Die Evolution der Zirkoniumdioxidkeramik

Restaurationen auf Zirkoniumdioxidbasis erfahren seit ca. 15 Jahren einen stetig wachsenden Beliebtheitsgrad. Die „Kinderkrankheiten“ der ersten Generation, wie z.B. eine zu geringe Transluzenz, Graustich, mäßige Passung und die Chipping-Problematik der Verblendkeramik sind weitestgehend überwunden.

Mittlerweile haben alle großen Dentalzulieferer komplette CAD/CAM-Systeme im Portfolio, mit denen sich alle Indikationen und fräsbaren Materialien abbilden lassen. Neu hinzugekommen sind Blanks mit Farbverlauf als sog. Multilayer mit bis zu 6 Farbschichten wie z.B. Katana STML, Aidite 3D-Multi sowie Blanks mit linearem Farbverlauf wie z.B. Zirkonzahn Prettau 2 Dispersive, Prettau 4 Dispersive, IPS e.max ZirCAD prime [1].

Demgegenüber steht das individuelle Einfärben der ungesinterten Restaurationen. Das beinhaltet jedoch, abhängig von der Expertise des ausführenden Zahntechnikers, eine gewisse Unschärfe beim Erzielen der geforderten Zahnfarbe (hier wird dem Zahntechniker durch die unterschiedliche Materialstärke in Verbindung mit dem Farbeintrag eine völlig neue Arbeitsweise abgefordert). Diese Unschärfe kann jedoch durch professionelle Anleitung und Übung auf nahe Null reduziert werden.

Die Zirkoniumdioxidblanks mit Farbverlauf sind eine grundsätzlich zu begrüßende Weiterentwicklung. Bei genauerer Betrachtung ergibt sich hier aber eine nicht zu unterschätzende Problematik: Die eingefärbten Blanks bilden die angegebene Zahnfarbe nur unzureichend ab.

Das bedeutet, dass die Restauration, welche nominal in A3 gefertigt wurde, nach dem Sintern keine A3 zeigt, sondern je nach verwendetem Blank, eine mehr oder weniger große Farbabweichung aufweist. Eine A3 bei Hersteller A ist nicht gleich eine A3 bei Hersteller B. Das ist vielen Anwendern wahrscheinlich gar nicht so klar [2].

Verschiedene Hersteller gehen darum bereits dazu über, eigene Farbringe aus dem entsprechenden Zirkonmaterial herzustellen, damit die A3 auf dem Farbring auch der A3 der Krone entspricht, was aber mit der eigentlichen Farbskala Vita A1–D4 wenig zu tun hat. Das stellt den Techniker vor neue Probleme, denn die vorhandenen Farbliquids (Vita A1–D4) sind für die reinweißen Blanks ausgelegt. Färbt man folglich vor dem Sintern der Restauration mit Farbverlauf zusätzlich mit A-D Liquid ein, wird das Ergebnis unkalkulierbar.

Sollten die Blanks mit Farbverlauf eine andere Mikrostruktur (Korngrößen) aufweisen, als die reinweißen Blanks, so würde sich dieser Effekt noch verstärken, da das Farbliquid bei unterschiedlichen Korngrößen unterschiedliche Farbwirkung hervorruft. So erfordern z. B. Prettau 2 und Prettau 4 bei unterschiedlichen Sintertemperaturen und unterschiedlichen Korngrößen, (daher die unterschiedliche Transluzenzen), unterschiedliche Farbliquide.

Farbwirkung bei unterschiedlichen Zirkonqualitäten

Zur Illustration dieser Problematik haben wir einmal als Beispiel eine Patientenkrone in vier unterschiedlichen Zirkonqualitäten hergestellt, um die Farbtreue der diversen Fabrikate abzugleichen.

Es wurden folgende Blanks verwendet:

Aidite 3D-Multi A3,
Zirkonzahn Prettau 2 Dispersive A3,
Prettau 4 Dispersive A3
komplett manuell eingefärbte Krone.

Die Referenzkrone wurde aus Prettau Zirkon gefräst und mit Farbliquid A3 handeingefärbt. Alle 4 Kronen erhielten nur einen Glanzbrand ohne Farbauftrag. Der Referenzzahn war der Zahn 25.

Die Farbtreue wurde mit dem VITA Easyshade Advance überprüft. Alle Kronen wurden aus dem originalen Datensatz gefräst und nicht nachbearbeitet (Abb. 1a und b). Somit liegt bei allen Kronen die exakt gleiche Materialstärke vor.

Abb. 1a: V.l.n.r.: Krone Aidite 3D-Multi A3, Prettau 2 Dispersive A3, Prettau 4 Dispersive A3 und eine handeingefärbte Krone in A3.

Abb. 1b: V.l.n.r.: Krone Aidite 3D-Multi A3, Prettau 2 Dispersive A3, Prettau 4 Dispersive A3 und eine handeingefärbte Krone in A3.

