Применение гипса в ортопедической стоматологии: особенности и перспективы

А. А. ЕРОФЕЕВ
аспирант кафедры

Одним из самых распространенных вспомогательных материалов в зуботехническом производстве является гипс. Это природный материал, образовавшийся в результате высыхания морей и озер путем выпадения его в осадок из растворов, богатых сульфатными солями, или путем выветривания горных пород.

Гипс в природе встречается в виде минерала — двуводного сульфата кальция CaSO4 х 2H2О (рис. 1).

Строение кристаллической решетки гипса слоистое, характеризуется строго закономерным расположением атомов в пространстве. Две анионные группы SO42- , тесно связанные с ионами Ca2+, образуют двойные слои. Молекулы воды размещаются между этими слоями, поэтому сравнительно легко выделяются из решетки гипса при нагревании.

Кристаллы чистого гипса прозрачные, бесцветные, но из-за наличия различных примесей бывают желтоватой, розовой, бурой и даже черной окраски. В чистом виде гипс встречается редко. Постоянными примесями являются карбонаты, кварц, пирит и глинистые вещества.

При промышленной, высокотемпературной обработке, называемой реакцией дегидратации, природный гипс переходит в полугидрат: CaSO4 х 2H2О = CaSO4 х 0,5H2О + 1,5Н2О. Для получения полуводного гипса очищенный от примесей природный гипс подвергают измельчению в специальных дробильных установках и гипсовых мельницах до мелкого однородного порошка.

Затем измельченный гипс загружают в варочные котлы и обжигают при высоких температурах в течение нескольких часов. В зависимости от температуры обжига, давления, времени можно получить различные сорта гипса, отличающиеся сроками затвердевания и прочностью.

При определенных условиях термической обработки полуводный гипс может иметь 2 модификации: a- и b-полугидраты.

-a-гипс получают при нагревании двуводного гипса при Т = 110—115 0С под давлением 1,3 атмосферы. Этот гипс называют супергипсом, автоклавированным;

-b-гипс получают при нагревании двуводного гипса при Т = 95—105 0С и атмосферном давлении. Кристаллы b-модификации образуют капиллярно-пористую структуру, обладают развитой внутренней поверхностью, более реакционноспособны. Для их затворения требуется много воды, они имеют пониженную прочность.

-а-гипс отличается плотным строением и малой удельной поверхностью, водопотребность его ниже, а прочность выше. Сроки схватывания его длиннее.
Все стоматологические гипсы, согласно ГОСТ Р51887-2002, ИСО 6873, делятся на пять классов в зависимости от назначения и характеристик твердости:

1. Гипс для оттисков. Низкотвердый гипс, очень мягкий и податливый. Применяется для получения полных и частичных оттисков, в том числе и с беззубых челюстей. Такой материал быстро твердеет и обладает минимальным расширением.
2. Гипс медицинский. Алебастровый гипс обычной твердости. Он подходит для изготовления диагностических анатомических моделей, а также моделей для планирования будущей ортопедической конструкции. Гипс II класса относят к вспомогательным материалам: высохший оттиск или модель имеют недостаточные показатели прочности. I и II классы стоматологических гипсов не используются для изготовления рабочих моделей, а пригодны лишь для технических целей.
3. Гипс высокопрочный для моделей. Класс твердых гипсов. Может применяться для изготовления съемных протезов полного зубного ряда, съемных протезов, замещающих частичное отсутствие зубов, для основы разборных несъемных протезов и других подобных изделий. В отличие от предыдущего класса, обладает достаточно высокими показателями прочности.
4. Гипс сверхпрочный для моделей и штампиков с низким показателем расширения. Сверхтвердый гипс, отлично подходит для изготовления разборных мастер-моделей, а также для выполнения комбинированных работ.
5. Гипс сверхпрочный для моделей и штампиков регулируемым показателем расширения. Очень редкая разновидность, из которой выполняют модели, требующие особо высокой точности.

Для успешной работы зубных техников и стоматологов-ортопедов важно помнить некоторые правила работы со стоматологическими гипсами.

1. Стоматологические гипсы должны храниться в сухом месте. Емкости для хранения перед каждым новым заполнением должны очищаться.
2. Используемые при работе с гипсами приборы и принадлежности должны быть чистыми, без остатков использованного ранее гипса.
3. Порция гипса должна быть не более чем для заполнения двух-трех оттисков.
4. Нельзя добавлять никаких средств в качестве ускорителей застывания, в случае необходимости нужно использовать быстротвердеющий гипс. Увеличение времени замешивания на несколько секунд является лучшим способом ускорения застывания.
5. Крайне важно для получения заданного расширения гипса соблюдать соотношение порошка и воды.
6. Вода и порошок должны иметь температуру 20 (+1\-1) ˚С.
7. Порошок следует медленно засыпать в воду и дать ему погрузиться в нее. И только потом начинать замешивать шпателем. Последующее машинное замешивание не должно превышать 30 секунд. При замешивании вручную это время составляет 1 минуту.
8. Гипсовая смесь должна сразу же после замешивания выливаться в форму. Время заливки нельзя увеличивать за счет вибрации и тем более добавления воды!
9. Гипсовую модель можно вынимать из оттиска, когда температура модели понижается.

Соблюдение этих несложных указаний позволит работать комфортно, быстро, экономично.

С целью оценки и сравнения основных характеристик наиболее распространенных марок вяжущих на базе кафедры ортопедической стоматологии ВГМА был проведен сравнительный анализ гипсов.

Для проведения сравнительного анализа были отобраны стоматологические гипсы четвертого класса (табл. № 1) и третьего класса (табл. № 2).

