ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ ОРТОПЕДИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ МЕТАЛЛОКЕРАМИКИ, МЕТАЛЛОКОМПОЗИТА И МЕТАЛЛОПЛАСТМАССЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СКАНИРУЮЩЕГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА И МИКРОТВЕРДОМЕРА

PHYSICAL CHARACTERISTICS OF THE METAL-CERAMIC, METAL-COMPOSITE AND METAL-PLASTIC SAMPLES PROSTHESIS EXAMINED BY HARDNESS TESTER AND SCANNING ELECTRON MICROSCOPE

Inkara Smagulova

assistant of pathological anatomy department

of Karaganda State Medical University,

Kazakhstan, Karaganda

Nadezhda Savelyeva

department of technological equipment, engineering and standardization,

Karaganda State Technical University,

Kazakhstan, Karaganda

Maida Tusupbekova

doctor of Medicine, Professor, Head of anatomy department

of Karaganda State Medical University,

Kazakhstan, Karaganda

Kanat Smagulov

candidate of Science, assistant of therapeutic and orthopedic stomatology department

of Karaganda State Medical University,

Kazakhstan, Karaganda

Asel Bakirova

assistant of therapeuticand orthopedic stomatology department

of Karaganda State Medical University,

Kazakhstan, Karaganda

АННОТАЦИЯ

На основании проведенного исследования с помощью микротвердомера и сканирующего электронного микроскопа образцов из металлокерамики металлокомпозита и металлопластмассы, выявлена высокая твердость и хрупкость металлокерамических образцов. Эти физические свойства при встречном протезировании приводят к сколу керамической облицовки. Твердость металлокомпозитных образцов выше, чем у металлопластмассовых проб, и низкая хрупкость определяет, что наиболее оптимальной комбинацией при антогонирующих дефектах зубных рядов является металлокерамика на одной из челюстей и металлокомпозит на другой.

ABSTRACT

On the basis of the research which examined the metal-ceramic, metal-composite and metal-plastic samples via micro hardness tester and scanning electron microscope it was found that metal-ceramic samples have high strength and fragility. During antagonistic prosthetics the described physical properties lead to chipping of ceramic surface. The higher strength and lower fragility of the metal-composite samples compared to the metal-plastic ones suggest that in antagonistic defects of dentition the usage of metal-ceramics on one jaw and the metal-composite on the other jaw is optimal.

Ключевые слова: металлокерамика; металлокомпозит; металлопластмасса; микротвердость; протезирование.

Keywords: metal-ceramic; metal-composite; metal-plastic; micro hardness; prosthetics.

Вторичная адентия является наиболее распространённой патологией среди нозологических форм в практике ортопедической стоматологии [3, с. 65]. Как известно для восстановления целостности зубных рядов используют несъемные ортопедические конструкции из металлокерамики, металлокомпозита, металлопластмассы. Наиболее часто используемые металлокерамические протезы, по нашим клиническим наблюдениям, наряду с рядом положительных свойств, при встречном антагонизме, имеют недостатки в виде сколов и других морфофункциональных изменений тканей окружающие опорные зубы. Эти явления возникают вследствие несовершенства физических свойств применяемых материалов в ортопедической стоматологии [1, с. 29; 2, с. 66; 4, с. 174; 7, с. 109]. Практический опыт и клинические наблюдения дали возможность нам предположить, что одним из отрицательных физических факторов, ведущим к побочным эффектам, является твердость металлокерамики [5, с. 10; 6, с. 18; 8, с. 8].

Цель исследования: Определить твердость металлокомпозитных, металлокерамических, металлопластмассовых коронок и предложить практические рекомендации при протезировании пациентов с вторичной адентией.

Материалы и методы: Объектом исследования служили образцы металлокерамики, металлопластмассы и металлокомпозита, применяемые для изготовления зубных протезов.

В работе использованы современные методы анализа поверхности материалов. Результаты исследования фиксировались с помощью сканирующего электронного микроскопа, что позволило получить изображение образцов в микрообъемах. Оценка свойств образцов ортопедических коронок были разделены на два этапа исследования. Первый – подбор оборудования для определения твердости; второй этап – пробоподготовка, третий этап – исследование твердости различных видов коронок.

