Оценка паянных зубных протезов
Прошло более 70 лет, когда в начале 30-х годов в нашей стране начался промышленный выпуск нержавеющей стали, в том числе марок типа 1Х18Н9Т, ЭИ-95 (25Х18Н9С2), сплав Цитрина. После ряда специальных исследований советскими учеными было предложено использовать эти марки сталей как основу для изготовления металлических элементов зубных протезов.
Характеризуя первые работы того времени по изготовлению зубных протезов из нержавеющей стали, следует с положительной стороны отметить исследования С.С. Асса (1932) и Д.Н. Цитрина (1932, 1934, 1935), которым удалось создать припой для нержавеющих сталей, и предложить технологию соединения конструкционных деталей различных видов зубных протезов методом пайки.
Оценивания с позиции современного уровня возможностей проведения технологического процесса изготовления паянных мостовидных протезов и результаты клинических наблюдений, есть основание считать, что конструкции зубных протезов неудовлетворительны как с технологических, так и механопрочностных позиций и, кроме того, не отвечают биологическим требованиям.
Паяние определяется как технологический процесс соединения металлических частей в единую конструкцию посредством другого сплава, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления соединяемых деталей на 50….100° С, и иметь максимальное сродство. Для понижения температуры плавления припоя в состав его вводят элементы, имеющие низкую температуру плавления, т.е. вводят присадку.
Так, например, для соединения изделий из нержавеющей стали, используют сплав, в состав которого входят серебро, медь, цинк, висмут, кадмий и другие элементы, не включенные в состав нержавеющей стали.
От характера припоя и спаиваемых деталей зависит структура получаемого в результате пайки шва. Различают три вида структуры шва: механическую смесь, твердый раствор и химическое соединение. Лучшим из них является твердый раствор. Он получается при химическом или физическом сродстве составов спаиваемых деталей и припоя. Поэтому для соединения методом пайки металлических деталей необходимо знать состав сплавов, из которых изготовлены эти детали, и соответственно этому составу подбирать необходимый припой, который при соединении со сплавом образует твердый раствор. Идеальный шов может получиться лишь при паянии тем же сплавом, из которого состоят спаиваемые детали. Однако осуществить это на практике невозможно, так как для обеспечения взаимной диффузии припой следует подогревать до полного расплавления, а при такой температуре расплавляются и теряют необходимую форму спаиваемые детали.
Поэтому припой не может быть идентичен по физико-химическим и механическим показателям основному сплаву, из которого состоят детали протеза. Припой также должен иметь непродолжительный период скрытой теплоты плавления, иначе это приведет к тому, что к моменту спая еще не вся масса припоя расплавиться, или наоборот, перегреется и произойдет выгорание некоторых его компонентов, образуя пористый шов.
Кроме того, припои, имеющие большое поверхностное натяжение, плохо растекаются по поверхности спаиваемых деталей и особенно плохо проникают в узкие щели между деталями, что ухудшает структуру шва и его прочность.
Рис.1
На рис. 1 схематически представлена изготовленная из нержавеющей стали конструкция паянного мостовидного протеза, на котором выделены три участка: коронка 1, припой 2 и литая промежуточная часть 3 зубного протеза.
Гильзу, из которой изготовили коронку 1, протягивали и затем штамповали. Искусственные зубы 3 получали путем отливки. Место соединения между коронкой 1 и промежуточной частью 3 заполняли припоем 2, поэтому структура всех участков не идентична. Из указанных трех участков наиболее неудовлетворительным является припой.
Проведенные еще в 30-е годы в НИИ цветной металлургии испытания припоя с позиции прочности соединения спаянных частей показали, что припой обладает удовлетворительными механическими свойствами, хотя неустойчив к воздействию даже слабых кислот.
Вместе с тем анализ литературных данных, в которых приводятся результаты экспериментальных исследований и клинических наблюдений по изучению воздействия различных сплавов припоя на биологическую среду, дает основание утверждать, что припой с физико-механических позиций не отвечает требованиям, предъявляемым к зубным протезам, находящимся в биологической среде.
Главными недостатками припоев являются низкая их устойчивость к коррозионным разрушениям в полости рта, различие в электропотенциальном отношении со спаиваемыми металлами, а также изменение структуры спаиваемого металла в процессе пайки.
Это обуславливает ряд положений, имеющих отрицательный характер.
1. В полости рта у людей, пользующихся паяными протезами из хромоникелевой стали, происходит образование окислов металлов. В зависимости от характера слюны, состава других металлических изделий, имеющихся в полости рта (протезы, металлические пломбы, вкладки), а также индивидуальных особенностей организма образование окислов может носить более или менее выраженный характер. Почернение мест пайки или наличие резко очерченных пятен на поверхности стальных протезов свидетельствует о наличии таких окислов. При этом в полости рта людей, пользующихся такими протезами, отмечено количественное увеличение микроэлементов в слюне и образование солей тяжелых металлов, что отрицательно влияет на секреторную функцию желудка. Механизм влияния на организм окислов металлов при электролитической диссоциации в полости рта изучен еще недостаточно, однако нефизиологичность их вполне очевидна и несовместима с принципами профилактической медицины.
