medalphabetМедицинский алфавитMedical alphabet2078-56312949-2807ООО «Альфмед»10.33667/2078-5631-2025-30-177-180medalphabet-4815Research ArticleСтатьиИсследование методом акустической микроскопии упругих свойств керамических материалов после стандартного и скоростного обжигаInvestigation of the elastic properties of ceramic materials after standard and speed firing using acoustic microscopyhttps://orcid.org/0009-0001-9502-2397ГукН. О.GukN. O.

Гук Никита Октавианович – аспирант кафедры ортопедической стоматологии

Москва

Guk Nikita Octavianovich – postgraduate student of the Department of Orthopedic Dentistry

Moscow

dr.guknikita@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0437-1290СавельевВ. В.SavelievV. V.

Савельев Василий Владимирович – к.м.н. кафедры ортопедической стоматологии 

Москва

Lebedenko Igor Yulievich – MD, Professor, Head of the Department of Orthopedic Dentistry 

Moscow

bazilsav@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4050-484XЛебеденкоИ. Ю.LebedenkoI. Y.

Лебеденко Игорь Юльевич – д.м.н., профессор, заведующий кафедрой ортопедической  стоматологии

Москва

Saveliev Vasily Vladimirovich – Candidate of Medical Sciences of the Department of Orthopedic Dentistry

Moscow

lebedenkoi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4048-4057РетинскаяМ. В.RetinskayaM. V.

Ретинская Марина Владимировна – к.м.н., доцент кафедры ортопедической стоматологии

Москва

Marina Vladimirovna – Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of Orthopedic Dentistry

Moscow

mvretinskaya@mail.ruФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы»РоссияPeoples’ Friendship University of Russia named after Patrice LumumbaRussian Federation202503012026030Стоматология (4)177180Copyright © Гук Н.О., Савельев В.В., Лебеденко И.Ю., Ретинская М.В., 20262026Гук Н.О., Савельев В.В., Лебеденко И.Ю., Ретинская М.В.Guk N.O., Saveliev V.V., Lebedenko I.Y., Retinskaya M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-alphabet.com/jour/article/view/4815Введение

Введение. Современные стоматологические материалы, такие как многослойный диоксид циркония (YSZ), дисиликат лития (IPS e.max), а также усовершенствованный дисиликат лития (CEREC Tessera), должны сочетать высокую прочность и эстетику. Для их всесторонней оценки традиционных разрушающих механических испытаний недостаточно. Более перспективным является неразрушающий контроль методом импульсной акустической микроскопии. Этот метод позволяет детально исследовать упругие свойства и микроструктуру керамики, в том числе после различных режимов спекания.

Материалы и методы

Материалы и методы. Образцы в виде прямоугольных призм (14×4×2 мм) были изготовлены методом CAD/CAM-фрезерования. Многослойные диоксид-циркониевые заготовки ориентировали в диске для варьирования содержания оксида иттрия. После фрезерования их спекали в стандартном и скоростном режимах. Образцы из силикатной керамики обрабатывались только скоростным обжигом. Дополнительная обработка после спекания не проводилась. Оценка упругих характеристик выполнена на импульсном акустическом микроскопе SIAM 2017. По данным А-сканов измерялись скорости продольных и поперечных звуковых волн. На основе этих скоростей и плотности материала были рассчитаны модули упругости: сдвиговый (G), всестороннего сжатия (K), Юнга (E) и коэффициент Пуассона (µ).

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Установлены характерные значения упругих констант для двух классов материалов: коэффициент Пуассона диоксида циркония (~0,33) статистически значимо выше, чем у стеклокерамики на основе дисиликата лития (0,24–0,25). Режим обжига оказывает систематическое влияние на структуру материала: скоростной обжиг приводит к снижению плотности (что связано с остаточной пористостью) и незначительному, но фиксируемому снижению модуля упругости. Полученные данные о различии упругих свойств материалов должны учитываться при клиническом выборе керамики и проектировании конструкций, особенно в зонах повышенной функциональной нагрузки, для обеспечения долговечности протезов.

