування титанових сплавів і т.д.

Актуальність дослідження

Вибір матеріалу для протезу одна із важливих етапів планування протеза, оскільки від матеріалу залежатимуть майбутні властивості протеза. В даний час прагне об'єднати в собі відразу дві ключові та важливі властивості стоматологічних матеріалів – біоінертність та естетичність. Одним із матеріалів, що володіють першою якістю є титан. Використання титану в комплексі з облицюванням керамічними масами дозволяє вирішити друге завдання. Таким чином вирішуються обидві завдання – біоінертність та естетичність. Але в сучасній літературі, і навіть під час навчання у навчальних закладах, слабо висвітлено нюанси роботи з титаном. Тому необхідно докладно вивчивши літературу про титан, узагальнити її, систематизувати й у сумі викласти у цьому дипломному проекті полегшення вивчення у майбутньому цієї теми зубними техніками.

Предмет дослідження

Титан для виготовлення стоматологічних протезів

Об'єкт дослідження

Технологія обробки титану

Мета дослідження

Вивчити технології виготовлення протезів із титану у стоматології

Завдання дослідження

1. Вивчення літератури з цієї теми;
2. Вивчення якості титану, що застосовується в стоматології;
3. Вивчення технологій його обробки;
4. Порівняння технологій обробки титану.

Гіпотеза

Вивчення даного матеріалу дозволить визначити позитивні та негативні сторони різних технологій обробки титану та виявити найкращі з них, що надалі може послужити покращенням якості протезування.

Методи дослідження

Вивчення вітчизняної та зарубіжної літератури, порівняльний аналіз, Систематизація.

Глава 1. Особливості титану та складності при роботі з ним

1.1. Переваги титану

У періодичній системі Д.І. Менделєєв титан має номер 22 (Ti). Зовні титан схожий сталь (рис.1).

Рис.1.Титанові імплантати та абатменти.

Сплави титану мають високі технологічні та фізико-механічні властивості, а також біоінертність.

Конструкційні та високоміцні титанові сплави є твердими розчинами, що дозволяє їм забезпечувати оптимальне співвідношення характеристик міцності та пластичності.

Застосування отримали пористий титан, а також нікелід титану, що має пам'ять форми як матеріали для імплантатів.

У зарубіжній літературі існує думка, через яку титан та її сплави виступають альтернативою золоту. При контакті із повітрям відбувається пасивізація, тобто. на поверхні титану утворюється тонкий інертний шар оксиду. До інших його переваг відносяться низька теплопровідність і здатність з'єднуватися з композиційними цементами і фарфором. Недоліком є ​​труднощі отримання виливки (чистий титан плавиться при 1668 ° С і вступає в реакцію з традиційними масами мас і киснем). Отже, він повинен відливатись і спаюватись у спеціальних приладах у безкисневому середовищі. Розробляються метали титану з нікелем, які можна відливати традиційним способом (такий метал виділяє дуже мало іонів нікелю і добре з'єднується з порцеляною). Нові методи створення незнімних протезів (насамперед коронок та мостоподібних протезів) за технологією CAD/CAM відразу усувають усі проблеми лиття.

Протезування коронкової частини зуба займає чільне місце у клініці ортопедичної стоматології та використовується у всі періоди формування та розвитку жувального апарату, починаючи з грудного віку та до глибокої старості. Особливе місце в ортопедії займають титанові коронки, які відрізняються такими характеристиками:

• Біологічна інертність;
• Легкість зняття коронки;
• Низька теплопровідність порівняно з іншими металами та сплавами;
• Маленька питома вага, завдяки якій протези виходять легкими;
• Мають високу пружність;
• Менша міцність на стирання ніж нержавіюча сталь при протезуванні молочних зубів.

Згадуючи важливість застосування саме титанових коронок, слід зупинитись на такому стоматологічному захворюванні твердих тканин зуба, як аплазія та гіпоплазія емалі. Ці дефекти є вади розвитку твердих тканин зуба і виникають внаслідок порушення мінерального та білкового обміну в організмі плода або дитини. Недорозвинення емалі - процес незворотній і залишається на весь період життя. Тому наявність цих захворювань є абсолютним свідченнямдо застосування тонкостінних титанових коронок.

Що ж до знімного протезування, то протези з тонколистовими титановими базисами товщиною 0,3-0,7 мм мають такі основні переваги перед протезами з базисами з інших матеріалів:

• абсолютну інертність до тканин ротової порожнини, що повністю виключає можливість алергічної реакції на нікель і хром, що входять до складу металевих базисів з інших сплавів;
• повна відсутність токсичного, термоізолюючого та алергічного впливу, властивого пластмасовим базисам;
• малу товщину та масу при достатній жорсткості базису завдяки високій питомій міцності титану;
• високу точність відтворення найдрібніших деталей рельєфу протезного ложа, недосяжну для пластмасових та литих базисів з інших металів;
• суттєве полегшення у звиканні пацієнта до протезу;
• збереження гарної дикції та сприйняття смаку їжі.

1.2. Особливості титану та складності роботи з ним

Титан (Titanium) Ti – елемент IV групи 4-го періоду періодичної системиД. І. Менделєєва, порядковий номер 22, атомна маса 47,90. Отриманий у чистому вигляді лише 1925 р. Основне сировину - мінерали рутил TiO2, ильменит FeTiO3 та інших. Титан - тугоплавкий метал.

Отримують титан відновленням двоокису титану металевим кальцієм, гідридом кальцію, відновленням чотирихлористого титану розплавленим натрієм, металевим магнієм. Титан - перспективний матеріал для авіаційної, хімічної та суднобудівної промисловості та медицини. У більшості випадків титан застосовується у вигляді сплавів з алюмінієм, молібденом, ванадієм, марганцем та іншими металами.

Табл.1.

Порівняльні властивості різних сплавів.

Властивості				Срібно-палладієвий сплав	Нержавіюча сталь
Щільність (г/см³)
Твердість (HB) МПа
Міцність МПа (Н/мм 2), Rm
Модуль пружності, ДПа
Температура плавлення (°С)
Теплопровідність Вт/(м К)
КТР (α 10 –6 °C –1)

Відомо, що деякі хімічні елементи можуть існувати у вигляді двох або більш простих речовин, що відрізняються за будовами та властивістю. Зазвичай речовина переходить з однієї алотропної модифікації в іншу за постійної температури. Титан має дві такі модифікації. α-модифікація титану існує за температури до 882,5 °С. Високотемпературна β-модифікація може бути стійкою від 882,5 ° С до температури плавлення.

Легуючі елементи надають сплаву титану різні властивості. Для цього використовуються алюміній, молібден, марганець, хром, мідь, залізо, олово, цирконій, кремній, нікель та інші.

Легуючі добавки по-різному поводяться у різних алотропних модифікаціях титану. Змінюють вони і температуру, за якої відбувається α/β-перехід. Так, збільшення концентрації алюмінію, кисню та азоту у сплаві титану підвищує це температурне значення. Область існування α-модифікації розширюється. Ці елементи називають α-стабілізаторами.

Олово та цирконій не змінюють температуру α/β-перетворень. Тому їх вважають нейтральними зміцнювачами титану.

Усі інші легуючі добавки до титанових сплавів вважаються β-стабілізаторами. Розчинність їх у модифікаціях титану залежить від температури. А це дає можливість підвищувати міцність титанових сплавів із цими добавками за допомогою загартування та старіння. Використовуючи різні типи легуючих добавок, отримують титанові сплави з різними властивостями.

Для створення литих коронок, мостоподібних протезів, каркасів дугових (бюгельних), протезів, що шинують, литих металевих базисів застосовується ливарний титан ВТ-5Л. Температура плавлення титанового металу становить 1640°С.

Сплав ВТ5 (ВТ5Л) легований лише алюмінієм. Алюміній відноситься до найбільш поширених легуючих елементів в титанових сплавах. Це зумовлено наступними перевагами алюмінію перед рештою легуючих компонентів:

1. алюміній широко поширений у природі, доступний і коштує порівняно дешево;
2. щільність алюмінію значно менша за щільність титану, і тому введення алюмінію підвищує їх питому міцність;
3. зі збільшенням вмісту алюмінію підвищується жароміцність та опір повзучості сплавів титану;
4. алюміній підвищує модулі пружності;
5. зі збільшенням вмісту алюмінію у сплавах зменшується їх схильність до водневої крихкості. Сплав ВТ5 відрізняється від технічного титану більшою міцністю та жароміцністю. Водночас алюміній значно зменшує технологічну пластичність титану. Сплав ВТ5 деформується у гарячому стані: кується, прокочується, штампується. Тим не менш, його вважають за краще застосовувати не в деформованому стані, а у вигляді фасонного лиття (у цьому випадку йому надають марку ВТ5Л).

Для імплантації використовується титан ВТ-6. Сплави типу ВТ6 (Ti-6A1-4V) (α + β)-класу відносяться до найбільш поширених титанових сплавів і в інших сферах.

Таке поширення цього металу пояснюється вдалим його легуванням. Алюміній в сплавах системи Ti-Al-V підвищує міцнісні і жароміцні властивості, а ванадій відноситься до тих небагатьох легуючих елементів в титані, які підвищують не тільки властивості міцності, але і пластичність.

Поряд з високою питомою міцністю сплави цього типу мають меншу чутливість до водню в порівнянні зі сплавами ОТ4 і ОТ4-1, низькою схильністю до сольової корозії і гарною технологічністю.

Сплави типу ВТ6 застосовують у відпаленому та термічно зміцненому станах. Подвійний відпал також дозволяє підвищити в'язкість руйнування та опір корозійному руйнуванню.

Титан марки ВТ1-00 листовий використовується для коронок штампованих (товщина 0,14-0,28 мм), штампованих базисів (0,35-0,4 мм) знімних протезів, каркасів титанокерамічних протезів, імплантатів різних конструкцій.

Металургійна промисловість постачає напівфабрикати технічного титану двох марок ВТ1-00 і ВТ1-0, що відрізняються вмістом домішок (кисню, азоту, вуглецю, заліза, кремнію та ін.). Це матеріали малої міцності, причому титан ВТ1-00, що містить менше домішок, відрізняється меншою міцністю та більшою пластичністю. Основна перевага титанових сплавів ВТ1-00 і ВТ1-0 - висока технологічна пластичність, що дозволяє отримувати навіть фольгу.

Міцні властивості титану можуть бути підвищені нагартовкою (наклепом), але при цьому сильно знижуються пластичні властивості. Зниження характеристик пластичності виражено сильніше, ніж підвищення характеристик міцності, тому нагартовка не найкращий спосіб поліпшення комплексу властивостей титану. До недоліків титану слід віднести високу схильність до водневої крихкості, у зв'язку з чим вміст водню не повинен перевищувати 0,008% у титані ВТ1-00 та 0,01% у ВТ1-0.

1.3. Особливості обробки титану (шліфування та полірування)

Фізичні властивості, фази оксидації та зміна кристалічних ґрат повинні враховуватися при обробці титану. Правильна обробка може успішно проводитися лише спеціальними фрезами для титану, зі спеціальною хрестоподібною насічкою (рис.2). Зменшений кут робочої поверхні, який дає можливість оптимально знімати досить м'який метал, з гарним охолодженням інструменту. Обробка титану має проводитися без сильного тиску інструмент.

Рис.2.

Фрези для титану повинні зберігатись окремо від інших інструментів. Вони повинні регулярно очищатися пароструминним апаратом і щіточками зі скловолокна від залишків титанової стружки, яка досить міцно осаджується.

При використанні неправильного інструменту або сильному натиску можливі локальні перегріви металу, що супроводжуються сильним утворенням оксиду та зміною кристалічних ґрат. Візуально на оброблюваному об'єкті відбувається зміна кольору і трохи грубіє поверхню. У цих місцях не буде необхідного зчеплення з керамікою (можливість появи тріщин і сколів), якщо це ділянки, що не облицьовуються, то подальша обробка і полірування буде також не відповідати вимогам, що висуваються.

