Многослойный цирконий Multilayer: эстетика и прочность
Многослойный цирконий Multilayer появился как ответ на конкретный запрос клинической практики: обеспечить монолитной конструкции одновременно достаточную прочность для жевательной нагрузки и оптические свойства, приемлемые для фронтальной эстетики. Понимание того, как устроены различные типы Multilayer-дисков и чем они принципиально отличаются друг от друга, напрямую влияет на результат работы зубного техника — от выбора материала до стратегии нестинга конструкции в диске.
Почему стандартный цирконий перестал устраивать в эстетических зонах
Первое поколение стоматологического циркония — материал, стабилизированный 3 молярными процентами оксида иттрия (3Y-TZP), — обладало превосходной прочностью на изгиб благодаря механизму трансформационного упрочнения. Суть этого механизма в следующем: при распространении трещины тетрагональные кристаллы оксида циркония превращаются в моноклинные с увеличением объёма, что создаёт сжимающие напряжения, тормозящие дальнейший рост трещины. Именно этот механизм обеспечивал прочность, достаточную для изготовления мостов в боковых отделах.
Однако тетрагональные кристаллы оптически анизотропны — они по-разному преломляют свет в зависимости от направления его распространения, что и обусловливало высокую непрозрачность 3Y-TZP. Для изготовления эстетических реставраций в зоне улыбки такой материал использовался исключительно как каркас с последующей облицовкой фарфором — что, в свою очередь, создавало риск сколов облицовочной керамики.
Повышение содержания иттрия до 4–5 мол.% переводит бо́льшую часть фазового состава в кубическую фазу. Кубические кристаллы оптически изотропны, свет проходит через них без двойного преломления — прозрачность резко возрастает. Плата за это: кубический цирконий не трансформируется при распространении трещин, механизм упрочнения утрачивается, и прочность на изгиб существенно снижается по сравнению с 3Y-TZP.
Задача Multilayer-технологии — совместить в одном диске слои с разным содержанием иттрия или разными оптическими добавками так, чтобы готовая реставрация имела прозрачную инцизальную зону и более прочную цервикальную зону.
Два принципиально разных подхода к многослойности
Сегодня на рынке представлены Multilayer-диски двух принципиально различных конструкций, и зубному технику важно понимать разницу — она влияет не только на эстетику, но и на механическое поведение готовой конструкции.
Первый тип: разное содержание иттрия по слоям. Диск состоит из двух-трёх слоёв с разным химическим составом. Типичный пример — IPS e.max® ZirCAD Prime (Ivoclar): диск высотой 16 мм и диаметром 98,5 мм, состоящий из трёх слоёв. Дентинный слой (57% высоты диска) изготовлен из 3% мол. Y-TZP с максимальной прочностью; переходный слой (25%) содержит смесь обоих составов; инцизальный слой (18%) представляет собой цирконий с 5% мол. иттрия и высокой прозрачностью. Оптический эффект здесь достигается изменением кристаллической фазы.
Второй тип: градиентный цвет при постоянном составе. Диск изготовлен из циркония единого состава (как правило, 5% мол. Y-TZP) по всей высоте, но с переменным количеством красящих добавок по слоям. Пример — KATANA™ Multilayered Zirconia HTML (Kuraray Noritake Dental): диск высотой 18 мм и диаметром 98,5 мм, четыре слоя с одинаковым содержанием иттрия; прозрачность регулируется концентрацией пигментов. Дентинный слой содержит максимум красящих добавок, эмалевый — свободен от них.
Это различие имеет прямые практические последствия, которые зубной техник обязан учитывать при выборе материала и планировании нестинга.
Механические свойства: что показывают лабораторные исследования
В 2024 году в International Journal of Dentistry было опубликовано исследование Bakitian (PMCID: PMC10990640), в котором напрямую сравнивались два типа Multilayer в испытаниях трёхточечного изгиба по стандарту ISO 6872:2015. Образцы вырезались из каждого слоя дисков отдельно, спекались при штатных режимах (ZirCAD Prime: финальная температура 1500°C, выдержка 120 минут; KATANA HTML: 1550°C, выдержка 120 минут) и тестировались на разрывной машине. В каждой группе — по 10 образцов.
Результаты по слоям для ZirCAD Prime: дентинный — 743 ± 116 МПа; переходный — 575 ± 102 МПа; инцизальный (прозрачный) — 514 ± 120 МПа; все слои вместе (Multilayered) — 531 ± 132 МПа.
Результаты по слоям для KATANA HTML: дентинный — 763 ± 56 МПа; переходный — 816 ± 85 МПа; инцизальный — 791 ± 106 МПа; все слои вместе — 793 ± 102 МПа.
Принципиальный вывод исследования: у ZirCAD Prime разброс прочности между слоями составляет более 200 МПа (743 против 514), тогда как у KATANA HTML все слои статистически неотличимы по прочности. Это объясняется тем, что KATANA HTML содержит одинаковое количество иттрия во всех слоях — химический состав, определяющий прочность, остаётся постоянным.
Оба материала с запасом превышают требования ISO 6872:2015 класса 4 — минимум 200 МПа для трёхзвенных конструкций с молярным опорным зубом.
