Porcelain veneering of titanium : clinical and technical aspects

• Guld- och andra legeringar har i många år använts som material vid framställning av kronor och broar för ersättning av skadade eller förlorade tänder. Emellertid har tvivel uppstått kring lämpligheten av att använda guldlegeringar i tandersättningar, då guld har visat sig kunna ge biverkningar i form av allergiska reaktioner. Detta gäller inte minst de legeringar av guld som på senare år använts för att emaljeras med porslin. Dessa händelser gjorde att intresse för titan initierades. Redan tidigt på 80-talet startades i Japan försök med användning av titan som ersättning för guldlegeringar vid behandling med kronor och broar. Titan som olegerad metall skiljer sig emellertid i två avseenden från gängse legeringar för ändamålet: det har en fasomvandling vid 882° C som förändrar dess inre och yttre egenskaper och dessutom en expansion som ligger emellan de på marknaden då tillgängliga porslinstyperna för dentalt bruk. I Japan utvecklades en teknik för gjutning av titan, där efterbehandlingen av götet innebar mycket arbete för att återställa titanets egenskaper, och det porslin som togs fram hade också brister i form av en rå yta och otillfredsställande estetik.I Sverige introducerade 1989 ett nytt koncept där bearbetningen av titan skedde med industriell metodik,fräsning, gnisterodering och lasersvetsning. Detta för att undvika fasomvandlingen vid 882° C. Under nittiotalet sattes dessutom flera porslinsprodukter för titan ut på marknaden, och ett stort antal kliniska studier och in vitro studier genomfördes, med varierande resultat.I delarbete ett, en klinisk prövning genomförd på en folktandvårdsklinik i Klippan, Skåne, behandlades 25 patienter med 40 kronor kronhättor i rent titan, påbrända med porslin. Efter två år kunde 36 av de cementerade kronorna undersökas för utvärdering. Dessutom intervjuades patienterna angående uppkomna och kvarstående besvär i form av isningar eller svårigheter att hålla rent mellan kronor och granntänder, så kallad food impaction. Denna utvärdering visade oförändrade värden för färg, form, yta och passform. Avseende ytförändringar, registrerades en porslinsfraktur på en krona (3%). Patienternas respons var mycket positiv och inget fall av överkänslighet förelåg vid 2-årskontrollen, men i 3 fall rapporterades problem med kontaktpunkter.Delarbete två är en systematisk genomgång av i vetenskapliga tidskrifter publicerade artiklar om bindstyrkan mellan titan och porslin. Jämförelser av bindningstyrka har gjorts mellan olika legeringar och porslin, mellan olika fabrikat av titanporslin, efter olika typer av bearbetning av titanytan, vid olika sammansättning av titanporslinet och efter olika alternativa brännförhållanden. Generellt kan sägas att med denna typ av test har bindstyrkan mellan rent titan och porslin i de flesta fall visat sig vara lägre än mellan olika legeringar och porslin, att det finns en skillnad i bindstyrka melan olika fabrikat av titanporslin, att titanytans bearbetning och kompositionen av titanporslin kan påverka bindstyrkan samt att bränntemperatur och- miljö kan ha betydelse för densamma.Delarbete tre avser att belysa precisionen i bränntemperatur hos olika typer av porslinsugnar samt hur underhåll och kvalitetskontroll fungerar på svenska dentallaboratorier. Då titanporslin bränns vid en temperatur som är mer än 200ºC lägre än vid påbränning på de flesta metallegeringar ställs specifika krav på precisionen i ugnen. Den optimala bränntemperaturen anses vara 750° C . I denna studie uppmättes den verkliga bränntemperaturen under hålltiden på 1 minut med hjälp av ett termoelement som kopplats till en avläsare. Brännprecisionen på de undersökta ugnarna varierade kraftigt, i de flesta fall ligger den faktiska ugnstemperaturen klart över vad ugnens display visar, vilket innebar en risk för att ett alltför tjockt titanoxidskikt bildas. Avseende underhåll och kvalitetskontroll på undersökta laboratorier kan konstateras att de flesta av intervjuade laboratorier inte klarar de krav som kan ställas avseende underhåll och kvalitetskontroll.Delarbete fyra har avsett att i form av trepunkts böjtest dokumentera effekten på bindstyrkan mellan titan och porslin vid 30ºC högre bränntemperatur vid huvudbränningen än vad fabrikanten rekommenderar. Testet genomfördes med två olika typer av titanporslin, där det ena har en oxidbränning inlagt som första steg i brännprocessen,och det andra, har påbränning av en bonding agent som första brännfas. Dessutom har i denna studie hälften av provkropparna belastats med termocykling, det vill säga flyttats mellan varm och kall miljö i ett antal cykler. Studien har visat att effekten av en lätt höjning av bränntemperaturen ( +30 ºC) inte påverkat bindstyrkan vid denna typ av test. Vad gäller resultatet avseende bindningsstyrka vid en jämförelse mellan de olika typerna av brännprogram visade sig principen med oxidbränning ge signifikant högre värden för bindningsstyrka än bränning med bonding agent. Detta resultat kan motsäges dock efter en analys av de frakturerade provkropparna med SEM och EDX. Denna analys visade tydligt att vid oxidbränning inträffade frakturen i det spröda oxidskiktet och inte i det väl integrerade interface med både porslinskomponenter och titanoxid som uppvisades vid bränning med bonding agent. Orsaken till dessa motsägande resultat kan möjligen förklaras med att oxidbränningen kan skapa en styvare titandel av provkroppen, som motstår testsituationens nedböjning längre, utan att därför innebära högre värden för bindstyrka. Av samma skäl bör ej heller porslinsbindning till andra metaller med olika styvhet jämföras med denna typ av test.Vid beaktande av detta och resultat från tidigare studier, om effekten av förhöjd oxidbildning på bindstyrkan, kan den standard som idag används för att utvärdera bindstyrka mellan metall och porslin, ifrågasättas. Resultat från andra studier har givit liknande resultat, nämligen att upphettningen av provkroppens metalldel vid oxidbränning påverkar metalldelens styvhet vilket gör att trepunkts böjtest kan ifrågasättas.