Hier zeigen sich bei den beteiligten Materialien schon zum Teil erhebliche Abweichungen in Farbe und Transluzenz (Abb. 2a und b).

Abb. 2a: Krone Aidite 3D-Multi A3, Prettau 2 Dispersive A3, Prettau 4 Dispersive A3 und eine handeingefärbte Krone in A3.

Abb. 2b: Bei gleicher Materialstärke zeigen sich erhebliche Farbabweichungen.

Alle Kronen wurden mit dem spectrophotometrischen Farbbestimmungsgerät Vita Easyshade Advance der Firma Vita überprüft (Abb. 3) [3].

Abb. 3: Das Farbbestimmungsgerät Vita Easyshade.

1. Krone: Aidite 3d A3 Mulitlayer (Abb. 4a und b).

Die Krone ist etwas dunkler als A3 (L -), Farbintensität zu blass (C-). Farbton zu gelblich (H+), Gesamtabweichung E 8.6.

2. Krone: Prettau 2 Dispersive A3 (Abb. 5a und b)

Die Krone ist etwas dunkler als A3 (L -), Farbintensität viel zu blass (C -), Farbton wesentlich zu gelb (H +), Gesamtabweichung E 7.3.

3. Krone Prettau 4 Dispersive A3 (Abb. 6a und b)

Die Krone ist dunkler als A3 (L -), viel zu blass (C -), zu gelblich (H +), Gesamtabweichung E 8.6.

4. Krone Prettau handeingefärbt A3 (Abb. 7a und b)

Die Abweichung beträgt gesamt E 1.3, L und C Wert entsprechen praktisch genau dem Soll. Der Farbton h ist gelblicher als A3, ist aber augenscheinlich für den Gesamteindruck nicht relevant. 3 Sterne = perfektes Ergebnis.

Negativer Aspekt der voreingefärbten Blanks

Bei allen Herstellern bedeutet die verbesserte Tranzluzenz eine erhebliche Minderung der Biegefestigkeit, da sich die Gefügestruktur ändert. So mindert sich laut Produktbeschreibung der Firma Kuraray/Noritake im opaquen Bereich (Zahnhals und Kern) die Biegefestigkeit um ca. 30% (ca. 750 MPa) gegenüber dem klassischen Y 3 TZP (Yttrium stabilisiertes Zirkoniumdioxid). Für Schneidekante und Kaufläche ist bereits eine Minderung um 50% (ca. 550 MPa) im Vergleich mit hochfestem Zirkoniumdioxid zu messen.

Die dann noch vorhandenen 600 MPa sind Festigkeitswerte, welche ungefähr denen einer Lithiumdisilikatkeramik (eMax CAD) entsprechen. Der Indikationsbereich wird damit deutlich eingeschränkt und fällt auf den von Glaskeramik zurück: So empfiehlt z.B. Katana, Kuraray/Noritake eine maximal 3-gliedrige Brücke mit einem Prämolaren als Brückenglied zu konstruieren, wenn man der Ästhetik den Vorzug geben will [4].

Bei allen voreingefärbten Zirkonblanks mit Farbverlauf fällt auf, dass die Kronen im Hals- und Kernbereich lediglich Dentinfarben ohne Enamel-Anteil aufweisen. Der Herstellungsprozess der Blanks mit Farbverlauf erlaubt eben nur eine vertikale Farbschichtung, aber keine horizontale.

Hierdurch wirken die Kronen aus voreingefärbten Zirkonblanks oft leblos. Beim natürlichen Zahn hingegen hat die anatomische Krone einen in der Stärke variierenden Schmelzüberzug bis zur Schmelz-Zement-Grenze.

Manuelles Einfärben

Das manuelle Einfärben von Zirkoniumdioxidgerüsten vor dem Sintern mittels Pinsel und Flüssigkeit stellt eine relativ neue Technik dar, um Kronen und Brücken, aus diesem an sich reinweißen Material, einen natürlichen Farbverlauf zu verleihen. Die Farbwirkung nach dem Sintern hängt von der Materialdicke, der Flüssigkeitsmenge im Pinsel, sowie der Verweildauer des Pinsels auf der Zirkonstruktur ab. Hier gilt es, Erfahrungswerte aufzubauen, um eine sichere Farbreproduktion zu erreichen.

Das benötigte Equipment zum Einfärben von Zirkon ist überschaubar: die entsprechenden Färbeflüssigkeiten, ein großer Pinsel für den Dentinfarbeintrag sowie ein feiner Pinsel, um die Individualisierungsfarben zu applizieren (Abb. 8a und b).

Abb. 8a: Das notwendige Equipment zum Einfärben von Zirkon.

Abb. 8b: Das notwendige Equipment zum Einfärben von Zirkon.

