不同光學印模法對全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性影響的實驗研究

譚發(fā)兵 王璐 付鋼 吳樹洪 金萍

（1.重慶醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院 修復科；2.晶美義齒制作有限公司，重慶 400015）

Cerec系統(tǒng)是目前發(fā)展最完善的牙科計算機輔助設計與制作（computer aided design/computer aided manufacture，CAD/CAM）系統(tǒng)，它包括椅旁采集光學印模（直接法）的Cerec 3D系統(tǒng)和技工室采集光學印模（間接法）的inlab系統(tǒng)[1-2]。二者都依賴相似的CAD/CAM技術，但在光學印模獲取方式、修復體材料選擇、提供的修復體種類方面存在不同[3]。目前，國內(nèi)外學者關于修復體適合性的研究很多，但對影響修復體適合性的光學印模獲取方式的研究關注較少，特別是對最新應用于臨床的Cerec 3D/Inlab MC XL系統(tǒng)的研究十分有限。本實驗通過研究Cerec 3D/Inlab MC XL系統(tǒng)不同光學印模法對Cerec Blocs全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性的影響，為光學印模技術在臨床修復中的應用提供指導。

1 材料和方法

1.1 主要實驗材料和設備

可切削陶瓷Cerec Blocs、Cerec 3D/Inlab MC XL系統(tǒng)（Sirona公司，德國），真空攪拌機（Whip-Mix公司，美國），硅橡膠印模材料（Shofu公司，日本），Panavia21樹脂粘接劑（Kuraray公司，日本），金屬全冠預備體模型（重慶醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院義齒制作中心），掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）（Hitachi公司，日本）。

1.2 試件的制備

1.2.1 制備體的設計和復制 制作一金屬材質(zhì)的右側(cè)下頜第一磨牙標準全冠預備體模型，規(guī)格為：高5 mm，面直徑5 mm，聚合度l5°，凹面形肩臺寬1.2 mm；頰、舌、近、遠中邊緣設計一直徑1 mm、深1 mm的溝作為冠就位和切割的定位標志。采用硅橡膠印模材料翻制一高質(zhì)量的預備體陰模模型，精確稱取超硬石膏材料后，按廠家要求的混水率均勻調(diào)拌30 s，真空條件下灌注于硅橡膠陰模模型中，30 min后脫模，檢查超硬石膏代型的完整性，去除有氣泡缺損的代型，最終獲得標準代型32個，靜置48 h，備用。

1.2.2 光學印模采集和全瓷冠的設計制作 采用隨機抽樣法，在復制得到的32個代型中選取16個代型用于全瓷冠的粘接，另外16個代型用于光學印模采集，其中直接法和間接法各隨機選取8個。直接法和間接法的光學印模采集以及全瓷冠的設計均由同一人完成。

直接法步驟如下。通過固定螺絲將模型固定于仿頭?？趦?nèi)，按臨床Cerec 3D直接光學印模法的操作要求，采用vita cerec power在代型上噴粉后Cerec 3D攝像機采集光學印模。采集光學印模時,要求手持3D掃描單元在患者口內(nèi)或口外選擇適當?shù)闹c，調(diào)整焦距，使攝像頭距牙預備體最低點10～14 mm，攝像頭鏡面與牙預備體長軸成約80°角，得到的代型圖像需顯示完整牙預備體形態(tài)，無陰影和缺損；V2.40R1800軟件畫底線，設計全瓷冠的外形，預設空間值為0 μm。采用Inlab MC XL切削單元（根據(jù)瓷材料不同自動選擇相應型號的切削車針，如Cerec Blocs選擇12號錐形和柱形金剛砂車針）加工得到8個Cerec Blocs全瓷冠，以備粘接。

間接法步驟如下。模擬口內(nèi)取模再分別復制隨機選取的8個代型1次，得到8個超硬石膏制備體代型，噴粉后在技工室采用inEos掃描單元完成光學印模采集。采集光學印模時，根據(jù)要求調(diào)整inEos掃描單元焦距，得到清晰完整的光學印模圖像。V2.40R 1800軟件畫底線、設計全瓷冠的外形，預設空間值為0 μm。采用Inlab MC XL切削單元加工（車針型號選擇同直接法）得到8個Cerec Blocs全瓷冠，以備粘接。

