Posliinit ja lasikeraamit – esteettisimmät hammastekniset materiaalimme

Posliini

Posliinia käytetään monoliittisena vain muovisementillä kiinnitettävissä hammaslaminaateissa. Monoliittisen posliinin käyttö tässä tarkoituksessa myös edellyttää, että preparointi rajautuu periferiastaan kauttaaltaan kiilteeseen (nk. enamel ring of confidence) (kuva 2 «»4). Mikäli nämä sementtiin ja kiilteeseen liittyvät vaatimukset eivät täyty, posliini ei sovellu käytettäväksi materiaaliksi. Tällöin on valittava jokin toinen materiaali ja hoitomuoto. Klassista jacket-kruunua, joka on valmistettu monoliittisesta posliinista, ei enää käytetä: hyödyt, joita sillä aiemmin on katsottu olevan, on jo kauan sitten saavutettu muilla keraameilla. Ne ovat vahvempia ja vaativat vähemmän luonnollisen hammaskudoksen poistoa.

Posliinia käytetään myös fasadimateriaalina metalliseoksista tai kestävämmistä keraameista valmistetuissa runkorakenteissa. Tällöin posliini voidaan kerrostaa peittämään runkorakenne joko suurimmaksi osaksi tai yksinomaan bukkaalipinnalta niin kutsutulla cut back -tekniikalla.

Perinteisin hammastekniikassa käytetty posliini on luonnollinen maasälpäposliini, mutta nykyään posliinia valmistetaan myös synteettisin keinoin. Joitakin synteettisiä posliinimateriaaleja, kuten nano-fluoriapatiitti- tai oksyapatiittilujitteista posliinia, käytetään ja käsitellään kuten perinteistä posliinia, vaikka ne määritelläänkin lasikeraameiksi koostumuksensa ja mikrorakenteensa perusteella. Posliini koostuu piioksidista (SiO2), joka on amorfisen lasifaasin muodossa, sekä yhdestä tai useammasta kidefaasista, joiden tehtävänä on lisätä materiaalin lujuutta pysäyttämällä halkeamien eteneminen. Posliinit sisältävät myös erilaisia metallioksideja, jotka toimivat mm. lasinmuodostajina ja liuottajina. Lisäämällä massaan erilaisia oksideja posliinin lämpölaajenemiskerrointa voidaan muokata sopimaan yhteen eri runkomateriaalien ja väripigmenttien kanssa. Oksidien avulla voidaan myös ohjata lasifaasin sulamispistettä sintrauksen aikana (1, 2).

Posliini sisältää runsaasti lasia, ja siksi sen läpikuultavuus ja esteettisyys ovat erinomaiset. Samalla sen taivutuslujuus ja murtositkeys kuitenkin ovat melko rajalliset, mikä kaventaa käyttöalueita huomattavasti. Toinen rajoittava tekijä on, että posliinimassaa ei prässätä korkealla paineella, vaan se ainoastaan sintrataan suhteellisella alipaineella (jota usein virheellisesti kutsutaan vakuumipaineeksi). Tämä aiheuttaa materiaalin mikrorakenteessa suhteellisen suuren jäännöshuokoisuuden ja muita virheitä. Näiden virheiden vuoksi posliinin taivutuslujuus on vain 50–120 MPa (3), ja etsaus fluorivetyhapolla ja adhesiivinen sementointi onkin välttämätöntä, jotta rakenne olisi riittävän kestävä suun olosuhteisiin.

Posliinirakenteiden valmistuksessa yleisimmin käytetyt tekniikat ovat perinteinen posliinimassojen kerrostaminen päällepolttona, lost-vax-periaatteen mukainen prässäystekniikka tai tehdasvalmisteisten blokkien jyrsintä CAD-CAM-tekniikalla. Perinteinen posliinin kerrostaminen on teknistä taitoa vaativa laji; se on aikaavievää ja asettaa suuret vaatimukset hammasteknikon ammattitaidolle. Tämä todennäköisesti on suurin syy siihen, että lasikeraameja käytetään useimmiten niissäkin tapauksissa, joissa posliini tuottaisi paremman esteettisen tuloksen. Posliinimassoja on saatavilla monia erilaisia, ja ne antavat hyvät mahdollisuudet yksilöllisiin ratkaisuihin ja näin ollen jäljittelevät erinomaisesti hampaan luonnollisia optisia ominaisuuksia. Samanlaisia, lähes loppumattomia variaatiomahdollisuuksia ei ole esivalmisteisista raaka-aineista tehdyillä lasikeraameilla, mutta usein lasikeraamit vievät voiton koska ovat paljon posliineja kestävämpiä.