Die einzufärbende zahntechnische Arbeit sollte komplett ausgearbeitet sein, damit nach dem Sintern keine große Schleifarbeit mehr nötig ist. Die Werkstoffoberfläche darf nicht durch Verunreinigungen kontaminiert sein, da sonst das Eindringen der Flüssigkeit erschwert wird und kein gleichmäßiges Einfärben möglich ist (Abb. 9).

Abb. 9: Verunreinigungen vor dem Einfärben müssen vermieden werden.

Zunächst werden der Halsbereich und der Kern von Krone bzw. Brückenglied infiltriert. Je dicker die Wandstärke des Materials ist, umso tiefer kann die Flüssigkeit in die Struktur eindringen, dadurch verteilt sich die Flüssigkeit und die Farbintensität nimmt ab. Hieraus ergibt sich eine zunehmende Farbintensität zum dünn auslaufenden Rand.

Im Gegensatz zu Kronen ist bei Brückengliedern ein zusätzlicher Farbeintrag auf den Kernbereich notwendig, um der Farbabschwächung durch die größere Materialstärke entgegenzuwirken. Es dürfen beim Farbeintrag keine geraden Kanten „gemalt“ werden, vielmehr ist ein zerfasertes Auslaufen der Farbe anzustreben (Abb. 10 und 11).

Abb. 10: Beim Farbauftrag ist ein zerfasertes Auslaufen der Farbe anzustreben.

Abb. 11: Beim Farbauftrag ist ein zerfasertes Auslaufen der Farbe anzustreben.

Im 2. Schritt wird Dentinfarbe verlaufend vom Kernbereich zur Kaufläche bzw. nach inzisal infiltriert. Im Kernbereich sollten sich die Farbeinträge deutlich überlappen, um eine ausreichende Einfärbung und einen fließenden Übergang zu gewährleisten. Im Anschluss wird die Kaufläche mit Dentinfarbe in deutlich begrenzter Menge eingefärbt, um auch hier die Farbwirkung aus der Tiefe zu erreichen (Abb. 12).

Abb. 12: Eine Farbtiefe wird durch eine feine Dosierung der Farben erreicht.

Nach der Grundeinfärbung wird die Struktur mit einem feinen Pinsel und den entsprechenden Farben individualisiert. Zunächst wird Ocker/Orange in der Tiefe der Fissuren, sowie in vorhandene Abrasionsflächen infiltriert. Schließlich wird etwas Braun sehr gezielt und fein dosiert in die Fissurentiefe aufgebracht (Abb. 13 und 14).

Abb. 13: Eine Farbtiefe wird durch eine feine Dosierung der Farben erreicht.

Da die natürliche Zahnkrone von der Schneide bis zur Zementgrenze mit Schmelz überzogen ist, muss diese Struktur selbstverständlich auch bei unserer Zirkoniumdioxidarbeit nachvollzogen werden. Im mechanisch stärker beanspruchten Teil der Zahnkrone ist der Schmelzüberzug stärker, zum Zahnhals hin entsprechend dünner auslaufend. Diesem Umstand muss beim Einfärben mit „Incisal violet“ und „Incisal blue“ Rechnung getragen werden.

Zunächst werden alle Seitenflächen unserer Arbeit mit einem Gitter aus Incisal violet überzogen. Auch hier sind schnurgerade Striche wieder zu vermeiden (Abb. 15). Dann wird Incisal violet in zunehmender Quantität vom Kern zur Kaufläche bzw. zur Schneidekante appliziert (Abb. 16).

Abb. 15: Schnurgerade Striche sollte vermieden werden.

Abb. 16: Auftrag von der Kaufläche zur Schneidefläche.

Im Kauflächenbereich werden die Höcker entsprechend mit deutlich mehr Incisal violet versorgt, zu den Fissuren hin mit weniger. Abschließend wird unsere Krone/Brücke nochmals leicht mit Incisal blue belegt, um die Transparenzwirkung zu verstärken (Abb. 17 und 18). Nach entsprechender Trocknung kann die Zirkoniumdioxidarbeit gesintert werden.

Abb. 17: Die Transparenzwirkung wird mit Inzisal blue verstärkt.

Fazit

Für die Anfertigung von ästhetisch anspruchsvollen Restaurationen aus Zirkoniumdioxid sollte der Anwender auf das individuelle Einfärben und Charakterisieren der Gerüste vor dem Sintern setzen. Nur so kann der Zahntechniker den gehobenen Ansprüchen seiner Kunden bzw. der Natur gerecht werden.

Die voreingefärbten Multilayerblanks können hier eine arbeitserleichternde Ergänzung sein. Die individuelle, farblich am Patienten orientierte Einfärbung und Charakterisierung der Zirkoniumdioxidgerüste können sie jedoch nicht ersetzen.

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