1.2.3 全瓷冠的粘接 按照產(chǎn)品使用說明調(diào)和Panavia 21樹脂粘接劑，分別將直接法和間接法得到的全瓷冠隨機粘接于代型上，粘接壓力為5 kg，持續(xù)10 min[4-5]。去盡邊緣多余粘接劑，室溫放置24 h待其完全干燥。

1.3 全瓷冠適合性的評價

采用修正美國公共衛(wèi)生服務（United States Public Health Service，USPHS）標準[6]評價每個全瓷冠的邊緣適合性，評價標準分為4級。A級：實驗者不能探及邊緣，或能探及邊緣但沒有明顯可見的縫隙；B級：實驗者能探及邊緣，或可見縫隙經(jīng)探查能進入，但牙預備體并未暴露；C級：能進入縫隙，牙預備體暴露；D級：修復體邊緣破裂。掃描電鏡下客觀評價全瓷冠的邊緣和內(nèi)部適合性。

1.3.1 修正USPHS標準評價全瓷冠邊緣適合性 粘接前，由1名醫(yī)師標定每個試件的4個軸面邊緣交角點和軸面邊緣中點，共計8個測試點；2.5倍放大條件下對全瓷冠邊緣情況進行評定[7]。要求2位實驗員經(jīng)培訓后評價一致性在90%以上，產(chǎn)生不同意見時由1位資深醫(yī)師決定，每個測試點達到A或B級時為可接受，C或D級為不可接受。

1.3.2 SEM法測試全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性 在參考其他學者[8-10]實驗方法的基礎上，將粘接好的全瓷冠在室溫條件下用自凝樹脂包埋，形成直徑為10mm、高為10 mm的圓柱體。放置24 h后在水流降溫條件下，用切割機（配有0.2 mm厚、砂粒精細的金屬切割片）沿近遠中、頰舌向定位線切開，切割后的試件剖面非常光滑清晰，層次分明，無肉眼可見的瓷破損（圖1）。

試件剖面噴金后，在25 kV加速電壓，放大50倍條件下完成電鏡掃描。另1名實驗者用北航CM-2000B軟件測定剖面12個點的適合性（圖2），軸面和面適合性代表冠內(nèi)部適合性。為避免切割技術造成適合性信息丟失，每點分別在2個半側(cè)面上測量3次，取平均值。邊緣適合性大于120 μm為臨床不能接受，小于等于120 μm為臨床可接受。

圖 1 切開后的樣本剖面Fig 1 Section of specimen after slicing

圖 2 全瓷冠適合性測量點Fig 2 Measuring points of all-ceramic crown′s fit

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SAS 9.1軟件對2種印模法實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，頻數(shù)（等級）資料組間比較采用非參數(shù)秩和檢驗（Kruskal-Wallis Test），率的組間比較采用χ2檢驗；計量資料以±s表示，組間比較采用單因素方差分析（one-way ANOVA）。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 修正USPHS標準評價結(jié)果

采用修正USPHS標準評價全瓷冠邊緣適合性，在用直接法制備的全瓷冠的測試點中，A、B、C、D級分別為33、22、7、2個；在用間接法制備的全瓷冠的測試點中，A、B、C、D級分別為30、27、4、3個。經(jīng)非參數(shù)秩和檢驗（Kruskal-Wallis Test），直接法與間接法制備全瓷冠的邊緣適合性相比較，其差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。16個全瓷冠的128個邊緣測試點中共有16個不能接受，112個能接受，可接受率為87.5%，其中直接法與間接法制備的全瓷冠中分別有9、7個測試點不可接受，可接受率分別為85.9%、89.1%。經(jīng)χ2檢驗，2種光學印模法可接受率間差異無統(tǒng)計學意義（χ2=0.27，P＞0.05）。

2.2 SEM法測試結(jié)果

2.2.1 SEM下全瓷冠的邊緣和內(nèi)部適合性 SEM下全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性的檢測結(jié)果見圖3。由圖3可見，Cerec Blocs冠各部位的適合性存在明顯不同，肩臺與軸面交接處的粘接層間隙較邊緣或軸面大，面測試點的粘接層間隙最大，軸面次之，邊緣最小。

