Die Verwendung von Gips in der Zahnheilkunde

Gips ist eine mineralische Form von Calciumsulfat-Dihydrat. Es ist seit Jahrtausenden bekannt und wird für viele Zwecke verwendet. Vor 5000 Jahren brannten die alten Ägypter Stuckgips in Öfen unter freiem Himmel. Anschließend fügten sie Wasser hinzu, um Zement herzustellen, mit dem die Blöcke der Pyramiden (z. B. der Cheops-Pyramide) zusammengesetzt wurden [1]. Die alten Griechen verwendeten Gips zum Bau ihrer Tempel [2].

Gips kommt in der Natur in Form kompakter Massen vor. Es wird aus Lagerstätten und Steinbrüchen als mineralischer Gips gewonnen und anschließend für die Verwendung in der Zahnheilkunde verarbeitet und veredelt. Gips kann auch synthetisch gewonnen werden, und zwar als Nebenprodukt der industriellen Synthese von Phosphorsäure [3].

Gips in der Zahnheilkunde

Sowohl in mineralischer als auch in synthetischer Form ist Gips ein äußerst nützlicher, wenn nicht sogar unverzichtbarer Werkstoff für den Zahnarzt und Zahntechniker [4]. Seine Nützlichkeit erklärt sich aus der Fähigkeit des halbhydratisierten Gipspulvers, Wasser aufzunehmen und stabile, langlebige Formen anzunehmen.

Dentalgipse werden durch die ISO-Norm 6873:2013 [5] geregelt, die verschiedene Typen klassifiziert und die Anforderungen an gipsbasierte Dentalprodukte festlegt.

In der Zahnheilkunde wird Gips vorwiegend zur Herstellung von Studien- bzw. Diagnosemodellen, aber auch von Arbeits- bzw. Meistermodellen verwendet [6]. Studienmodelle werden zur Beurteilung klinischer Fälle verwendet, bei denen Prothesen oder kieferorthopädische Produkte erforderlich sind, während Arbeitsmodelle die Kieferbogen-Modelle sind, auf denen Wachsmodelle von Prothesengerüsten oder kieferorthopädischen Komponenten hergestellt werden.

Wie viele Gipsarten werden in der Zahnheilkunde verwendet?

Gipse werden in der Zahnheilkunde für unterschiedliche Zwecke und klinische Anwendungen eingesetzt. Wir unterscheiden daher nach der oben genannten ISO-Norm [4] zwischen verschiedenen Typen:

• Gipse vom Typ I sind zahnärztliche Abformgipse. Dieser Typ wird auch als Stuckgips bezeichnet und zur Abdrucknahme verwendet. Diese Produkte bestehen aus fein gemahlenem Naturgips, von dem sämtliche Verunreinigungen entfernt wurden. Ihre Herstellung erfolgt aus Calciumsulfat-Dihydrat, das auf etwa 110 °C erhitzt wird, bis es ein Halbhydrat bildet.
• Gipse vom Typ II sind zahnärztliche Montage- und Modellgipse. Diese Produkte eignen sich zur Herstellung von Studienmodellen und Modellen zur Befestigung im Artikulator. Gipse dieser Art werden auch als Füllstoffe in Flaschen verwendet.
• Gipse vom Typ III sind Dentalgipse und für die Herstellung hochfester Modelle vorgesehen. Sie haben eine durchschnittliche Porosität von 25 % und werden bei einer Temperatur von 125 °C in Gegenwart von Wasserdampf kalziniert.
• Gipse vom Typ IV sind Zahngipse mit hoher Festigkeit und werden zur Herstellung von Modellen verwendet, bei denen die Details eines Abdrucks über einen längeren Zeitraum erhalten bleiben müssen. Sie werden daher hauptsächlich zur Herstellung von Modellen für festsitzenden und kombinierten Zahnersatz verwendet. Es handelt sich dabei um industriell synthetisierte, künstliche Stoffe.

In der Zahnheilkunde können Gipse verwendet werden für [4,5]:

• Abformmaterialien für zahnlose Kiefer;
• Abformmaterialien für Bissregistrierschlüssel (zur Befestigung von Modellen in einem Artikulator);
• Modelle;
• Bindemittel für Kieselsäure der Einbettmasse (Gold- und Nickel-Chrom-Legierungsgussteile);
• Einbettmasse für Schweißnähte;
• Küvettenformen (Negative zur Herstellung herausnehmbarer Total- und Teilprothesen).

