Kronen/Brücken


Das 1x1 der Zirkonoxid-Behandlung

ZrO2-Brücke (Lava), seit 6 Jahren in situ. (Foto: PD Dr. Groten, Universität Tübingen)
ZrO2-Brücke (Lava), seit 6 Jahren in situ. (Foto: PD Dr. Groten, Universität Tübingen)

Indizes: Vollkeramik, Zirkoniumdioxid, Verblendung, Verblendfrakturen,

Heilbrand, Abstrahlen, Checkliste Handlungsempfehlungen

Zirkoniumdioxidkeramik (ZrO2) wurde der Werkstoff der Wahl für mehrgliedrige Front- und Seitenzahn-Rekonstruktionen. Über 350.000 Restaurationen wurden nach Erhebungen der Arbeitsgemeinschaft für Keramik in der Zahnheilkunde (AG Keramik) in 2009 in Deutschland aus ZrO2 hergestellt und eingegliedert. Der Markt wächst und ZrO2 hat das Potenzial, den Prothetikmarkt für festsitzenden Zahnersatz zu dominieren. Der folgende Beitrag zeigt den aktuellen wissenschaftlichen Stand und gibt konkrete Bearbeitungstipps sowie Handlungsempfehlungen hinsichtlich kontrovers diskutierter Arbeitsschritte, wie Abstrahlen und „Heilbrand“.

Zur klinischen Bewährung von ZrO2-Brücken teilte Prof. Joachim Tinschert vom Klinikum der RWTH Aachen mit, dass sich ZrO2 für Brückengerüste im Front- und Seitenzahnbereich qualifiziert hat. Nach einer fiktiv angenommenen Belastungsdauer von 10 Jahren konnten für die ZrO2-Proben sehr günstige Dauerfestigkeiten mit Ausfallwahrscheinlichkeiten deutlich unter 1 Prozent nachgewiesen werden [Tinschert 2007]. Dies erklärt auch, warum in nachfolgenden zyklischen Belastungsversuchen (Kausimulator), die mit dreigliedrigen Zirkonoxidbrücken durchgeführt wurden, selbst bei einer mittleren maximalen Kaubelastung von 500 N (entspricht 50 kg/mm2) über einen extrapolierten Zeitraum von mehreren Jahrzehnten sich das Frakturrisiko für die Brücken kaum erhöht [Tinschert 2006]. Klinisch wurden 65 drei- und  viergliedrige ZrO2-Brücken über 7,5 Jahre beobachtet (mittlere Beobachtungszeit 5 Jahre). Es wurden keine absoluten Misserfolge, das heißt keine Gerüstfrakturen festgestellt. Langzeituntersuchungen mit viergliedrigen ZrO2-Brückengerüsten (Lava, 3M Espe) an den Universitäten Frankfurt/M., München und Tübingen zeigten ebenfalls keine Gerüstfrakturen [Lauer 2006, Pospiech 2006, Groten 2007]. In Anbetracht der literaturbelegten Erfahrung, dass VMK-Brücken nach 5, 10 und 15 Jahren Tragezeit Überlebensraten von 96, 87 und 85 Prozent aufweisen [Walton 2002] – also pro Jahr mit einer Verlustquote von etwa 1 Prozent zu rechnen ist – erweist sich ZrO2 für Brückengerüste im Front- und Seitenzahnbereich als eindeutig geeignet. Auch Freiendbrücken konnten sich in separaten Studien bislang ohne Frakturen bewähren [Jenatschke 2003, Groten 2008]. Qualitätsaufzeichnungen in Zahntechniklabors ergaben eine äußerst kurze Mängelliste für ZrO2 mit Gerüstfrakturraten weit unter 1 Prozent im Beobachtungszeitraum von 4 bis 5 Jahren. Ein Fräszentrum mit einer Fertigungskapazität von über 1.000 ZrO2-Gerüsten pro Arbeitstag berichtete, dass der Anteil der Gerüstfrakturen bei eingegliederten Brücken innerhalb eines mehrjährigen Zeitraums im Promillebereich liegt.

Schwachstelle Verblendung?