Використання при обробці титану різних карборундових дисків і каміння, або алмазних головок сильно забруднює поверхню титану, що призводить також до тріщин і сколів в кераміці. Тому використання перерахованих вище інструментів придатне тільки для обробки, наприклад, каркасів бюгельних протезів, а використання алмазних головок слід повністю виключити. Шліфування та подальше полірування відкритих ділянок титану можливе лише за допомогою адаптованих для титану шліфувальних гумових головок та полірувальних паст. Багато фірм, що займаються виробництвом інструментів, що обертаються, випускають на Наразівеликий асортимент фрез та шліфувальних гумових головок для титану.

Придатні для титану параметри обробки:

• Низька швидкість обертання наконечника – макс. 15 000 об/хв;
• Низький тиск на інструмент;
• Періодична обробка;
• Обробка каркасу лише в одному напрямку;
• Уникати гострих кутів та напусків металу;
• При шліфуванні та поліруванні використовувати тільки відповідні шліфувальні гумові головки та полірувальні пасти;
• Періодичне чищення фрез пароструминним апаратом та пензликом зі скловолокна.

Піскоструминна обробка, перед нанесенням бондингового шару при керамічному покритті так само, як і при облицюванні композитними матеріалами, повинна відповідати таким вимогам:

• Чистий, лише одноразовий оксид алюмінію;
• Максимальна величина зерна піску 150 µm, оптимально 110-125 µm;
• Максимальний тиск із олівця 2 бари;
• Напрямок потоку піску під прямим кутом до поверхні.

Після обробки необхідно залишити оброблений об'єкт на 5-10 хв пасивуватися, після чого провести чищення поверхні пором.

Оксидний випал чи схожі процедури під час роботи з титаном повністю виключаються. Використання кислот або травлення повністю виключено.

1.4.Висновки за першим розділом

Виходячи з матеріалу, представленого вище, можна зробити висновок, що сплави титану мають суттєву кількість дуже важливих властивостей, які незамінні в зубному протезуванні. Основні з них це біоінертність, корозійна стійкість, міцність та твердість при малій питомій вазі. Однак, отримання титану вважається дорогим процесом, але оскільки його кількість, що застосовується при виготовленні протезу, є невеликою, то це не сильно впливає на вартість. Але через те, що технологія виробництва протезів з титану більш дорога за протези з титану коштують дорожче, ніж КХС або нержавіючої сталі.

Також донедавна проблеми викликала обробка титану, але поява та поширення спеціальних інструментів, уможливило застосування титанових сплавів у стоматології. Позитивні властивості титану були відомі і раніше, але саме тривала і дорога обробка була перешкодою для його впровадження в стоматологічну практику.

Незважаючи на специфічні вимоги, які відсутні при обробці інших металів, та особливості інструментів, цілий список позитивних якостей титану все ж таки призвело до вдосконалення процесів роботи з ним. Хімічні властивості титану з одного боку відкривають нові можливості для зубних техніків, але з іншого вимагають ретельнішого дотримання технології обробки та обліку всіх особливостей.

Розділ 2. Технології виготовлення протезів із титану

2.1.Штампування титану

Штампування (штампування) - процес пластичної деформаціїматеріалу зі зміною форми та розмірів тіла. У стоматології штампування піддаються метали.

Варто зазначити, що штамповані коронки з титану досить рідкісне явище на сьогоднішній день. Технологія виготовлення коронок методом штампування з титану не знайшла поширення, тому що в холодному стані титан складно штампувати. Тим не менш, в рамках загального вивченнябуде розглянуто технологію виготовлення титанових коронок методом штампування.

У титанових штампованих коронок ті ж мінуси, що й у звичайних штампованих коронок, а саме:

• Відсутність зносостійкості;
• Наявність плоскої жувальної поверхні зуба;
• Недостатньо щільне прилягання до шийки зуба;
• Відсутність естетичності.

Властивості коронок з титану схожі зі сплавами дорожчих золотих коронок.

Процес штампування з титанових сплавів не дуже відрізняється від процесу виготовлення звичайних штампованих коронок з нержавіючої сталі.

При виготовленні штампованих коронок відбитки зазвичай знімають альгінатною масою стандартними ложками.

Технологія виготовлення титанової штампованої коронки:

Лабораторний етап виготовлення коронки починається із отримання моделі. Далі роблять моделювання зуба моделювальним воском. Нашаровуючи розплавлений віск на поверхню гіпсового зуба, домагаються збільшення обсягу, необхідного для відновлення анатомічної форми. Після моделювання необхідно вирізати із моделі гіпсовий штампік. Потім необхідно виготовити його копію із легкоплавкого металу. Для цього потрібно зробити гіпсову форму. Блок із гіпсу роблять у два етапи. Гіпсовий штамп видаляють, а розколоті частини блоку складають разом і розплавляють легкоплавкий метал. При плавці важливо не перегрівати метал, при перегріві випаровуються деякі компоненти сплаву, і він виходить більш крихким. І потім заповнюють їм форму. Форма повинна бути добре просушена, тому що волога, випаровуючись, зробить метал пористим.

Усього необхідно виготовити два металеві штампики. Перший — найточніший для остаточного штампування. Другий – для попереднього штампування. Після виготовлення металевого штампу необхідно підібрати титанову гільзу.

Гільза має доходити до екватора зуба і кілька із зусиллям на нього заходити. Відпаленій гільзі на пуансонах спеціальної зуботехнічної ковадла ударами молотка надається приблизна форма майбутньої коронки. І потім знову слід відпал. Під час ударів молотка відбуваються зміни в структурі металу, він стає більш пружним і неподатливим подальшій обробці, тобто утворюється наклеп, за допомогою відпалу кристалічна решітка металу відновлюється і стає більш пластичним. Після цього беруть той штамп, що був відлитий другим, одягають на нього гільзу і кількома сильними та точними ударами молотка вбивають його у свинцеву «подушку». Свинцева подушка - злиток м'якого свинцю різних розмірів.

Вбити штамп з гільзою необхідно до рівня екватора коронки. Свинець щільно стискає металеву гільзу по штампику. Штампік з гільзою витягають із свинцю та оцінюють якість попереднього штампування. На гільзі не повинно бути складок та тріщин. Остаточне штампування проводиться в пресі або ручному або механізованому гідравлічному. Сенс один — у основі преса стоїть кювета, наповнена невулканізованим каучуком. Штампік вставляється в кювету в каучук і шток преса під дією сили розкрученого маховика або гідравліки тисне на каучук, останній передає тиск на гільзу, яка під тиском у свою чергу щільно обжимається по металевому штампику.

Варто зазначити, що в холодному вигляді титан дуже погано піддається штампуванню. При гарячому деформуванні і особливо при температурах 900°С і вище, коли розвиваються процеси зміцнення, титан і титанові сплави мають досить високу пластичність. З титанових сплавів куванням та гарячим штампуванням виготовляються складні за геометричною формою вироби, до яких можна віднести і зуби.

Пластичність титану та титанових сплавів різко знижується за наявності на поверхні альфованого шару. Альфінований шар – це твердий розчин кисню в титані. Метал, що має альфований шар, вкрай чутливий при куванні та гарячому штампуванні до зміни напружено-деформованого стану зі збільшенням напружень та деформацій розтягування. Оскільки, практично, при всіх методах кування і штампування діють напруги, що розтягують, і деформації, при нагріванні під гарячу механічну обробку титану і титанових сплавів слід уникати утворення альфованого шару. Це досягається нагріванням під кування і штампування в нагрівальних печах з нейтральною або безокислювальною атмосферою. Найбільш відповідним середовищем для нагрівання титану та титанових сплавів є аргон.

2.2.Литтєвий метод

Висока реакційна здатність титану, висока точка плавлення вимагають спеціальну ливарну установку та пакувальну масу. В даний час на ринку відомі кілька систем, які дозволяють проводити лиття титану.

Як приклад можна навести ливарні установки Аутокаст, які засновані на принципі плавки титану в захисному середовищі аргону на мідному тиглі за допомогою вольтової дуги, так само в промисловості сплавляють титанову губку для отримання чистого титану. Заливка металу в кювету відбувається за допомогою вакууму в ливарній камері та підвищеного тиску аргону в плавильній - під час перекидання тигля.

Зовнішній вигляд і принцип, як функціонує установка, показано малюнку 3.

Рис.3.

На початку процесу обидві камери плавильна (вгорі) і ливарна (внизу) продуваються аргоном, потім з обох камер евакуюється суміш повітря та аргону, після чого плавильна камера заповнюється аргоном, а у ливарній утворюється вакуум. Включається вольтова дуга і починається процес плавлення титану. Після проходження певного часу різко перекидається плавильний тигель і метал всмоктується в форму, що знаходиться у вакуумі, власну вагу, а також тиск аргону, що підвищується, на цей момент також сприяють заповнення ним ливарної форми. Цей принцип дає можливість отримувати хороші, щільні виливки із чистого титану.

Наступним компонентом ливарної системи є пакувальна маса. Так як у розплавленому стані реакційна здатність титану дуже висока, то він вимагає спеціальних пакувальних мас, які виготовляються на основі оксидів алюмінію та магнезії, які дозволяють знизити реакційний шар титану до мінімуму.

Правильне створення литниковой системи, як і, і правильне розташування у кюветі грає величезну роль і виробляється суворо за правилами, запропонованим фірмою виробником ливарних установок. Для коронок і мостів допустиме використання тільки спеціального ливарного конуса, який дозволяє оптимально направляти метал до об'єкта, що відливається. Висота вхідного литникового каналу від конуса до живильної балки 10 мм при діаметрі 4-5 мм. Діаметр живильної балки 4 мм.

Підводні литникові канали до об'єкта, що відливається, мають розмір діаметром 3 мм і висотою також не більше 3 мм. Дуже важливо: підводні канали не повинні розташовуватися навпроти вхідного литникового каналу (рис.4), інакше дуже висока можливість виникнення газових пор.

Рис.4.

Усі з'єднання мають бути дуже гладкими, без гострих кутів тощо. щоб максимально знизити турбулентність, що виникає під час заливки металу, яка призводить до утворення газових пор. Літникова система для бюгельних протезів, а особливо для цільнолитих базисів повних знімних протезів також відмінна, від литникових систем, які ми застосовуємо для виливки бюгельних протезів з хром-кобальтових сплавів.

Для зуботехнічного застосування перехід титану при температурі 882,5 °З одного кристалічного стану в інший має дуже велике значення. Титан переходить при цій температурі з α-титану з гексагональною кристалічною решіткою в β-титан з кубічною. Що тягне у себе, як зміна його фізичних параметрів, а й збільшення на 17% його обсягу.

З цієї причини також необхідне використання спеціальних керамік, температура випалення яких повинна бути нижчою за 880 °С.

У титану дуже сильне прагнення при кімнатній температурі з киснем повітря утворювати миттєво тонкий оксидний захисний шар, який захищає його надалі від корозії і зумовлює хорошу переносимість титану організмом. Це так званий пасивний прошарок.

Пасивний шар має здатність самостійно регенерувати. Цей шар на різних етапах роботи з титаном повинен гарантуватися. Після піскоструминної обробки, перед чищенням каркаса парою, необхідно залишити каркас щонайменше 5 хвилин пасивуватися. Щойно відполірований протез повинен пасивуватися щонайменше 10-15 хвилин, інакше немає гарантії гарного блиску готової роботи.

2.3.Надпластична формування

Протягом 15 років лиття зубних протезів з титану пропагується у Японії, навіть Німеччини, а останнім часом й у Росії. Розроблено різні види обладнання для відцентрового або вакуумного лиття, рентгенівського контролю якості виливків, спеціальні вогнетривкі матеріали.

Перелічені вище методи дуже складні технологічно та дорогі. Виходом із цієї ситуації може бути надпластична формування. Суть надпластичності полягає в тому, що при певній температурі метал, що має ультрадрібне зерно, веде себе подібно до розігрітої смоли, тобто може подовжуватися на сотні і тисячі відсотків під дією дуже малих навантажень, що дозволяє виготовляти з листа титанового сплаву тонкостінні деталі складної форми. Це явище, а процес полягає в тому, що надпластичні листові заготовки притискають до матриці і під дією невеликого газового тиску (максимально 7-8 атм.) вона надпластично деформується, за одну операцію приймаючи дуже точну форму порожнини матриці.

