瓷層厚度對全瓷修復體顏色穩(wěn)定性及強度的影響*

張丹，張惠芳，趙宇

(1.張家口市第一醫(yī)院 口腔科，河北 張家口 075000； 2.河北北方學院 基礎醫(yī)學院 解剖教研室，河北 張家口 075000)

隨著國民經(jīng)濟及人們生活文化水平的不斷提高，人們對牙齒修復的美學要求也逐漸升高，近年來口腔材料的不斷發(fā)展，全瓷材料在牙科美容修復中受到越來越多的醫(yī)師及患者的青睞[1-2]。全瓷修復牙齒成功的關(guān)鍵在于能否重現(xiàn)患者天然牙原有的色彩學特征、解決傳統(tǒng)材料彎曲強度不足的缺點，全瓷修復牙自身的厚度、透光性、抗折度等因素均可影響者修復體最終的色彩效果[3-5]。氧化鋯全瓷材料以其極高的彎曲強度及韌性在眾多全瓷材料中脫穎而出，但關(guān)于氧化鋯全瓷修復體的研究文獻較少，本研究以不同厚度的氧化鋯全瓷修復體瓷層為研究對象，采用NR60CP高精度電腦色差儀及電子萬能試驗機檢測修復體色彩參數(shù)及彎曲強度、并分析其變化，報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料

氧化鋯瓷塊(宜興市宜剛精密陶瓷有限公司)、3M2牙本質(zhì)瓷粉(德國 VITA公司)、高精度切割機(沈陽科晶自動化設備制造有限公司)、氧化鋯高溫燒結(jié)爐(杭州艾普儀器設備有限公司)；NR60CP高精度電腦色差儀(深圳市三恩時科技有效公司)、CY-1200P 烤瓷爐(鄭州成越科學儀器有限公司)、螺旋千分尺(哈爾濱量具刃具廠，精確度0.02 mm)、TYHD-480超聲波清洗機(北京天佑恒達科技有限公司)、碳化硅耐水砂紙(蘇州特魯利電子材料有限公司)、電子萬能試驗機(濟南辰鑫試驗機制造有限公司)等。

1.2 方法

1.2.1核心瓷的制作 通過高精度切割機對氧化鋯底瓷材料進行切割，要求試件完整無缺陷，操作過程中嚴格按照廠家提供的氧化鋯材料燒結(jié)程序說明執(zhí)行，在1 450 ℃的高溫燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)6 h；其中第1組氧化鋯底瓷材料制作成大小為20 mm×10 mm，厚度分別為0.4 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm的長方形氧化鋯底瓷材料試件，0.4 mm試件84個，其他各21個。使用碳化硅耐水砂紙從400～1 200 #逐一打磨。每換1號碳化硅耐水砂紙前需在使用螺旋千分尺測量試件上隨機選取的3點，取平均值為該試件的厚度，控制誤差范圍在±0.02 mm之間，使用蒸餾水清洗后，吹干。

1.2.2飾面瓷的構(gòu)筑與燒結(jié) 在上述核心瓷基礎上堆塑飾面瓷，并按照廠家推薦程序進行震蕩吸水和燒結(jié)。在已制作好的0.4 mm的核心瓷試件上逐一構(gòu)筑厚度分別為0.3 mm、0.6 mm、0.9 mm、1.2 mm的3M2牙本質(zhì)瓷粉，飾面瓷的構(gòu)筑與燒結(jié)每個厚度各21個，共計84個。使用400～1 200 #碳化硅耐水砂紙依次打磨試件，每換1號碳化硅耐水砂紙前需在試件上隨機選取的3點，通過螺旋千分尺測量，取平均值為該試件的厚度，控制誤差范圍在±0.02 mm之間，在蒸餾水清洗后，吹干。

