Monolithische Kronen aus Zirkonoxid: hart – abrasiv – unästhetisch?

Prothetik und Zahnerhaltung sind primär keine Spaßveranstaltung und auch keine Hobbythek. Was wir dem Patienten einsetzen, muss funktionieren und ihm einen Mehrwert bieten. Funktionieren im Sinne einer zufriedenstellenden Ästhetik, im Sinne einer Adaption an das stomatognathe System und ohne Störungen, im Sinne einer Nachhaltigkeit und Langlebigkeit und funktionieren beim Preis, den zu bezahlen der Patient bereit und in der Lage ist (Abb. 1). Die Zahnärztin bzw. der Zahnarzt fragt sich – noch mehr als der Zahntechniker – ob diese Kriterien bei einer neuartigen Versorgung erfüllt werden. Darüber hinaus stellt sich für sie die Frage: „…ob das, was sie verordnen, nicht nur gut für den Patienten, sondern auch gut für ihre Praxis sei oder sie sich damit lang- bzw. mittelfristig Ärger einhandeln“.

Nachdenken hilft – die prothetische Welt von heute

Man muss die prothetische Vergangenheit kennen, um die Gegenwart zu verstehen und für die Zukunft gerüstet zu sein. Wir kommen aus einer prothetischen Welt der sehr überschaubaren Materialkombinationen (monolithische Versorgungen aus hochgoldhaltigen Legierungen bzw. NEM/Vollgusskronen oder hochgoldhaltige Legierungen bzw. NEM/mit klassischer Feldspatkeramik verblendet), die viele Jahre fast ausschließlich parodontal getragen wurden und haben mit bekannten Größen bzgl. der Risiken und des Funktionierens bestimmter Indikationen gelebt. Was wir hergestellt haben, war in seiner Funktionalität relativ gut taxierbar (Abb. 2). Drei Dinge haben in erster Linie diese Welt merklich ins Schwanken gebracht: die CAD/CAM-Technik, die Implantologie und der Typus des Patienten selbst. Die Welt des CAD/CAM ermöglicht es uns, mit teilweise völlig neuen Materialien zu arbeiten, die wir bislang manuell nicht verarbeiten konnten. Die Implantologie veränderte die biomechanischen Verhältnisse in der Mundhöhle: Aus parodontal getragen wurde enossal getragen und die Menschen reagieren auf „Umweltprobleme“ zunehmend auch über ihr stomatognathes System (Abb. 3). Neue Materialien sind nicht einfach nur andere Materialien, die vorhandene ersetzen sollen, sondern sie zwingen oftmals zum Umdenken in Richtung neuer Konzepte und Indikationen. Neue Materialien, wie z.B. hochfestes monolithisches Zirkonoxid, über den Kamm der altgewohnten, bewährten prothetischen Erfahrungswerte zu scheren, kann ins Auge der Physiologie gehen (Abb. 4). Neue Materialien und neue Techniken erfordern neue Denkweisen.

Am Anfang war die Abrasion … (Abb. 5)

Prof. Dr. Geis-Gerstorfer vom Fachbereich Medizinische Werkstoffkunde und Technologie am Uniklinikum Tübingen hat in Zusammenarbeit mit der Fa. Teamziereis GmbH/Engelsbrand eine wissenschaftliche Untersuchung zum Thema: „Zwei-Medien-Verschleiß-Test“ Zirkonoxid im Willy-Tec Kausimulator durchgeführt. In einer Expertise vom 13.12.2011 haben wir unter der Fragestellung „Wie gut ist die monolithische Zirkonoxidkrone?“ die Untersuchungsergebnisse zusammengefasst und unter verschiedenen Aspekten ausgewertet und diskutiert.

Besonderheiten dieses Tests: Der Test erfolgte im Kausimulator unter Lastwechseln (Abb. 6), unter Simulation des feuchten Mundmilieus und wechselnder Temperaturbedingungen sowie mit Steatit als Antagonistenmaterial (Abb. 7).