• Gold and other alloys have since long been used for production of crowns and bridges as replacement for damaged or lost teeth. However, doubts have been arisen on the suitability of using these materials for dental restorations, since also gold has shown capacity to cause side-effects as allergic reactions. This is especially valid for alloys which during the last decades have been used as porcelain- fused-to metal restorations. This fact created an interest in using titanium instead of these alloys. Early in the eighties trials to use titanium for this purpose were started in Japan. Titanium as an unalloyed metal differs in two aspects from mentioned alloys: it has a phase transformation at 882° C which changes its outer and inner properties, and furthermore, has an expansion located in between what the on the market available types of porcelain had. In Japan a technique for casting titanium was developed, where the after- treatment of the casting was elaborate, in order to re-establish the original properties of titanium. The porcelain developed for veneering had shortcomings as rendering a rough surface and non satisfactory esthetics.In Sweden a new concept was introduced in 1989, where the processing of titanium was performed by industrial methods as milling, spark erosion and laser welding. The idea with this was to avoid the phase transformation. During the nineties also a number of porcelain products were launched and a vast number of studies, laboratory and clinical were performed and published, with varying results.In the first study of this thesis a prospective clinical trial was performed at a Public Dental Health Clinic, Sweden. Twenty-five patients were provided with 40 copings of pure titanium, which were veneered with porcelain. After 2 years 36 of these crowns could be evaluated and the patients were also interviewed regarding problems like shooting pain or difficulties to cleanse around the teeth which were crowned. This evaluation showed generally unchanged values for color, form, surface and fit. Regarding surfaces, 1 porcelain fracture was registered (3%). The patients´ response was positive and no case of sensitivity was at hand after 2 years, but in 3 cases food impaction was at hand.The second study is a systematic review of published articles on bond strength between titanium and porcelain. The review has made comparisons of bond strength at three-point bending test between different porcelain bond to different alloys and to titanium, between different brands of porcelain and titanium, with porcelain after various types of processing the titanium surface, with different compositions of the porcelain and at different firing conditions. Generally could be stated that with this type of test, three-point bending, the bond strength between titanium and porcelain is lower than with alloys. It was also stated that there are differences on bond strength between different brands of porcelain, that processing the titanium surface and composition of the porcelain affects bond strength, as also firing conditions do.The third study has the intention to enlighten the firing accuracy with different types of dental furnaces, and how maintenance and quality control is performed at Swedish dental laboratories. Since titanium porcelain is fired at a temperature which is 200° C below what is used with most conventional alloys, specific demands are put upon the furnaces used. The optimum firing temperature is judged to be 750° C for porcelain veneering of titanium, according published studies. In this study the real firing temperature at the holding period of 1 minute was recorded by a thermo element connected to a digital temperature measurement apparatus. The accuracy of tested furnaces demonstrated a wide variation, and in almost all cases the real temperature was above what the furnace display indicated, even high above in some cases. This means a risk for an unwanted augmentation of the oxide layer on the titanium which could fracture at loading. Regarding maintenance and quality control on interview with 62 laboratories, most of these did not attain the standard which could be expected and claimed.The fourth study has the intention to study how the bond strength between titanium and porcelain is affected by a temperature raise of 30° C, performed with two firing concepts for titanium porcelain, in a three- point bending test. The fractured surfaces were also analyzed with SEM and EDX. These two concepts for titanium porcelain implies that one has an oxide firing of the titanium metal as the first firing step, while the other is fired with a bonding agent as the first step in the firing procedure. Furthermore, half of the test bodies are aged by thermo-cycling. The study has shown that a moderate raise of the firing temperature does not affect the bond strength in this case. Comparing bond strength between the two different firing concepts, the three- point bending test showed that the test bodies which had undergone an oxidation firing had significantly higher bond strength, in all but one situation. Though, these results are contradicted by the SEM and EDX analysis. These showed that at oxidation firing, the fractures occurred in the brittle and probably thickened oxide layer of the titanium, while when firing without oxidation, the fractures occurred in a well integrated interface with titanium oxide and porcelain components. The reasons for these contradictory results might be that the oxidation firing changed the ductility of the titanium, creating a higher stiffness which better could withstand the deflection of the specimens created at the three-point bending test. For the same reason it might also be irrelevant to test bond strength between porcelain and metals with differing stiffness. Considering this, and results from other studies, the validity of the test standard for metal- ceramic bond strength today might be questioned.

Ämnesord

MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP  -- Klinisk medicin -- Odontologi (hsv//swe)

MEDICAL AND HEALTH SCIENCES  -- Clinical Medicine -- Dentistry (hsv//eng)

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)