邊緣設(shè)計對全鋯冠強度、密合性和邊緣質(zhì)量影響的體外研究進展*

葉倩倩 趙 靜 鄭園娜

氧化鋯陶瓷自二十世紀(jì)九十年代初被引入牙科修復(fù)領(lǐng)域以來，主要用于制作全瓷修復(fù)體的基底[1]。但是，表面飾瓷的氧化鋯全瓷修復(fù)體常因飾瓷層崩裂或剝脫，導(dǎo)致修復(fù)體過早失敗[2]。Marchark 等[3]于2011 年首次報道了無需飾瓷的完全解剖形態(tài)氧化鋯冠（簡稱全鋯冠）的修復(fù)病例，此后，全鋯冠的臨床應(yīng)用越來越廣泛[4-6]。

固定修復(fù)體的邊緣（margin）是修復(fù)體與預(yù)備體唯一與口腔環(huán)境發(fā)生連通的區(qū)域[7]。合適的邊緣設(shè)計和精確的牙體預(yù)備關(guān)系到修復(fù)體的長期穩(wěn)定性及美學(xué)效果[4]。邊緣設(shè)計既要考慮形態(tài)又要考慮厚度[8]。固定修復(fù)體的邊緣形態(tài)主要分為肩臺邊緣（sho?ulder edge）、凹槽邊緣（chamfer edge）、刃狀邊緣（knife edge，亦稱羽狀邊緣feather edge）、斜面邊緣（bevel edge）等[9]。肩臺邊緣與預(yù)備體軸面一般成直角，能為修復(fù)體邊緣提供足夠的空間，滿足修復(fù)體強度及美觀要求；但90°的內(nèi)線角處可能產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成邊緣瓷崩裂，因此應(yīng)預(yù)備成內(nèi)線角圓頓的直角肩臺[9]。凹槽邊緣，可分為淺凹槽邊緣和深凹槽邊緣，牙體預(yù)備量較肩臺邊緣更為保守，邊緣位置清晰，但易形成無基釉邊緣，對修復(fù)體遠(yuǎn)期效果產(chǎn)生不利影響；為避免無基釉的產(chǎn)生，預(yù)備時凹槽邊緣寬度不應(yīng)超過預(yù)備車針的半徑[9,10]。刃狀邊緣所需預(yù)備的牙體組織量最少，修復(fù)體邊緣趨于刀刃狀薄邊；刃狀邊緣在制作過程中易變形，以往僅用于強度高的金屬邊緣[9]。

肩臺邊緣及凹槽邊緣是全鋯冠常采用的邊緣形態(tài)。近年來，隨著高強度氧化鋯陶瓷和高精度計算機輔助設(shè)計與加工制造（Co?mputer-Aided Design And Manufacturing，CAD/CAM）的發(fā)展，更符合微創(chuàng)理念的刃狀邊緣在全鋯冠的邊緣設(shè)計中得以應(yīng)用[11,12]。目前，臨床上尚未就全鋯冠的邊緣設(shè)計達成共識，修復(fù)體邊緣設(shè)計仍主要依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗和對患牙余留牙體情況的判斷。因此，本文就不同邊緣設(shè)計對全鋯冠抗折強度、邊緣密合性和邊緣質(zhì)量影響的體外研究進展進行綜述，以期為未來進行臨床研究提供思路，為全鋯冠的邊緣設(shè)計提供循證依據(jù)。

1.邊緣設(shè)計對全鋯冠抗折強度的影響

1.1 邊緣厚度對全鋯冠抗折強度的影響 采用肩臺邊緣和凹槽邊緣形態(tài)時，全鋯冠的抗折強度隨著邊緣厚度的增加而提高[8,13,14]。同時，Nakamura等[8]發(fā)現(xiàn)咬合面厚度對凹槽邊緣全鋯冠的抗折強度也有影響，提示我們在邊緣厚度不足時，可以通過適當(dāng)增加咬合面厚度來提高全鋯冠的整體抗折強度[15]。相反，當(dāng)咬合空間不足時，不宜采用過薄的邊緣設(shè)計。

