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Zahntechnik 28.02.2011

Edelmetallfreie Legierungen und Reintitan

Edelmetallfreie Legierungen und Reintitan

Die zahnärztliche Prothetik befasst sich heute intensiv mit metallfreien keramischen Gerüstwerkstoffen. Insbesondere dem Gerüstwerkstoff Zirkoniumdioxid wird großes Interesse entgegengebracht. Dennoch sind die bewährten Dentallegierungen keine Auslaufmodelle. Für bestimmte Indikationen stehen sie zwar zu den keramischen Gerüstwerkstoffen im Wettbewerb, aber sie haben immer noch den Vorteil des insgesamt umfangreicheren Indikationsbereiches, der leichteren Verarbeitung und der größeren Wirtschaftlichkeit.1, 2

Richtschnur für die Werkstoffauswahl von prothetischen Versorgungen aus zahnärztlicher Sicht sind neben der Verwendung hoch korrosionsbeständiger Werkstoffe der Einsatz von möglichst wenigen verschiedenen Legierungssystemen. Gerade die Legierungsvielfalt mit einer Anzahl nicht unproblematischer Legierungen und Patientenklagen über Nebenwirkungen haben 1993 zu den Empfehlungen über Legierungen in der zahnärztlichen Therapie des ehemaligen Bundesgesundheitsamtes geführt.3 Diese Empfehlungen sagen aus, dass nur solche Dentallegierungen verwendet werden sollen, deren Verträglichkeit geprüft ist oder von denen aus der Praxis bekannt ist, dass sie gut vertragen werden. Es gibt nur wenige Werkstoffsysteme, die sowohl die Forderung nach hoher Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität erfüllen und auf der anderen Seite multiindikativ einsetzbar sind (Abb. 1). Bei den metallischen edelmetallfreien Werkstoffen sind dies Reintitan und das CoCr-Legierungssystem. Titanlegierungen – für Anwendungen in der Kieferorthopädie und der zahnärztlichen Implantologie sinnvolle Werkstoffe mit indikationsspezifischen Vorteilen – sind als Prothetikwerkstoffe überflüssig und haben sich deshalb auch nicht durchsetzen können.4

 

Abb. 1 Indikation von Dentallegierungen in der zahnärztlichen Prothetik.

 

Den keramischen Gerüstwerkstoffen sind in diesem Kontext hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität exzellente Eigenschaften zu attestieren. Der Indikationsbereich ist jedoch begrenzt und die zahntechnische Verarbeitung aufwändig. Hier wird ersichtlich, dass die Werkstoffauswahl nicht abgekoppelt von der Art der prothetischen Versorgung gesehen werden darf, sondern mit ihr einhergehen muss. Nicht alles, was mit einer Dentallegierung realisierbar ist, kann in Keramik umgesetzt werden oder ist vom erforderlichen Aufwand her sinnvoll.5
Seit der Umstellung auf die „befundorientierten Festzuschüsse“ haben die Patienten mehr Wahlfreiheit bei ihrer Entscheidung, da sich die Berechnung nicht mehr wie bisher an der Art des verwendeten Zahnersatzes orientiert. Der Zuschuss der Krankenkasse bleibt erhalten, wenn aus der Fülle der Möglichkeiten des modernen Zahnersatzes eine andere als die Regelversorgung gewählt wird. Daraus ergibt sich mehr Wahlfreiheit, aber auch ein größerer Beratungsbedarf des Patienten, der dadurch immer mehr zum Kunden wird und seine Entscheidung nach gründlicher Überlegung und ggf. sogar nach Preisvergleichen trifft. Gerade hier bietet sich für Zahnarzt und Labor die Chance, im Rahmen aller Möglichkeiten dem Patienten auch die Realisierung von hochwertiger, preislich attraktiver Prothetik mit edelmetallfreien Werkstoffen aufzuzeigen (Titelbild). Denn auch eine einseitige Empfehlung ohne Aufzeigen von Alternativen hinsichtlich Ausführung, Material und Kosten kann auch zu einem Ausbleiben des Patienten führen. Eine gezielte, den Bedürfnissen und (auch finanziellen) Möglichkeiten des Patienten angepasste Beratung anhand verschiedener Möglichkeiten ist deshalb die bessere Alternative (Kostenvergleiche für EMF-Gerüst, Regelversorgung; EM-Gerüst, Regelversorgung; EM-Gerüst, gleichartige Versorgung; Titan-Gerüst, gleichartige Versorgung; ZrO2-Gerüst, gleichartige Versorgung und EMF-Gerüst, gleichartige Versorgung, können in der Redaktion angefordert werden).