Розглянемо застосування методу сферхпластичного формування на прикладі виготовлення знімного пластинкового протеза. Зубний протез, виготовлений методом надпластичного формування, має суттєві переваги. Як основні можна назвати легкість (мала вага) порівняно з протезами, виготовленими з кобальтохромового або нікельхромового сплавів, а також висока корозійна стійкість та міцність. Достатня простота виготовлення протеза робить його незамінним для масового виробництва в ортопедичній стоматології.

Початкові клінічні етапи виготовлення повного знімного протезу з базисом титану не відрізняються від традиційних при виготовленні пластмасових протезів. Це – клінічне обстеження хворих, отримання анатомічних зліпків, виготовлення індивідуальної ложки, отримання функціонального зліпка, виготовлення високоміцної робочої моделі з супергіпсу.

Модель із супергіпсу із попередньо ізольованим бюгельним воском альвеолярним гребенем дублюють у вогнетривку масу. Вогнетривкі моделі розміщують у металевій обоймі з жароміцного сплаву, яка має спеціальні вирізи, розміри та форма яких дозволяє розмістити в ній модель. верхньої щелепибудь-якого пацієнта.

На керамічні моделі зверху накладають лист титанового сплаву завтовшки 1 мм. Листова заготівля затискається між двома половинками форми. Напівформи утворюють герметичну камеру, розділену листом на дві частини, кожна з яких має канал сполучення з газовою системою і може бути незалежно один від одного або вакуумована або заповнена інертним газом під деяким тиском (рис.5).

Рис.5.

Загерметизовані напівформи нагрівають та створюють перепад тиску. Під листом утворюють розрядження (вакуум) 0,7-7,0 Па. Лист титанового сплаву прогинається у бік вакуумованої напівформи і "вдується" в розташовану в ній керамічну модель, облягаючи її рельєф. У цей час тиск витримують за певною програмою. Після завершення цієї програми напівформи охолоджують.

Після цього тиск в обох напівформах вирівнюють до норми та витягують заготовку із форми. Базиси необхідного профілю вирізують по контуру, наприклад, променем лазера, обточують край на абразивному колі, знімають окалину, нарізають ретенційні смуги абразивним диском в сідлоподібній частині базису до середини відростка альвеолярного і електрополірують за розробленою методикою.

Обмежувач пластмаси формується на різних рівнях титанового базису з піднебінної та оральної поверхні нижче за вершину альвеолярного гребеня на 3-4 мм, методом хімічного фрезерування. Уздовж лінії «А» проводиться хімічне фрезерування для створення ретенційної ділянки при фіксації базисної пластмаси. Наявність пластмаси вздовж лінії «А» потрібна для можливості подальшої корекції клапанної зони.

У клініці лікар визначає центральне співвідношення щелеп традиційними методами. Постановка зубів і приміряння в ротовій порожнині не відрізняються від аналогічних операцій при виготовленні простих знімних протезів. Далі в лабораторії віск замінюють на пластмасу та полірують. У цьому виготовлення знімного зубного протеза з титановим базисом закінчено (рис.6).

Рис.6.

Для надпластичного формування в Росії часто використовується вітчизняна технологія, вітчизняна установка (оригінальна Російська запатентована установка та методика) та вітчизняні листові заготовки вітчизняного сплаву ВТ 14 .

Можна з упевненістю стверджувати, що надпластична формування титанових сплавів має чудові перспективи подальшого розвитку, т.к. поєднує високу довговічність, біоінертність та естетичність.

2.4.Комп'ютерне фрезерування (CAD/CAM)

CAD/CAM – це абревіатура, яка розшифровується як computer-aided design/drafting та computer-aided manufacturing, що дослівно перекладається як «комп'ютерна допомога в дизайні та виробництві». За змістом - це автоматизація виробництва та системи автоматизованого проектування та розробки.

З розвитком технологій, ортопедична стоматологія також пройшла еволюція від часів бронзової людини, коли штучні зуби прив'язувалися золотим дротом до сусідніх зубів, до сучасної людини, яка використовує технологію CAD/CAM. У момент появи CAD/CAM технологія позбавлена ​​всіх недоліків, властивих технологіям лиття, наприклад, усадки, деформації, у тому числі і при вилученні відлитих коронок, мостоподібних протезів або їх каркасів. Відсутня небезпека порушення технології, наприклад, перегріву металу під час лиття або повторне використання литників, що призводить до зміни складу сплаву. Відсутня усадка каркаса після нанесення керамічного облицювання, можлива деформація при знятті воскових ковпачків з гіпсової моделі, пори та раковини при литті, непролиті ділянки тощо. Основним недоліком технології CAD/CAM є висока собівартість, що дозволяє широко впровадитися цієї технології в ортопедичну стоматологію. Хоча, заради справедливості варто відзначити, що практично з кожним роком з'являються дедалі дешевші установки. Початкова технологія CAD/CAM була комп'ютером з необхідним програмним забезпеченням, на якому проводилося тривимірне моделювання незнімного протеза з подальшим комп'ютерним фрезеруванням з точністю до 0.8 мікрон з цільного металевого або керамічного блоку. На малюнку 7 зображено сучасну CAD/CAM установку.

Рис.7.

За допомогою CAD/CAM можна виготовляти:

• одиночні коронки та мостоподібні протези малої та великої протяжності;
• телескопічні коронки;
• індивідуальні абатменти для імплантатів;
• відтворити повну анатомічну форму для моделей прес-кераміки, що наноситься на каркас (overpress);
• створити тимчасові коронки в повний профіль та різні ливарні моделі.

В даний час, якщо розглядати CAD/CAM як установку для обробки титанових сплавів, то дуже велике поширення (з огляду на невелику собівартість) набуло виготовлення індивідуальних абатментів. Зовнішній вигляд таких абатментів представлено малюнку 8.

Рис.8.

Нижче наведено приклад алгоритму роботи зубного техніка із застосуванням CAD/CAM установки. Вона досить універсальна. І якщо вести мову безпосередньо про титан, то цей алгоритм буде приблизно таким самим.

Опис роботи із застосуванням сучасних CAD/CAM технологій:

Крок 1: Зліпок. Гіпсова модель. Отримання зліпка порожнини рота виконується так само, як і при традиційних методиках зубопротезування. З одержаного зліпка виготовляється гіпсова модель щелепи пацієнта.

Крок 2: Сканування. Головною метою цього кроку є отримання цифрових даних, на основі яких буде побудовано електронні тривимірні моделі необхідних виробів (коронки, протези, мости тощо). Оцифровані дані зберігаються у форматі STL. Результатом сканування та основою роботи є тривимірна комп'ютерна геометрична модель (у вигляді STL-файлу) ділянки ротової порожнини, на якій планується встановити зубний протез. Сканер компанії Nobel показаний малюнку 9.

Рис.9.

Крок 3: Тривимірне моделювання (3D). Отриманий на етапі 2 STL-файл імпортують в CAD систему. Вона варта створення комп'ютерних моделей коронок, протезів, мостів тощо. з подальшою їх передачею в CAM систему для програмування обробки на верстаті з ЧПУ. Система була розроблена спеціально для техніків, у ній використовується відповідна термінологія та зручний інтуїтивний інтерфейс. Програма орієнтована недосвідченого у використанні CAD систем користувача.

На цьому кроці зубний технік повинен вибрати з бази даних найбільш підходящий формою зуб і доопрацювати його засобами до потрібної форми. База даних, що поставляється, містить модель коронок під кожен зуб. Для редагування геометрії використовують інтуїтивно зрозумілі функції скульптурного моделювання. У процесі моделювання можна масштабувати комп'ютерну модель, щоб у процесі спікання компенсувати усадку та отримати коронку максимально точних розмірів. Як приклад малюнку 10 показаний інтерфейс програми, у якому моделювали ідивідуальний абатмент.

Рис.10.

Крок 4: Програмування обробки. Після опрацювання геометрії виробів у системі отримані дані передаються в CAМ систему. Вона призначена для програмування обробки виробів на верстатах з ЧПУ. У CAM-системі генеруються траєкторії обробки, які за допомогою постпроцесора переводяться на зрозумілу верстату «мова» - в програму, що управляє. Ця програма орієнтована на недосвідчених користувачів, які не мають досвіду роботи з CAМ системами та програмування верстатів з ЧПК.

Крок 5: Обробка протезів на верстаті з ЧПУ. Отримані керуючі програми відправляють на верстат із ЧПУ. Нижче на малюнку 11 показаний приклад процесу фрезерування трьох абатментів під нанесення та двох балок для протезів.

Рис.11.

2.5.3D друк (CAD/CAM)

Завдяки подальшій еволюції CAD/CAM технології, на зміну комп'ютерного фрезерування прийшла технологія 3D друку, яка дозволила зменшити собівартість та дала можливість виготовляти об'єкти будь-якої форми та складності, які неможливо було зробити до цього жодної з існуючих технологій. Наприклад, завдяки 3D друку можна виготовити цілий порожній об'єкт із будь-якою формою внутрішньої поверхні. Стосовно ортопедичної стоматології, можна виготовити порожнє тіло протеза, що дозволить, не зменшуючи міцності конструкції, зменшити його вагу.

Крім того, 3D принтери у стоматології гарантують прискорення обсягів виробництва та точність готових виробів. 3D принтери, як і комп'ютерні фрезери (ЧПУ) позбавляють зубних техніків дуже витратного часу процесу в роботі - ручного моделювання протезів, коронок та інших виробів. На малюнку 12 зображено 3D принтер X350pro німецької компанії RepRap.

Рис.12.

Технології CAD у 3D друку нічим не відрізняється від технології CAD при комп'ютерному фрезеруванні, і докладно вона описана у попередньому розділі.

Принцип процесу полягає в тому, що робиться нанесення шару металевого порошку, що має мікроскопічну товщину, на підкладку. Потім відбувається спікання, або точніше мікрозварювання лазером у вакуумі мікроскопічних зерен металу в необхідних ділянках шару. Зварювання - це процес перетворення порошку на цілісний матеріал з використанням високої температури, але без розплавлення самого матеріалу. Після цього зверху наноситься ще один шар порошку металу, і виробляється мікрозварювання лазером мікро зерен металу вже не тільки між собою, але і з нижнім шаром.

Унікальну форму кожного зуба точно передати за допомогою ручного виготовлення. Однак стоматологічні 3D принтери роблять непотрібними складні та застарілі методи виробництва. Завдяки новітнім технологіямі найсучаснішим матеріалам готова продукція виходить у кілька разів швидше, ніж раніше.

Переваги 3D друку в зуботехнічній сфері:

• можливість виготовлення виробів з порожніми внутрішніми ділянками, що неможливо зробити методом фрезерування;
• значне прискорення виробництва необхідних виробів;
• збільшення обсягів виробництва без додаткового персоналу;
• можливість повторного використання матеріалу після очищення, що зводить відходи виробництва до нуля.

2.6.Виводи з другого розділу.

Зі всього викладеного вище можна зробити певні висновки. Титан був відомий ще з давніх часів, але не знаходив застосування в стоматології через те, що довгий часне було технологій для його обробки. З часом ситуація почала змінюватися і на сьогоднішній день титан обробляють кількома способами без шкоди естетики кінцевих реставрацій.

З моменту приходу титану до стоматології і до теперішнього часу з'явилося безліч методів його обробки. Усі вони мають як свої недоліки, так і свої переваги. Така різноманітність природно є незаперечним плюсом титану, оскільки кожна лабораторія, і кожен зубний технік зокрема може вибрати саме той метод роботи з титаном, який більше підходить залежно від поставлених завдань.

Провівши аналіз літератури, ми встановили, що з усіх існуючих чи відомих методів обробки титану у стоматології найперспективнішим і найкращим методомє метод 3Д друку титаном, тому що саме він має найбільшу кількість переваг і практично не має недоліків.