1.2 邊緣形態(tài)對全鋯冠抗折強度的影響 在Findakly 等[16]的研究中，刃狀邊緣全鋯冠的抗折強度不及1.0 mm 肩臺邊緣全鋯冠。但是，相比邊緣較薄的凹槽和肩臺邊緣全鋯冠，刃狀邊緣全鋯冠具有更高的抗折強度[14,17]，這可能與邊緣形態(tài)不同，全鋯冠的應(yīng)力分布模式不同有關(guān)[16]。凹槽邊緣和肩臺邊緣全鋯冠受力時，冠邊緣分散咬合應(yīng)力，當(dāng)咬合應(yīng)力達到一定程度時，全鋯冠邊緣容易折裂；而刃狀邊緣全鋯冠受力時，應(yīng)力主要集中在全鋯冠咬合面，冠邊緣不分擔(dān)咬合應(yīng)力，相比較薄的冠邊緣，較厚的咬合面能承受更大的應(yīng)力，因此刃狀邊緣全鋯冠的整體抗折強度更高。

1.3 邊緣形態(tài)對全鋯冠斷裂模式的影響Niwut 等[13]和Marit 等[18]發(fā)現(xiàn)凹槽邊緣全鋯冠的裂紋起源于冠邊緣的微小缺陷，裂紋沿著壓縮應(yīng)力環(huán)方向，向軸面和咬合面擴展。但是，也有研究顯示無論采用何種邊緣形態(tài)，裂紋均起源于全鋯冠咬合面的加載點下方[14,16,17]。這些差異可能是實驗設(shè)計的細(xì)節(jié)不同造成，例如樣品不同、加載頭直徑、代型彈性模量及老化方式不同等。不同邊緣形態(tài)的全鋯冠，裂紋擴展特點不同。肩臺邊緣和凹槽邊緣全鋯冠的裂紋從全鋯冠咬合面的加載點下方向冠邊緣擴展，最終導(dǎo)致基牙頸部和/或冠邊緣斷裂。刃狀邊緣全鋯冠的裂紋向代型/基牙的咬合面擴展，最終多以冠中線斷裂為主[16]。

上述研究中的全鋯冠，無論采取何種邊緣設(shè)計，其抗折強度均遠(yuǎn)高于人體最大咬合力850 N[19]，能夠滿足臨床需求。當(dāng)采用較薄的肩臺邊緣和凹槽邊緣，特別是刃狀邊緣設(shè)計時，確保全鋯冠的咬合面有一定的厚度對于獲得較高的抗折強度非常重要。

2.邊緣設(shè)計對全鋯冠邊緣密合性及微滲漏的影響

優(yōu)秀的邊緣密合性是固定修復(fù)成功的關(guān)鍵因素之一，較大的邊緣間隙會導(dǎo)致粘接劑溶解、菌斑堆積，還會造成基牙牙頸部微滲漏，導(dǎo)致繼發(fā)齲、牙髓炎、牙髓壞死等，最終造成修復(fù)失敗[20]。

2.1 邊緣厚度對全鋯冠邊緣密合性的影響 關(guān)于邊緣厚度對全鋯冠邊緣密合性是否有影響，目前的研究結(jié)果尚存在爭議。Mina等[21]的研究顯示，邊緣厚度對凹槽邊緣全鋯冠的垂直邊緣間隙無顯著影響。但是Walaa 等[22]得到相反的結(jié)論，相比于0.5 mm 和1.2 mm，將邊緣厚度設(shè)置為1.0 mm都更利于凹槽邊緣全鋯冠的邊緣密合。同時，該研究還揭示了邊緣厚度、咬合面厚度及燒結(jié)工藝這三個因素之間的交互作用。氧化鋯在高溫下發(fā)生蠕變，全鋯冠越薄，內(nèi)部應(yīng)力越大，燒結(jié)過程中蠕變越嚴(yán)重，從而造成較大的垂直邊緣間隙。氧化鋯蠕變率隨著溫度升高呈指數(shù)提高，快速燒結(jié)工藝溫度高于標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)工藝，因此，采用快速燒結(jié)工藝制作的全鋯冠的垂直邊緣間隙普遍高于標(biāo)準(zhǔn)工藝。上述實驗均采用直接觀察法測量垂直邊緣間隙，結(jié)果差異可能是實驗樣本量較少導(dǎo)致的。有文獻報道[23]測試至少30 個樣本，對每個樣本進行至少50 次測量才可產(chǎn)生可靠的結(jié)果。同時上述研究采用不同品牌的氧化鋯，蠕變速率不同也會導(dǎo)致測量結(jié)果偏差。目前，未見關(guān)于邊緣厚度對肩臺邊緣全鋯冠邊緣密合性影響的相關(guān)研究。

