Eignet sich Zirkonoxid für die Anwendung bei Patienten mit Bruxismus? Das Unternehmen Dental Direkt wollte es genau wissen und initiierte eine Kausimulation am Universitätsklinikum Kiel

Als Bruxismus (Knirschen und Pressen) wird das ständige, unbewusste, oftmals nächtliche, aber auch am Tag stattfindende, Aufeinanderpressen oder Reiben der Ober- und Unterkieferzähne bezeichnet – auch Zähneknirschen genannt. [1,2] Bruxismus wird insgesamt mit einer Prävalenz von ungefähr 20 Prozent in der Bevölkerung angegeben.[2]

Der dabei entstehende Druck kann mehr als das Zehnfache des normalen Kaudrucks betragen. [1,2] Zum Vergleich: Abhängig von der Speisekonsistenz liegt die Kaukraft, die Menschen beim Essen aufwenden müssen, zwischen 50 und 100 Newton. [3] Doch ist Zirkonoxid bei Patienten mit Bruxismus und den damit verbundenen hohen Belastungen als Versorgungsmaterial geeignet?

Unter diesen Gesichtspunkten evaluiert die Dental Direkt GmbH die mechanischen Eigenschaften verschiedener Zirkontypen vor und nach Alterung mittels Kausimulation. Die Durchführung einer Untersuchung zur Festigkeit von vollkeramischen Seitenzahnkronen vor und nach Kaubelastung am Universitätsklinikum Kiel simuliert das Bruchlastverhalten der Kronen nach fünf Jahren Einsatzzeit im Mund des Patienten.

Material und Methode

Für die Studie werden die folgenden Zirkontypen von Dental Direkt geprüft: DD Bio ZX2 (3Y-TZP), DD cubeX2 HS (4Y-TZP) und DD cubeX2 (5Y-TZP). Pro Materialgruppe werden 16 eigens hergestellte Kronen untersucht. Die Kronen werden nach anatomischer Form im CAD/CAM-Verfahren unter Einhaltung der Mindestschichtstärke gestaltet.

Die Zahnstümpfe werden von der Klinik für Zahnärztliche Prothetik, Propädeutik und Werkstoffkunde so gestaltet, dass sie klinischen Vorgaben entsprechen. Die zu verklebenden Flächen des Metallstumpfes und das Innere der Krone werden mittels Korundstrahlung aufgeraut, gereinigt und mit Universalprimer (Monobond Plus, Ivoclar-Vivadent) benetzt.

Anschließend werden Krone und Stumpf mit einem dualhärtenden, adhäsiven Kompositzement (Multilinik Automix, Ivoclar-Vivadent) zusammengefügt und zentral-axial, gleichmäßig auf den Stumpf gepresst.

Danach werden jeweils acht Prüfkörper einer Materialgruppe in einen Kausimulator eingesetzt und einer zyklischen Auflast (1,2 Mio. Kauzyklen) mit gleichzeitiger thermischer Wechselbelastung (5 bis 55°C) ausgesetzt, die den Einsatz der Krone für fünf Jahre im Patientenmund simuliert.

Die weiteren acht Kronen derselben Materialgruppe dienen der Vergleichsmessung ohne simulierte Kaubelastung. Im Anschluss an die Kausimulation werden alle 16 Probekörper jeder Materialreihe mit einer Universalprüfmaschine (Zwick Z010, Zwick/Roell) bis zum Bruch oder der Kraftabschaltgrenze der Prüfmaschine belastet.[4]

Ergebnisse und Diskussion

Ohne Belastung im Kausimulator zeigt die Studie keine signifikanten Unterschiede in der Bruchlast der getesteten Materialien auf.

Diese Ergebnisse stehen im Widerspruch zu Ergebnissen von Studien von Carrabba et al. (Drei-Punkt-Biegeversuch)[5] und von Zhang et al. (Vier-Punkt-Biegeversuch [6] bei denen festgestellt wurde, dass die Biegefestigkeit von Zirkonoxidkeramiken mit zunehmendem Gehalt an Yttriumoxid signifikant abnahmen.

Die Ursachen für die unterschiedlichen Ergebnisse dürften in den unterschiedlichen Prüfmethoden liegen. Allerdings hat die hier verwendete Prüfmethode und die damit verbundene anatomische Probenkörperform den Vorteil, dass sie sehr viel dichter an der klinischen Realität ist, als die oben genannten Prüfmethoden.

Nach Belastung durch die Kausimulation wird eine signifikante Abnahme der Bruchlast mit steigendem Anteil an Yttriumoxid ermittelt. Bei der dynamischen Bruchlast fand also eine Schwächung der Zirkonoxidkeramiken mit erhöhtem Anteil an Yttriumoxid statt.