圖 3 全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性 SEM ×50Fig 3 The marginal and internal fit of all-ceramic crown SEM ×50

2.2.2 全瓷冠冠適合性的測試結(jié)果 全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性的測試結(jié)果見表1。由表1可見，各組邊緣適合性均小于120 μm，內(nèi)部適合性均小于150 μm，但各組冠面適合性較差，其中最小值為直接法的187.2 μm，最大值是間接法的269.7 μm。對實驗測得的數(shù)據(jù)采用單因素方差分析，結(jié)果顯示，2組全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性結(jié)果比較，其差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），但是直接法在近中、頰面、舌面、面等觀察項的適合性優(yōu)于間接法（P＜0.05），間接法遠中軸面適合性優(yōu)于直接法（P＜0.05）。直接法遠中軸面適合性較差，與近中比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），而間接法近遠中軸面比較差異無統(tǒng)計學

意義（P＞0.05）。直接法、間接法組內(nèi)頰、舌面適合 性相比較，其差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表 1 邊緣和內(nèi)部適合性的測試結(jié)果（μm，n=8，±s）Tab 1 Results of marginal and internal fit by SEM（μm，n=8，±s）

表 1 邊緣和內(nèi)部適合性的測試結(jié)果（μm，n=8，±s）Tab 1 Results of marginal and internal fit by SEM（μm，n=8，±s）

注：#為與直接法比較，P＜0.05；*為與直接法近中比較，P＜0.01。

組別 邊緣內(nèi)部近中 遠中 頰面 舌面 面 ±s直接法 43.2±15.0 85.9±32.0 171.3±61.9* 87.7±29.7 90.3±26.4 216.1±22.8 119.1±60.6間接法 38.3±19.3 97.9±22.1# 101.0±20.2# 98.9±19.6# 102.8±23.7# 240.6±18.7# 112.4±45.0

直接法與間接法全瓷冠的64個邊緣測試點均為臨床可接受，并且可接受率均為100%。與修正USPHS法的可接受率（87.5%）相比較，這2種評價方法的臨床可接受程度相近，并且檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種光學印模法的16個全瓷冠中有13個評價結(jié)論完全一致。

3 討論

CAD/CAM技術作為目前最為先進的修復技術已在臨床上應用多年，除了在設計手段和加工方式與傳統(tǒng)方法有所不同之外，更大的區(qū)別在于它采用了直觀的光學印模技術。目前，國內(nèi)外學者對不同光學印模法對全瓷冠適合性影響的研究尚存在爭議，國內(nèi)有學者[11]研究直接法和間接法對Cerec 2 CAD/CAM系統(tǒng)全瓷底層冠適合性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2種光學印模法對全瓷底層冠適合性無影響，但Luthardt等[12]研究Cerec 3 CAD/CAM系統(tǒng)全瓷冠適合性時發(fā)現(xiàn)直接法和間接法的冠邊緣適合性較差，而冠內(nèi)部間接法比直接法的適合性更好。

本實驗采用的Cerec 3D/Inlab MC XL系統(tǒng)與前幾代Cerec系統(tǒng)相比具有更快捷、精確、安靜、方便的特點[13]。其直接法和間接法獲取光學印模的方式也是不同的，前者是采用Cerec 3D掃描單元在患者口內(nèi)完成三維光學印模采集，而后者是針對技工室所設計的CAD/CAM系統(tǒng)，需要在口內(nèi)取模后翻制石膏模型，在技工室采用inEos掃描單元完成光學印模采集，以上不同可能導致修復體的適合性存在差異。

修正USPHS標準和SEM法是評價修復體適合性的2種方法，多位學者[4，7，10，14]在實驗研究中證明其具有較好的科學性和可行性，本實驗也采用這2種方法來評價全瓷冠的適合性。在本實驗條件下，修正USPHS標準顯示直接法和間接法的邊緣適合性和可接受率間差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），16個全瓷冠的邊緣測試點臨床可接受率為87.5%，其中有13個全瓷冠與SEM法評價的可接受結(jié)果完全一致，這與Akbar等[7]的報道結(jié)論相似。但需要指出的是，直接法和間接法組內(nèi)均出現(xiàn)了一定比例的不可接受試樣，且不同試件同一邊緣位點的適合性也存在差異，其原因可能與實驗操作者的主觀評價存在差異有關。