2.2 邊緣形態(tài)對全鋯冠邊緣密合性的影響 邊緣厚度相同（1.0 mm）的凹槽邊緣和肩臺邊緣全鋯冠，垂直邊緣間隙沒有顯著差異[24]。刃狀邊緣全鋯冠和1.0 mm 肩臺邊緣全鋯冠，垂直邊緣間隙也沒有顯著差異[25]。Ji 等[24]發(fā)現(xiàn)，氧化鋯品牌與邊緣形態(tài)對全鋯冠絕對邊緣間隙具有顯著影響，Prettau Zirco?nia 組全鋯冠邊緣過度延伸，凹槽邊緣絕對邊緣間隙顯著小于肩臺邊緣，而Zeno?star ZR translucent 組全鋯冠邊緣延伸不足，肩臺邊緣絕對邊緣間隙顯著小于凹槽邊緣，這可能和不同品牌的氧化鋯收縮率不同有關(guān)。

2.3 邊緣形態(tài)對全鋯冠微滲漏的影響 產(chǎn)生微滲漏的主要原因是修復(fù)材料與牙體組織的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度急劇變化時產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而形成邊緣裂縫[26]。保持冠邊緣完整是減小微滲漏的關(guān)鍵因素之一[27]。

Ferrari等[28]研究發(fā)現(xiàn)，刃狀邊緣與凹槽邊緣全鋯冠的邊緣微滲漏無顯著性差異。這是由于材料和加工工藝不斷發(fā)展，全鋯冠的邊緣缺陷得到有效控制，降低了邊緣微滲漏的發(fā)生[27]。但該研究未進行冷熱循環(huán)及動態(tài)疲勞加載實驗，研究結(jié)果僅代表全鋯冠粘接初期的邊緣微滲漏現(xiàn)象。

綜上，采用不同邊緣設(shè)計的全鋯冠的邊緣密合性均可滿足臨床要求[29]。為了獲得更好的邊緣密合性，更多因素需要被考量，例如原材料品牌、修復(fù)體的厚度、燒結(jié)工藝等。未來需要設(shè)計嚴(yán)格的隨機對照實驗及長期臨床隨訪，以進一步研究邊緣設(shè)計對全鋯冠的邊緣密合性和微滲漏的影響。

3. 邊緣設(shè)計對不同制造工藝的全鋯冠邊緣質(zhì)量的影響

良好的邊緣質(zhì)量是影響修復(fù)體長期穩(wěn)定性的重要因素，減少修復(fù)體邊緣缺陷，增加修復(fù)體邊緣完整性可減少機械并發(fā)癥及生物并發(fā)癥[30]。邊緣缺陷的形成與修復(fù)材料組成、邊緣設(shè)計及應(yīng)用制造工藝有關(guān)[30,31]。

3.1 邊緣設(shè)計對減材制造的全鋯冠邊緣質(zhì)量的影響 目前，全鋯冠最常用的制造工藝為軟加工技術(shù)，即將氧化鋯粉體制成塊體并進行預(yù)燒結(jié)，再根據(jù)CAD獲得的修復(fù)體數(shù)字化蠟型，采用CAM 對預(yù)燒結(jié)氧化鋯瓷塊切削成型，完全燒結(jié)后得到最終修復(fù)體[32]。有文獻報道，相比凹槽邊緣和肩臺邊緣全鋯冠，刃狀邊緣全鋯冠在制作過程中更易崩瓷，加工難度更高[33]。這是由于氧化鋯瓷塊表面和內(nèi)部都存在堆積缺陷，預(yù)燒結(jié)后瓷塊呈現(xiàn)脆性，因此切削過程中容易出現(xiàn)崩瓷。盡管有研究證實采用硬加工技術(shù)制造的0.5 mm 凹槽邊緣全鋯冠，其邊緣質(zhì)量優(yōu)于軟加工技術(shù)[30]。但是，由于需要專門的切削設(shè)備和耗材，硬加工技術(shù)很難得到推廣[32]。