Gipse werden ausschließlich zur Abformung zahnloser Kieferbögen verwendet. Dies liegt daran, dass Gips extrem starr und nicht elastisch ist. Es kann nur zur Abformung zahnloser Kieferbögen verwendet werden, da keine Zwischenzahnräume und keine signifikanten starren Unterschnitte vorhanden sind [7].

Beispiele für Anwendungen von Gips in der Zahnheilkunde

Auch bei Implantaten in einem völlig zahnlosen Kiefer können die Abdrücke zur Herstellung von Prothesen angefertigt werden, vorausgesetzt, die Implantate stehen parallel zueinander und weisen keine übermäßige Neigung auf. Bei diesen Verfahren können die Transfers zu einem einzigen Block kombiniert werden, der durch die Verwendung von Gips eine äußerst hohe Steifigkeit aufweist, sodass bei der Anpassung der Implantatprothesen ein hohes Maß an Genauigkeit erreicht wird.

Die Steifigkeit des Systems verhindert, dass sich die Transfers während der Entnahme des Abdrucks aus dem Mund und während der Modellherstellung bewegen [8–10].

Bissregistrierschlüssel

Bissregistrierschlüssel aus Gips können durch die Injektion von flüssigem Gips in das Vestibulum des Patienten hergestellt werden, um gleichzeitige Abdrücke der Vestibulumoberflächen der Antagonistenzähne und des interokklusalen Bereichs der Zahnbögen zu nehmen [11].

Dadurch ist für die Zahnärzte und die Techniker eine deutlich vorhersehbarere Befestigung der Patientenmodelle im Artikulator möglich als beispielsweise bei Materialien wie Wachs, das sich leicht verformen kann. Bei solchen Anwendungen ist die Steifigkeit des Gipses von entscheidender Bedeutung für die korrekte Artikulation der Modelle.

Gips im Wachsausschmelzverfahren

Gips kann auch beim Wachsausschmelzverfahren verwendet werden [12,13]. Bei dieser Technik muss die Vorbereitung einer Form aus feuerfestem Material erfolgen, also aus einem Material, das sich bei hohen Temperaturen nicht zersetzt, um das Wachsmodell zu umgeben. Anschließend wird geschmolzenes Metall in diese Form gegossen, wodurch das Wachs verdampft und in die dadurch frei gewordenen Räume fließt.

Zahntechniker wählen die am besten geeignete Einbettmasse auf der Grundlage der Art der Restauration und der zur Herstellung des prothetischen Gerüsts verwendeten Metalllegierung aus. Die Logik hinter ihrer Auswahl hängt von der Beziehung zwischen dem Kontraktionskoeffizienten der Legierung und dem Ausdehnungskoeffizienten des Bindemittels der Einbettmasse bei Wärme und Feuchtigkeit ab.

Calciumsulfat-Bindemitteleinbettmassen

Einbettmassen mit Calciumsulfat als Bindemittel werden zur Herstellung feuerfester Formen für das Eingießen von Legierungen mit niedriger Schmelztemperatur (< 1200 °C) sowie zum Gießen von Totalprothesenbasen und metallischen Gerüsten für herausnehmbare Teilprothesen verwendet [4.]

Schließlich wird in zahntechnischen Laboren Gips auch zur Herstellung der Küvetten verwendet, mit denen Wachsmodelle von Totalprothesen in Totalprothesen aus Kunststoff umgewandelt werden [14].

Mit anderen Worten: Gipse sind für die Fertigstellung herausnehmbarer Prothesen nützlich, nachdem die vertikalen und zentrischen Beziehungen registriert und Anpassungsproben durchgeführt wurden,wenn eine endgültige, herausnehmbare Voll- oder Teilprothese hergestellt werden muss. In solchen Situationen kann Gips verwendet werden, um eine Negativform der Prothese für das Flaskieren herzustellen.