Клинические показания к применению Multilayer-циркония
Многослойный цирконий в первую очередь показан для монолитных реставраций в ситуациях, где требуется сочетание эстетики и прочности. Одиночные коронки в эстетической зоне (11–25, 31–45) — основное показание: градиент цвета и прозрачность инцизального края обеспечивают результат, который в большинстве случаев устраивает пациента без нанесения облицовочной керамики, что исключает риск сколов. Одиночные коронки в боковых отделах при повышенных требованиях к эстетике также входят в показания — в отличие от традиционного монолитного циркония Multilayer даёт более живой внешний вид реставрации.
Мостовидные протезы из 2–3 единиц возможны при условии правильного нестинга. Оба протестированных материала превысили порог 200 МПа, необходимый по ISO 6872:2015 для трёхзвенных конструкций с молярной опорой.
Для протяжённых конструкций (четыре и более единиц), особенно при работе с балочными системами на имплантах, традиционный высокопрочный цирконий или CoCr-сплавы остаются предпочтительнее: коннекторы таких конструкций испытывают высокие изгибающие нагрузки, где запас прочности материала критически важен.
Частые ошибки при работе с Multilayer
Здесь стоит остановиться подробнее, потому что именно в этом разделе лежат основные причины клинических неудач с Multilayer-цирконием.
Ошибка первая и наиболее серьёзная: неправильное позиционирование конструкции в диске. Это критично для Multilayer-дисков первого типа с разным yttria-содержанием по слоям. Если коннектор трёхзвенного моста из ZirCAD Prime окажется в инцизальном слое (514 МПа), а не в дентинном (743 МПа), разница в несущей способности составит более 200 МПа — это существенно. Ряд исследований, включая работу Heidari et al. (2022, PMCID: PMC8957397), указывает на значимое влияние положения коннектора в диске на нагрузку разрушения у монолитных FDP из многослойного циркония с разным yttria по слоям. Именно поэтому производители рекомендуют располагать коннекторы мостов в дентинном слое диска при работе с материалами первого типа.
С материалами второго типа (KATANA HTML) эта проблема снимается: прочность по слоям не различается статистически значимо, позиционирование коннектора менее критично.
Ошибка вторая: перенос привычек с одного типа Multilayer на другой. На практике зубные техники, переходя с одного бренда на другой, не всегда пересматривают стратегию нестинга. Если лаборатория работала с материалом второго типа, а потом перешла на первый, и правила позиционирования остались прежними — это прямой путь к повышению риска переломов мостов.
Ошибка третья: нарушение режима спекания. Каждый тип Multilayer имеет свой режим. ZirCAD Prime требует двухступенчатого подъёма температуры с промежуточной выдержкой при 900°C и финальным спеканием при 1500°C в течение 120 минут — общее время около 9 часов 50 минут. KATANA HTML спекается при 1550°C за один подъём, общее время около 7 часов. Использование универсальной программы без учёта рекомендаций производителя — распространённая ошибка в небольших лабораториях. Отклонение от температурного режима меняет кристаллическую структуру и, следовательно, прочность готового изделия.
Ошибка четвёртая: избыточное окрашивание прозрачного слоя у дисков второго типа. В материалах типа KATANA HTML прозрачность инцизального слоя обеспечена именно минимальным содержанием пигментов. Дополнительное окрашивание этого слоя жидкостями высокой концентрации нарушает задуманный производителем оптический эффект и изменяет световое поведение реставрации.
Как выбрать тип Multilayer под конкретную задачу
Выбор между двумя типами Multilayer определяется клинической ситуацией и технологическими возможностями лаборатории.
Для одиночных коронок в эстетической зоне оба типа дают хорошие результаты. Материалы первого типа (разный состав по слоям) обеспечивают более выраженный переход от насыщенного дентинного цвета к прозрачному инцизальному краю — это важно для сложных случаев с требовательными пациентами. Материалы второго типа (градиентный цвет) проще в работе: механические свойства не зависят от положения конструкции в диске.
Для мостов в боковых отделах с повышенными нагрузками предпочтительнее материалы второго типа или традиционный монолитный высокопрочный цирконий — из-за отсутствия зон пониженной прочности.
Если работа предполагает сложный нестинг (несколько конструкций в одном диске, разная ориентация), материалы второго типа дают меньше технических рисков: независимо от того, в каком слое окажется коннектор, прочность остаётся стабильной.
Вывод
Многослойный цирконий Multilayer — зрелая технология с доказанными характеристиками, однако «Multilayer» — не один материал, а как минимум два принципиально разных конструктивных подхода с разными клиническими импликациями. Зубному технику важно знать, с каким типом он работает: это определяет стратегию нестинга, режим спекания и допустимые клинические показания. Главный вывод из актуальных исследований: у дисков с разным содержанием иттрия по слоям позиция коннектора в диске критически влияет на несущую способность мостовидного протеза — техник обязан это учитывать.
Цифровая зуботехническая лаборатория 3D Dental в Москве выполняет изготовление монолитных реставраций из многослойного циркония Multilayer в рамках полного цифрового рабочего процесса — с учётом типа диска, стратегии нестинга и режимов спекания для каждого материала. Подробнее об услугах лаборатории — на сайте 3dd.su.