Introduction

Introduction. Modern dental materials, such as multilayer zirconium dioxide (YSZ), lithium disilicate (IPS e.max), and advanced lithium disilicate (CEREC Tessera), must combine high strength and aesthetics. Traditional destructive mechanical tests are not sufficient for their comprehensive evaluation. Non-destructive testing using pulse acoustic microscopy is more promising. This method allows for detailed investigation of the elastic properties and microstructure of ceramics, including after various sintering modes.

Materials and methods

Materials and methods. Samples in the form of rectangular prisms (14×4×2 mm) were manufactured using CAD/CAM milling. Multilayer zirconium dioxide blanks were oriented in a disc to vary the yttrium oxide content. After milling, they were sintered in standard and high-speed modes. Silicate ceramic samples were treated only by high-speed firing. No additional processing was performed after sintering. The elastic characteristics were evaluated using a SIAM 2017 pulsed acoustic microscope. The velocities of longitudinal and transverse sound waves were measured using A-scans. Based on these velocities and the density of the material, the elastic moduli were calculated: shear (G), bulk compression (K), Young’s (E) and Poisson’s ratio (µ).

Results and conclusions

Results and conclusions. Characteristic values of elastic constants were established for two classes of materials: the Poisson’s ratio of zirconium dioxide (~0.33) is statistically significantly higher than that of lithium disilicate-based glass-ceramics (0.24–0.25). The firing mode has a systematic effect on the structure of the material: speed firing leads to a decrease in density (which is associated with residual porosity) and a slight but measurable decrease in the elastic modulus. The data obtained on the differences in the elastic properties of materials should be taken into account when selecting ceramics for clinical use and designing structures, especially in areas of increased functional load, to ensure the durability of prostheses.