Was ist Steatit? Steatit ist ein anorganischer Werkstoff auf der Basis natürlicher Rohstoffe, der überwiegend Magnesiumsilikat enthält und als Schmelzanalog für Abrasionstests verwendet wird. Er ist mechanisch sehr fest und durch die besonderen Fertigungseigenschaften maßgenau und formstabil.

Vorteile dieses Testverfahrens gegenüber anderen Verfahren: Die in der Literatur beschriebenen Abrasionsuntersuchungen sind aufgrund unterschiedlicher Versuchsparameter und Verschleißverfahren nur bedingt miteinander vergleichbar. Verschleißuntersuchungen mit natürlichen Zähnen als Antagonisten sind kritisch zu bewerten, da Schwankungen im Verschleißverhalten aufgrund unterschiedlicher Physiologie und Anatomie der unterschiedlichen Patienten und ein Übergang von einer Abrasion im Schmelzbereich in den Dentinbereich zu beobachten sind. Steatit-Antagonisten erweisen sich bei Kontaktverschleißuntersuchungen im Vergleich zu Antagonisten aus Metall, natürlichen Zähnen oder Prothesenzähnen hinsichtlich der Differenzierung des Verschleißverhaltens als ideal [14].

Verwendetes Zirkonoxid (Abb. 8): Yttrium-stabilisiertes, transluzentes ZrO₂, Sinterdichte g/cm³ ? 6,0, Korngröße ? 0,4 ?m, Vergrößerungsfaktor 1,222 (Metoxit, Thayngen [CH], Vertrieb Teamziereis, Engelsbrand).

Realistische Oberflächenbearbeitung – Besonderheiten bei der Vorbereitung der Probekörper: Üblicherweise werden Prüfplättchen für den Zwei-Medien-Verschleiß-Test mit einer wassergekühlten, planen Diamantscheibe in den Abstufungen 9 ?m, 3 ?m, 1 ?m und einer finalen Diamant-Politur auf Hochglanz poliert [3]. Das entspricht jedoch nicht der Realität. Kein Zahnarzt oder Zahntechniker ist in der Lage, derartig plane Oberflächen mit dem zur Verfügung stehenden, manuellen Instrumentarium herzustellen. Unsere Testplättchen wurden so bearbeitet, wie ein Zahnarzt oder Zahntechniker seine Kauflächenareale (Höckerabhänge, Leisten, Polz-Rucksäcke etc.) zu bearbeiten in der Lage ist. Die Politur erfolgte mit gewohntem Instrumentarium und die simulierten Einschleifmaßnahmen mit einer Turbine unter Wasserkühlung mit einem Rotring FGDiamanten mit 25 ?m Körnung (Abb. 9–11).

Testergebnisse: Manuell poliertes, hochglänzendes Zirkonoxid besitzt eine sehr glatte, verdichtete Oberfläche (0,04 ?m +/- 0,007 ?m), ist über die gesamte Fläche jedoch welliger als maschinell poliertes (Abb. 12). Hochglanzpoliertes Zirkonoxid abradiert den Antagonisten (Steatit als Schmelzanalog) in vertretbar physiologischem Ausmaß (Ø 25 ?m/Jahr) (Tab. 1 [2]).

Tab. 1: Berechneter Kugelabtrag in ?m in Abhängigkeit von der Zirkonoxid-Bearbeitung. Auswertungen diverser Abrasionstests, wie sie in der Literatur beschrieben werden, zeigen im Durchschnitt identische Werte pro Jahr (25 ?m), wie unsere Testserie.

Die Oberfläche des Zirkonoxids selbst (beschliffen und poliert) wird nicht bzw. nicht messbar abradiert (Abb. 13). Die Härte des Zirkonoxids korreliert nicht mit dem Abrasionsverhalten. Eingeschliffene Areale abradieren den Antagonisten merklich stärker, jedoch nicht in dem erwarteten Maße (Abb. 14). Der Antagonist ist sogar in der Lage, eingeschliffene Areale wieder einzuebnen. Dabei verschleißt das Zirkonoxid selbst nicht (Abb. 15 u. 16). Das Abrasionsverhalten am Schmelzantagonisten ist deutlich positiver zu bewerten, als das von monolithischen NEM Kronen, EM Kronen bzw. klassischer Verblendkeramik [4].