另外，計算機上全瓷冠邊緣位置的設定、Inlab MC XL切削單元的機械加工精度、不同Cerec Blocs瓷塊間材質(zhì)的細微差異也可能導致最終完成的全瓷冠試件的特定邊緣位點的適合性存在差異。因此，在應用Cerec 3D/Inlab MC XL系統(tǒng)時，對于人為可控制的因素應注意強化醫(yī)師的操作能力，以盡可能避免影響修復體的邊緣適合性。

SEM法顯示直接法和間接法全瓷冠邊緣和內(nèi)部適合性結(jié)果比較，其差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），但直接法遠中軸面適合性較差，與近中軸面比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），說明光學印模法對Cerec Blocs全瓷冠的邊緣適合性無影響，但直接法采集光學印模時遠中軸面存在陰影現(xiàn)象，分析可能與直接法Cerec 3D成像設備的三角線成像原理有關[15]。Cerec 3D成像設備以一定角度發(fā)出的光束經(jīng)過牙預備體軸線角到達預備體肩臺時，成像設備可能無法接受到由光束線、牙預備體軸壁、肩臺構(gòu)成的三角形區(qū)域內(nèi)的反射光束，這一區(qū)域?qū)⑿纬申幱埃蜻@一區(qū)域通常出現(xiàn)在牙預備體的遠中部分，Mou等[15]將其稱為遠中陰影現(xiàn)象。此外，SEM法還顯示直接法在近中、頰面、舌面、面的適合性均優(yōu)于間接法（P＜0.05），說明光學印模法對全瓷冠內(nèi)部適合性有一定影響，這可能與2種光學印模法采用了不同掃描單元有關。Cerec 3D成像設備和InEos掃描單元是2種基于不同原理在不同環(huán)境下使用的掃描單元[16]。有學者[8]研究表明Inlab激光掃描比Cerec 3D掃描顯示了更好的準確性，但在本實驗條件下，考慮到直接法采集光學印模時易受口內(nèi)操作空間及環(huán)境的影響，而間接法得到的光學印模精確性又可能受印模、模型因素的影響，所以尚無法判斷直接法Cerec 3D掃描與間接法inEos掃描哪種具有更好的準確性。

良好的邊緣適合性是修復體獲得長期壽命的前提，Dickinsona等[17]研究表明全瓷冠的適合性與斷裂強度之間存在線性關系，適合性差的全瓷冠常從內(nèi)表面開始斷裂。此外，適合性差的修復體還將產(chǎn)生一系列臨床問題。目前，大多數(shù)學者[18]認為修復體臨床可接受的邊緣縫隙應小于120 μm，但對冠內(nèi)部適合性目前尚無明確的界定范圍，有些研究者[19]提到200～300 μm的內(nèi)部間隙是可以接受的，但尚無科學證據(jù)。在應用SEM法測定冠適合性的研究中，Akbar等[7]測得凹面形肩臺冠的邊緣適合性為（65.9±38.7）μm，還有學者[8]測得Cerec Inlab冠的邊緣和內(nèi)部適合性分別為（43±23）、（114±58）μm。在本實驗條件下SEM法顯示直接法和間接法的所有邊緣測試點均小于120 μm，說明Cerec 3D/Inlab MC XL系統(tǒng)可以制作出邊緣適合性良好的全瓷修復體。直接法和間接法冠內(nèi)部適合性均小于150 μm，但面適合性相對較差，范圍為187.2～269.7 μm，分析可能與牙預備體代型表面噴涂的成像粉有關。由于噴涂成像粉時不易控制噴出量，可能造成實驗設計的平面形面上的成像粉量（密度和厚度）較其他部位多，進而直接影響冠的面適合性。此外，粘接層空間值的設置也可能影響全瓷冠的內(nèi)部適合性，因此還需進一步探討不同粘接空間值設置對修復體內(nèi)部適合性的影響。

在本實驗條件下，SEM法顯示2種光學印模法得到的全瓷冠邊緣適合性均在臨床可接受范圍內(nèi)（小于120 μm），但直接法和間接法采集光學印模對內(nèi)部適合性有一定影響。實驗采用的修正USPHS和SEM法均顯示直接法和間接法采集光學印模對Cerec Blocs全瓷冠邊緣適合性無影響，2種方法對邊緣適合性的評價結(jié)論相同，說明修正USPHS標準法也是臨床上評價冠邊緣適合性的可靠方法。

[1] Allen KL,Schenkel AB,Estafan D.An overview of the CEREC 3D CAD/CAM system[J].Gen Dent,2004,52（3）：234-235.