Ganz ungetrübt ist die klinische Erfahrung mit ZrO2 jedoch nicht. Prof. Matthias Kern, (Universität Kiel) wies auf dem 9. Keramiksymposium auf das Risiko der Verblendfrakturen (Chippings) hin (Abb. 1). So wurden in einigen Studien Chippings beobachtet, deren Misserfolgsrate einen Anteil bis zu 25 Prozent erreichte [Sailer 2007, Wolfart 2009]. Die Abplatzungen traten oft innerhalb der ersten drei Jahre auf [Tinschert 2005]. Dafür verantwortlich ist, dass anfänglichdie ZrO2-Gerüste im Vertrauen auf die hohe Bruchbiegefestigkeit sehr grazil mit dünnen Wandstärken ausgeschliffen und dicke Verblendschichten aufgetragen wurden, die unter Kaudruck Opfer von Zugspannungen wurden (Abb. 2). Ferner waren die WAK-Werte zwischen Gerüst- und Verblendwerkstoff nicht immer optimal abgeglichen. Kern empfahl, die Wandstärke der ZrO2-Gerüste nicht unter 0,8 mm einzustellen und die Gerüstform anatoform (der anatomischen Form folgend) zu gestalten, so dass die Verblendung von den Höckern unterstützt wird (Abb. 3). Die hohe Kaubelastung ist aber auch für konventionelle Werkstoffe eine Herausforderung; so ergab eine Meta-Analyse von Studien mit 4118 metallkeramischen Brücken, dass nach 15 Jahren 20 Prozent Misserfolge eingetreten waren [Creugers 1994]. Deshalb betonen Kliniker, dass in Langzeitstudien mit ZrO2-Restaurationen nur jene Zwischenfälle aufgetreten sind, die wir auch von der Metallkeramik in ähnlicher,prozentualer Größenordnung kennen: Postoperativer Vitalitätsverlust und Abplatzungen der Verblendkeramik [Pospiech 2005].

Tipp: Um Frakturrisiken für die Verblendung auf ZrO2-Gerüsten zu vermeiden, sollten nach Auffassung der AG Keramik folgende Grundsätze Beachtung finden:Die Kronenkappe oder das Brückengerüst sollte den verfügbaren Raum für ausreichende Wandstärken nutzen – zusammen mit der Höckerunterstützung. Das größte Volumen sollte das Gerüstmaterial beanspruchen. Hier macht es keinen Sinn, mit dünnen Gerüsten Material zu sparen. Die unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit schwächere Verblendkeramik sollte eine Schichtstärke von 1,5 mm nicht übersteigen; sie sollte nur dort verwendet werden, wo deren ästhetische Vorteile nötig sind. Auf starke Einziehungenzwischen Brückengliedern sollte verzichtet werden, wann immer das möglich ist.

  • Abb. 1: ZrO2-Gerüste blieben weitgehend frakturfrei; Chippings stören den klinischen Erfolg. (Foto: Prof. Matthias Kern, Universität Kiel)
  • Abb. 2: Fraktur einer verblendeten ZrO2-Brücke: Das Gerüst wurde palatinal eingeschliffen (spitz zulaufende Tropfenform) und bot der Verblendung keine ausreichende Unterstützung. Die überdimensionierte Verblendschicht geriet unter Zugspannung. (Foto: Dr.-Ing. Ulrich Lohbauer, Universität Erlangen)
  • Abb. 1: ZrO2-Gerüste blieben weitgehend frakturfrei; Chippings stören den klinischen Erfolg. (Foto: Prof. Matthias Kern, Universität Kiel)
  • Abb. 2: Fraktur einer verblendeten ZrO2-Brücke: Das Gerüst wurde palatinal eingeschliffen (spitz zulaufende Tropfenform) und bot der Verblendung keine ausreichende Unterstützung. Die überdimensionierte Verblendschicht geriet unter Zugspannung. (Foto: Dr.-Ing. Ulrich Lohbauer, Universität Erlangen)

  • Abb. 3: Das höckerunterstützende Gerüst folgt der anatomisch reduzierten Form und stabilisiert die Verblendkeramik. (Foto: Prof. Joachim Tinschert, RWTH-Klinikum Aachen)
  • Abb. 3: Das höckerunterstützende Gerüst folgt der anatomisch reduzierten Form und stabilisiert die Verblendkeramik. (Foto: Prof. Joachim Tinschert, RWTH-Klinikum Aachen)

„Heilbrand” – ja oder nein?

Nun ist es so, dass im Laboralltag das ZrO2-Gerüst beim Aufpassen auf das Modell

  • Abb. 4: Schäden im ZrO2-Kristallgitter durch Energie-Eintrag, ausgelöst durch unsachgemäßes Beschleifen des Gerüsts. (Foto: Dr.-Ing. UIlrich Lohbauer, Universität Erlangen)

  • Abb. 4: Schäden im ZrO2-Kristallgitter durch Energie-Eintrag, ausgelöst durch unsachgemäßes Beschleifen des Gerüsts. (Foto: Dr.-Ing. UIlrich Lohbauer, Universität Erlangen)
oftmals subtraktiv nachbearbeitet wird, besonders an den Rändern. Die durch das Schleifen mit Diamantinstrumenten mikrofeinen „Zerstörungen” auf der Gerüstoberfläche beziehungsweise deren Folgeschäden in der Keramikstruktur sollen durch Temperung rehabilitiert werden. Damit sind wir beim Regenerationsbrand – oder auch „Heilbrand” genannt – angelangt, der in der Fachwelt noch kontrovers diskutiert wird.