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Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität
Legierungen mit einer auf Grund der Legierungszusammensetzung a priori nicht vorhandener Korrosionsbeständigkeit können heute durch In-vitro-Versuche identifiziert werden. Als Testmethode hat sich dafür deshalb ein siebentägiger Immersionstest in einer Milchsäure-Kochsalz-Lösung etabliert.6,7 Es liegt hierfür eine große Zahl von Messergebnissen für die Bewertung der Korrosionsbeständigkeit einer Legierung vor (Abb. 2).

 

Abb. 2 In-vitro-Test von CoCr-Legierungen und Titan.

 

Insbesondere berylliumhaltige Nickel-Legierungen8,9,10 und Cu-Legierungen11 zeigen dabei hohe Korrosionsraten, die den zulässigen Grenzwert weit überschreiten. Zur Sicherheit der Anwender und Patienten sind deshalb sowohl edelmetallfreie Legierungen für herausnehmbaren als auch für festsitzenden Zahnersatz heute genormt.7,12 Die CoCr-Legierungen der führenden Hersteller, z.B. die remanium®-Legierungen (Fa. Dentaurum), zeigen niedrige Korrosionsraten und übertreffen nicht nur mit dem Korrosionsverhalten die Anforderungen dieser Normen deutlich.8,10 Hervorzuheben ist bei diesen Ergebnissen, dass das Korrosionsverhalten auch dem Vergleich zu hoch goldhaltigen Edelmetall-Legierungen standhält.
Eine hohe Korrosionsfestigkeit ist die Voraussetzung für eine gute biologische Verträglichkeit einer metallischen Restauration.13 Darüber hinaus muss die abgegebene Menge von Ionen toxikologisch vernachlässigbar sein.3 Eine verbreitete Methode zur Einordnung der In-vitro-Toxizität von Dentalwerkstoffen ist die Bewertung von Zellzahl und Zellwachstum.14 Zytotoxizitätstests an CoCr-Legierungen für festsitzenden und herausnehmbaren Zahnersatz (remanium®-Legierungen, Dentaurum) sowie Reintitan (Tritan®, Dentaurum) zeigen keine zytotoxischen Effekte. Bei CoCr-Legierungen bestätigen die Ergebnisse der Biokompatibilitätsuntersuchungen die fast 70-jährige klinische Erfahrung mit diesem Legierungssystem. Wissenschaftliche Analysen zeigen, dass hinsichtlich dentaler Chrom-Kobalt-Legierungen bislang keine Untersuchungsergebnisse vorliegen, die auf eine lokale oder systematische Toxizität schließen lassen.15 Gleiches gilt auch für das allergische Potenzial dieser Legierungsgruppe: Unter der Berücksichtigung der internationalen Literatur sind allergische Reaktionen „Raritäten ersten Ranges“.16 Da hochwertige CoCr-Legierungen nickelfrei sind, ist insbesondere das gegen die NiCr-Legierungen bestehende Argument der Nickelsensibilisierung bei den CoCr-Legierungen kein Thema.
Normen im Dentalbereich tragen mit dazu bei, dass Dentallegierungen immer sicherer werden. So sind nach den meisten Normen heute Beryllium und Cadmium als Legierungsbestandteile verboten sowie Nickelgehalte über 0,1% müssen angegeben werden und dürfen den angegebenen Wert nicht übersteigen.
Auch die Biokompatibilität von Titan wird von der zahnärztlichen Fachwelt einhellig anerkannt.13,14,17 Nicht ohne Grund wird Titan bei Untersuchungen zur Biokompatibilität neben Aluminiumoxid als inerte Kontrollsubstanz eingesetzt. Allergien gegen Titan sind bis heute nicht bekannt. Die Ergebnisse von In-vivo-Testungen zur lokalen Toxizität, z.B. intramuskulären und subkutanen Implantationstests19, zeigen bei Titan die geringsten Gewebereaktionen. Für CoCr-Legierungen liegt eine langjährige klinische Bewährung vor.