Hochleistungsprodukte für die Gipsmodellierung

Es steht außer Frage, dass Gipse auch heute noch für Zahnärzte und Zahntechniker unverzichtbar sind. Die heute aufkommenden digitalen Technologien, wie etwa der 3D-Druck, stellen Alternativen zu gipsbasierten Verfahren dar, letztere sind jedoch weitaus wirtschaftlicher und bei der Herstellung von Zahnprothesen dennoch präzise [15]. Darüber hinaus ist Gips das einzige Material, mit dem sich ein physisches Modell der Anatomie eines Patienten herstellen lässt, das genau, präzise und über die Zeit formstabil ist.

Zhermack bietet eine Reihe leistungsstarker Produkte für die Herstellung von Gipsmodellen. Das umfangreiche Sortiment an Elite Dental Stones von Zhermack zeichnet sich durch eine geringe Expansion selbst nach 48 Stunden aus und erfüllt die Anforderungen von Zahntechnikern bei der Herstellung von festsitzendem und herausnehmbarem Zahnersatz.

Die Typen 3 und 4 aus dem „Elite Dental Stones”-Sortiment bieten verschiedene spezifische Lösungen für die Herstellung von Antagonisten- oder Diagnosemodellen sowie für die Vorbereitung von Meistermodellen.

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Literaturangaben

[1]       Hemeda S, Sonbol A. Sustainability problems of the Giza pyramids. Herit Sci 2020;8:8. https://doi.org/10.1186/s40494-020-0356-9.

[2]       Gale NH, Einfalt HC, Hubberten HW, Jones RE. The sources of Mycenaean gypsum. J Archaeol Sci 1988;15:57–72. https://doi.org/10.1016/0305-4403(88)90019-2.

[3]       Tian B, Cohen MD. Does gypsum formation during sulfate attack on concrete lead to expansion? Cem Concr Res 2000;30:117–23. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00211-2.

[4]       Breschi L, et al. Materiali e tecnologie odontostomatologiche. (2011): 95-117. n.d.

[5]       https://www.iso.org/standard/54423.html n.d.

[6]       Kim J-H, Im Y-W, Oh S, Kim H-W, Lee J-H, Lee H-H. Characterization of an anti-foaming and fast-setting gypsum for dental stone. Dent Mater Off Publ Acad Dent Mater 2019;35:1728–39. https://doi.org/10.1016/j.dental.2019.08.110.

[7]       Woelfel JB. Contour variations in impressions of one edentulous patient. J Prosthet Dent 1962;12:229–54. https://doi.org/10.1016/0022-3913(62)90061-6.

[8]       Baig MR. Multi-unit implant impression accuracy: A review of the literature. Quintessence Int Berl Ger 1985 2014;45:39–51. https://doi.org/10.3290/j.qi.a30769.

[9]       Baig M. Accuracy of Impressions of Multiple Implants in the Edentulous Arch: A Systematic Review. Int J Oral Maxillofac Implants 2014;29:869–80. https://doi.org/10.11607/jomi.3233.

[10]     Kim S, Nicholls JI, Han C-H, Lee K-W. Displacement of implant components from impressions to definitive casts. Int J Oral Maxillofac Implants 2006;21:747–55.

[11]     Rosentritt M, Siavikis G, Behr M, Kolbeck C, Handel G. Approach for valuating the significance of laboratory simulation. J Dent 2008;36:1048–53. https://doi.org/10.1016/j.jdent.2008.09.001.

[12]     Shillinburg HT, et al. Fundamentals of fixed prosthodontics. Quintessence Publishing Company, 1997 n.d.

[13]     McCoy T. Lost wax casting technique for metal crown fabrication. J Vet Dent 2014;31:126–32. https://doi.org/10.1177/089875641403100214.

[14]     Vafaee F, Tavakolizadeh S, Kadkhodazadeh M, Khoshhal M. Evaluation of the Effect of 2 Flask Investment Materials on Color Stability of 5 Brands of Denture Teeth. J Dent Mater Tech 2014;3. https://doi.org/10.22038/jdmt.2014.3344.

[15]     Dawood A, Marti Marti B, Sauret-Jackson V, Darwood A. 3D printing in dentistry. Br Dent J 2015;219:521–9. https://doi.org/10.1038/sj.bdj.2015.914.