Eine mögliche Ursache ist die Entstehung und Ausbreitung von Mikrorissen, die bei Zirkonoxid mit niedrigem Yttriumoxidanteil (3Y-TZP) durch eine Phasenumwandlung gestoppt oder zumindest behindert werden kann. [4]

Bei Betrachtung der Bruchfestigkeitswerte vor und nach Kausimulation zeigt sich, dass nach Abnahme der Festigkeit, zum Beispiel bei DD cubeX2 bis zu 38 Prozent, die reduzierten Werte noch weitaus höher sind als die physiologischer Weise in der Mundhöhle auftretenden maximalen Kaukräfte (100 N normale Kaukraft; 1000 N bei Patienten mit Bruxismus).

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Festigkeiten der monolithischen Kronen auch nach simulierter Belastung im Mund die notwendige Bruchlast zum Einsatz bei Bruxismus-Patienten aufweisen. Aufgrund erhöhter auftretender Kräfte bei besagten Patienten führt der Einsatz von glasierten oder keramisch verblendeten Kronen und Brücken schneller zur Schädigung des Materials und zur Abnutzung seines Antagonisten.

Da mehrschichtiger Zahnersatz während des Herstellungsprozesses mehrere mechanische sowie thermische Behandlungen, die zu Spannungen innerhalb der Materialien führen, durchläuft, ist die Kontaktfläche zwischen den unterschiedlichen Materialien als Schwachstelle der Versorgung zu sehen.[8]

Resultierend aus den bei Bruxismus auftretenden gesteigerten Kräften treten an glasiertem und keramisch verblendetem Zahnersatz gehäuft folgende Fehlerbilder auf: [7]

• Chipping
• Delamination zwischen Gerüst und Verblendung

Das Abplatzen der keramischen Schicht lässt aus einer glatten eine rauere Oberfläche entstehen. Die Änderung der Oberflächenbeschaffenheit führt zu einer Steigerung der Abnutzung bei natürlichen Zähnen sowie beim Zahnersatz.

Durchgeführte Studien belegen, dass die Abnutzung des natürlichen Antagonisten nicht auf die hohe Härte der Keramik, sondern auf deren Oberflächenbeschaffenheit zurückzuführen ist. Die Entstehung und Ausbreitung von Mikrorissen und somit die Rauigkeit der Oberfläche kann durch eine Oberflächenpolitur minimiert werden.[7]

Erfahrungen und Studien zur Abnutzung des Antagonisten zeigen, dass bei unglasiertem und unpoliertem Zahnersatz die Abnutzung höher ist, als bei polierten oder glasierten Oberflächen. Allerdings sollten perfekt polierte und glasierte Oberflächen getrennt betrachtet werden, da die Glasur, wie bereits beschrieben, einen Schwachpunkt darstellen kann.

Durch die normale zeitliche Abnutzung kann es in Glasuren, welche zu Porosität neigen, zur Freilegung von Poren kommen. Die offene Porosität erhöht durch ihre scharfen Kanten die Oberflächenrauheit und somit den Abrieb am Antagonisten.[7]

Aufgrund der Studienergebnisse des Universitätsklinikums Kiel sieht Dental Direkt bei der Verwendung von monolithischem Zahnersatz aus DD medical zirconia-Produkten (DD Bio Z, DD Bio ZX2, DD cubeX2 HS und DDcubeX2) seitens der Materialeigenschaften keine Gefährdung für Patienten mit Bruxismus. Weiterhin ist es aber grundlegend notwendig, die vorgegebenen Konstruktionsparameter der entsprechenden Gebrauchsanweisung einzuhalten.

Foto: Aleksej – AdobeStockphoto

LITERATUR

[1] Österreich, D., Bruxismus und die mögliche Folge CMD, Position Bundeszahnärztekammer, 2017

[2] Berhardt, O., Bruxismus: Ätiologie, Diagnostik und Therapie, Wissenschaftliche Mitteilung der Deutschen Gesellschaft für Funktionsdiagnostik und -therapie, 2014

[3] BDIZ EDI konkret, Journal für die implantologische Praxis, S. 174, 2007

[4] Abschlussbericht: Festigkeit von vollkeramischen Seitenzahnkronen vor und nach Kaubelastung, Universitätsklinikum Kiel, 2017

[5] Carrabba et al., Translucent zirconia in the ceramic scenario for monolithic restorations: A flexural strength and translucency comparison test. J Dent, 2017; in press.

[6] Zhang et al., Strength, toughness and aging stability of highlytranslucent Y-TZP ceramics for dental restoratons. Dent Mater, 2016.

[7] Hmaidouch R., Tooth wear against ceramic crowns in posterior region: a systematic literature review, Int. J. of Oral Science, 2013

[8] Rekow, E.D., Performance of dental ceramics: challenges for improvements, J Dent Res, 2011

[9] Jung Y., A study on the in-vitro wear of the natural tooth structure by opposing zirconia or dental porcelain, J Adv Prosthodont, 2010