Yleisesti ottaen posliinia ei saisi mitoittaa 2,0 millimetriä paksummaksi, käytettiinpä sitä sitten monoliittisena rakenteena tai pintaposliinina metalli- tai keraamirungoissa. Kestävyyden kannalta optimaalinen posliinin paksuus on 1 mm; paksuuden lisääntyminen yhdestä kahteen millimetriin vähentää kestävyyttä jopa 40 prosenttia (4). Pintaposliinin polttaminen sellaisen materiaalin päälle, jolla on alhainen lämmönjohtavuus – esimerkiksi zirkoniumdioksidin –, lisää riskiä siihen, että posliiniin syntyy sintrauksessa jännitteitä (5–7). Tästä syystä pintaposliinin poltto-ohjelma poikkeaa zirkoniumoksidirungon kohdalla muista metallokeraamisista rungoista: posliinin jäähdytysvaihe on usein pidempi ja/tai lämmönnousu hitaampi (6, 8, 9). Tätä aihetta käsitellään tarkemmin toisessa tämän teema-artikkelisarjan kirjoituksessa.

Yleistä erikoislujista lasikeraameista

Monia lasikeraameja on saatavilla sekä lost-vax-menetelmällä prässättäviksi tarkoitettuina kiekkoina että CAD-CAM-tekniikalla jyrsittäviksi suunniteltuina blokkeina. Materiaalien mikrorakenteet eroavat toisistaan sen mukaan, onko ne tarkoitettu prässättäviksi vai jyrsittäviksi, ja ne sisältävät yhden tai useamman kidefaasin kestävyyden ja murtolujuuden lisäämiseksi. Materiaali valmistetaan lämpökäsittelemällä lasia; tällöin muodostuu kidealkioita, joista alkaa kasvaa kiteitä (10). Kiteet määrittävät, millaiset ominaisuudet valmis proteettinen rakenne lopulta saa. Osa materiaaleista on tarkoitettu jyrsittäväksi ennen kristallisointipolttoa, jolloin materiaalin heikompi kovuus ja taivutuslujuus tekevät jyrsimisestä helpompaa ja nopeampaa. Proteettinen rakenne jyrsitään alkuperäisessä koossa, koska kidefaasimuutokseen ei liity mittasuhteiden muutoksia. Jyrsintää seuraa lämpökäsittely uunissa. Lämpökäsittelyn aikana tapahtuu lopullinen kidemuodostus ja materiaali saa lopullisen lujuutensa, värinsä ja läpikuultavuutensa.

Tarjolla on myös lasikeraameja, jotka soveltuvat chairside-käyttöön hammaslääkärin vastaanotolla. Ajan säästämiseksi näitä materiaaleja ei jyrsinnän jälkeen maalata ja kiiltopolteta, vaan ne ainoastaan kiillotetaan. Kyseinen menetelmä vaikuttaa kuitenkin proteettisen rakenteen kestävyyteen, sillä pelkästään kiillotetun lasikeraamin kestävyys on lähes puolet heikompi kuin lämpökäsitellyn.

Leusiittilujitteiset lasikeraamit

Nykyisenkaltaisia leusiittilujitteisia lasikeraameja on käytetty 1990-luvulta lähtien. Niiden käyttöalue on hieman laajempi kuin posliineilla, vaikka materiaaliominaisuudet ovat jokseenkin samanlaiset. Leusiitti- lujitteiset lasikeraamit ovat kuitenkin kestävämpiä ja lujempia kuin posliini, ja ne sopivat myös kruunuihin ja adhesiivisesti sementoituihin onlay-täytteisiin. Poikkeuksena tästä ovat kaikkein läpikuultavimmat materiaalit, joiden käyttöä ei suositella kruunuissa tai onlay-täytteissä. Leusiittilujitteisia lasikeraameja käytettiin aikaisemmin myös inlay-täytteisiin. Inlay-täytteet kuitenkin altistuvat varsin suurelle kuormitukselle, ja koska leusiittilujitteisesta lasikeraamista valmistettujen inlay-täytteiden ennuste on huonompi kuin vahvemmista lasikeraameista valmistettujen, tämä käyttöalue voidaan nykyisin kyseenalaistaa.