Висновок

З усього розібраного вище матеріалу можна зробити лише один висновок: титан дав нові ідеї та значно прискорив багато операцій. Незважаючи на свою більш ніж скромну історію, титан став лідируючим матеріалом у стоматології. Титанові сплави мають практично всі необхідні в ортопедичній стоматології якості, а саме: біоенергію, міцність, твердість, жорсткість, довговічність, корозійну стійкість, мала питома вага. Незважаючи на безліч незамінних для стоматології якостей, титан, проте, можна обробляти безліччю способів без втрати якості готових виробів. На сьогоднішній день вже є всі необхідні інструменти та обладнання для якісної обробки титанових сплавів.

Проаналізувавши всі методи виготовлення виробів з титану можна зробити висновок, що найпрогресивнішим методом є 3D друк. У порівнянні з іншими методами він має низку переваг, наприклад, простота самого процесу. На відміну від штампування титану, 3D друк має практично ідеальну точність. Технологія комп'ютерного фрезерування також забезпечує високу точність, але на відміну від 3D друку не може відтворювати порожнисті внутрішні частини виробу. І до того ж 3D друк дуже економічний, тому що практично позбавлений відходів виробництва, а матеріал, що залишився, використаний при друку, може бути повторно використаний після очищення. Литєвий метод та метод пластичної деформації вимагають наявності складного технологічного обладнання. А точність виготовлення виробів все одно не може зрівнятися із 3D печаткою.

На завершення можна зробити висновок, що саме метод 3D друку на сьогоднішній день є найбільш перспективним, прогресивним та економічно вигідним методом роботи з виробами із титанових сплавів у стоматології.

бібліографічний список

1. Журнал "Зубний технік". Титан – матеріал для сучасної стоматології/ Олександр Модестов © ТОВ «Медична преса» (№ 3 (38) 2003) 1997-2015 рр.
2. Єрвандян, А.Г. CAD/CAM технології в ортопедичній стоматології [Електронний ресурс] / Арутюн Гегамович Єрвандян, 4.10.2015. – Режим доступу: https://www. – Загл. з екрану.
3. Трезубов, В.М. Ортопедична стоматологія. Прикладне матеріалознавство/В.М. Трезубов, Л.М. Мішнєв, О.М. Жульов. - М.: 2008. - 473 с.
4. sgma [Електронний ресурс] «CAD/CAM-технології: хороші новини для зуботехнічних лабораторій» Режим доступу: безкоштовний, 26.04.2008. http://sgma.ucoz.ru/publ/3-1-0-21 - Загл. з екрану
5. Миронова М.Л. "Знімні протези: навчальний посібник" - М.: "ГЕОТАР-Медіа" 2009.
6. Андрющенко І.А., Іванов Є.А., Красносільський І.А. "Нові сплави для зубних протезів" / / Актуальні питання ортопедичної стоматології. М., 1968.
7. Копєйкін В.М., Єфремова Л.А., Ілляшенко В.М. «Застосування нових сплавів у клініці ортопедичної стоматології»// Актуальні питання ортопедичної стоматології,- М.,1968.
8. Болтон У. «Конструкційні матеріали: метали, сплави, полімери, кераміка, композити.» М.: видавничий дім "Додека-XXI", 2004.
9. Нурт Р.В. пер.с англ. за ред. Пахомова Г.М. "Основи стоматологічного матеріалознавства". "КМК-Інвест" 2004.
10. Титан [Електронний ресурс]. Режим доступу: безкоштовний. http://chem100.ru/text.php?t=1926 - Загл. з екрану.

480 руб. | 150 грн. | 7,5 дол. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC", BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Дисертація - 480 руб., доставка 10 хвилин, цілодобово, без вихідних та свят

240 руб. | 75 грн. | 3,75 дол. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC", BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 години, з 10-19 (Московський час), крім неділі

Мушеєв Ілля Урійович. Застосування сплавів титану в клініці ортопедичної стоматології та імплантології (експериментально-клінічне дослідження) : дисертація... 14.00.21 / Мушеєв Ілля Ур'єєвич; [Місце захисту: ГОУ "Інститут підвищення кваліфікації федерального медико-біологічного агентства"]. - Москва, 2008. - 216 с.: іл.

Вступ

Розділ 1. Огляд літератури

1.1. Сплави металів, що використовуються при виготовленні зубних протезів 12

1.2. Застосування імплантатів при ортопедичній реабілітації хворих з дефектами зубного ряду 25

1.3. Титан та його сплави: властивості та застосування 31

1.4. Клінічні токсико-хімічні та алергічні реакції при використанні стоматологічних сплавів 41

1.5. Теорія корозійних процесів 53

Глава 2. Матеріал та методи дослідження

2.1. Методи дослідження складу, структури та фізико-механічних характеристик стоматологічних сплавів 75

2.2.1. Дослідження механічних властивостей методом наноіндентування 75

2.1.2. Трибологічні дослідження зносостійкості сплавів 77

2.1.3. Методи порівняння литого та фрезерованого титану 79

2.1.4. Методика вивчення складу, структури та фізико-механічних властивостей сплаву після переплаву 80

2.2. Методи вивчення електрохімічних параметрів стоматологічних сплавів 83

2.2.1. Вимірювання базових електродних потенціалів стоматологічних сплавів 83

2.2.2. Термічна обробка стоматологічних сплавів при електрохімічних дослідженнях 85

2.2.3. Вимірювання ЕРС та щільності струму контактних пар стоматологічних сплавів 86

2.2.4. Вивчення впливу поновлення поверхні стоматологічного сплаву 87

2.2.5. Вивчення впливу особливостей корозійного середовища та навантаження на електропотенціали сплаву 87

2.2.6. Оцінка швидкості корозії в стаціонарних умовах за результатами вимірювання струмів контактних пар 91

2.3. Методи вивчення реакції мезенхімальних стовбурових клітин людини на стоматологічні сплави 92

2.4. Характеристика клінічного матеріалута методи клінічних досліджень 96

2.5. Статистична обробка результатів дослідження 97

Розділ 3. Результати власних досліджень

3.1. Порівняльне дослідження структурних, механічних та трибологічних властивостей стоматологічних сплавів98

3.1.1. Порівняльна оцінка механічних властивостей стоматологічних сплавів 98

3.1.2. Порівняльне дослідження зносостійкості стоматологічних сплавів 103

3.1.3. Порівняльне дослідження структури та властивостей фрезерованого та литого титану 114

3.1.4. Вплив термоциклування та переплаву на структуру сплаву... 120

3.2. Порівняльні електрохімічні характеристики стоматологічних сплавів у різних умовахфункціонування протезів 131

3.2.1. Кінетика встановлення стаціонарних електропотенціалів стоматологічних сплавів 131

3.2.2. Електрохімічні характеристики сплавів після термічної обробки при нанесенні керамічних покриттів 141

3.2.3. Вплив рН, температури та аерації корозійного середовища на електрохімічну поведінку стоматологічних сплавів 146

3.2.4. Вплив дії циклічного динамічного навантаження на корозійну поведінку титанового сплаву 166

3.3. Електрохімічна взаємодія стоматологічних сплавів з дентальними імплантатами 181

3.3.1. Електрохімічні характеристики контактних пар «титановий імплантат-каркас протеза» 181

3.3.1.1. Вимірювання ЕРС та струмів контактних пар 181

3.3.1.2. Вимірювання імпульсів потенціалів та контактних струмів при оновленні поверхні елементів контактних пар та вивчення кінетики репасивації оновленої поверхні при використанні титанових імплантатів 183

3.3.2. Електрохімічні характеристики контактних пар «нікелідтитановий імплантат-каркас протеза» 190

3.3.2.1. Вимірювання ЕРС та струмів контактних пар 190

3.3.2.2. Вимірювання імпульсних струмів при оновленні поверхні елементів контактних пар та вивчення кінетики репасивації оновленої поверхні при використанні нікелідтитанових імплантатів 194

3.4. Експериментальна оцінка проліферації мезенхімальних стовбурових клітин людини на металевих сплавах 206

3.4.1. Оцінка цитотоксичності зразків за допомогою МТТ-тесту 206

3.4.2. Дослідження впливу досліджуваних зразків на ефективність проліферації МСК 207

3.5. Клінічна оцінка ортопедичних конструкцій на металевих каркасах 211

Глава 4. Обговорення результатів дослідження 222

Список литературы 242

Введення в роботу

Актуальність дослідження.У сучасній ортопедичній

Стоматології широко застосовуються сплави металів як цільнолитих каркасів незнімних та знімних протезів. В Росії як металеві конструкційні матеріали поширені кобальтхромові і нікельхромові сплави; застосування золотовмісних сплавів незначне. Біоінертні титанові сплави використовуються значно рідше, оскільки для лиття титану потрібне спеціальне обладнання; клінічного та технологічного досвіду роботи з титановими сплавами недостатньо.

Тим часом загальновідомі чудові властивості біосумісності титану, легкість та міцність конструкцій з титану; можливе облицювання титанових каркасів керамікою. Затребуваність сплавів, що містять титан, для зубних протезів збільшується паралельно наростанню темпів застосування дентальних імплантатів, що виготовляються в переважній більшості з титану.

Останнім часом, крім лиття, з'явилася можливість фрезерування титану на CAD/САМ - обладнанні після сканування моделі та віртуального моделювання протеза. У літературі недостатньо відомостей про клінічну ефективність технології CAD/САМ порівняно з методом лиття титану.

Експлуатація зубних протезів зі сплавів металів пов'язана з
можливими електрохімічними корозійними процесами, оскільки
слина має властивості електроліту.
Щодо титану ці процеси мало вивчені. Контактне
електрохімічна взаємодія дентальних титанових імплантатів з
іншими стоматологічними сплавами аналізувалося в

нечисленних дослідженнях із застосуванням стандартних методик. Останнім часом з'явилися нові можливості та методичні підходи щодо оцінки антикорозійної стійкості сплавів металів,

наприклад, при трибологічних дослідженнях зносостійкості; вимірювання електрохімічних показників при оновленні поверхні, зміні характеристик штучної слини, при термоциклировании і, особливо, динамічному навантаженні металевих конструкцій . З'явилася можливість вивчення реакції клітинних культур людини різні стоматологічні сплави .

Викликає великий інтерес сплав титану з ефектом формовосстановлення - нікелід титану, з якого можна виготовляти незнімні та знімні протези та імплантати. Його властивості стосовно цілей ортопедичної стоматології та імплантології не до кінця вивчені, особливо в порівняльному аспекті. З позицій електрохімії не проводилося обґрунтування вибору оптимальних сплавів для зубних протезів із опорою на імплантати із нікеліду титану з ефектом формовосстановлення.

Мета дослідження:клініко-лабораторне обґрунтування застосування сплавів титану та технологій їх обробки у клініці ортопедичної стоматології та імплантології.

Завдання дослідження:

Порівняти фізико-механічні та трибологічні властивості (зносостійкість) стоматологічних сплавів та сплавів титану.

Порівняти склад, структуру та властивості титанового сплаву для фрезерування протезів за технологією CAD/САМ та ливарного титану, а також властивості сплавів після переплаву.

Виявити вплив стоматологічних сплавів на проліферативні характеристики культури мезенхімальних стовбурових клітин людини.

Вивчити в лабораторних умовпоказники корозійної стійкості цільнолитих та металокерамічних протезів при використанні поширених стоматологічних сплавів та сплавів титану.

Встановити електрохімічні особливості використання імплантатів із титану та нікеліду титану, у тому числі при порушенні (оновленні) поверхні протезів та імплантатів у процесі їх експлуатації.

Встановити відмінності електрохімічної поведінки стоматологічних сплавів під час експериментальної зміни характеристик електрокорозійного середовища (рН, ступінь аерації).

Вивчити вплив динамічного навантаження протезів та імплантатів із титану на їх електрохімічні показники.

Провести суб'єктивну та об'єктивну оцінку протезних конструкцій із різних стоматологічних сплавів, у тому числі на імплантатах та виготовлених за технологією CAD/САМ, у віддалені терміни після закінчення ортопедичного лікування.

