冠厚度對前牙美學(xué)氧化鋯全鋯冠抗壓縮破壞力的影響

董少然 廉云敏 高嵐 王璞

目前眾多學(xué)者關(guān)注氧化鋯陶瓷顏色的開發(fā)。絢彩AT氧化鋯是愛迪特公司生產(chǎn)的前牙專用美學(xué)氧化鋯，半透性高達(dá)49%，根據(jù)Vita16色比色板鋯塊分為16 個顏色，并且通過手工分層壓制的加工工藝使每個顏色的鋯塊呈現(xiàn)出6層顏色過渡，臨床可以根據(jù)不同患者的需求以及牙冠尺寸來進(jìn)行CAD/CAM的切割制作，無需飾面瓷，避免了飾面瓷的剝脫，但這一美學(xué)氧化鋯的力學(xué)性能能否滿足美觀要求高的患者而應(yīng)用于后牙，有待進(jìn)一步研究。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

CAD/CAM專用絢彩AT氧化鋯、CAD/CAM專用愛迪特SHT氧化鋯(愛迪特有限公司；秦皇島)；牙體標(biāo)準(zhǔn)模型(Nissin公司；日本)；Cercon ceram love瓷粉(登士柏；德國)；鈷鉻金屬錠(吉爾巴赫；德國)；切削蠟(威蘭德；天津)；3M玻璃離子(3M公司，美國)；Dental System D800掃描儀(3Shape公司，丹麥)；Abutment Designer基牙設(shè)計軟件(3Shape公司，丹麥)；ROLAND DWX-50五軸聯(lián)動數(shù)字加工設(shè)備(日本)；澤康二代智能切割機(jī)(登士柏)；澤康加強(qiáng)型瓷化燒結(jié)爐(登士柏)；義獲嘉烤瓷爐(瑞士)；萬能材料試驗機(jī)(SKYVMC-1160H，深圳萬測試驗設(shè)備有限公司,蘇州)。

1.2 實驗方法

1.2.2 實驗分組與全冠的制作

圖 1 萬能試驗機(jī)的加載頭與全冠遠(yuǎn)中頰尖接觸

1.2.2.3 氧化鋯飾瓷冠的制作 CAD/CAM方法加工6 個SHT氧化鋯基底冠，基底冠厚度0.5 mm，用硅橡膠導(dǎo)板做引導(dǎo)上飾瓷燒結(jié)，飾瓷厚度控制在1.5 mm。上釉完成氧化鋯飾瓷冠的制作。n=6,均由同一技師完成制作，以減少誤差。

1.2.3 全鋯冠的粘接 嚴(yán)格按照3M玻璃離子水門汀的使用說明調(diào)和粘接劑，將全鋯冠就位于金屬代型上，以20 N的恒定壓力持續(xù)15 min[3]，待其硬固后去除多余粘接劑。靜置24 h待粘接劑完全硬固。

1.2.4 全鋯冠的抗壓縮試驗 在萬能試驗機(jī)上用記號筆標(biāo)記出金屬代型底座的位置，使之與金屬代型基底面形態(tài)一致，并確保上方加載頭與牙冠遠(yuǎn)中頰尖相對應(yīng)，使每次更換試件時加載點的位置不變(圖 2)。

圖 2 抗壓縮性能測試

用直徑為6 mm的平頭加載頭，采用5 KN的力值傳感器，以0.5 mm/min的加載速度緩慢垂直加壓于全鋯冠的功能尖上，通過計算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測，荷位移曲線突然下降便停止加載，此時計算機(jī)自動記錄下各個全鋯冠折裂時的力值，即為全鋯冠的抗壓縮破壞力。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1 斷裂模式

2.2 統(tǒng)計結(jié)果

各組實驗數(shù)據(jù)均符合正態(tài)性及方差齊性，3 組AT全鋯冠的抗壓縮破壞力進(jìn)行單因素方差分析：各組間的抗壓縮破壞力有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，即組間存在差異。進(jìn)行組間的兩兩比較，A組、B組、C組之間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。AT全鋯冠與SHT全鋯冠、SHT氧化鋯飾瓷冠組的抗壓縮破壞力進(jìn)行單因素方差分析得出各組之間抗壓縮破壞力有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，存在組間差異。組間兩兩比較，B組與D組、E組的抗壓縮破壞力無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，其余組間抗壓縮破壞力均有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05),統(tǒng)計結(jié)果見表 1。

表 1 各組全瓷冠間的抗壓縮強(qiáng)度 (N，n=6)

Tab 1 Compressive strength of each group (N， n=6)