Der Grund für das thermische Regenerieren nach der Korrekturbearbeitung liegt darin, dass durch das mechanische Bearbeiten der Gerüstoberfläche der Oxidkeramik Energie zugeführt wird. Dies kann einerseits zu Verzerrungen des ZrO2-Kristallgitters, aber auch zu einer Phasentransformation (Umwandlung des tetragonalen Gitters in monoklin) führen. Was bei der lokalen, tetragonalen „Rissheilung” durchaus erwünscht ist, kann sich bei größeren Flächen fatal auswirken (Abb. 4). Zum einen kommt es zu einer diskontinuierlichen Veränderung des Volumens, zum anderen haben die beiden Phasen unterschiedliche Wärmeausdehungskoeffizienten (WAK). Beides kann nachteilige Folgen für die Verblendung haben. Deshalb ist das Beschleifen unbedingt auf kleine Flächen zu beschränken und mit großer Sorgfalt durchzuführen (Laborturbine, hohe Drehzahl, Wasserkühlung, Feinkorndiamant, geringer Anpressdruck, kurzeitige Bearbeitung). Stark belastete Teile der Restauration, zum Beispiel Konnektoren, sollten keinesfalls nachträglich bearbeitet werden.

Da ZrO2 aufgrund der unterschiedlichen, industriellen Herstellmethoden nicht gleich ZrO2 ist, erlaubt ein Teil der Keramikhersteller den optionalen Regenerationsbrand (Straumann/Etkon, Ivoclar Vivadent, KaVo, Sirona, VITA). So empfiehlt Straumann/ Etkon einen Brand auf 750°C zur thermischen Entspannung. KaVo, Sirona und VITA empfehlen folgendes Vorgehen: VT 500°C, Aufheizrate 100°C/min, Brand 1.000°C ohne Vakuum, Brenndauer 15 min, keine Langzeitabkühlung. Ivoclar-Vivadent: Brand 1.050°C, 15 min Dauer, Langzeitabkühlung 1.000°C, 15 min Haltezeit. Die Temperung ist laut Herstellerempfehlung dann angezeigt, wenn eine großflächige Bearbeitung des Gerüsts stattgefunden hat, zum Beispiel nach dem Abtrag von Höckern oder nach Reduzierung der Wandstärke. Wichtig zu wissen ist, dass entstandene Mikrorisse, auch durch Abstrahlen unter hohem Druck, durch die Temperung nicht regeneriert werden können. Andere Keramikhersteller sehen keine Erfordernis für das thermische Regenerieren (3M Espe, Heraeus Kulzer, Nobel Biocare, Wieland). Hier gilt das Credo, dass der „Heilbrand” keine Mikrorisse oder Sprünge in der Gerüststruktur verschließt – was sich oftmals Zahntechniker von der Temperung erhoffen. Damit soll der Verführung zu großflächigen Gerüstkorrekturen mit anschließender Regeneration Einhalt geboten werden, weil bei unsachgemäßem Beschleifen Strukturschäden im  Kristallgitter zurückbleiben können. Demzufolge lohnt es sich also, den Verarbeitungshinweisen der Hersteller (Gerüstkeramik sowie Verblendkeramik) Beachtung zu schenken.

...und wie steht’s mit dem Abstrahlen?

Das Abstrahlen als Maßnahme zur Reinigung der äußeren, zu verblendenden Gerüstflächen wird von den Keramikherstellern fast ausnahmslos abgelehnt; damit soll durch mechanische Beanspruchung keine neue Energie in das ZrO2-Kristallgitter mit dem Risiko der WAK-Verschiebung hineingetragen werden. Für das Gerüstreinigen ist das Abdampfen bestens geeignet und ausreichend. Anders verhält es sich bei den nicht verblendeten Innenflächen der Krone, die aufgrund der glatten Oberfläche keine Mikroretention aufweist. Anätzen mit Flusssäure scheidet aus, weil ZrO2 keine Glasphase enthält; somit bleibt HF-Ätzen ohne Wirkung.

Um ein Retentionsmuster für die definitive Befestigung zu schaffen, empfehlen die meisten Keramikhersteller (3M Espe, Straumann/Etkon, Ivoclar Vivadent, Sirona, VITA, Wieland) das Abstrahlen mit einem feinkörnigen Strahlmittel (Al2O3, 30 bis 100 ?m-Korn, 1,0 bis 2,5 bar, 10 bis 15 sec Dauer). Da auch hier die Gefahr einer mechanischen Überbeanspruchung mit Schädigung des ZrO2-Kristallgitters nicht ausgeschlossen werden kann, raten andere Unternehmen vorsorglich vom Abstrahlen ab (Heraeus, KaVo, Nobel Biocare) und empfehlen stattdessen eine adhäsive Befestigung (Monomer-Phosphat) für den innigen Kontakt zum Restzahn. Lediglich bei klinisch kurzen Kronen mit geringer Retentionsfläche ist ein kurzzeitiges, schonendes Abstrahlen mit reduziertem Strahldruck möglich. Um die Wirkung des Abstrahlens optisch kontrollieren zu können, eignet sich der Auftrag einer Deckfarbe (Eding-Stift); beim Abstrahlen erodiert die Farbe und zeigt progressiv die behandelte Fläche.

  • Wie Verblendfrakturen vermeiden?

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  • Checkliste ZrO2-Verarbeitungsempfehlungen

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Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Hartmut Kimmich

Bilder soweit nicht anders deklariert: Hartmut Kimmich