1.2.3試件分組與顏色測定 氧化鋯核心瓷試件制作完成后，將試件分為4組，分別為A1組0.4 mm，B1組0.8 mm，C1組1.0 mm，D1組1.2 mm。0.4 mm厚度氧化鋯核心瓷試件構(gòu)筑飾面瓷完成后，將試件分為A2組核心瓷0.4 mm加飾面瓷0.3 mm，B2組核心瓷0.4 mm加飾面瓷0.6 mm，C2組核心瓷0.4 mm加飾面瓷0.9 mm，D2組核心瓷0.4 mm加飾面瓷1.2 mm。將氧化鋯核心瓷試件與0.4 mm氧化鋯核心瓷構(gòu)筑不同厚度飾面瓷的試件分別于暗室中采用NR60CP高精度電腦色差儀進行測量。用CIE1976 L*a*b*色度系統(tǒng)[6](L*表示明度，a*代表紅綠色的變化，b*代表黃藍色的變化)對各組試件進行色彩參數(shù)測定、并根據(jù)公式對計算各組之間的色差值(ΔE)，ΔE=[(ΔL*)2+(Δa)2+Δb*)2]1/2。在正式測量前需對儀器進行0.5 h的預熱，使用標準白板標定測色儀。測量時將各組試件逐一置于白色背景上，D65光源，光學幾何為45/0，等距離測量。每1個試件均隨機選取3個不同的測量點，取平均值。ΔE為鑒別2種色差的閾值；ΔE<1.5，表示人體通過肉眼觀察難以察覺到2組物體的顏色差異，ΔE≥1.5，表示人體通過肉眼觀察即可分辨出2組物體顏色的差異。

1.2.4試件分組與抗彎強度測試 將上述A2、B2、C2、D2四組飾面瓷試件進行抗彎曲強度的檢測，將測試試件于電子萬能實驗機，以0.5 mm/min的加速度對測試試件進行負荷的施加直至樣本斷裂。在測試過程中，核心瓷試件應位于拉應力面，飾面瓷試件應位于壓應力面。觀察并記錄檢測試件斷裂是的最大負荷值，根據(jù)公式計算出彎曲強度(R)，R=(3F×L)/(2b×d2)，F(xiàn)為破壞負荷，L為跨距，b為試件寬度，d為試件厚度。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結(jié)果

2.1 不同厚度核心瓷試件的L*、 a* 及b*值

隨著核心瓷厚度的增加，L*值和b*值顯著升高，組間比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，C1組與D1組的L*值和b*值比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，各厚度試件a*值變化比較差異差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 不同厚度核心瓷試件的L*、a*及b*值比較Tab.1 Comparison of L*，a* and b* values of core porcelain specimens with different thickness

2.2 不同厚度核心瓷試件之間ΔE值

結(jié)果顯示，A1組與D1組之間 ΔE最大為7.399，C1組和D1組之間色差(ΔE)最小為1.388，說明隨著核心瓷厚度的增加，色差(ΔE)逐漸縮小。見表2。

表2 不同厚度核心瓷試件之間色差(ΔE)Tab.2 Color difference between different thickness of core porcelain specimens (ΔE)

2.3 同一厚度核心瓷表面構(gòu)筑不同厚度飾面瓷試件的L*、a*及b*值

結(jié)果顯示，A2組、B2組、C2組和D2組間L*值、a*值和b*值比較，隨著飾面瓷厚度的增加，L*值減小，a*值和b*值增大，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見表3。

表3 同一厚度核心瓷表面構(gòu)筑不同厚度飾面瓷試件的L*、a*及 b*值比較Tab.3 Comparison of L*，a* and b* values of porcelain specimens with different thicknesses constructed on the surface of same thickness

2.4 同一厚度核心瓷表面構(gòu)筑不同厚度飾面瓷試件的ΔE值

結(jié)果顯示，A2組與D2組間ΔE最大為11.745，C2組和D2組間ΔE最小為2.359，提示核心瓷厚度不變的條件下，隨著飾面瓷瓷厚度的增加，ΔE逐漸縮小。見表4。

表4 同一厚度核心瓷表面構(gòu)筑不同厚度飾面瓷試件之間色差(ΔE)Tab.4 Color difference between porcelain specimens with different thickness on the surface of same thickness core porcelain (ΔE)