Leusiittilujitteisilla lasikeraameilla on erittäin hyvät optiset ominaisuudet, ja kameleonttiefektinsä ansiosta ne tarjoavat myös erinomaiset esteettiset mahdollisuudet. Niillä on kuitenkin heikompi taivutuslujuus kuin millään muilla lasikeraameilla. Materiaali sisältää noin 35–45 tilavuusprosenttia leusiittikiteitä, joiden halkaisija on noin 1–5 µ. Kuten posliinit, myös leusiittilujitteiset lasikeraamit täytyy aina etsata ja sementoida muovisementillä adhesiivisesti. Näitä keraameja käytetään monoliittisena tai ne karakterisoidaan maalaamalla tai cut back -tekniikalla – eli polttamalla keraamin päälle posliinipinnoite –, jolloin lopputulos on vielä esteettisempi. Posliinipinnoitetta käytettäessä lasikeraamirunkoa kuitenkin pitää ohentaa, jotta posliinille saadaan tilaa. Pinnoitteen lasipitoisuus on korkea, mikä vaikuttaa negatiivisesti rakenteen kestävyyteen ja samalla rajoittaa sen käyttöalueita. Viime vuosina leusiittilujitteisten lasikeraamien käyttö on vähentynyt samalla, kun kestävämpien litiumdisilikaattilujitteisten lasikeraamien käyttö on lisääntynyt. Näin on siitä huolimatta, että kirjallisuuden perusteella sekä leusiitti- että litiumdisilikaattilujitteisista lasikeraameista valmistetuilla yksittäisillä kruunuilla on viiden vuoden seurannassa sama selviytymisprosentti (96,6 %) kuin metallokeraameista tehdyillä kruunuilla. Metallokeramiaa pidetään usein kruunumateriaalien kultaisena standardina (11).

Litiumdisilikaattilujitteiset lasikeraamit

Litiumdisilikaattilujitteisten lasikeraamien käyttöalueita ovat laminaatit, inlay- ja onlay-täytteet, kruunut sekä lyhyet, korkeintaan kolmen yksikön sillat etualueella (kuva 3 «»6). Niitä voidaan käyttää myös zirkoniumdioksidisiltojen fasadimateriaalina ns. CAD-on-tekniikalla sekä implanttikruunuina titaanijatkeen päällä.

Nämä erikoislujat lasikeraamit ovat kestävämpiä ja niillä on laajemmat käyttöalueet kuin leusiittilujitteisilla keraameilla, ja ne ovat nykyään todennäköisesti käytetyimpiä lasikeraameja. Vuoden 2014 syksyyn saakka eräs yritys valmisti patentin turvin yksinoikeudella litiumdisilikaattikeraameja. Patentin rauettua ovat monet muutkin valmistajat ottaneet nämä materiaalit valikoimiinsa. Eri tuotteissa materiaalin koostumus ja mikrorakenne vaihtelevat hieman. Esimerkiksi kiteet saattavat olla ulkonäöltään perinteiseen tapaan isoja ja neulaa muistuttavia tai sitten jonkin verran pienempiä. Materiaaliominaisuuksien eroista johtuen kaikki tuotteet eivät sovi käytettäviksi silloissa. Samoin kuin leusiittilujitteisilla lasikeraameilla, saattavat myös litiumdisilikaattilujitteisten lasikeraamien käyttöalueet erota toisistaan riippuen materiaalien läpikuultavuusasteesta ja näin ollen välillisesti myös niiden mekaanisista ominaisuuksista. Hyvin läpikuultava litiumdisilikaatti ei esimerkiksi sovellu kokokruunujen, implanttijatkeiden tai siltojen valmistukseen, eikä sen päälle pidä kerrostaa posliinia. Tietyistä tuotteista on saatavilla jyrsintäblokkeja hybridijatkeiden ja hybridikruunujen jyrsimiseen. Ne on tarkoitettu kiinnitettäväksi liimaustekniikalla titaanijatkeeseen yksittäisissä implanttikruunuissa.

