Como é de interesse de clínicos, pacientes e fabricantes contar com materiais cerâmicos mais previsíveis e duráveis, é importante saber como esses materiais falham e quais são as causas. Esse entendimento pode auxiliar tanto para o desenvolvimento de novos materiais como para o estabelecimento de protocolos clínicos. É importante que os testes laboratoriais para materiais cerâmicos possam simular as falhas da maneira como elas ocorrem clinicamente, para que os resultados obtidos possam ser inferidos na prática clínica.
2.6.1 Como as fraturas ocorrem clinicamente?
Coroas cerâmicas fraturadas foram avaliadas em alguns estudos e elas parecem seguir alguns padrões gerais, tais como: fraturas
podem ocorrer somente na cerâmica de cobertura (lascamento), sem afetar a infra-estrutura; ou podem envolver cobertura e infra-estrutura (Quadro 1); b) o lascamento é comum em áreas de cristas, podendo não comprometer a integridade da coroa (Odén et al., 1998; Haselton et al., 2000); c) quando coroas monolíticas ou de duas camadas fraturam na sua espessura total, elas tipicamente fraturam em dois pedaços (Bindl; Mörmann, 2004; Bindl; Mörmann, 2005; Quinn et al., 2005); d) fraturas clínicas são originadas de falhas e tensões localizadas na superfície de cimentação das coroas (Kelly et al., 1989, Thompson et al., 1994, Kelly, 1999); e) a ausência de ramificação das trincas e resultante fragmentação em coroas que falharam clinicamente, indicam baixa tensão para fratura Quinn et al., 2005).
Segal (2001) observou que as possíveis razões para falhas nas infra-estruturas ocorridas em seu estudo foram: redução de espessura nas infra-estruturas de coroas anteriores, para prover mais espaço para a cerâmica de cobertura e excessivas forças parafuncionais oclusais causadas por bruxismo severo. Presumiu que os fatores oclusais e inadequado suporte da porcelana de cobertura poderiam ser relacionados com falhas das cerâmicas de cobertura.
Quinn et al. (2005) analisaram as características fractográficas de três cerâmicas (alumina policristalina [Procera®]; alumina/alumina-magnesia [Cerestore®]; dissilicato de lítio [Empress2®]), através de suas características fractográficas, e verificaram que as fraturas originaram-se no material de infra-estrutura, onde a espessura era menor e onde tensão circunferencial (“hoop stress”) estava presente. Em um estudo posterior, Scherrer et al. (2006), analisando 4 coroas cerâmicas, verificaram que uma delas, um molar em Procera®, falhou na espessura total e a trinca se propagou da infra-estrutura para a cobertura. Três coroas (um incisivo central Cerestore®, um pré-molar InCeram® com lascamento e um molar Cerestore® fraturado) falharam devido à carga do contato oclusal. Os autores associaram essas fraturas com atividade de
bruxismo nas primeiras duas (havia desgaste na superfície de contato oclusal) e com contatos oclusais prematuros na terceira coroa.
2.6.2 Fatores que podem influenciar a resistência à fratura
Vários fatores estão envolvidos com a ocorrência de fraturas em restaurações cerâmicas. As propriedades intrínsecas do material são determinadas por sua microestrutura, sua composição, seu conteúdo cristalino e vítreo, e seu processamento. Além dessas propriedades, é esperado que todos os fatores envolvidos na produção e distribuição de tensões nessas restaurações, durante a fabricação, instalação e função, tenham algum grau de influência na sua resistência estrutural. Existem muitas questões sobre o significado clínico desses fatores à curto e longo prazo. Contatos oclusais e a espessura da cerâmica são assumidos como fatores críticos relacionados com falhas clínicas (lascamento e fratura completa em espessura) de coroas cerâmicas (Mörmann et al., 1998; Segal, 2001; Scherrer et al., 2006; Quinn et al., 2005; Yi and Kelly, 2008). Hoop stress, o qual poderia resultar da tensão das paredes axiais contra a dentina ou de tensões hidráulicas não liberadas, desenvolvidas durante a cimentação, também tem sido questionado como fator relacionado à resistência à fratura de coroas cerâmicas (Quinn et al. 2005).
Yi; Kelly (2008), em um estudo envolvendo testes monotônicos para a formação de trincas radiais e a predição de cargas para fratura utilizando análise de elementos finitos, encontraram que as cargas para fratura são proporcionais ao quadrado da espessura da porcelana sob o pistão. Eles também verificaram que, quando utilizaram um pistão de extremidade plana circular de 3 mm de diâmetro, a carga para fratura foi mais alta do que para um pistão de 1 mm. Sugeriram que
a utilização de contatos oclusais amplos pode aumentar a capacidade das coroas de suportar cargas.
O substrato do preparo também tem influência sobre a incidência de falhas. Isto foi demonstrado pelo estudo clínico de Malament; Socranski (2001), no qual verificou-se que coroas sobre núcleos mais rígidos (em ouro) tiveram uma sobrevivência de 91% em 16 anos, contra 75% para núcleos menos rígidos (em dentina).
Variáveis relacionadas à cimentação, tais como adesividade do cimento (Scherrer et al., 1994; Mörmann et al., 1998; Bindl et al., 2006, Al-Makramani et al., 2008a; Al-Makramani et al., 2008b) e espessura (Scherrer et al., 1994), também tem sido associadas com a resistência à fratura de restaurações cerâmicas, segundo estudos já descritos nos itens 2.5.1 e 2.5.2.
2.6.3 Tensões críticas para a fratura
A resistência flexural de materiais cerâmicos foi determinada por Tinschert et al. (2000) e os valores encontrados foram de 86 MPa para cerâmica felspática usinada (Cerec Mark II®), 83 MPa para cerâmica feldspática preparada por processo convencional (Vita VMK 68®), 84 MPa para cerâmica feldspática reforçada por leucita (IPS Empress®), 429 MPa para alumina infiltrada por vidro (In Ceram Alumina®) e 912 MPa para zircônia estabilizada por ítria – YTZP (Zirconia- TZP®).
Lüthy et al. (1991) testaram a resistência flexural de cerâmicas usinadas pelo sistema CEREC (Vita Mark II®). Encontraram valores de 77,7 MPa para a cerâmica após usinagem e de 73,5 MPa, após condicionamento ácido (ácido hidrofluorídrico 5%).
Yi; Kelly (2008) mostraram através de análise de elementos finitos, que a tensão para fratura da cerâmica feldspática Vita Mark II® pode variar de 152 a 54 MPa quando o diâmetro de contato com o indentador utilizado no teste aumenta de 1 para 3 mm, em uma relação inversa. No entanto, a carga para fratura aumenta de 343 to 522 N, em uma relação direta.
2.7 Testes monotônicos para a avaliação da resistência à fratura de