Наукова новизна дослідження. Вперше методом

Наноіндентування вивчені в аналогічних експериментальних умовах основні механічні властивості: твердість, модуль пружності, відсоток відновлюваної деформації – поширених стоматологічних сплавів, сплавів титану та нікеліду титану. При цьому вперше проведено трибологічні дослідження стоматологічних сплавів, у тому числі титановмісних; проведено порівняння їх зносостійкості та характер руйнування сплавів за даними мікрофотографії.

Вперше проведено порівняння складу, структури, фізико-механічних характеристик стандартних титанових заготовок для лиття та фрезерування (за технологією CAD/САМ) за допомогою металографічного, рентгеноструктурного аналізу та вимірювального наноіндентування. Вперше за допомогою локального енерго-дисперсійного аналізу та напівкількісного визначення хімічного складу, металографії та рентген-структурного фазового аналізу виявлено вплив повторного переплаву стоматологічного сплаву на його властивості.

Вперше вивчені в динаміці електропотенціали сплавів титану та нікеліду титану в порівнянні з неблагородними та благородними стоматологічними сплавами у штучній слині, у тому числі після їх термоциклування при керамічному облицюванні протезів. Вперше встановлено зміну електропотенціалів сплавів за зміни параметрів (рН, аерація) штучної слини і за динамічного навантаження металевих конструкцій.

Вперше у порівнянні досліджено електрохімічні показники контактних пар «каркас протеза - опорний імплантат» при використанні нікелід титанових та титанових імплантатів та основних конструкційних сплавів для зубних протезів. Вперше проведено розрахунки корозійних втрат у разі порушення поверхні нікелід титанових і титанових імплантатів, а також металевих каркасів фіксованих на них зубних протезів.

Вперше у культурі мезенхімальних стовбурових клітин людини вивчено токсичність стоматологічних сплавів за показниками клітинної проліферації, адгезії та життєздатності.

Вперше проведено клінічне порівняння корозійних проявів протезів із неблагородних сплавів, литого та фрезерованого за технологією CAD/САМ титану.

Практична значущість дослідження.

Встановлено ідентичність складу, структури та основних фізико-механічних властивостей сертифікованих титанових заготовок для лиття та фрезерування протезів за технологією CAD/САМ; виявлено певні металургійні дефекти стандартних титанових заготовок. На прикладі неблагородного стоматологічного сплаву підтверджено негативний впливповторного переплаву з його структуру і фізико-механічні властивості за збереження складу.

Дано основні фізико-механічні характеристики

стоматологічних сплавів, сплавів титану та нікеліду титану по

результати ідентичних стендових випробувань. Показано важливі для клініки відмінності у ступеня та характері зносу досліджених стоматологічних сплавів. Підтверджено важливе для імплантології властивість нікеліду титану - високе значення пружного відновлення за його навантаженні.

З позицій електрохімії показані переваги та недоліки різних стоматологічних сплавів (включаючи титановмісні) у різних умовах експлуатації: за наявності цільнолитих або металокерамічних протезів, у тому числі спираються на титанові або нікелідтитанові імплантати, та при порушенні їх поверхні. Показано доцільність металокерамічних протезів з повним облицюванням металевих каркасів для зниження ризику розвитку електрохімічних реакцій у порожнині рота та зменшення експлуатаційних ресурсів протезів.

Продемонстровано індиферентність усіх стоматологічних сплавів щодо клітинної культури мезенхімальної тканини людини, а також певні відмінності у реакції мезенхімальних стовбурових клітин.

Дано статистику зниження функціонально-естетичних властивостей зубних протезів на основі металевих каркасів з різних стоматологічних сплавів, а також токсико-хімічних ускладнень. Клінічно обґрунтовано ефективність застосування протезів на литих та фрезерованих титанових каркасах при заміщенні дефектів зубних рядів та при використанні титанових імплантатів.

Основні положення, що виносяться на захист.

1. З позицій електрохімії та профілактики токсико-хімічних впливів на тканини порожнини рота найбільш оптимальними для протезування на титанових та нікелідтитанових імплантатах є незнімні протези з повним керамічним облицюванням на каркасах з будь-якого стоматологічного сплаву; виготовлення цільнолитих необлицьованих протезів на титанових імплантатах доцільно при

використання титан- і золотовмісних сплавів, а на нікелідтитанових імплантатах - нікелідтитанового або хромкольбальтового сплавів.

Факторами зниження корозійної стійкості стоматологічних сплавів є зміна РН та деаерація слини, низька зносостійкість та порушення цілісності поверхні протеза при його експлуатації, а також повторний переплав сплаву.

Функціональне навантаження металевих протезів та імплантатів викликає значні коливання електрохімічних показників стоматологічних сплавів, як результат порушення суцільності поверхневих оксидних плівок.

Склад та властивості титанових сплавів для лиття та фрезерування аналогічні; титанові протези, виготовлені за технологією CAD/CAM, мають технологічні та клінічні переваги.

Поширені стоматологічні сплави, сплави титану і нікелід титану не токсично впливають на мезенхімальні стовбурові клітини людини.

За даними клініки токсико-хімічні об'єктивні та суб'єктивні прояви при використанні неблагородних стоматологічних сплавів зустрічаються частіше у порівнянні з титановмісними сплавами; наявність титанових імплантатів як опори зубних протезів не призводить до клінічних проявів контактної корозії при дотриманні ретельної гігієни порожнини рота.

Апробація результатів дослідження.Результати дослідження повідомлено на Всеросійській конференції «Наделастичні сплави з пам'яттю форми в стоматології», I Всеросійському конгресі «Дентальна імплантація» (Москва, 2001); на І з'їзді Європейської конференції з

проблемам стоматологічної імплантології (Львів, 2002); на VIII Всеросійській науковій конференції та VII з'їзді СТАР Росії (Москва, 2002); на 5-му Російському науковому форумі«Стоматологія – 2003» (Москва, 2003); на Міжнародній конференції "Сучасні аспекти реабілітації в медицині" (Єреван, 2003); на VI Російському науковому форумі "Стоматологія 2004", (Москва); на International Conference on Shape Memory Medical Materials and New Technologies in Medicine (Tomsk, 2007); на науково-практичній Конференції, присвяченій 35-річчю утворення ЦМСЛ №119 (Москва, 2008); на V Всеросійській науково-практичній конференції «Освіта, наука та практика у стоматології» з тематики «Імплантологія у стоматології» (Москва, 2008); на нараді співробітників кафедри клінічної стоматології та імплантології Інституту підвищення кваліфікації ФМБА Росії (Москва, 2008).

Використання результатів дослідження.Результати дослідження впроваджено у практику роботи Клінічного центрустоматології ФМБА Росії, Центрального НДІ стоматології та щелепно-лицьової хірургії, національного медико-хірургічного центру, клініки "КАРАТ" (Новокузнецк), клініки "ЦСП-Люкс" (Москва); у навчальний процес кафедри клінічної стоматології та імплантології Інституту підвищення кваліфікації ФМБА Росії, кафедри стоматології загальної практикиз курсом зубних техніків МДМСУ, Лабораторії матеріалів медичного призначенняМІСіС.

Обсяг та структура дисертації. Робота викладена на 265 аркушах машинописного тексту, складається з вступу, огляду літератури, трьох розділів власних досліджень, висновків, практичних рекомендацій, покажчика літератури. Дисертацію ілюстровано 78 рисунками та 28 таблицями. Покажчик літератури включає 251 джерела, з яких 188 вітчизняних та 63 зарубіжних.

Сплави металів, що використовуються при виготовленні зубних протезів

Між цими двома групами існують фундаментальні відмінності хімічних та фізичних властивостей. У процесі зуботехнічної роботи слід зважати на ці відмінності. Чистий титан займає подвійне становище. З хімічної точки зору і в плані зуботехнічної обробки він, належить до сплавів не благородних металівмає механічні властивості, які більше властиві сплавам благородних металів.

До складу золотовмісних сплавів входить золото (39-98%), платина (до 29%), паладій (до 33%), срібло (до 32%), мідь (до 13%) та незначна кількість легуючих елементів. До складу паладієвих сплавів входить (35-86%) паладію, до 40% срібла, до 14% міді, до 8% індія та ін. ін.

До складу неблагородних сплавів, зокрема кобальтхромових, входить 33-75% кобальту, 20-32% хрому, до 10% молібдену та інші добавки. Нікельхромові метали містять 58-82% нікелю, 12-27% хрому, до 16% молібдену. Нікелід титану містить приблизно порівну нікелю та титану. Залізовмісні сплави (сталі) містять до 72% заліза, до 18% хрому, до 8% нікелю, до 2% вуглецю. Титанові сплави містять не менше 90% титану, до 6% алюмінію, до 4% ванадію та менше 1% заліза, кисню та азоту.

Майже всі кобальтові метали мають домішки нікелю. Але вміст нікелю в них повинен знаходитися на рівні, що не становить небезпеки. Так вміст нікелю в бюгельному протезі, який виготовлений із високоякісного кобальтохромового сплаву, приблизно відповідає кількості нікелю, який щодня споживається з їжею.

В даний час безвуглецеві кобальтохромові сплави знайшли широке застосування для виготовлення металокерамічних коронок та мостоподібних протезів, наприклад, західні фірми випускають: фірма KRUPP – сплав Bondi-Loy, BEGO – Wirobond, DENTAURUM – сплав CD. У США фірма MINEOLA A.ROSENS ON INC виготовляє метал «Arobond». У Росії випускаються аналогічні сплави «КХ-ДЕНТ» та «Целіт-К».

В даний час для металокерамічних робіт. Поряд з кобальтохромовими сплавами широко використовуються нікелехромові сплави. Прототипом цих сплавів став жаростійкий сплав «НИХРОМ» -Х20Н80, що використовується в промисловості для виготовлення нагрівальних елементів. Для більшої жорсткості він легується молібденом чи ніобієм, поліпшення ливарних якостей - кремнієм.

Найбільш популярним із цих сплавів є сплав "Wiron 88" фірми BEGO, в Росії випускаються аналогічні сплави: "Dental NSAvac", "НХ-ДЕНТ NSvac", "Целіт-Н".

Титан - це елемент, який найважче отримати в абсолютно чистому вигляді. На основі своєї високої реактивності він пов'язує деякі елементи, в першу чергу, кисень, азот та залізо. Тому чистий титан (званий нелегованим) розділяється різні групи очищення (від 1-ї категорії до 4-ї). Через механічні властивості не завжди доцільно використовувати метал вищої категорії. Титан, що містить домішки, має найкращі механічні властивості.

Розробниками сплавів рекомендується виготовлення тих чи інших ортопедичних конструкцій із різних стоматологічних сплавів. Так виготовлення вкладок рекомендується золото з посиланням виробника - «відмінно підходять»; з посиланням «можливе застосування» називаються сплави на основі паладію, срібла, кобальту, нікелю та титану. Для виготовлення коронок і мостоподібних протезів з пластмасовим облицюванням «відмінно підходять» сплави золота, паладію, срібла, кобальту, нікелю і титану, а з керамічним облицюванням - золота, паладію, кобальту, нікелю, титану (можливе застосування сплавів). Для бюгельних протезів «відмінно підходять» сплави на основі кобальту та «можливе застосування» сплавів на основі золота, паладію, кобальту, нікелю та титану. На думку виробників, імплантати відмінно підходять для виготовлення титану, але можливо - кобальтхромового сплаву. Супраконструкції рекомендується виготовляти з маркуванням «відмінно підходить» із золота, паладію, кобальту, нікелю, титану. Щодо матеріалів для використання для імплантатів та супраструктур автор даного дисертаційного дослідження не згоден, оскільки вважає за правильне використовувати в імплантології принцип монометалу (титану).