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Die Fügetechnik
Die Biokompatibilität eines Werkstoffs hängt nicht nur von seiner Zusammensetzung, sondern auch von seiner Verarbeitung ab. Insbesondere in der Fügetechnik wird durch das Löten dabei oftmals ein deutlich korrosionsanfälligerer Werkstoff in die Restauration eingebracht, wie entsprechende Korrosionstests zeigen.19,20 Nicht ohne Grund wird deshalb gefordert, Lötungen von Zahnersatz auf das Notwendige zu beschränken.3 Die Laserschweißtechnik mit modernen, speziell auf die Bedürfnisse der Dentaltechnik angepassten Laserschweißgeräten (z. B. Desktop Compact Laser, Dentaurum) ermöglicht eine korrosionsfeste Fügetechnik ohne Lot, bei der die Korrosionsresistenz des Grundwerkstoffs erhalten bleibt.19,20
In diesem Zusammenhang muss auch auf einen wesentlichen Unterschied zwischen metallischen und keramischen Gerüstwerkstoffen hingewiesen werden: Zirkonoxid und alle anderen keramischen Werkstoffe können im Gegensatz zu den Metallen nicht geschweißt werden. Die Anwendung der biokompatiblen Laserschweiß-Verbindungstechnik (Abb. 3a, b) ist im Gegensatz dazu für Titan und andere Dentallegierungen problemlos möglich.5

 

Abb. 3a, b Laserschweißen an einer keramisch verblendeten Titan-Brücke (Tritan/Triceram®, Dentaurum).


Keramische Verblendung
Der Wunsch nach einer ästhetischen und zugleich bezahlbaren prothetischen Lösung beinhaltet oftmals die keramische Verblendung auf einem edelmetallfreien Gerüst. Eine sorgfältige Gerüstgestaltung sollte eigentlich im Labor immer obligatorisch sein, legt sie doch die Basis für die Nachhaltigkeit der ästhetischen Wirkung. Moderne CoCr-Legierungen wie z.B. remanium® star (Fa. Dentaurum) erleichtern durch eine für das CoCr-Segment sehr geringe Härte die Ausarbeitung und Konditionierung des Gerüsts. Auch ein kalibrierter, regelmäßig gereinigter Brennofen vermeidet ärgerliche Ergebnisse bei der keramischen Verblendung, die oftmals zu Unrecht der EMF-Legierung angelastet werden. Das Brennverhalten der modernen Keramikverblendmassen gestaltet sich in der Regel unproblematisch. Die Werkstoffkostenersparnis gegenüber Edelmetall oder Zirkonoxid kann bei EMF-Legierungen in ästhetischen Mehrwert von z. B. keramischen Schultern investiert werden, die jegliche Diskussion um dunkle Zervikalränder vermeidet. Entsprechende Praxiserfahrungen z.B. mit der CCS-Keramik (Fa. Dentaurum) bestätigen dies. Ausschlaggebend ist jedoch letztendlich die Wirkung im Mund, die alle Beteiligten überzeugt hat. Der positive klinische Eindruck und die natürliche Farbwirkung erfreuten den Patienten, dessen Erscheinungsbild sich ästhetisch deutlich verbessert hat.21
Der Werkstoff Reintitan stellt im Feld der edelmetallfreien Dentalwerkstoffe  einen besonderen Fall dar. Die thermische Ausdehnung ist deutlich niedriger (9,6 · 10-6 · K-1 [RT-500 °C]) als die anderer edelmetallfreier oder edelmetallhaltiger Dentallegierungen und unter dem Einfluss von hohen Temperaturen verändert sich die Struktur. Hinzu kommt, dass oberhalb von 800°C die Oxidationsneigung von Titan stark zunimmt.
Diesen speziellen Umständen muss eine Spezialkeramik zur Verblendung von Titan Rechnung tragen und neben einer angepassten thermischen Ausdehnung und Brenntemperaturen unterhalb 800°C auch einen pezialbonder zur Verhinderung übermäßiger Oxidation aufweisen. Den Anforderungen entsprechen niedrigschmelzende synthetische Glaskeramiken wie  Triceram® (Fa. Dentaurum) in besonderer Weise: Vor der keramischen Verblendung muss das Gerüst mit einem kreuzverzahnten Hartmetallfräser vollständig von der a-case befreit werden und anschließend mit Aluminiumoxid (125–250 µm) bei einem Druck von 2–3 bar abgestrahlt werden. Der Auftrag und das Brennen des Spezialbonders bereitet das Gerüst für die weiteren keramischen Brände vor. Dieser Bonder versiegelt das Gerüst gegen weiteren Sauerstoffzutritt und benetzt die bei dem Abstrahlen geschaffenen Retentionen vollständig.
Der Bonderauftrag erfolgt gleichmäßig in geringer Schichtstärke. Um dunkle Ränder im Zervikalbereich zu vermeiden, ist z.B. der Bonder bei Triceram® weißlich eingefärbt. Die Verwendung von Pulver- oder Pastenbonder hängt von individuellen Präferenzen des Zahntechnikers ab und führt zu vergleichbaren Verbundfestigkeiten und ästhetischen Ergebnissen. Die zahntechnische Verarbeitung der Triceram® Spezialkeramik ist problemlos, es sollte aber während der Ausarbeitung mit rotierenden Werkzeugen und der Reinigung der Verblendung (z.B. durch Dampfstrahler) darauf geachtet werden, lokale Überhitzungen zu vermeiden. Die geringe Wärmeleitfähigkeit des Titans lässt eine schnelle Wärmeabfuhr wie bei Edelmetallen nicht zu und durch lokale Überhitzung kann es sonst zu Sprüngen in der Keramik kommen.22  Hier bestehen gewisse Parallelen zum Beschleifen von Zirkonoxid-Gerüsten, bei denen sogar mit Wasserkühlung gearbeitet werden muss. Im Übrigen ist die Verbundfestigkeit auch bei Reintitan kein Problem und liegt im Bereich der Metall-Keramiksysteme auf EM- und EMF-Basis.

