Kronen/Brücken

Trend zu vollanatomischen Oxidkeramik-Kronen

ZrO(2)-Monolithen statt Verblendkronen


Monolithische Zirkoniumdioxid-Restaurationen sind weiter auf dem Vormarsch. Bei richtiger Indikationsstellung und korrekter Verarbeitung stellt die „Vollzirkonkrone“ einen hochwertigen zahnfarbenen und bezahlbaren Ersatz für Vollgusskronen und -brücken dar. Aufgrund der guten mechanischen Eigenschaften und seiner Biokompatibilität bietet Zirkoniumdioxid eine gleichwertige metallfreie und ästhetische Alternative, sowohl zu edelmetallhaltigen als auch edelmetallfreien metallischen Werkstoffen.

Die Einführung computergestützter Verfahren mit zahntechnischer Konstruktions-Software und NC-gesteuerten Fräsautomaten hat die Verarbeitung von polykristallinen Oxidkeramiken unter Verwendung industriell gefertigter teilgesinterter Keramikblocks erst möglich gemacht. In den 70ern des vorigen Jahrhunderts von Garvie [2,3,11] in Großbritannien entwickelt, erwies sich besonders das mit Ytrium stabilisierte Zirkoniumdioxid (ZrO2) als geeigneter Gerüstwerkstoff für Kronen und Brücken im kaulasttragenden Molarenbereich. Die weiß-opake Keramikstruktur macht trotz der Option, die Dentinfarbe und damit die Farbtiefe der Zahnhartsubstanz durch Kolorieren des Gerüsts zu imitieren, eine aufbrennkeramische Verblendung für eine perfekte Ästhetik erforderlich. Gegenüber der Verblendmetallkeramik (VMK) zeichnet sich ZrO2 dadurch aus, dass die weiß-opake Eigenfarbe prinzipiell dünnere Verblendungen aus Feldspatkeramik ermöglicht, da im Gegensatz zur Metallkeramik kein Opaker benötigt wird, um das Metallgerüst zu maskieren. Zusammen mit der hohen Biegefestigkeit des Gerüstwerkstoffs von 1000 bis 1400 Megapascal (MPa) sind dadurch auch dünne Wandstärken und somit substanzschonende Präparationen möglich. Für die Haftung der Verblendung auf dem ZrO2-Gerüst ist im Unterschied zu VMK keine Haftoxidschicht notwendig, deren potenziell toxisch wirkenden Ionen zu gingivalen Entzündungen führen können. Keramiken sind chemisch inert, im Mundmilieu unlöslich, enthalten keine Allergene und sind somit biologisch sehr verträglich [5,7]. ZrO2 ermöglicht zusammen mit einer aufgebrannten Schulter aus Feldspatkeramik aufgrund der optischen Eigenschaften und der Farbadaptation isogingivale oder supragingivale Kronenränder, ohne dass der Randverlauf vom unbewaffneten Auge erkannt wird. Subgingivale Kronenränder bieten auch bei einer Gingivarezession kein ästhetisches Problem wie vergleichsweise die „Trauerränder“ bei freiliegenden Kronenrändern von Metallkeramikkronen. Mit dieser Qualifikation haben sich ZrO2-getragene Rekonstruktionen bei geeigneten Indikationen zu bewährten Therapielösungen entwickelt. Universitär geführte klinische Langzeitstudien mit Kronen und Brücken überblicken literaturbelegt inzwischen Zeiträume bis zu zehn Jahren.