Крім фізико-механічних характеристик для вибору сплаву, важлива його біологічна сумісність. Еталоном біологічної безпеки є корозійна поведінка матеріалу. У сплавах благородних металів вміст самих благородних металів (золото, платина, паладій та срібло) має бути якомога вищим. Розглядаючи корозійну поведінку сплавів неблагородних металів (кобальто-хромові та нікелієво-хромові сплави), слід враховувати вміст хрому. Зміст хрому має бути вище 20% для забезпечення достатньої стабільності в оральному середовищі. Зміст менше 20 (15%) може спричинити високе звільнення іонів. Добре відомо, що є відмінності між біологічними функціями металу. Це так звані суттєві елементи, несуттєві елементи та токсичні метали. Елементи першої групи потрібні людському організму для його функціонування. Такі елементи є компонентами ферментів, вітамінів (наприклад, кобальт для вітаміну В12) або інших важливих молекул (наприклад, залізо в гемоглобіні для транспортування кисню). Несуттєві елементи не завдають шкоди організму, але організм не потребує їх. Остання група– це елементи, небезпечні для організму. Такі метали не повинні застосовуватись у стоматологічних сплавах.

Клінічні токсико-хімічні та алергічні реакції при використанні стоматологічних сплавів

Актуальність проблеми токсико-хімічних та алергічних реакцій при використанні стоматологічних сплавів не зникає.

Так Dartsch Р.С., Drysch К., Froboess D. вивчили токсичність виробничого пилу в зуботехнічній лабораторії, зокрема, що містить сплави шляхетних та неблагородних стоматологічних сплавів. Для дослідження використовувалися клітинні культури L-929 (фібробласти мишей) для визначення кількості живих клітин та розрахунку коефіцієнта росту клітин у присутності пилу металів протягом трьох днів. При цьому моделювалися три варіанти впливу: при попаданні пилу в рот (розчин синтетичної слини за EN ISO 10271 - рН 2.3), при попаданні на шкіру рук (кислий розчин синтетичного поту за EN ISO 105-Е04 - рН 5,5), при дії миючих розчинів для миття рук (кислий розчин синтетичного поту EN ISO 105-Е04 - рН 5,5) у поєднанні з добавками антибіотиків (Penicilin/Streptomycin).

Тоді як для контрольної клітинної культури коефіцієнт зростання становив 1,3 подвоєння популяції (тобто. кожна клітина колонії ділилася надвоє приблизно 1,3 десь у добу), рівень зниження коефіцієнта зростання клітин із екстрактами зразків залежав від рівня їх розведення. Максимальну токсичність має зразок, зібраний безпосередньо на робочому місці техніка, склад якого входить пил благородних та неблагородних металів. Це означає, що обробка сплавів під час виробництва металокераміки пов'язані з очевидним ризиком здоров'ю. Це повною мірою стосується і зразка, взятого з центральної вентиляційної системи лабораторії.

Непереносимість конструкційних стоматологічних матеріалів виходить з особливостях реакції організму до їх складу; для діагностики цих станів запропоновано різноманітні методи. Цимбалістів А.В., Трифонов Б.В., Михайлова Є.С., Лобановська А.А. перераховують: аналіз рН слини, дослідження складу та параметрів слини, дослідження крові, використання методу акупунктурної діагностики за Р.Фоллем, безперервна точкова діагностика, вимірювання індексу біоелектромагнітної реактивності тканин, експозиційна та провокаційна проби, лейкопенічна та проби . Автори розробили внутрішньоротові епімукозні алергологічні тести, при яких оцінюється стан мікроциркуляторного руслаза допомогою контактної біомікроскопії за допомогою мікроскопа МЛК-1. Для обробки якісних та кількісних характеристик мікроциркуляції мікроскоп доповнений кольоровою аналоговою відеокамерою та персональним комп'ютером.

Маренкова М.Л., Жолудєв С.Є., Новікова В.П. провели дослідження рівня цитокінів у ротовій рідині у 30 пацієнтів із зубними протезами та проявами непереносимості до них. Використовувався твердофазний імуноферментний аналіз із відповідними наборами реагентів ЗАТ «Вектор-Бест». Встановлено підвищення вмісту у слині прозапальних цитокінів у пацієнтів із явищами непереносимості протезів, активація клітинної імунної відповіді без активації аутоімунізації та алергічних процесів. Таким чином, у осіб з непереносимістю зубних протезів виявляється неспецифічний запальний процеста диструктивні зміни слизової оболонки порожнини рота

Олешко В.П., Жолудєв С.Є., Баньков В.І. запропонували діагностичний комплекс «СЕДК» для визначення індивідуальної толерантності конструкційних матеріалів. Фізіологічний механізмДіагностика заснована на аналізі змін параметрів найбільш адекватних живому організму слабких імпульсних, складно модульованих електромагнітних полів низької частоти. Особливістю комплексу є обробка сигналу у відповідь з датчика на несучих частотах з 104 Гц по 106 Гц. У сигналі у відповідь з датчика завжди міститься інформація про мікроциркуляцію та обмін речовин у тканині на клітинному рівні. Досліджуваний зразок стоматологічного матеріалу встановлюється між губами пацієнта, що викликає хімічну мікрореакцію та зміну хімічного складу середовища на межі розділу. Поява компонентів, неадекватних хімічному складу ротового середовища, подразнює рецептори слизової оболонки губ, що відбивалося на показаннях приладу. Крім того, у приладі передбачені 2 світловоди; у вихідному стані горить світловод, який відповідає відсутності гальванічних процесів.

Лебедєв К.А., Максимовський Ю.М., Саган Н.М., Митронін А.В. описують принципи визначення гальванічних струмів у порожнині рота та їх клінічне обґрунтування. Автори обстежили 684 пацієнти з різними металевими включеннями в порожнині рота та ознаками гальванізму в порівнянні зі 112 особами з протезами та без ознак гальванізму; контрольна група із 27 осіб не мала металевих включень. Різницю потенціалів у ротовій порожнині вимірювали цифровим вольтаметром АРРА-107.

Методи дослідження складу, структури та фізико-механічних характеристик стоматологічних сплавів

Безперервне індентування сплавів вивчення механічних властивостей проводилося на автоматизованому приладі Nano-Hardness Tester (CSM Instr.) при навантаженнях 5 і 10 мН на повітрі алмазним індентором Віккерса (рис. 1) . При таких малих навантаженнях метод вважатимуться неруйнівним в макромасштабі, оскільки глибина застосування індентора вбирається у 0,5 мкм, що дозволило провести випробування зносостійкості тих самих зразках. Перевага методу наноіндентування полягає в тому, що аналіз серії експериментальних кривих «навантаження-розвантаження» дозволяє кількісно оцінити механічні властивості як щодо м'яких, так і надтвердих (більше 40 ГПа) матеріалів, використовуючи зразок простої геометрії з плоским майданчиком площею кілька мм2. Розрахунки твердості та модуля пружності проводили за методом Олівера-Фарра, використовуючи розрахунково-керівну програму "Indentation 3.0". За експериментальними даними також розраховано пружне відновлення матеріалу як відношення пружної деформації до загальної R=(hm-hf)/hm-100%, де hm - найбільша глибина занурення, hf-глибина відбитка після зняття навантаження. Кожне значення усереднювали за 6-12 вимірами.

Загальний вигляд установки "Nano-Hardness Tester". Досліджуваний зразок поміщається на предметний столик, потім на поверхню зразка опускається кільце сапфірове, яке залишається в контакті з досліджуваним матеріалом під час навантажувально-розвантажувального циклу (рис. 2). Нормальне навантаження прикладається за допомогою електромагніту та передається індентору через вертикальний стрижень. Переміщення стрижня щодо положення кільця вимірюється ємнісним датчиком, який пов'язаний із комп'ютером через плату сполучення.

Схема випробування при наноіндентуванні Навантажувально-розвантажувальний цикл проходить з певною швидкістю та витримкою. Результати представлені у вигляді графіка залежності навантаження від глибини вдавлювання (рис.3).

Для калібрування нанотвердоміра випробування спочатку проводять на стандартному зразку, а вже потім на досліджуваному матеріалі. Як стандартний зразок береться плавлений кварц з відомою твердістю і модулем Юнга (Е = 72 ГПа, Н = 9,5 ГПа).

Трибологічні дослідження зносостійкості сплавів

Випробування на зносостійкість за схемою "стрижень-диск" проводили на автоматизованій установці "Tribometer" (CSM Instr.) (в середовищі біологічного розчину (рис. 4, 5, табл. 2). Дана схема дозволяє наблизити лабораторні дослідження до реальної взаємодії литого виробу з зубною емаллю Нерухомим контртілом служила сертифікована кулька діаметром 3 мм з оксиду алюмінію (модуль Юнга Е = 340 ГПа, коефіцієнт Пуассона 0,26, твердість 19 ГПа). , твердість якого перевершує твердість сплавів, що вивчаються, Кулю фіксували тримачем з нержавіючої сталі, який передавав кульці задане навантаження і був пов'язаний з датчиком сили тертя.Зона контакту знаходилася всередині кювети, заповненої біологічним розчином.

Комплексне трибологічне дослідження включало безперервний запис коефіцієнта тертя (к.т.) при випробуванні за схемою «нерухомий стрижень - диск, що обертається» на автоматизованій установці Tribometer (CSM Instr.), а також фрактографічне дослідження борозенки зносу (включаючи вимірювання профілю борозенки) і на контртілі, за результатами якого було проведено розрахунок зносу зразка та контртіла. Будова борозенок зношування (на дисках) і діаметр плям зношування (на кульках) вивчали при спостереженні в оптичному мікроскопі AXIOVERT СА25 (Karl Zeiss) при збільшенні х (100-500) і стереомікроскопі МБС-10 (ЛЗОС) при збільшенні х (1 ).

Вимірювання вертикального перерізу борозенок проводили в 2-4-х діаметрально та ортогонально протилежних точках на профілактометрі Alpha-Step200 (Tensor Instr.) при навантаженні 17 мг і визначали середнє значення площі перерізу та глибини борозенки зносу. Кількісну оцінкузносу зразка та контртіла проводили наступним чином. Зношування кульки розраховували за такою формулою: V= 7i h2(r l/3h), де І =г-(-[(Ш]2)1/2, d - діаметр плями зносу, г - радіус кульки, h - висота сегмента. Зношування зразка розраховували за формулою: V= S% де / - довжина кола, 5 - площа перерізу борозенки зносу Результати випробувань і фрактографічних спостережень були оброблені за допомогою комп'ютерної програми InsrtumX for Tribometer, CSM Instr.

Методи порівняння литого та фрезерованого титану.

Проведено порівняння структури та властивостей стандартних заготовок для фрезерування титанових каркасів протезів за технологією CAD/САМ та титану, отриманого методом лиття за моделями, що виплавляються.

Аналіз макро та мікроструктури зразків титанових сплавів у вигляді пластин товщиною 2-3 мм був проведений при використанні сучасних методів цифрової макро та мікро фотозйомки МБС-10 (ЛЗОС) та AXIOVERT25CA (Karl Zeiss). Дослідження були проведені на полірованих шліфах, які для виявлення мікро та макроструктури обробляли травітелем складу 2%HF + 2%НЖ)з + дистильована Вода (зуп.).

Оцінка механічних властивостей (твердості і модуля Юнга) була зроблена методом Олівера-Фарра за даними вимірювального наноіндентування (ISO 14577), проведеного на прецизійному твердомірі NanoHardnessTester (CSM Instr.) при навантаженнях 10 і 20 мН, використовуючи . За експериментальними даними було розраховано пружне відновлення матеріалу R, як відношення пружної деформації до загальної R-(hm-hf)/hm-100%, де hm - найбільша глибина занурення індентора, h/ - глибина відбитка після зняття навантаження. Результати розрахунків усереднювали за 6-12 вимірами методом дисперсійного аналізу.

Електрохімічні характеристики контактних пар «титановий імплантат-каркас протеза»

Типові експериментальні криві, що відбивають опір сплавів запровадження алмазного індентора, при наростанні (верхня гілка) і зниженні (нижня гілка) прикладеного навантаження ЮмН представлені малюнку 11, а результати розрахунку механічних властивостей сплавів наведено у таблиці 6.