2. В полости рта лиц, пользующихся паяными протезами, возникает патологическое состояние, получившее название явлений гальванизма, которые связаны с разностью потенциалов и могут возникать как при наличии разнородных металлов, или сплавов, так и вследствие неоднородности структуры одного сплава.
При наличии паяных мостовидных протезов могут возникать оба фактора, обуславливающие разность потенциалов, так как эти протезы состоят из разных сплавов – хромоникелевой стали и припоя, а в процессе их изготовления структура каждого из этих сплавов приобретает неоднородный характер.
При проведении металлографического исследования паяных мостовидных протезов из хромоникелевой стали, выявлено, что даже при тщательном соблюдении технологии по всей линии контакта имеется много непропаяных участков. В разделяющем их слое припоя встречаются микропоры. Уменьшение толщины слоя припоя хотя и обеспечивает более прочное соединение спаянных частей, однако не улучшает структуры сплава у места их соединения, а количество микропор в слое припоя в этом случае даже увеличивается. Как в коронке, так и в промежуточной части наблюдается двухфазная структура стали. Встречаются участки металла с выпадением карбидов хрома по границам зерен металла.
Улучшить структуру сплава путем термической обработки (рекристаллизацией) нельзя, так как для этого протез необходимо нагреть до температуры 1 000–1100.° С, а это приведет к деформации и разъединению его частей.
В результате явлений электролитической диссоциации, пористости и непропаянных участков создается недостаточная их прочность. Это приводит к сокращению сроков пользования такими протезами вследствие отрыва промежуточной части от коронок.
С механических позиций паяные протезы недостаточно прочны. В процессе пайки коронки и искусственные зубы более всего прогреваются в зоне расплавления припоя, а отдельные участки мостовидного протеза нагреваются в меньшей степени. Неравномерный нагрев изменяет строение кристаллической решетки литой промежуточной части протеза. Например, хромоникелевая нержавеющая сталь в месте пайки при температуре 900° С меняет фазовое состояние. В несколько отдаленных участках в интервале температур 600–800° С происходит выпадение растворенных в сплаве карбидов. В участках, расположенных еще дальше, концентрируется соединение углерода и хрома. Металл становится хрупким. Образование двухфазной структуры в свою очередь обуславливает возникновение межкристаллической коррозии, которая усиливается при механической нагрузке зубных протезов в электролитной среде полости рта, вследствие чего мостовидные протезы ломаются. Кроме того, после пайки частей протеза суммарный результат усадки припоя, приводит к значительной деформации каркаса мостовидного протеза, что затрудняет его фиксацию в полости рта.
Из многочисленных литературных данных известно, что с биологической позиции качество паяных протезов также неудовлетворительно. Припой достаточно устойчив только в щелочных средах. В кислой среде, которая зачастую бывает при приеме пищи или вследствие изменения РН слюны, припой неустойчив и из него высвобождаются химически активные элементы. Так концентрация железа, кадмия, меди, висмута и др. элементов в слюне человека зачастую может превышать норму более чем в три раза. В комплексе с другими элементами, входящими в состав слюны, они обуславливают возникновение нефизиологических электролитических процессов в полости рта. Вследствие структурной разновидности участков паяных протезов разница в потенциалах зачастую превышает 100 мА, а это может, является причиной возникновения у пациентов таких симптомо-комплексов, как металлический привкус, чувство жжения слизистой оболочки, извращение вкуса и др. Электролитическая диссоциация в свою очередь усиливает процесс коррозии металлов и приводит к образованию новых окислов. Кроме того, окислы припоя, диффундируют в пластмассовые облицовки коронок искусственных зубов и изменяют их цвет.
С технологических позиций при изготовлении коронок путем штамповки происходит нецелесообразное изменение их толщины в различных участках. В процессе протягивания и штамповки гильз более всего истончаются участки в области перехода жевательной и режущей поверхностей. Затем в этих же участках значительно сошлифовывается металл при механической обработке и полировке. В итоге толщина боковой стенки коронки между экватором и десневым краем почти в 2 раза больше толщины в участке, подвергающемся наибольшей обработке.
Если же рассмотреть клинические этапы изготовления штампованно-паянных протезов, то они предусматривают до 5 посещений пациента к врачу:
1 посещение: Препаровка зубов и снятие слепков для изготовления штампованно-паянных коронок.
2 посещение: Примерка штампованных коронок и их подгонка, а также снятие слепка для изготовления спайки промежуточных частей протеза (литых зубов).
3 посещение: Примерка неполированных штампованно-паянных конструкций мостовидных протезов и их подгонка.
4 посещение. Примерка полированных штампованно-паянных конструкций мостовидных протезов и конструкций с последующей их фиксацией.
5 посещение. При напылении зубных протезов – изготовление протезов составляет от 20 до 30 дней.
Таким образом, анализируя выше сказанное можно сделать следующие выводы, а именно:
1. В настоящее время штампованные коронки и паянные мостовидные протезы не отвечают необходимым современным требованиям, так как методика штамповки не позволяет обеспечить точное изготовление коронки.
2. Наличие разнородных сплавов и металлов в паянном мостовидном протезе приводит к явлению гальванизма в полости рта.
3. По месту пайки элементов зубного протеза очень часто происходит его поломка.
4. Техпроцесс изготовления различных элементов штампованно-паянного зубного протеза предусматривает использование сильнодействующих кислот.