Kliinisten tutkimusten mukaan litiumdisilikaatista valmistettujen, yksittäisiä hampaita korvaavien proteettisten rakenteiden hoitotulokset ovat hyviä. Eräässä systemaattisessa kirjallisuuskatsauksessa todettiin, että litiumdisilikaattilujitteisesta lasikeeramista valmistettujen yksittäisen kruunujen selviytymisluvut olivat 1–5 vuoden jälkeen erinomaiset, sekä hampaiston etu- että taka-alueella. Kumulatiivinen selviytymisprosentti oli 2 vuoden jälkeen 100 ja 5 vuoden jälkeen 97,9 (12).

Kliininen näyttö näiden rakenteiden pitkäaikaistuloksista eli selviytymisestä 5–10 vuoden aikavälillä on kuitenkin vielä vähäistä, ja tarvitaan useita pitkäaikaisseurantoja, ennen kuin voidaan tehdä kauaskantoisempia päätelmiä. Siltojen osalta tulokset eivät olleet yhtä hyviä, riippumatta siitä sijaitsiko silta etu- vai taka-alueella. Litiumdisilikaattilujitteisesta lasikeraamista valmistettujen siltojen selviytymisprosentti oli vain 78,1 % 5 vuoden seurannan jälkeen. Tulos oli tosin odotettavissa, kun materiaalin kestävyyttä ja lujuutta verrataan niihin purentavoimiin, joita rakenteeseen oletettavasti kliinisessä käytössä kohdistuu.

Zirkonialla lujitetut litiumsilikaatit (ZLS)

Zirkonialujitteiset litiumsilikaatit koostuvat suurimmaksi osaksi litiumsilikaatista: ne sisältävät 56–64 painoprosenttia piidioksidia ja 15–21 painoprosenttia litiumoksidia. Lisäksi materiaaliin on lisätty noin 10 painoprosenttia zirkoniumdioksidia paremman kestävyyden aikaansaamiseksi, ja mukana on myös muita oksideja sekä pigmenttejä (13). Mitä tulee materiaali-ominaisuuksiin, murtumislujuudeltaan ZLS on hieman heikompi kuin litiumdisilikaatti, mutta sen taivutuslujuus on vastaava tai hieman parempi. Mikrorakenne on hienorakeisempi, koska siinä on enemmän ja pienempiä kiteitä kuin litiumdisilikaatissa. Valmistajat painottavat usein, että tämä ominaisuus on eduksi sekä jyrsinnässä että prässäyksessä, koska se parantaa kiillotettavuutta ja juoksevuutta (14).

Zirkonialujitteisten litiumsilikaattien käyttöalueet ovat samat kuin litiumdisilikaatin, joskaan osa tuotteista ei sovi siltojen valmistukseen. Lisäksi ZLS:ään pätee sama kuin litiumdisilikaattiin siltä osin, että erittäin läpikuultavan ZLS:n käyttöalue rajoittuu laminaatteihin sekä inlay- ja onlay-täytteisiin, joita voidaan tarvittaessa käsitellä maalaamalla. Koska ZLS-materiaalit ovat suhteellisen uusia, tieto niistä on hyvin rajallista, eikä niistä vielä ole kliinisiä tutkimuksia lainkaan. Aiheesta marraskuussa 2017 tehdyssä PubMed-haussa saatiin 31 osumaa, ja näiden joukossa ainoastaan kaksi julkaisua käsitteli kliinisiä tutkimuksia: toinen oli raportti potilastapauksesta ja toinen 12 kuukauden pituinen kliininen lyhytaikaisseuranta (15, 16). Proteettisista rakenteista selviytyi jälkimmäisessä tutkimuksessa 96,7 prosenttia, mutta kaksi 60 rakenteesta oli vuoden seurannassa murtunut kokonaan.