Твердість стоматологічних сплавів за результатами наноіндентування лежить у межах 2,6 – 8,2 гПа (рис. 12, табл.6). Найбільш близькими за властивостями до зубної емалі (за літературними даними Н=3,5-4,5 гПа) є сплави, що містять титан, у тому числі нікелід титану (4,2-5,2 гПа), а також сплав на основі нікелю Целіт Н.

Твердість цирконієвого та золотоплатинового сплавів майже вдвічі нижча (до 2,6 ГПа), а кобальтхромових сплавів та нікельхромового сплаву Remanium 2000 майже вдвічі вища (до 8,2 ГПа).

Модуль пружності зубної емалі становить близько 100 гПа, у стоматологічних сплавів - від 65,9 до 232,2 гПа. Близькі властивості у цирконію, трохи вище у легованого титану та золотоплатинового сплаву. Всі інші сплави, крім нікеліду титану, мають вищий модуль пружності.

Як відомо, для кістки він значно менший і становить Е=10-40 ГПа.

Судячи з дуже низького значення Е (65,9±2,5 ГПа), сплав нікелід титану за умов випробування знаходиться поблизу інтервалу мартенситного перетворення в особливому структурному стані, для якого характерний

Інші сплави виявляють характерні для металів значення пружного відновлення 10-20%. Невелике перевищення цього рівня для кобальтхромових сплавів, легованого титану та нікельхромового сплаву Remanium 2000 та підвищені значення модуля пружності можуть бути пов'язані з утворенням інтерметалідних фаз (упорядкування), текстурою або полями залишкових внутрішніх напруг після лиття або прокатки.

Таким чином, базові фізико-механічні параметри титанових сплавів займають середнє серед поширених стоматологічних сплавів іншого складу. Викликає інтерес сплав нікелід титану через особливо високе значення пружного відновлення. Дані наноіндентування сплавів є важливими для вибору конструкційних матеріалів зубних протезів та імплантатів.

Комплексне трибологічне дослідження, фрактографія борозенки зношування лягли в основу зносостійкості стоматологічних сплавів. Вимірювання модуля пружності дозволили оцінити напруження Герца у парі тертя.

На малюнку 14 представлені розрахункові значення тиску, що виникає при контакті плоского зразка сплаву, що вивчається, зі сферичним індентором діаметром 3 мм з окису алюмінію (позначення сплавів відповідають їх складу відповідно до таблиці 1).

1 За значеннями контактної напруги можуть бути виділені 2 групи сплавів. У першу входять нікель-і кобальтхромові сплави, котрим характерні величини 1,36-1,57 ГПа, що відповідає величині модуля Юнга 167-232 ГПа. Всі ці сплави відрізняються високою зносостійкістю (6,75106 мм3/Н/м), а зношування, мабуть, проходить по одному механізму.

Іншу групу зі значеннями контактної напруги (1,07-1,28) складають титанові і цирконієві сплави, що виявили значне зношування (3,245-10"4 мм3/Н/м). Зразки кобальтхромових, нікельхромових і золотоплатинових сплавів витримали випробування при заданих умовах, для інших тестів.

Як видно з ілюстрацій на малюнках 16-17 і в таблиці 7, найменше зношування (2,45-10" мм /Н/м) спостерігається у золотоплатинового сплаву, а також у кобальтхромового сплаву Remanium 2000 - 1,75-Ю-6 мм / Н / м. Найбільше зношування показали зразки Rematitan і цирконію -8,244-10-4 і 8,465-10 "4 мм / Н / м, відповідно.

При зіставленні малюнків 16-20 можна дійти невтішного висновку про особливий механізм зносу для золотоплатинового металу і нікеліду титану. Найбільш зносостійкий золотоплатиновий сплав має особливий механізм зносу, пов'язаний з його хімічно інертною поверхнею в середовищі біорозчину.

Незважаючи на невисокий модуль пружності, він виявляє рекордно низький знос і мінімальні значення початкового та кінцевого коефіцієнта тертя. Також особливий механізм зносу у зразка нікеліду титану, в якому спостерігається один із найнижчих початковий коефіцієнт тертя (к.т.) (0,107) та максимальний кінцевий к.т. (0,7), що пов'язано з перебігом оборотного мартенситного перетворення на нікеліді титану, ініційованого зовнішнім навантаженням. Про це свідчить велика амплітуда к.т. та його зростання до кінця випробування у 7 разів.

Слід зазначити, що підвищений знос сплавів, що містять титан, пов'язаний з налипанням металу на поверхню кульки, що призводить до зміни геометрії контакту (площа контакту зменшується) та властивостей контртіла (утворення інтерметаліду типу ТІА1, що володіє високим модулем Юнга), що призводить до різкого збільшенняконтактних напруг у порівнянні з розрахунковими.

Таким чином, проведені випробування на зносостійкість стоматологічних сплавів у середовищі біологічного розчину показали, що найбільше зношування виявляють чисті метали титан (DA2) і цирконій (DA7) (8,24-8,47-10"4мм3/Н/м), а також нікелід титану (DA1) (5,09-10" 4мм3/Н/м). Легування титану (DA8 та DA9) підвищує зносостійкість: знос сплавів ВТ5 (система Ti-Al-Sn) та ВТ 14 (Ti-Al-Mo-V) зменшується приблизно в 2,5 рази порівняно з чистим титаном.

Найбільш зносостійким є сплав DA10 на основі Au-Pt (2,45-107мм3/Н/м).

Досить високу зносостійкість, але набагато гірше, ніж золотоплатиновий, виявив сплав DA5 (Remanium 2000) з урахуванням системи Co-Cr-Mo-Si, (1,7540-6 мм3/Н/м). Інші сплави DA2, DA4, DA11 (нікельхромові та Целіт К) мають задовільну зносостійкість у межах (4,25-7,35)-10"6 мм3/Н/м.

Численні фундаментальні та прикладні дослідженнязаявляють, що найкращим матеріалом виготовлення дентальних імплантатів є титан.

У Росії для виробництва різних конструкцій використовується технічно чистий титан марок BT 1-0 і BT 1-00 (ГОСТ 19807-91), а за кордоном застосовують так званий комерційно чистий титан, який ділять на 4 марки (Grade 1-4 ASTM , ISO). Також застосовується титановий сплав Ti-6Al-4V (ASTM, ISO), що є аналогом вітчизняного сплаву BT-6. Всі ці речовини різні за хімічним складом та механічними властивостями.

Титан марки Grade 1,2,3 – немає у стоматології, т.к. надто м'який.

Переваги чистого титану марки Grade 4 (CP4)

• Найкраща біологічна сумісність
• Відсутність у складі токсичного ванадію (V)
• Найкраща стійкість до корозії
• 100% відсутність алергічних рекацій

За даними дослідження наукових статей, методичних та презентаційних публікацій зарубіжних компаній, стандартів ASTM, ISO, ГОСТ є порівняльні таблиці властивостей та складу титану різних марок.

Таблиця 1. Хімічний склад титану за ISO 5832/II та ASTM F 67-89.

** Дані ISO та ASTM збігаються в багатьох пунктах, при їх розбіжності показники ASTM наведені в дужках.

Таблиця 2. Механічні властивості титану за ISO 5832/II та ASTM F 67-89.

Таблиця 3. Хімічний склад титанових сплавів за ГОСТ 19807-91.

* У титані марки ВТ 1-00 допускається масова частка алюмінію не більше 0,3%, в титані марки ВТ 1-0 не більше 0,7%.

Таблиця 4. Механічні властивості титанових сплавів за ГОСТ 19807-91.

** Дані наведені за ОСТ 190173-75.
*** У доступній літературі даних не виявлено.

Найміцнішим із розглянутих матеріалів є сплав Ti-6Al-4V (вітчизняний аналог ВТ-6). Збільшення міцності досягається за рахунок введення до його складу алюмінію та ванадію. Однак, цей сплав відноситься до біоматеріалів першого покоління і, незважаючи на відсутність будь-яких клінічних протипоказаньвін використовується все рідше. Це положення наведено у аспекті проблем ендопротезування великих суглобів.

З точки зору кращої біологічної сумісності, більш перспективними є речовини, що відносяться до групи «чистого» титану. Необхідно відзначити, що коли говорять про «чистий» титан, мають на увазі одну з чотирьох марок титану, допущених для введення в тканини організму відповідно до міжнародними стандартами. Як видно з наведених вище даних, вони різні за хімічним складом, який, власне, і визначає біологічну сумісність та механічні властивості.

Важливим є також питання про міцність цих матеріалів. Кращими характеристиками щодо цього має титан класу 4.
Під час розгляду його хімічного складу можна назвати, що у титані цієї марки збільшено вміст кисню і заліза. Принциповим є питання: чи це погіршує біологічну сумісність?

Збільшення кисню, ймовірно, не буде негативним. Збільшення вмісту заліза на 0,3% в титані Grade 4 (порівняно з Grade 1) може викликати деякі побоювання, оскільки, за експериментальними даними, залізно (як і алюміній) при імплантації в тканині організму призводить до утворення навколо імплантату сполучно. -тканинного прошарку, що є ознакою недостатньої біоінертності металу Крім того, за тими ж даними залізо пригнічує зростання органічної культури. Однак, як говорилося, наведені вище дані стосуються імплантації чистих металів.

У даному випадкуважливим є питання: чи можливий вихід іонів заліза через шар окису титану в навколишні тканини, і якщо можливий, то з якою швидкістю і який подальший метаболізм? У доступній літературі ми не зустріли інформації з цього приводу.

При зіставленні зарубіжних та вітчизняних стандартів можна відзначити, що дозволені для клінічного застосуванняв нашій країні титанові сплави ВТ 1-0 і ВТ 1-00 практично відповідають маркам «чистого» титану Grade 1 і 2. Знижений вміст кисню та заліза в цих марках призводить до зниження їх властивостей міцності, що не може вважатися сприятливим. Хоча у титану марки ВТ 1-00 верхня межа межі міцності на розтяг відповідає аналогічному показнику Grade 4, межа плинності при цьому у вітчизняного сплаву майже вдвічі нижче. Крім того, до його складу може входити алюміній, що, як зазначалося, небажано.

При зіставленні зарубіжних стандартів можна назвати, що американський стандарт є суворішим, і стандарти ISO посилаються американські у низці пунктів. Крім того, делегація США висловила незгоду при затвердженні стандарту ISO щодо титану, який використовується у хірургії.

Таким чином, можна стверджувати, що:
Кращим матеріалом для виготовлення дентальних імплантатів, на сьогоднішній день, є чистий титан класу 4 за стандартом ASTM, так як він:

• не містить токсичного ванадію, як, наприклад, сплав Ti-6Al-4V;
• наявність у його складі Fe (вимірюваного в десятих частках %) неспроможна вважатися негативним, оскільки у разі можливого виходу іонів заліза в навколишні тканини вплив їх у тканини перестав бути токсичним, як в ванадію;
• титан класу 4 володіє кращими властивостями міцності в порівнянні з іншими матеріалами групи «чистого» титану;

Сплави титануволодіють високими технологічними та фізико-механічними властивостями, а також токсикологічною інертністю. Титан марки ВТ-100 листовий використовується для коронок штампованих (товщина 0,14-0,28 мм), штампованих базисів (0,35-0,4 мм) знімних протезів, каркасів титанокерамічних протезів, імплантатів різних конструкцій. Для імплантації застосовується титан ВТ-6.

Для створення литих коронок, мостоподібних протезів, каркасів дугових (бюгельних), шинуючих протезів, литих металевих базисів застосовується. ливарний титан ВТ-5Л. Температура плавлення титанового сплаву становить 1640°.

У зарубіжній спеціальній літературі існує думка, за якою титан та його сплавивиступають альтернативою золоту. При контакті з повітрям титан утворює інертний тонкий шар оксиду. До інших достоїнств відносяться низька теплопровідність і здатність з'єднуватися з композиційними цементами і фарфором. Недоліком є ​​труднощі отримання виливки (чистий титан плавиться при 1668° З легко реагує з традиційними формувальними масами і киснем). Отже, він повинен відливатись і спаюватись у спеціальних приладах у безкисневому середовищі. Розробляються метали титану з нікелем, які можна відливати традиційним способом (такий метал виділяє дуже мало іонів нікелю і добре з'єднується з порцеляною). Нові методи створення незнімних протезів (насамперед коронок та мостоподібних протезів) за технологією CAD/CAM (комп'ютерне моделювання/комп'ютерне фрезерування) відразу усуває всі проблеми лиття. Певних успіхів досягнуто й вітчизняні вчені.