[2] M?rmann WH.The evolution of the CEREC system[J].J Am Dent Assoc,2006,137（Suppl）：7S-13S.

[3] Fasbinder DJ.CAD/CAM ceramic restorations in the operatory and laboratory[J].Compend Contin Educ Dent,2003,24（8）：595-598,600-604.

[4] Beuer F,Aggstaller H,Edelhoff D,et al.Marginal and internal fits of fixed dental prostheses zirconia retainers[J].Dent Mater,2009,25（1）：94-102.

[5] Proussaefs P.Crowns cemented on crown preparations lacking geometric resistance form.PartⅡ：Effect of cement[J].J Prosthodont,2004,13（1）：36-41.

[6] Cvar JF,Ryge G.Reprint of griteria for the clinical evaluation of dental restorative materials.1971[J].Clin Oral Investig,2005,9（4）：215-232.

[7] Akbar JH,Petrie CS,Walker MP,et al.Marginal adaptation of Cerec 3 CAD/CAM composite crowns using two different finish line preparation designs[J].J Prosthodont,2006,15（3）：155-163.[8] Bindl A,M?rmann WH.Marginal and internal fit of all-ceramic CAD/CAM crown-copings on chamfer preparations[J].J Oral Rehabil,2005,32（6）：441-447.

[9] Reich S,Wichmann M,Nkenke E,et al.Clinical fit of all-ceramic three-unit fixed partial dentures,generated with three different CAD/CAM systems[J].Eur J Oral Sci,2005,113（2）：174-179.

[10]Bindl A,M?rmann WH.Fit of all-ceramic posterior fixed partial denture frameworksin vitro[J].Int J Periodontics Restorative Dent,2007,27（6）：567-575.

[11]王華蓉,岳莉,李勇,等.間接印模法對CAD/CAM全瓷底層冠適合性影響[J].臨床口腔醫(yī)學雜志,2003,19（3）：131-132.WANG Hua-rong,YUE Li,LI Yong,et al.The effect on indirect impression taking method on the CAD/CAM all-ceramic coping crown′s fitness[J].J Clin Stomatol,2003,19（3）：131-132.

[12]Luthardt RG,Bornemann G,Lemelson S,et al.An innovative method for evaluation of the 3-D internal fit of CAD/CAM crowns fabricated after direct optical versus indirect laser scan digitizing[J].Int J Prosthodont,2004,17（6）：680-685.

[13]Schneider W.No compromises the new CEREC MC XL and in-Lab MC XL milling machines[J].Int J Comput Dent,2007,10（1）：119-126.

[14]Posselt A,Kerschbaum T.Longevity of 2 328 chairside Cerec inlays and onlays[J].Int J Comput Dent,2003,6（3）：231-248.

[15]Mou SH,Chai T,Wang JS,et al.Influence of different convergence angles and tooth preparation heights on the internal adaptation of Cerec crowns[J].J Prosthet Dent,2002,87（3）：248-255.

[16]Kurbad A,Reichel K.InEOS—new system component in Cerec 3D[J].Int J Comput Dent,2005,8（1）：77-84.

[17]Dickinsona JG,Moore BK,Arris RK,et al.A comparative study of the strength of aluminous porcelain and all-ceramic crowns[J].J Prosthet Dent,1989,61（3）：297-304.

[18]Tsitrou EA,Northeast SE,van Noort R.Evaluation of the marginal fit of three margin designs of resin composite crowns using CAD/CAM[J].J Dent,2007,35（1）：68-73.

[19]Hickel R,Dasch W,Mehl A,et al.CAD/CAM-fillings of the future[J].Int Dent J,1997,47（5）：247-258.