注： 字母不同的組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P<0.05

3 討 論

全瓷冠抗壓縮破壞力受多種因素影響，如冠厚度，瓷材料，粘接劑的種類，加載力的施加方式，代型彈性模量等。而本實驗中粘接劑及代型的選擇、力的加載方式均完全一致，因此冠厚度和瓷材料為本實驗主要影響因素。

3.2 著色劑及穩(wěn)定劑的含量對全鋯冠抗壓縮破壞力的影響

目前氧化鋯的著色工藝主要有兩種，即內(nèi)著色和外著色[13]。內(nèi)著色：在氧化鋯粉體的制作過程中加入稀土氧化物或過渡金屬氧化物，使氧化鋯具有天然牙的色澤。外著色：將預(yù)燒結(jié)瓷塊切削后用特定的染色液進(jìn)行浸泡使其著色。前者著色呈色均勻、穩(wěn)定，可以為臨床應(yīng)用提供準(zhǔn)確可靠的顏色；浸泡染色液著色方式簡便，但染色液的濃度、浸泡時間以及預(yù)燒體的顯微結(jié)構(gòu)變化都有可能影響著色效果。絢彩AT氧化鋯采用內(nèi)著色的方法，將一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Fe2O3粉體摻雜到釔穩(wěn)定氧化鋯的粉體中，使其具有自然牙的色澤。然而在摻雜Fe2O3粉體的過程中需要球磨混料，這樣就打亂了原氧化鋯粉體的造粒，使得鋯塊燒結(jié)成型具有一定難度，故推測這可能是絢彩AT氧化鋯其抗壓縮破壞力下降的原因之一。

氧化鋯在不同溫度下以3 種晶相存在，室溫下氧化鋯會發(fā)生從四方相向單斜相的轉(zhuǎn)變，并且這一轉(zhuǎn)變帶來約7%～9%的體積增加，從而實現(xiàn)相變增韌機(jī)制。四方相氧化鋯具有更加優(yōu)良的力學(xué)性能和美學(xué)性能,在氧化鋯中加入適宜的穩(wěn)定劑會使四方相氧化鋯在室溫下以亞穩(wěn)態(tài)存在。氧化釔是目前最為常用的穩(wěn)定劑，技術(shù)較為成熟，已有研究表明[14]3%的部分釔穩(wěn)定氧化鋯綜合性能最佳。絢彩AT氧化鋯中氧化釔的含量為5%，含量較高，氧化釔含量的增加會使氧化鋯在室溫下以全穩(wěn)定相氧化鋯的形式存在，外界施加的應(yīng)力難以誘發(fā)氧化鋯晶粒發(fā)生相變，如此便失去相變增韌的作用，氧化鋯的抗壓縮破壞力也會下降。

3.3 燒結(jié)工藝對全鋯冠抗壓縮破壞力的影響

燒結(jié)是陶瓷制備最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它決定了陶瓷制品的最終性能。根據(jù)廠家提供的指導(dǎo)手冊可知本實驗所使用的絢彩AT氧化鋯和SHT氧化鋯的燒結(jié)制度不同，二者的初步燒結(jié)溫度均為900 ℃，絢彩AT氧化鋯的升溫速率為293 ℃/h,SHT氧化鋯的升溫速率為440 ℃/h，均保溫半個小時。二次燒結(jié)時，絢彩AT氧化鋯以157 ℃/h的速率升溫到1 450 ℃，而SHT氧化鋯以180 ℃/h的速率升溫至最高溫度1 530 ℃，二次燒結(jié)的升溫速率和最高溫度均不同。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)[15-17]發(fā)現(xiàn)，目前學(xué)者對于氧化鋯陶瓷燒結(jié)工藝的研究僅限于升溫速率和燒結(jié)溫度二者之一，這兩種因素如何同時對氧化鋯陶瓷的性能產(chǎn)生影響有待進(jìn)一步研究,并且燒結(jié)制度尚無定論，但能夠確定的是要想獲得性能優(yōu)良的氧化鋯陶瓷，必須使最終燒結(jié)體致密，氣孔率小，晶粒大小盡可能均勻。

已有實驗證明無論刃狀還是0.3 mm或以上的肩臺的普通氧化鋯全鋯冠均可滿足臨床的需要[18]，本實驗關(guān)于絢彩AT氧化鋯的研究僅限于不同合面厚度全鋯冠在靜態(tài)載荷下能承受的最大抗壓縮破壞力，充分模擬口腔環(huán)境對絢彩AT氧化鋯疲勞壽命的影響以及肩臺寬度對絢彩AT氧化鋯全鋯冠抗壓縮破壞力的影響有待進(jìn)一步研究。