3.2 邊緣設(shè)計對增材制造的全鋯冠邊緣質(zhì)量的影響 近年來，牙科修復(fù)體的增材制造技術(shù)飛速發(fā)展，3D 打印牙科修復(fù)體成為修復(fù)體制造領(lǐng)域的研究熱點。立體光固化成型技術(shù)（Stereo?litho?graphy Appearance，簡稱SLA）是目前研究最為深入，最具臨床應(yīng)用前景的一種3D 打印技術(shù)。最近的一項研究報道[33]，分別采用SLA 和軟加工技術(shù)，制造0.5 mm 凹槽邊緣和0.5 mm 肩臺邊緣全鋯冠，所有全鋯冠的邊緣均表現(xiàn)為光滑無缺陷，但兩種技術(shù)在應(yīng)用于制造刃狀邊緣全鋯冠時均產(chǎn)生了或大或小的邊緣缺陷。

Shen等[34]發(fā)明了三維膠態(tài)沉積法制造全鋯冠。修復(fù)體初坯由納米氧化鋯膠體沉積而成，在未經(jīng)燒結(jié)的狀態(tài)下，對邊緣和粘接面進行切削成型，該過程中材料發(fā)生塑性形變，不易崩瓷[35]。與傳統(tǒng)的軟加工技術(shù)相比，采用三維膠態(tài)沉積法制造的凹槽邊緣和刃狀邊緣全鋯冠，邊緣缺陷都更少，邊緣質(zhì)量更高[35,36]。研究發(fā)現(xiàn)，邊緣厚度對采用三維膠態(tài)沉積法制造的凹槽邊緣全鋯冠的邊緣質(zhì)量有影響，0.3 mm 凹槽邊緣全鋯冠邊緣缺陷率高于0.5 mm凹槽邊緣全鋯冠[36]。

目前，增材制造技術(shù)在牙科陶瓷修復(fù)體成型領(lǐng)域仍處于起步階段，為了提高全鋯冠的邊緣加工質(zhì)量，需不斷優(yōu)化修復(fù)材料和制造工藝，同時進一步完善相關(guān)評價。

4.總結(jié)與展望

憑借優(yōu)秀的機械性能、生物相容性和不斷跟進的美學(xué)性能，全鋯冠受到越來越多醫(yī)生和患者的歡迎。大量體外研究證實，無論采用何種邊緣設(shè)計，全鋯冠的抗折強度和邊緣密合性均能滿足臨床需求。由于影響全鋯冠的抗折強度和邊緣密合性的因素較多，且多個因素間存在交互作用，因此為了進一步提高全鋯冠的抗折強度和邊緣密合性，需要在臨床設(shè)計和制作過程中考量更多相關(guān)因素。減材制造技術(shù)制作的全鋯冠在邊緣過薄時容易發(fā)生崩瓷，從而影響邊緣加工質(zhì)量和邊緣完整性。新型增材制造工藝，初步展現(xiàn)出了制作高邊緣質(zhì)量全鋯冠的潛力。但邊緣設(shè)計對采用新型增材制造工藝制作的全鋯冠的抗折強度、密合性和邊緣加工質(zhì)量的影響還有待進一步研究。

截至目前全鋯冠的臨床應(yīng)用僅十余年，關(guān)于全鋯冠的臨床研究多為中短期研究。凹槽邊緣和肩臺邊緣全鋯冠的1-3 年成功率為93.6～100%[5,37]，缺乏有關(guān)刃狀邊緣全鋯冠臨床療效的報道。未來亟待更多的臨床研究來明確邊緣設(shè)計對全鋯冠臨床修復(fù)成功率的影響，從而為全鋯冠的邊緣設(shè)計提供更全面可靠的循證依據(jù)。