Zusammenfassung: Auswertung der Untersuchungen und Analysen

Abrasion: Im Zwei-Medien-Verschleiß-Test im Willy-Tec Kausimulator wurden Abrasionswerte ermittelt, die als physiologisch zu bezeichnen sind und sich mit Werten anderer Untersuchungen decken. Dabei wurde mithilfe einer Steatit-Kugel als Schmelzanalog die simulierte Schmelzabrasion getestet (Abb. 17–18, Tab. 2 [6–12]).

Tab. 2: Untersuchungen zur Ermittlung von Abrasionswerten. Die an 8 Testplättchen gemessene, recht heterogene Abrasion in ?m. Simuliert wurde die Abrasion bezogen auf einen Zeitraum von 5 Jahren. Im Durchschnitt wurde eine jährliche Abrasion von Ø 24,50 ?m bei den polierten Plättchen und 27,14 ?m bei den eingeschliffenen Proben ermittelt. Dies entspricht den aus der Literatur bekannten physiologischen Werten. 

Die Aussagen des Tests beziehen sich auf die Antagonistenpaarung Zirkonoxid/Schmelz. Andere Materialien als Antagonisten wurden nicht getestet. Das Zirkonoxid selbst zeigt keinen Verschleiß. Die Antagonistenpaarung Zirkonoxid/Zirkonoxid ist deshalb aus dem Blickwinkel einer adaptiven Abrasion, der das natürliche Gebiss ein Leben lang unterliegt, sehr kritisch zu bewerten (Abb. 19 u. 20).

Zahnärztlich eingeschliffene Areale zeigten am Schmelz des Antagonisten nicht den erwarteten ruinösen Abrasionsfortschritt. Es fand sogar eine Einebnung und Glättung derselben durch die Steatit-Kugel statt. Dennoch wird zu einer Politur eingeschliffener Areale im kaufunktionellen Bereich dringend geraten. Im kaufunktionellen Bereich muss unterhalb einer Glasur hochglanzpoliertes Zirkonoxid sein, da die Glasur mittelfristig abradiert wird. Die Härte des Materials korreliert nicht mit einer erhöhten Abrasion. Entscheidend ist die Oberflächengüte.

Attrition: Die Attrition ist kritisch zu bewerten, da das Zirkonoxid selbst keine Adaption in Form von Abrasion zulässt. Eine regelmäßige Nachkontrolle von Patienten, die mit monolithischen Zirkonoxidkronen versorgt sind, ist ratsam, solange für diese Art der Versorgung noch keine klinischen Erfahrungen vorliegen, um „nachjustieren“ zu können (Abb. 21). Kronen aus Vollzirkonoxid werden speziell für Bruxer beworben. So ist aber die Versorgung von Bruxern oder Patienten mit starken Parafunktionen sehr kritisch zu hinterfragen, da eine Adaption durch das Material nicht erfolgt und auftretende Vertikal- und Scherkräfte auf die restlichen, im stomatognathen System befindlichen Gewebe und Strukturen abgeleitet werden (Abb. 22). Diese Aussage gilt in verstärktem Maße für implantatgetragenen Zahnersatz, insbesondere wenn auch im Antagonisten Implantate und keine natürlichen Rezeptoren vorhanden sind (Abb. 23 u. 24). Hier könnte die Zukunft eher in Hochleistungspolymeren bzw. gefrästen Nano-Kompositmaterialien für die CAD/CAM-Technik liegen.

Erosion: Zirkonoxid ist in heißer Fluorwasserstoffsäure schwach löslich. Eine Erosion aufgrund von Nahrungsmitteln dürfte in der Mundhöhle keine Rolle spielen.