Таблица № 1. Свойства гипсов 4-го типа

Наименование показателя	«Супергипс-Ц»,тип 4, Россия, «Целит»	Convertin HartSpofa Dental	Elite RockZermack
Водопотребление	20 мл / 100 г	27 мл / 100 г	24 мл / 100 г
Сроки твердения	7—11 мин.	13—21 мин.	14—16 мин.
Прочность при сжатии через час	47 МПа	43 МПа	40 МПа
Удельная поверхность	7753	6000	6560
Объемное расширение через 2 часа	0,03 %	0,045 %	0,06 %

Таблица № 2. Свойства гипсов 3-го типа

Наименование показателя	Elite model Spofa Dental	«Супергипс-Ц», тип 3, Россия, «Целит»	Giludur, синтетич. Германия, Giulini
Водопотребление	35 мл / 100 г	26 мл / 100 г	32 мл / 100 г
Сроки твердения	10—15 мин.	7—13 мин.	6—11 мин.
Прочность при сжатии через час	21 МПа	27 МПа	20 МПа
Удельная поверхность, ед.	6000	6130	9752
Объемное расширение через 2 часа, %	0,01 %	0,1 %	0,2 %

Испытания проводились согласно ГОСТ Р51887-2002.

РАССМОТРИМ ПОЛУЧЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

• Водопотребление. Теоретически для реакции перевода полугидрата в двугидрат необходимо 18,6 % воды от массы вяжущего. Практически для обеспечения необходимой подвижности теста расходуется значительно больше т. е. тесто обладает своей определенной водопотребностью. Водопотребность — минимальное количество воды, требуемое для получения заданной консистенции. Избыточная помимо реакции вода испаряется из образовавшегося гипсового камня, в нем образуются поры, отчего снижается прочность модели. Следовательно, надо стремиться точно отмеривать воду для получения оптимальной консистенции.
• При твердении гипсовых вяжущих происходит гидратация полуводного гипса, т. е. реакция присоединения воды к полугидрату, при этом выделяется 29 кДж теплоты на 1 кг полугидрата. Процесс твердения происходит не сразу, а постепенно. Полуводный гипс растворяется в воде до образования пересыщенного раствора и последующего выделения из него двугидрата. Массовое образование частиц двугидрата приводит к тому, что пластичная гипсовая смесь уплотняется и загустевает. Это является началом ее схватывания.
• Прочность при сжатии зависит от многих факторов: чистоты гипсового сырья, его структуры, способов и режимов его обработки, модифицирующих добавок. Предел прочности измеряется в мегапаскалях: 1 МПа = 10 кгс/см² (рис. 2).

• Под удельной поверхностью понимают суммарную поверхность всех кристаллов в единице объема или массы. Величина полной удельной поверхности зависит от размеров, формы и микроструктуры частиц гипса. С уменьшением размера частиц величина удельной поверхности возрастает, при этом их реакционная способность увеличивается и качество улучшается.
• Объемное расширение. Гипсы, затворенные водой, склонны к проявлению сложных деформаций. Вначале в кратчайший промежуток времени происходит усадка сильно текучей массы, затем ее объемное расширение. Усадка проявляется до образования кристаллического каркаса. Объемное расширение вызвано заполнением и обрастанием каркаса растущими кристаллами двугидрата.

Результаты сравнительного анализа вяжущих показывают, что гипсы производства ООО «Целит» по своим основным техническим характеристикам не уступают, а по некоторым и превосходят аналогичные образцы.

В дальнейшем с гипсами компании «Целит» проводилось тестирование в зуботехнической лаборатории на кафедре ортопедической стоматологии ВГМА им. Н. Н. Бурденко. Установлено, что «Супергипс-Ц» обеспечивает высокую устойчивость на шпателе и жидкотекучую консистенцию на вибростолике, что позволяет увеличить количество беспористых заливок оттисков с одного замешивания (рис. 3).

Модели, полученные из «Cупергипса-Ц» производства ООО «Целит», устойчивы к появлению сколов, в точности повторяют моделируемую поверхность, хорошо шлифуются, полируются и распиливаются, границы препаровки не повреждаются при обработке столбика (рис. 4).

Исключено отламывание кромок при извлечении модели из оттиска, что обеспечивает наилучший результат. Высокая пространственная стабильность достигается за счет крайне малого коэффициента расширения, составляющего менее десятой доли процента (0,03 %) (рис. 5).

Представленные данные показали, что «Супергипс-Ц» компании «Целит» (Воронеж) обладает лучшими техническими характеристиками среди рассматриваемых аналогов.

Таким образом, из представленного материала можно сделать заключение, что использование зубными техниками и стоматологами-ортопедами гипсов производства ООО «Целит» с учетом правил изготовления гипсовых моделей облегчает работу специалистов и повышает функциональные и эстетические свойства зубных протезов. При этом увеличивается эффективность ортопедического лечения пациентов, а следовательно, улучшается и качество их жизни.

Исследованная продукция оценена по достоинству и широко применяется специалистами зуботехнических лабораторий, преподавателями учебных центров Воронежа и других городов России.

Стабильность качества вышеперечисленных материалов, как и другой продукции ООО «Целит», обеспечивается посредством деятельности лаборатории производственного контроля, в которой трудятся высокопрофессиональные специалисты.

На протяжении двадцати лет существования предприятия постоянно совершенствуются методы термической обработки сырья, внедряется новое оборудование, подбираются и вводятся новые химические добавки. Жесткая конкуренция на рынке с зарубежными производителями не позволяет останавливаться на достигнутом и стимулирует разработку новейших вяжущих композиций на основе гипса, используемых в ортопедической стоматологии.

Переход ко второй части…