многослойный диоксид циркониядисиликат лития с виргилитомакустическая микроскопияупругие свойстваскоростной обжигmultilayer zirconium dioxidelithium disilicate with virgiliteacoustic microscopyelastic propertiesspeed firingReferencesInokoshi M., Liu, H., Yoshihara K., Yamamoto M., Tonprasong W., Benino Y., Minakuchi S., Vleugels J., Van Meerbeek B., & Zhang, F. (2023). Layer characteristics in strength-gradient multilayered yttria-stabilized zirconia. Dental materials: official publication of the Academy of Dental Materials, 39(4),430–441. https://doi.org/10.1016/j.dental.2023.03.015Inokoshi M., Liu, H., Yoshihara K., Yamamoto M., Tonprasong W., Benino Y., Minakuchi S., Vleugels J., Van Meerbeek B., & Zhang, F. (2023). Layer characteristics in strength-gradient multilayered yttria-stabilized zirconia. Dental materials: official publication of the Academy of Dental Materials, 39(4),430–441. https://doi.org/10.1016/j.dental.2023.03.015Villalobos-Tinoco J., Floriani F., Rojas-Rueda S., Mekled S., Conner C., Colvert S., & Jurado C.A. (2025). Enhancing Smile Aesthetics and Function with Lithium Disilicate Veneers: A Brief Review and Case Study. Clinics and practice, 15(3),66. https://doi.org/10.3390/clinpract15030066.Villalobos-Tinoco J., Floriani F., Rojas-Rueda S., Mekled S., Conner C., Colvert S., & Jurado C.A. (2025). Enhancing Smile Aesthetics and Function with Lithium Disilicate Veneers: A Brief Review and Case Study. Clinics and practice, 15(3),66. https://doi.org/10.3390/clinpract15030066.Demirel M., Diken Türksayar A.A. & Donmez M.B. (2023). Translucency, color stability, and biaxial flexural strength of advanced lithium disilicate ceramic after coffee thermocycling. Journal of esthetic and restorative dentistry: official publication of the American Academy of Esthetic Dentistry ... [et al.], 35(2),390–396. https://doi.org/10.1111/jerd.12960).Demirel M., Diken Türksayar A.A. & Donmez M.B. (2023). Translucency, color stability, and biaxial flexural strength of advanced lithium disilicate ceramic after coffee thermocycling. Journal of esthetic and restorative dentistry: official publication of the American Academy of Esthetic Dentistry ... [et al.], 35(2),390–396. https://doi.org/10.1111/jerd.12960).Ненашева Е.А., Мороков Е.С. (2023). Анализ прочности образцов многослойного диоксида циркония для зубопротезирования с помощью акустической микроскопии. Национальная ассоциация ученых, (86-2), 14–18.Nenasheva, E.A. & Morokov, E.S. (2023). Analysis of the strength of multilayer zirconium dioxide samples for dental prosthetics using acoustic microscopy. National Association of Scientists, (86-2),14–18.Goryainova K.E., Morokov E.S., Retinskaja M.V., Rusanov F.S., Apresyan S.V., Lebedenko I.Yu. The Micromorphological Research of the Internal Structure of Chairside CAD/CAM Materials by the Method of Scanning Impulse Acoustic Microscopy (SIAM). Open Dentistry Journal, 2018, 12, 125–132. doi: 10.2174/1874210601812010125).Goryainova K.E., Morokov E.S., Retinskaja M.V., Rusanov F.S., Apresyan S.V., Lebedenko I.Yu. The Micromorphological Research of the Internal Structure of Chairside CAD/CAM Materials by the Method of Scanning Impulse Acoustic Microscopy (SIAM). Open Dentistry Journal, 2018, 12, 125–132. doi: 10.2174/1874210601812010125).Morokov N., Yabbarov N., Sedush A., Bogachenkov A., Malykhin V., Demina P. Azarkevich E., Nikolskaya M., Chirkina M., Sokol. Observation of discrepancy between the degradation of polymer scaffolds in vitro and in vivo according to high-resolution ultrasound technique. European Polymer Journal, 2023, 195. 112248 https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2023.112248.Morokov N., Yabbarov N., Sedush A., Bogachenkov A., Malykhin V., Demina P. Azarkevich E., Nikolskaya M., Chirkina M., Sokol. Observation of discrepancy between the degradation of polymer scaffolds in vitro and in vivo according to high-resolution ultrasound technique. European Polymer Journal, 2023, 195. 112248 https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2023.112248.Morokov E., Titov S., Levin V. In situ high-resolution ultrasonic visualization of damage evolution in the volume of quasi-isotropic CFRP laminates under tension. Composites Part B 247 (2022) 110360. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110360.Morokov E., Titov S., Levin V. In situ high-resolution ultrasonic visualization of damage evolution in the volume of quasi-isotropic CFRP laminates under tension. Composites Part B 247 (2022) 110360. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110360.Galal R.M., Elhotieby M.M., Hamza G.E. & Aldimiery Y. (2024). Assessement of different materials used for fabrication of fixed free fixed dental prostheses. Finite element analysis. Research Square (Research Square). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3972485/v1.Galal R.M., Elhotieby M.M., Hamza G.E. & Aldimiery Y. (2024). Assessement of different materials used for fabrication of fixed free fixed dental prostheses. Finite element analysis. Research Square (Research Square). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3972485/v1.Kaur H. (2025). The Mechanical behaviour of crowns fabricated from Multilayered Zirconia for mandibular molars in bruxers using Finite Element Analysis (FEA). In University of Manitoba, A Thesis Submitted to the Faculty of Graduate Studies of the University of Manitoba in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of MASTER OF DENTISTRY (PROSTHODONTICS) [Thesis].Kaur H. (2025). The Mechanical behaviour of crowns fabricated from Multilayered Zirconia for mandibular molars in bruxers using Finite Element Analysis (FEA). In University of Manitoba, A Thesis Submitted to the Faculty of Graduate Studies of the University of Manitoba in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of MASTER OF DENTISTRY (PROSTHODONTICS) [Thesis].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.