Отрезка образцов осуществлялась на прецизионной машине для резки и шлифовки Micracut 201, производство Metkon Instruments Inc., Турция (рис. 1). Техническая характеристики данной машины представлены в таблице 1.

Рисунок 1. Прецизионная машина для резки и шлифовки Micracut 201

Таблица 1.

Техническая характеристики прецизионной машины для резки и шлифовки Micracut 201

Подготовка образцов осуществлялась на лабораторном комплексе подготовки проб для металлографического анализа Struers (производство StruersApS, Дания) на станке для автоматического шлифования и полирования образцов – LaboPol-5 (рис. 2). Условия подготовки проб представлены в таблице 2.

Рисунок 2. Станок для автоматического шлифования и полирования образцов LaboPol-5 Struers

Таблица 2.

Условия подготовки проб для металлографического анализа

Рисунок 3. Автоматический микротвердомер ISOSCAN ODGalileo

Анализ твердости образцов металлокерамики, металлопластмассы, металлокомпозита осуществлялся путем вдавливания четырехгранной пирамиды на автоматическом микротвердомере ISOSCANOD (производство Galileo, Италия) с нагрузкой 1,961 Н и временем воздействия 15 секунд (рис. 3).

Данный прибор предназначен для проведения испытаний на твердость по Виккерсу материалов, в соответствии со стандартом ISO 6507, а также по Кнуппу (при использовании специального индентора) в соответствии со стандартом ISO 4545. Основные характеристики микротвердомера представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Основные характеристики микротвердомера ISOSCANOD

Поверхность образцов исследовали на сканирующем электронном микроскопе TESCAN серии Vega\\LSU (производство TESCAN ORSAY HOLDING, a.s, Чехия) предназначенного для исследования структуры поверхности материалов в диапазоне увеличений от 4× до 500000×, что позволяет получить объемное изображение структуры шлифов, проводить исследование изломов металлов и сплавов и определить причины разрушения материалов (рис. 4).

Рисунок 4. Сканирующий электронный микроскоп TESCAN серии Vega\\LSU

Техническая характеристика сканирующего электронного микроскопа TESCAN серии VEGA\\LSU представлена в таблице 4.

Таблица 4.

Технические характеристики растрового электронного микроскопа TESCANVEGA\\LSU

При загрузке образца в камеру микроскопа исследуемый образец приклеивался с помощью углеродного скотча на специальный столик.

Исследование поверхности образцов проводилось на ускоряющем напряжении 10HV, при помощи детектора отраженных электронов BSE на увеличении 30×, 50×, 100×, 200×.

Обсуждение результатов. Изучение физических свойств образцов металлокерамики показали, что использование их в качестве материала для получения зубных протезов основаны на преимуществе его высокой прочности, твердости, коррозионной стойкости и химической инертности. Зубные протезы из металлокерамики, со свойственной им высокой твердостью, обладают довольно высокой хрупкостью, что является существенным недостатком и вызывает трудности при использовании данного материала в антогонирующем протезировании. Большинство свойств металлокерамики также присутствуют и у остальных материалов для зубного протезирования – у металлокомпозита и металлопластмассы. Однако эти материалы более пластичные. Выявлено, что в отличие от металлокерамики, металлокомпозит и металлопластмасса обладают более высокой пластичностью, что является существенным преимуществом в изготовлении зубных протезов.

Изучив образцы металлопластмассы можно с уверенностью сказать, что материал обладает свойствами, очень схожими с металлокерамикой, обладает хорошей пластичностью, однако является недостаточно твердым материалом. В отличие от металлопластмассы, третий материал – металлокомпозит, обладая хорошей пластичностью, имеет приемлемую твердость, что делает его наиболее приоритетным материалом для использования при антогонирующем протезировании.

Для проведения исследований по поиску наиболее подходящего материала в целях изготовления зубных протезов брались образцы металлопластмассы (№ 1), металлокерамики (№ 2), металлокомпозита (№ 3). Результаты исследования протезов намикротвердость металлической и пластической частей материалов представлены в таблице 5и рисунках 5–6, полученные методом Виккерса, при нагрузке 1,961 Н, времени воздействия 15 секунд.