Auffallend ist, dass Gerüstfrakturen von ZrO2-Restaurationen kaum beobachtet werden. Die Überlebenswahrscheinlichkeit liegt im Korridor von neunzig bis hundert Prozent (nach Kaplan-Meier) und damit auf dem Niveau, das auch metallgetragenen Rekonstruktionen zugeschrieben wird [23]. Dadurch hat sich Zirkoniumdioxidkeramik zu einem akzeptierten Werkstoff für festsitzenden Zahnersatz in der niedergelassenen Praxis entwickelt [22]. Es fällt in den Studien aber auf, dass die manuell geschichteten Verblendungen auf ZrO2-Gerüsten zu Abplatzungen (Chipping) neigen, zumindest eingetreten in der Frühphase des klinischen Einsatzes von ZrO2 (Tab. 1, [16,17]). Grund für die Verblendfrakturen waren anfänglich sicherlich die zwischen Gerüst- und Verblendwerkstoff unzureichend abgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK). Ferner hatten sehr dünne Wandstärken dazu geführt (Abb. 1), dass die Verblendschichten zwei Millimeter und mehr mit wechselnden, Zugspannung auslösenden Schichtstärken aufgetragen wurden [11]. Interessanterweise ereigneten sich Verblendfrakturen am häufigsten in den ersten beiden Jahren in situ (Abb. 2). Dies weist auf Fehler bei der Herstellung und Eingliederung der Versorgungen hin [16] – ein Problem, das VMK- und ZrO2-Restaurationen gemeinsam haben. Zwischenzeitlich wurde erkannt, dass eine höckerunterstützende Gerüstgestaltung (Abb. 3), der Verzicht auf mesiale und distale Okklusionskontakte [18,19], Verblendstärken bis maximal 1,5 Millimeter und eine Verlängerung der Abkühlungsphase nach jedem Brand zur Vermeidung von Strukturspannungen das Chipping-Risiko wesentlich reduzieren. Wichtig erscheint auch in diesem Zusammenhang, dass das okklusale Funktionskonzept den Bedingungen der Keramik angepasst und eine suffiziente Front-Eckzahn-Führung etabliert wird, um Schleifkontakte bei exzentrischen Unterkieferbewegungen zu vermeiden.

  • Tab. 1: Klinische Überlebensraten von Kronen und Brücken mit ZrO(2)-Gerüsten.
  • Abb. 1: Dünnwandige, formreduzierte Kronengerüste bieten keine Höckerunterstützung. Bildnachweis: Professor Dr. Daniel Edelhoff, Universität München.
  • Tab. 1: Klinische Überlebensraten von Kronen und Brücken mit ZrO(2)-Gerüsten.
  • Abb. 1: Dünnwandige, formreduzierte Kronengerüste bieten keine Höckerunterstützung. Bildnachweis: Professor Dr. Daniel Edelhoff, Universität München.

  • Abb. 2: Hazard Rate von „Chippings” auf zweijähriger Basis für metallkeramische Brücken (EM) berechnet. Die Hazard Rate betrug zum Beispiel im ersten Jahr 0,012, das bedeutet, dass 1,2 Chipping-Fälle auf 100 Personenjahre Beobachtungszeit auftraten. Quelle: Professor Dr. Michael Behr, Universität Regensburg.
  • Abb. 3: Idealform der Höckerunterstützung schützt vor Verblendfrakturen. Bildnachweis: Priv.-Doz. Dr. Susanne Scherrer, Universität Genf, Schweiz.
  • Abb. 2: Hazard Rate von „Chippings” auf zweijähriger Basis für metallkeramische Brücken (EM) berechnet. Die Hazard Rate betrug zum Beispiel im ersten Jahr 0,012, das bedeutet, dass 1,2 Chipping-Fälle auf 100 Personenjahre Beobachtungszeit auftraten. Quelle: Professor Dr. Michael Behr, Universität Regensburg.
  • Abb. 3: Idealform der Höckerunterstützung schützt vor Verblendfrakturen. Bildnachweis: Priv.-Doz. Dr. Susanne Scherrer, Universität Genf, Schweiz.

Jüngere Studien zeigen, dass unter Berücksichtigung dieser Rahmenbedingungen die Verblendfrakturrate ZrO2-basierter Kronen und Brücken deutlich gesunken ist und ein Niveau erreicht hat, das auch den Zwischenfällen von VMK-Versorgungen entspricht [10,13]. Lediglich implantatgetragene Verblendkronen auf ZrO2-Gerüsten haben ein höheres Chipping-Risiko [19]. Die fehlende Eigenbeweglichkeit der Implantate nach ossärer Einheilung sowie fehlende Propriorezeptoren verursachen eine Verblendfrakturrate, die signifikant über jener von Kronen auf natürlichen Zähnen liegt [4,9].