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Indikationsumfang
Sehr häufig beschränken sich prothetische Arbeiten nicht auf den einfachen Zahnersatz einer Krone oder einer Brücke. Die Vielseitigkeit der Anwendung kommt besonders bei komplexen Versorgungen, wie sie beispielsweise beim kombinierten Zahnersatz zu finden ist, zur Geltung. Hier können keramische Materialien keine Alternative darstellen. Auch die Edelmetalllegierungen zeigen,  besonders aus ihren physikalischen Eigenschaften heraus, größere Nachteile. Mit den hochfesten und gleichzeitig flexiblen CoCr-Legierungen kann hingegen besonders der ästhetischen Gestaltung ohne großen Kostenaufwand Rechnung getragen werden. Die CoCr-Legierungen zeigen ein Indikationsfeld, das praktisch nicht übertroffen werden kann. Die Befürchtung, dass mit dieser Legierungsgruppe keine hochwertige, ästhetische und passgenaue Versorgung zu erzielen sei, kann getrost beiseite gelegt werden. Die Qualität der heute eingesetzten Legierungen und Einbettmassen erlaubt auch Versorgungen, die früher nur mit Edelmetalllegierungen gemacht wurden.

 

Abb.4a, b Kombinierter Zahnersatz und EMF-Legierung: remanium 2000+, CoCr, Dentaurum (Dentaltechnik Schwalm, Pforzheim-Büchenbronn).


Ein Beispiel für eine wirtschaftlich interessante, ästhetisch und funktionell sehr ansprechende Versorgung ist die gaumenfreie, brückenartig konstruierte Teleskopversorgung mit Keramikverblendung (Abb. 4a, b). Mithilfe der CoCr-Legierung remanium® 2000+ (Fa. Dentaurum) können sowohl Primär- als auch Sekundärteile äußerst grazil gearbeitet werden. Die Ästhetik leidet daher bei solchen Doppelkronen nicht. Selbst die Verblendung mit Keramik kann auch bei dem herausnehmbaren Zahnersatz bei entsprechender Einweisung des Patienten bedenkenlos umgesetzt werden. Die große Festigkeit der Legierung erlaubt den Verzicht auf einen großen Verbinder, selbst bei größeren Freiendsituationen. Der Patient erhält hiermit einen leicht zu reinigenden, sehr ästhetischen und angenehm zu tragenden Zahnersatz, der ein Fremdkörpergefühl weitgehend vermeidet.