Kliiniset edellytykset

Sekä posliinien että lasikeraamien kestävyys on vahvasti riippuvainen siitä, miten ja millä ne sementoidaan. Lasikeraameja käytettäessä sementointitekniikka täytyy valita jo preparoinnin yhteydessä. Jos käytetään muovisementtiä, perifeeristä kiillettä on riittävästi ja sementointi tehdään adhesiivisesti, materiaalipaksuus voi olla pienempi kuin esimerkiksi silloin, kun perifeeristä kiillettä puuttuu tai kun sementointi tehdään itsesidostuvalla sementillä tai lasi-ionomeerisementillä.

Eräs valmistaja suosittelee, että adhesiivisen sementoinnin yhteydessä hiotaan tilaa okklusaalisesti vain 1 mm, kun taas käytettäessä jotakin muuta sementtiä tai sementointitekniikkaa tilaa tarvitaan 1,5–2 mm. Posliinin ja leusiittilujitteisten lasikeraamien kanssa on aina käytettävä muovisementtiä. Laminaatteja, esimerkiksi posliinilaminaatteja, varten preparointi tulee tehdä kaarroshionnalla ja lasikeraamisten laminaattien tapauksessa joko niukkaa tai syvää kaarroshiontaa käyttäen.

Lasikeraamien hyvä läpikuultavuus saattaa tietyissä olosuhteissa olla haaste, sillä myös alla olevan hammaskudoksen värillä on suuri merkitys korvaavan rakenteen estetiikan kannalta. Lasikeraami ei olekaan optimaalinen valinta voimakkaasti värjäytyneen hampaan restauraatioon, koska läpikuultava materiaali ei useinkaan peitä värjäymää tarpeeksi hyvin. Jos hammas on värjäytynyt vain hieman, hammasteknikko voi valita vähemmän läpikuultavan lasikeraamin tai käyttää esimerkiksi fluoresoivaa posliinimassaa värjäymän peittämiseksi, mutta tämä on mahdollista vain tiettyyn rajaan saakka. Jos taas valitsee materiaaliksi opaakin lasikeraamin, menettää kaikki lasikeraamin esteettiset edut, saamatta kuitenkaan tilalle muiden keraamien parempaa kestävyyttä. Lasikeraamit eivät siten ole paras materiaali värjäytyneiden hampaiden restaurointiin. Lasikeraameja ei myöskään tule käyttää preparointiin yhdessä metallipilarien kanssa – osittain siksi, että metallia on vaikea peittää, ja osittain siksi, että mahdollisuudet kestävään adhesiiviseen kiinnitykseen ovat rajalliset.

Sekä materiaalien estetiikka, kestävyys, koostumus että valmistustekniikka eroavat toisistaan eri posliini- ja lasikeraamiryhmissä. Tästä syystä käyttäjän onkin tärkeää ottaa selvää eri materiaalien ominaisuuksista, niiden käyttöalueista ja siitä, miten niitä tulee käsitellä, jotta hoitotulos olisi optimaalinen. Onnistunut kliininen lopputulos ei kuitenkaan riipu pelkästään materiaalitietämyksestä tai materiaalin osaavasta käsittelystä, vaan se vaatii myös avointa kommunikaatiota ja hyvää ammatillista yhteistyötä hammaslääkärin ja hammasteknikon välillä. Sujuva yhteistyö mahdollistaa sen, että materiaalin koko kapasiteetti voidaan hyödyntää ja korvaava rakenne pystytään suunnittelemaan kuhunkin tarpeeseen sopivaksi.

Porcelains and glass ceramics – our most aesthetic dental materials

Porcelains are the dental materials with the highest potential to aesthetically mimic a natural tooth substance. Through layering technique, it is possible to control the optical properties such as translucency, opalescence and fluorescence. However, due to the high proportion of glass, the strength is reduced, thus limiting the indications.

Glass ceramics have a higher strength and fracture toughness – two important material properties – but similar optical properties as porcelain and can therefore be used either monolithically (with one and the same material through the entire restoration) characterized by staining technique or in combination with porcelain to further enhance the aesthetic appearance of the restoration (so called cut back technique).

The indications of porcelain and glass ceramics are, for instance, dependent on the properties of the materials such as flexural strength, fracture toughness and optical properties. The manufacturing technique, whether the restoration is monolithically designed or veneered with porcelain, and the handling of the material affect the strength of the final restoration, which is also dependent on the choice of cement, cementation technique and access to peripheral enamel.