Ist verblendfrei die Lösung?

Ist es die Sorge vor Verblendfrakturen, der Einsatz einer besonders substanzschonenden Präparation durch den Verzicht für die raumverzehrende Verblendung oder die Absicht, das Weglassen der Verblendung auf ZrO2 als kalkulatorisches Einsparpotenzial zu nutzen? Aus den USA kommend, hat auch in Europa der Trend zu monolithischen vollanatomisch geformten ZrO2-Kronen eingesetzt, die keine Verblendung haben. Dafür müssen jedoch einige Parameter werkstofflicher und klinischer Art verändert werden, um ZrO2 für monolithische Kronen zu qualifizieren. Dies betrifft die Eigenfarbe und Opazität, die Oberflächenbeschaffenheit der Restauration sowie die Kontaktpunktdurchdringung zum Antagonisten.

  • Abb. 4: Keramikkugellager – auf Verschleißfreiheit angelegtes tribologisches System. Bildnachweis: AG Keramik.

  • Abb. 4: Keramikkugellager – auf Verschleißfreiheit angelegtes tribologisches System. Bildnachweis: AG Keramik.
Um die Opazität zugunsten einer Semi-Transparenz zu vermindern, wurde der Anteil von Aluminiumoxid (Al2O3) im ZrO2 reduziert. Messungen mit dem Spektrofotometer an 0,6 Millimeter dicken Proben haben gezeigt, dass die Lichttransmission gegenüber dem konventionellen ZrO2 mit der Al2O3-Absenkung verbessert werden konnte [15]. Die Al2O3- Dotierung ist prinzipiell für die Stabilisierung der Keramikstruktur gegen Feuchtigkeit (Mundspeichel) verantwortlich. Demzufolge kann dieser Anteil nicht unbegrenzt gesenkt werden, ohne die klinische Haltbarkeit zu riskieren. Die weiße Eigenfarbe des Werkstoffs kann dadurch an die Zahnfarbe angenähert werden, indem industriell bereits eingefärbte Rohlinge in Anlehnung an bekannte Farbskalen Verwendung finden. Alternativ können die Gerüste im Grünzustand nach dem Fräsen mit Färbelösungen im Tauchverfahren eingefärbt und dann gesintert werden. Bisher limitiert das farbliche Ergebnis den Einsatz der monolithischen ZrO2-Krone auf den Seitenzahnbereich. Durch die Sinterung wird zwar eine hohe Biegebruchfestigkeit (1200- 1400 MPa) sowie eine harte Oberfläche erreicht, die beim Fräsen entstandenen Werkzeugspuren bleiben jedoch sichtbar. Der Abtrag dieser Rauigkeit erfordert eine professionelle Politur, um eine glatte, hochglänzende Oberfläche zu erzielen. In der industriellen Technik werden beispielsweise Kugellager mit Zirkoniumdioxid-Käfig oder -Kugeln eingesetzt, die besonders verschleißfest, widerstandsfähig und leichtlaufend sind (Abb. 4).

Es stellt sich jedoch die Frage, wie der Antagonist auf die hochfeste ZrO2-Kronenoberfläche reagiert. Hierfür liegen bisher nur In-vitro-Studien aus Kausimulationen vor – so zum Beispiel von den Universitäten Birmingham, Indianapolis, Memphis, Regensburg, Tübingen und Zürich. In den Studien wurden monolithische ZrO2-Kronen gegen Schmelz, Lithium-Disilikat und Feldspat-Verblendungen (VMK) geprüft. Die Resultate zeigten, dass nicht die Härte des Werkstoffs, sondern die Oberflächenrauigkeit in der Verbindung mit der Härte einen schädigenden Einfluss auf seinen tribologischen Partner hat [12]. Dies erfordert, dass die Oberfläche der „Vollzirkonkrone“ professionell poliert werden muss, um die verbliebene Rauigkeit des Schleifprozesses zu entfernen und eine dauerhaft glatte, hochglänzende Oberfläche zu erzielen.