Таблица 5.

Результаты испытаний на твердость

Рисунок 5. Данные микротвердости образцов пластической части

Рисунок 6. Данные микротвердости образцов металлической части

Испытания на твердость проводились с помощью автоматического микротвердомера ISOSCAN ODGalileo. Исследования показали, что при измерении микротвердости металлокерамики, нагрузка, подаваемая на образец, приводила к появлению трещин вокруг полученных отпечатков от индентера, что, несомненно, указывает на хрупкость металлокерамических протезов при кратковременной нагрузке.

Изображения, изготовленные с поверхности образцов изучены в ходе проведенного исследования при помощи сканирующего электронного микроскопа TESCAN серии VEGA\\LSU, при различных увеличениях представлены на рисунках 7–10.

а) б)

  в)

Рисунок 7. Изображения поверхности протезов, поле обзора 51,27 мм, 10 HV, 30×: а – образец № 1, б – образец № 2, в – образец № 3

а) б) в)

Рисунок 8. Изображения поверхности протезов, поле обзора 18,49 мм, 10 HV, 50×: а – образец № 1, б – образец № 2, в – образец № 3

а) б) в)

г)

Рисунок 9. Изображения поверхности протезов, поле обзора 4,62 мм, 10 HV, 100×: а – образец № 1, б – образец № 2, в – образец № 2, г – образец № 3

а) б)

в) г)

Рисунок 10. Изображения поверхности протезов, поле обзора 1,15 мм, 10 HV, 200×: а – образец № 1, б – образец № 2, в – образец № 2, г – образец № 3

Выводы.

Исследование материалов используемых в ортопедической стоматологии на поверхностную твердость показало, что металлокерамика обладает высокой твердостью и хрупкостью, поэтому использование при встречном протезировании приводит к сколам.

Металлокомпозит более пластичный материал и достаточно твердый по сравнению с металлокерамикой. Комбинацию металлокерамика и металлокомпозит наиболее предпочтительна по сравнению с металлопластмассой, так как у последнего материала недостаточная поверхностная твердость.

Таким образом, применение на одной из челюстей металлокерамики и металлокомпозита на другой предупреждает возникновение сколов и трещин зубных протезов.

Список литературы:

1. Белый С.Н., Преимущества и недостатки металлокерамических конструкции зубных протезов при фиксации на внутрикостные имплантаты (обзор литературы) / Стоматологическая наука и практика – 2014 – № 4 (4) – С. 29–34.
2. Гажва С.И., Пашинян Г.А., Алешина О.А. Анализ ошибок и осложнений при протезировании с применением несъемных ортопедических конструкций / Стоматология – 2010 – № 2 – С. 62–64.
3. Гринин В.М., Караханян В.Т., Максимовский Ю.М. Анализ обращаемости пациентов в платные стоматологические учреждения и оценка качества работы врачей. Стоматология 2003; 5: 64–66.
4. Клюшников О.В., Подкорытов Ю.М., Бессчастный Д.С., Подкорытов Е.Ю. Сколы керамики металлокерамических протезов / Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2006. № 2. С. 173–175.
5. Лебеденко И.Ю., Юрковец П.В., Деев М.С. Влияние числа переплавов на изменение физико-механических свойств отечественных неблагородных стоматологических сплавов для изготовления металлокерамических зубных протезов / Российский стоматологический журнал. 2015. Т. 19. № 1. С. 7–11.
6. Михеева А.А., Большаков Г.В. Морфология керамической поверхности после травления кислотами, шероховатость керамической поверхности. / Стоматология для всех. 2013. № 4. С. 16–19.
7. Рубникович С.П., Лагойский А.В. Комплексная оценка состояния микроциркуляции тканей периодонта при частичной вторичной адентии / Медицинский журнал. 2013. № 1 (43). С. 108–110.
8. Юрковец П.В., Лебеденко И.Ю. Профилактика нарушения целостности металлокерамических зубных протезов на каркасах из благородных сплавов/ Российский стоматологический журнал. 2015. Т. 19. № 3. С. 6–9.