Знімні зубні протези з тонколистовими титановими базисами товщиною 0,3-0,7 мм мають такі основні переваги перед протезами з базисами з інших матеріалів:

Абсолютну інертність до тканин ротової порожнини, що повністю виключає можливість алергічної реакції на нікель і хром, що входять до складу металевих базисів з інших сплавів; - повна відсутність токсичного, термоізолюючого та алергічного впливу, властивого пластмасовим базисам; - малу товщину та масу при достатній жорсткості базису завдяки високій питомій міцності титану; - високу точність відтворення найдрібніших деталей рельєфу протезного ложа, недосяжну для пластмасових та литих базисів з інших металів; - суттєве полегшення у звиканні пацієнта до протезу; - збереження гарної дикції та сприйняття смаку їжі.

Застосування в стоматології отримали пористий титан, а також нікелід титану, що має пам'ять форми як матеріали для імплантатів. Був період, коли в стоматології набуло поширення покриття металевих протезів нітридом титану, що надає золотистий відтінок сталі та КХС та ізолює, на думку авторів методу, лінію паяння. Однак ця методика не отримала широкого застосуванняз наступних причин:

1) покриття нітрид-титаном незнімних протезів базується на старій технології, тобто штампування та паяння;

2) при застосуванні протезів із нітрид-титановим покриттям використовується стара технологія протезів, таким чином, кваліфікація стоматологів-ортопедів не підвищується, а залишається на рівні 50-х років;

3) протези з нітрид-титановим покриттям неестетичні та розраховані на поганий смак деякої частини населення. Наше завдання – не підкреслювати дефект зубного ряду, а приховувати його. І з цього погляду ці протези неприйнятні. Золоті метали теж мають недоліки естетичного характеру. Але прихильність ортопедів-стоматологів до золотих сплавів пояснюється не їх кольором, а технологічністю та великою стійкістю до дії ротової рідини;

4) клінічні спостереження показали, що нітрид-титанове покриття злущується, інакше кажучи, це покриття має ту ж долю, що й інші біметали;

5) слід на увазі, що інтелектуальний рівень наших пацієнтів значно зріс, а разом з цим підвищилися вимоги до зовнішнього вигляду протезу. Це йде врозріз зі спробами деяких ортопедів знайти сурогат золотого сплаву;

6) причини появи пропозиції - покриття незнімних протезів нітрид-титаном - полягають, з одного боку, у відсталості матеріально-технічної бази ортопедичної стоматології, з другого - у недостатньому рівні професійної культури деяких лікарів-стоматологів.

До цього можна додати велику кількість токсико-алергічних реакцій організму пацієнтів на нітрид-титанове покриття незнімних протезів.

Такий матеріал, як титан, має цілу низку позитивних характеристик, за рахунок чого він широко застосовується у стоматології.

Його використання в цій галузі почалося в середині минулого століття і успішно продовжується сьогодні.

Переважні характеристики матеріалу

Титан та сплави на його основі мають якості, які дозволяють застосовувати їх при виготовленні ряду стоматологічних конструкцій, а саме:

• імплантів;
• штифтів;
• коронок;
• мостоподібних протезів;
• знімних протезів.

За рахунок технологічних та фізико-механічних характеристик сплавів на основі даного матеріалу дотримується оптимальне поєднання двох основних якостей, необхідних для стоматологічних конструкцій:

• пластичність;
• твердість.

Цими двома характеристиками має пористий титан і нікелід титану. Вони використовуються при виготовленні імплантів, оскільки мають таку якість, як пам'ять форми.

Доведено, що титанові сплави переважні для виготовлення імплантів, з низки причин:

1. Здатність до пасивізаціїтобто утворення особливого роду плівки, що складається з оксидів. Ця плівка інертна, тобто не вступає в реакції з іншими речовинами.
2. Низька теплопровідність.
3. Можливість з'єднання та комбінуватися з іншими матеріалами, наприклад, порцеляною, стоматологічними композитами.
4. Простота технології відливу.Ця якість відноситься до особливих сплавів титану та нікелю, що застосовуються у стоматології.

При виготовленні коронок застосування титану дає низку особливих переваг, за рахунок таких якостей:

• інертність, завдяки якій знижується ризик інфікування;
• невелика питома вага, за рахунок чого готова коронка легка;
• пружність;
• міцність, за рахунок чого знижується ймовірність стирання.

При виготовленні знімних протезів титан переважно інших матеріалів. Конструкції мають такі характеристики, як:

• гіпоалергенність;
• відсутність токсичної дії на організм;
• легкість;
• міцність;
• точність відтворення рельєфів та поверхонь, що контактують з тканинами.

Знімні протези на основі даного матеріалу не завдають пацієнту дискомфорту під час використання. У пацієнтів немає істотних змін у дикції, у сприйнятті смаку.

Титан та сплави на його основі є високоякісними матеріалами, що мають велике числопереваг виготовлення стоматологічних конструкцій.

Унікальні властивості та види сплавів

Титан у стоматології найчастіше застосовують у вигляді сплавів. Сплави на основі цього матеріалу з додаванням інших елементів надають отриманому матеріалу особливих властивостей.

Для виготовлення стоматологічних конструкцій застосовують сплави титану з такими елементами, як:

• алюміній;
• хром;
• молібден;
• нікель;
• олово;
• марганець;
• цирконій;
• мідь;
• кремній;
• залізо.

Всі, перераховані вище добавки, відносяться до трьох типів речовин, кожен з яких має особливий вплив на титан:

1. Альфа-стабілізатори.У складі металу вони стабілізують властивості матеріалу. До цієї групи належать алюміній, кисень та азот. Вони підвищують міцність матеріалу за рахунок підвищення температури при переході в іншу фазу.
2. Нейтральні стабілізаториДо них відносяться олово та цирконій. Вони підвищують міцність матеріалу, не змінюючи його властивостей.
3. Бета-стабілізатори.До них можна віднести всі інші елементи, які застосовуються при виготовленні металу, наприклад, мідь, кремній, нікель. Вони підвищують міцність матеріалу за рахунок зниження температури під час переходу в іншу фазу.

У таблиці нижче наведено марки титанових сплавів та область їх застосування у стоматології.

Кожен із наведених у таблиці сплавів має особливі властивості, що робить його оптимальним матеріалом для виготовлення певного типу конструкцій:

1. Сплав ВТ5Л має у своєму складі алюміній.Він надає сплаву міцності та пружності. Він добре піддається кування, штампування та лиття.
2. Сплав ВТ-6 складається з титану, алюмінію та ванадію.Ці елементи надають матеріалу міцність та пластичність. Він менший за інших схильний до корозії.
3. Сплав ВТ1-00 виготовляється з титану та заліза.Він відрізняється високою пластичністю.

Залежно від поєднання елементів у сплаві, він стає застосовним для виготовлення різного родустоматологічних конструкцій.

Техніка обробки

Титан, який застосовується для стоматологічних цілей, має особливі властивості, тому при виготовленні конструкцій повинні застосовуватися особливі правила обробки.

При обробці даного матеріалу слід враховувати такі параметри:

• Фізичні властивості;
• фази окиснення;
• особливості будови кристалічних ґрат.

Для обробки такого роду матеріалу застосовують спеціальні фрези. Вони мають насічку хрестоподібної форми.

При їх застосуванні необхідно дотримуватись наступних умов:

• зменшений кут впливу;
• зменшена сила тиску на фрезу;
• охолодження фрези у процесі роботи.

При порушенні технології та правил обробки, матеріал зазнає низки змін. Виріб із титану змінює колір, поверхня стає шорсткою. На поверхні виробу можуть утворюватися сколи. Такі дефекти неприйнятні виготовлення стоматологічних конструкцій.

Обробка матеріалу включає два основних процеси:

1. Виготовлення виробу.Для цієї мети застосовуються спеціальні фрези. При виготовленні бюгельних протезів або каркасів застосовуються карборундові диски та каміння. Застосовується також і піскоструминний метод обробки.
2. Шліфування та полірування виробу.Для цієї мети застосовуються особливі обертові гумові головки. Щоб знизити ймовірність пошкодження поверхні, при шліфуванні додатково застосовують різні види полірувальних паст.

Працюючи з таким матеріалом, як титан, розроблені особливі параметри. Під час роботи з фрезою дотримуються такі вимоги:

• невисока швидкість обертання;
• ведення роботи лише в одному напрямку;
• згладжування гострих кутів;
• періодичне очищення фрез.

При проведенні піскоструминної обробки повинні дотримуватися наступних параметрів:

• застосування одноразового оксиду алюмінію;
• застосування дрібнозернистого піску;
• напрямок струменя під прямим кутом.

Після проведення обробки виріб залишають на кілька хвилин для пасивації, тобто для утворення на поверхні плівки їх оксидів. Після цього виріб очищають за допомогою пари.

Особливі вимоги пред'являються до догляду за інструментами.

1. Інструменти, що застосовуються для обробки та полірування титану, зберігають окремо від інших.
2. Інструменти піддаються періодичному чищенню. Під час роботи фрезу чистять спеціальними пензликами. Після роботи їх очищають піскоструминним способом.

При виготовленні стоматологічних конструкцій із титанових сплавів застосовуються спеціальні методи. Процес роботи протікає з дотриманням усіх вимог та норм.

Виготовлення конструкцій

При виготовленні протезів із титанових сплавів застосовуються різні методики. Кожна з методик має ряд переваг та техніку проведення робіт.

Литєвий метод

За допомогою цього способу роблять окремі коронки, мостоподібні протези. Процес включає кілька етапів.

1. Відбиток щелеп пацієнта.
2. Приготування ливарної форми.
3. Виготовлення робочої моделі протеза.
4. Підганяння та шліфування конструкції.
5. Установка поверхневого покриття із кераміки або пластику.

Цей спосіб підходить для заміни як одного зуба, наприклад, моляра, або кількох зубів.

Штампування

Штампування протезів складається з кількох етапів:

1. Виготовлення моделі із гіпсу.
2. Моделювання із застосуванням стоматологічного воску.
3. Виготовлення металевого штампика, що повторює форму зуба.
4. Підбір гільзи із титанового сплаву.
5. Штампування гільзи за формою штамп.

При виготовленні протезів даним способом застосовують гаряче штампування.

Пластичне формування

При застосуванні цього методу роботу проводять наступним чином:

• виготовлення зліпка щелепи;
• виготовлення матриці;
• припасування листової заготовки за формою матриці.

Цей метод є нескладною технологією, яка дозволяє створити конструкцію точно і швидко.

Система cad/cam

Скорочення CAD/CAM є англійськими абревіатурамита перекладаються як «виробництво із застосуванням комп'ютерних технологій».

Цей метод передбачає такі етапи роботи:

• виготовлення зліпка;
• підготовка гіпсової моделі;
• сканування моделі, побудова тривимірної моделі із застосуванням комп'ютерних технологій;
• програмування;
• автоматизована обробка протеза на верстаті.

Виготовлення протезу зі сплаву відбувається під контролем комп'ютера, що унеможливлює неточності або помилки.

Метод 3-Д друку

Виріб виготовляється із застосуванням особливого принтера, принцип роботи якого полягає в тому, що метал наноситься на модель у вигляді порошку в декілька шарів.

Зварювання відбувається за допомогою лазера. У процесі нашарування проводиться необхідний протез заданої форми.

Процес роботи контролюється за допомогою комп'ютерної програми, тому можливість неточностей зведена до мінімуму.

У відео фахівець розповідає про переваги титану та його сплави.

Висновки

Титан є сучасним високотехнологічним матеріалом, з якого успішно виготовляються зубні протези та імпланти будь-якої складності.

Вони мають ряд переваг, серед яких нешкідливість для здоров'я пацієнта, висока швидкість приживання та міцність.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.