Die Oberfläche entscheidet

  • Abb. 5: Abrasionsverhalten verschiedener Werkstoffe am Schmelz. Quelle: Dipl.-Ing (FH), MSc Bogna Stawarczyk, Universität Zürich, Schweiz, et al.

  • Abb. 5: Abrasionsverhalten verschiedener Werkstoffe am Schmelz. Quelle: Dipl.-Ing (FH), MSc Bogna Stawarczyk, Universität Zürich, Schweiz, et al.
Eine Kausimulation von Starwarczyk et al. [20,21] in Zürich zeigte, dass Zahnschmelz und poliertes ZrO2 nach 1,2 Millionen Kauzyklen mit Temperaturwechseln ein ähnliches Abrasionsverhalten zeigen (Abb. 5). Stärkere Abrasionen zeigten Feldspat-Verblendungen und polierte edelmetallfreie Legierungen. Neueste Ergebnisse aus In-vitro-Testungen – auf dem Kongress der American Association for Dental Research (AADR) 2012 in den USA vorgetragen – ergaben, dass unter der Voraussetzung einer professionellen Politur „vollanatomisch geformte, verblendfreie ZrO2-Kronen und -Brücken für Zahnersatz geeignet sind“ [14,15]. Eine Studie von Janyavula et al. mit gealtertem ZrO2 bestätigte dieses Ergebnis [6]. Die Bedeutung der Politur auf monolithischem ZrO2 wurde auch von Clark et al. in-vitro ausgetestet [1], ebenso der Einfluss der Glasur, die jedoch nur eine kurzfristige Wirkung zeigt und den Abrasionskräften frühzeitig zum Opfer fällt [8].

Die Herstellung glatter, hochglänzender ZrO2-Oberflächen ist laborseitig sicherlich zu gewährleisten. Sollte sich jedoch bei der Eingliederung die Notwendigkeit des Einschleifens zeigen, wird dies zu einem möglichen Problem. Selbst feinstkörnige Diamantschleifer und diamantkorngefüllte Polierer hinterlassen eine zu hohe Rauigkeit. Dadurch steigt die Abrasivität der Krone erheblich an und könnte den Antagonisten schädigen. Deshalb ist nach okklusalen Schleifkorrekturen nochmals eine sorgfältige Politur notwendig. Diverse Hersteller bieten spezielle Poliersets für ZrO2-Keramik an (beispielsweise Acurata, Thurmansbang, EVE Ernst Vetter, Pforzheim, mds Medical & Dental Service, Höhr-Grenzhausen). Aus praktischer Erfahrung hat sich folgendes Vorgehen bewährt: das Einschleifen mit Superfeinkorndiamanten (gelber Ring), um die initiale Rautiefe gering zu halten, das Vorpolieren mit Diamantkorn-gefüllten Polierern und die Hochglanzpolitur, eventuell mit Diamantpaste (Korngröße 1 Mikrometer) auf einer Prophybürste. Auf dem AADR-Kongress wurde von Klinikern auch empfohlen, die Durchdringung der Okklusalkontakte zu reduzieren.

Wenn nun das monolithische ZrO2 verschleißarm ist und nicht abradiert, stellt sich die Frage nach dem Verhalten der Nachbarzähne, die aus natürlicher Zahnhartsubstanz oder weniger abrasionresistenten Werkstoffen bestehen und der natürlichen Abrasion unterliegen. Werden langfristig Höhendifferenzen und Störkontakte entstehen? Es gibt Hoffnungen, dass sich ZrO2-Kronen okklusal nicht anders verhalten als VMK-Kronen. Klinische Studien zum Langzeitverhalten monolithischer ZrO2-Kronen und -Brücken liegen allerdings noch nicht vor. Deshalb sollten vollanatomische ZrO2-Restaurationen ein- bis zweimal jährlich nachkontrolliert werden.