Biokompatibilität: Unverblendetes, eingefärbtes Zirkonoxid wird erst seit wenigen Jahren in Form von Teleskop-Primärkronen und Emergenzaufbauten eingesetzt. Speziell im Bereich des Implantatsulkus sind dem Verfasser keine Aussagen über Unverträglichkeiten oder Allergien bekannt. Die klinische Praxis zeigt seit vielen Jahren, auch im Bereich der Chirurgie, eine hervorragende Gewebeverträglichkeit von Zirkonoxid.

Ästhetik: Monolithische Kronen aus Zirkonoxid stellen in erster Linie eine sehr preisgünstige, robuste, zahnfarbene Alternative zu Vollkronen aus NEM und verblendeten NEM-Kronen im Seitenzahnbereich dar (Abb. 25 u. 26). Aus diesem Blickwinkel ist die Ästhetik absolut ausreichend. Der Patient muss selbstverständlich über die deutlich aufwendigeren und ästhetischeren Alternativen informiert werden. Ergebnisse wie in der Verblend- bzw. Aufpresstechnik sind nicht (noch nicht) realisierbar. Die transluzenteren Zirkonoxide, wie z.B. das im Test verwendete Z-CAD HTLMaterial von Metoxit, zeigen eine verbesserte Ästhetik gegenüber den klassischen, weniger transluzenten Materialien. Einheitliche Einfärbe- und Kolorierungsverfahren haben sich bis dato noch nicht etabliert. Im Moment befinden sich Verfahren in der Erprobungsphase, die eine reproduzierbare Farbgebung der ungesinterten Kronen realisieren sollen. Zurzeit sind Ergebnisse noch sehr stark vom Anwender abhängig. Dies ist jedoch in der klassischen Verblendtechnik auch nach Jahren noch der Fall (Abb. 27). Es gibt nur wenige Berichte und Falldarstellungen von Arbeiten in situ.

Langlebigkeit: Klassische (V)MK-Versorgungen erreichen im Extremfall Liegezeiten in situ von 30 Jahren und mehr. Demgegenüber liegen keine Langzeiterfahrungen über unverblendete Zirkonoxidkronen vor. Inwiefern das feuchte Mundmilieu und eingeschliffene und nicht optimal polierte (und dadurch die Restauration schwächende) Kronen und Brücken eine verminderte Risszähigkeit mit stark verkürzter Lebenserwartung zur Folge haben, ist nicht bekannt. In situ bewiesen werden muss noch, ob die Mikrowellensinterung [1] tatsächlich zu einer deutlichen Verminderung der Materialalterung in situ beitragen kann (Abb. 28). Aufgrund der hohen Ausgangswerte der Biegefestigkeit und Risszähigkeit und der bis dato gemachten Erfahrungen mit klassischen Versorgungen aus Zirkonoxid dürfen ausreichend lange Liegezeiten erwartet werden.

Nachhaltigkeit: Unter Nachhaltigkeit verstehe ich u.a. die Fähigkeit einer prothetischen Versorgung, sich über die Jahre in eine sich verändernde Mundund Lebenssituation des Patienten zu integrieren. Dies ist bei der Zirkonoxidkrone bzgl. der Adaption/Abrasion nur eingeschränkt der Fall (Adaptionphysiologische Abrasion) (Abb. 29).

Funktion: Die Funktion wird im Wesentlichen durch die neue Herstellungstechnik in den CAD/CAM-Verfahren bestimmt. Arbeitsschritte vom Intraoralscan, über das Übermitteln der Daten, dem Matchen der Bisssituation bis hin zum „okklusalen Konzept“ im CAD und den Einschleifkorrekturen im Mund bergen neue Fehlerquellen gegenüber der analogen Technik (Abb. 30 u. 31). Eine fahrlässige Drag-and-Drop-Technik, ohne funktionelle und patientenspezifische Besonderheiten zu berücksichtigen, fährt wie in jeder anderen Technik die gesamte Funktion mehr oder weniger an die Wand.