Autoren: Dr. Jürgen Lindigkeit, Thomas Schneiderbanger

Literatur
1 Lindigkeit, J., Sind Dentallegierungen bald am Ende? ZT Zahntechnikzeitung 4, Nr. 4, S. 13–14 (2005),
2 Lindigkeit, J., Cobalt-Chrom-Legierungen in der zahnärztlichen Prothetik, DAZ forum 14, 134–138 (1995)
3 Bundesgesundheitsamt, Empfehlungen zur Risikominimierung bei der Auswahl und Verarbeitung von zahnärztlichen Gusslegierungen, Dentalloten und kieferorthopädisch verwendeten Legierungen, Berlin, 1993
4 Lindigkeit, J., Reintitan oder Legierung?, dental-labor LIII (2005), H. 4, S. 616–619
5 Lindigkeit, J., Titan und Zirkoniumdioxid, Zwei moderne  Gerüstwerkstoffe im Vergleich, Dental dialogue (z. Veröffentlichung eingereicht)
6 Deutsches Institut für Normung, DIN EN ISO 10271, Dentale metallische Werkstoffe – Korrosionsprüfverfahren, Berlin (1999)
7 Deutsches Institut für Normung, DIN EN ISO 16744, Nichtedelmetall-Werkstoffe für festsitzenden Zahnersatz, Berlin (2004)
8 Geis-Gerstorfer, J., Sauer, Kr., Weber, R.: In-vitro-Korrosionsuntersuchungen zum Massenverlust von Nichtedelmetall-Legierungen. Dtsch. Zahnärztl. Z. 41, 519 (1987)
9 Geis-Gerstorfer, J., Pässler, K: Untersuchungen zum Einfluss des Be-Gehaltes auf das Korrosionsverhalten und die mechanischen Eigenschaften von Ni-Cr-Mo-Dentallegierungen, Metall 46, 690–693 (1992)
10 Geis-Gerstorfer, J. et al., Ion release from NiCr-Mo and Co-Cr-Mo-casting alloys, the Int. J. of Prosthodontics 4 (1991) No.2, p. 152–158
11 Geis-Gerstorfer, J., Schille, Ch.: Das Korrosionsverhalten einer Cu-Al-Ni-Gusslegierung, Dtsch. Zahnärztl. Z. 51, 568 (1996)
12 Deutsches Institut für Normung, DIN EN ISO 6871-1, Edelmetallfreie Dental-Gusslegierungen,  Teil 1: Kobalt-Basis-Legierungen, Berlin (1996)
13 Geurtsen, W.: Metallische Restaurationen als Amalgam-Alternativen, Dtsch. Zahnärztl. Z. 49, 853–858 (1994)
14 Reuling, N.: Biologische Verträglichkeit von Dentallegierungen, in: Siebert, G.: Dentallegierungen in der zahnärztlichen Prothetik, Carl Hanser Verlag München Wien, 1989, S. 230
15 Siebert, G., Reuling, N.: Dentale Legierungen, ZWR 95, S. 476–490 (1986)
16 Herrmann, D.: Biokompatibilität dentaler Legierungen, Dtsch. Zahnärztl. Z. 40, 261–265 (1985)
17 Wirz, I Jäger, K., Schmidli, F., Meder, M: Titan – ein Werkstoff für die Teil- und Hybridprothetik, Quintessenz Zahntechnik 21, 567–582 (1995)
18 Reuling, N.: Biokompatibilität dentaler Legierungen, C. Hanser Verlag München Wien, (1992)
19 Buch, D., Strietzel,R.: Löten und Laserschweißen von Dentallegierungen, Dentallabor 46,403–409 (1996)
20 Pässler, K., Hottinger, B., Werkstoffkundliche Untersuchungen mit dem Dentallaser DL 2002, Quintessenz Zahntech. 23, 909–919 (1997)
21 Buresch, A., Weisser, W., Mit Konzept zum Ziel, Werkstoffsystem CCS-Keramik und Legierung remanium star, Dental-Labor 53, 411–422 (2005)
22 Lindigkeit, J., Reise, M.: Titan in der Zahntechnik – Technologie nicht nur für Spezialisten –, ZWL 06 (2004), S. 64–69

 

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