Ist die „Vollzirkonkrone“ für Knirscher geeignet? Diese Frage ist noch nicht geklärt. Die hohe Biegebruchfestigkeit des Werkstoffs spricht für die Anwendung bei Bruxismus, obwohl bei craniomandibulären Dysfunktionen punktuell extreme Kräfte auftreten können, ohne dass der Patient sich dessen bewusst ist. Aufgrund der Materialeigenschaften der ZrO2-Keramik findet eine Anpassung von Okklusionstörungen im Sinne von Eigenabrasion nicht statt, sodass von nicht exakt okklusal adjustierten „Vollzirkon“-Restaurationen Parafunktionen ausgelöst werden können. Vielfach wird in der Praxis aus Sicherheitsgründen dem Patienten gleich eine Knirscherschiene als präventive Maßnahme für die Nacht verordnet.

  • Abb. 6: Verblendfreie Krone aus „Vollzirkon“, durch Bemalung individualisiert.
  • Abb. 7: Monolithische ZrO(2)-Krone regio 36, nach der Politur.
  • Abb. 6: Verblendfreie Krone aus „Vollzirkon“, durch Bemalung individualisiert.
  • Abb. 7: Monolithische ZrO(2)-Krone regio 36, nach der Politur.

  • Abb. 8: „Vollzirkonbrücke“ bei der Modell-Aufpassung.
  • Abb. 9: Laborseitig professionell poliert.
  • Abb. 8: „Vollzirkonbrücke“ bei der Modell-Aufpassung.
  • Abb. 9: Laborseitig professionell poliert.

  • Abb. 10: Nach dem intraoralen Einschleifen der Kontakte wurde die Kaufläche nochmals mit Diamantpaste poliert.
  • Abb. 11: Die Ästhetik des monolithischen Zirkoniumdioxids reduziert die Anwendung auf den Molarenbereich.
  • Abb. 10: Nach dem intraoralen Einschleifen der Kontakte wurde die Kaufläche nochmals mit Diamantpaste poliert.
  • Abb. 11: Die Ästhetik des monolithischen Zirkoniumdioxids reduziert die Anwendung auf den Molarenbereich.

  • Abb. 12: ZrO(2)-Versorgung mit Matrize-Patrize-Verbindung. Zahn 5 ist noch unpoliert, Zähne 6 und 7 poliert. Bildnachweis: Peter Neumann, Berlin.
  • Abb. 12: ZrO(2)-Versorgung mit Matrize-Patrize-Verbindung. Zahn 5 ist noch unpoliert, Zähne 6 und 7 poliert. Bildnachweis: Peter Neumann, Berlin.

Fazit: noch keine Regelversorgung

Abschließend ist festzuhalten, dass monolithische ZrO2-Kronen und -Brücken sich aus ästhetischen Gründen bisher nur für den weniger einsehbaren Molarenbereich eignen (Abb. 6 bis 11). Es fehlen die Fluoreszenz, die Lichtdurchlässigkeit der Glaskeramik und der Chamäleon-Effekt. Eine Semi-Transparenz wird mit der Absenkung des Al2O3-Anteils erreicht; das könnte die klinische Haltbarkeit auf Dauer beeinflussen. Monolithische ZrO2-Restaurationen stellen einen Ersatz für Vollgusskronen und -brücken dar und haben im Vergleich zu diesen einen ästhetischen Vorteil. Die okklusale Adjustierung muss sehr sorgfältig vorgenommen werden, damit keine Suprakontakte als Auslöser für Parafunktionen wirksam werden. Für die Anwendung vollanatomischer ZrO2-Kronen auf Implantaten liegen noch keine klinischen Daten vor. Verblendfrakturen sind zwar ausgeschlossen; wegen der fehlenden Propriorezeption der Implantate und deren starrer Verankerung im Knochen kann andererseits das Schadensrisko zum Beispiel für die Verschraubung, den Implantathals oder die Antagonisten ansteigen.

Bildnachweis für Abb. 6 bis 11: Professor Dr. Lothar Pröbster, Wiesbaden.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Lothar Pröbster

Bilder soweit nicht anders deklariert: Prof. Dr. Lothar Pröbster


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