Härte – Kiefergelenk, Implantatstruktur und Knochen: Probleme aufgrund von unphysiologischem Zahnersatz gibt es bereits seit vielen Jahren auch mit allen anderen Versorgungsarten. Im Besonderen betroffen sind davon z.B. die wachsende Zahl der Bruxer, „Parafunktionierer“ und Patienten mit CMD-Problematik. Viele Patienten empfinden ihren Zahnersatz als Fremdkörper, dies vor allem nachts, und leben mit der Schiene, um ihr gutes Stück nicht zu zerstören (Abb. 32). Viele Menschen haben jedoch diese Probleme auch ohne Zahnersatz und enden ebenfalls auf der Schiene. Zirkonoxid ist zwar ein Material, das eine hohe Bruchfestigkeit besitzt, sich jedoch nicht adaptiert. Parafunktionen oder vertikale und exzentrische Belastungen werden ungefiltert ins stomatognathe System geleitet. Sollbruchstellen etc. sind nicht vorhanden. Ob es aufgrund dieses sehr harten Materials Auswirkungen auf das Kiefergelenk und die kommunizierenden Gewebe und Muskelgruppen geben wird, ist ungeklärt und bleibt abzuwarten (Abb. 33).

Behandlerfreundlichkeit: Unter Behandlerfreundlichkeit verstehe ich die anfallenden Arbeiten in situ: Zementierung, Einschleifmaßnahmen, Politur im Mund, Trepanation, Röntgen, Schlitzen bei Entfernung, professionelle Zahnreinigung, Plaqueaffinität etc. Hierzu finden sich noch wenig Aussagen.

Wirtschaftlichkeit: Unter den Gesichtspunkten Materialpreis, Herstellungsaufwand und Präparations- und Zementierungsaufwand ist die monolithische Zirkonoxidkrone sicher die im Moment wirtschaftlichste Krone. Hier könnte sie in Zukunft wahrscheinlich nur von der monolithischen CAD/CAM-gefertigten Kompositkrone vom Sockel gestoßen werden.

Fazit

Monolithische Kronen aus Zirkonoxid – die mögliche Versorgung ohne Generalabsolution: Vollanatomische Kronen aus Zirkonoxid stellen eine mögliche, (sehr) preiswerte und haltbare (bezogen auf den ZE) Alternative zu etablierten Versorgungsarten, insbesondere zu den von der Kasse erstatteten vollanatomischen Kronen aus NEM dar. Der Einsatzbereich wird jedoch vom Patient, der Indikation und dem Behandlungsziel definiert und die Insertion von vollanatomischem Zirkonoxid ist nicht automatisch für alle zu versorgenden Fälle indiziert.

Begründung: Aufgrund der nicht vorhandenen Abrasion des Zirkonoxids selbst findet keine Adaption im Sinne eines biomechanischen Verhaltens im Zusammenspiel mit einem abrasionsfähigen Antagonisten statt. Bedingt durch die sehr hohe Bruchfestigkeit werden auftretende Kräfte in voller Höhe in die tragenden Strukturen abgeleitet, da die bisher zwar ungewollten, jedoch möglichen Sollbruchstellen nicht vorhanden sind. Das ist bei Bruxern und/oder rein implantatgetragenem Zahnersatz (Schraubenbrüche?) negativ zu bewerten. Bzgl. der sehr hohen Aufbiss-Härte und möglicher Auswirkungen auf das Kiefergelenk gibt es keine längerfristigen Erkenntnisse. Die Ästhetik ist für den vorher informierten Patienten ausreichend. Mit den zur Verfügung stehenden Einfärbeflüssigkeiten sind, mit entsprechender Ãœbung, akzeptable Ergebnisse erzielbar, insbesondere vor dem Hintergrund der attraktiven Kosten. 

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZTM Martin Weppler

Bilder soweit nicht anders deklariert: ZTM Martin Weppler