2.5 相同厚度核心瓷構(gòu)筑不同厚度飾面瓷試件彎曲強度

結(jié)果顯示，A2組、B2組、C2組及D2組間彎曲強度逐漸降低，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)；說明在相同核心瓷厚度的情況下，飾面瓷厚度越薄，彎曲強度越高。見表5。

表5 相同厚度核心瓷構(gòu)筑不同厚度飾面瓷試件彎曲強度比較Tab.5 Comparison of the flexural strength of porcelain specimens with different thickness of core porcelain structure with the same

3 討論

氧化鋯全瓷材料以其較高的機械強度及韌性具有“陶瓷鋼”之稱。研究顯示，氧化鋯全瓷材料具有諸多優(yōu)點，主要有以下3點：(1)與天然牙齒相似的光學性能，對光的透射能力強，抗著色能力強，色澤穩(wěn)定及冠邊緣密貼度良好；(2)具有較高的化學穩(wěn)定性及生物相容性，對CT及MRI檢查無任何干擾，對牙齦及牙周無刺激、潛在危害小，具有極高的耐腐蝕性；(3)具有與合金相媲美的高機械性能[7-10]。觀察氧化鋯全瓷材料的顏色時，光線首先穿越飾面瓷到達底層的氧化鋯全瓷修復體，光線經(jīng)歷了反射、吸收及透射之后再次按照原路徑返回直至進入人眼，修復體的顏色在光線經(jīng)歷反射及透射后色調(diào)已發(fā)生的變化[11-12]。寧靜等[13]研究發(fā)現(xiàn)，核心瓷與飾面瓷厚度的不同，其最終形成的修復體彎曲強度也不同，為最大限度的降低其他客觀因素的影響，此次研究中均采用相同瓷粉和燒結(jié)程序，并相同的光源和環(huán)境下測色。

對此次研究結(jié)果進行分析，氧化鋯核心瓷試件在適用厚度范圍內(nèi)可隨著厚度的變化對顏色產(chǎn)生影響。隨著氧化鋯核心瓷試件厚度增加，L*值與b*值明顯增加，而a*值變化不顯著。說明隨氧化鋯核心瓷試件厚度的增加，其明度及彩度隨之增加，肉眼觀察到的顏色偏向黃色。氧化鋯全瓷材料的透光率與這一結(jié)果變化密切相關(guān)。研究顯示，在無限光學厚度內(nèi)，隨著氧化鋯核心瓷試件厚度增加，光線透射率降低，但其反射率有所增高，進而增加其明度值[14-16]。在臨床口腔修復治療中，在修復患牙的同時保證牙齒的美觀是非常重要的，周愚非等[17]研究發(fā)現(xiàn)，當氧化鋯核心瓷試件厚度為0.4 mm時可獲得最佳的美學效果，因此本研究在核心瓷厚度均為0.4 mm情況下調(diào)整飾面瓷厚度。本研究結(jié)果顯示，在飾面瓷厚度的逐一增加中，a*值和b*值也隨之升高，同時L*值隨之減小，說明在相同核心瓷厚度的情況下，隨著飾面瓷厚度增加，試件的明度降低而彩度增加，這是因為多數(shù)光線在穿透時被飾面瓷吸收，進而使反射光線減少，降低了明度。此外A2組與D2組之間ΔE最大為11.745，C2組和D2組之間ΔE最小為2.359，說明核心瓷厚度不變的條件下，可通過調(diào)節(jié)飾面瓷厚度調(diào)整修復體明度和彩度。飾面瓷作為半透明物質(zhì)，只有達到無限光學，當自身厚度達到背景色不影響顏色的最小厚度時，可表現(xiàn)出本身的固有色[18-20]。本研究發(fā)現(xiàn)飾面瓷厚度的增加，大部分光線在穿越飾面瓷時已被吸收，進而減少了反射光線的數(shù)量，整體明度降低。所以在天然牙明度高時，可適當減少飾面瓷的厚度；在天然牙色彩飽和度高時，可適當增加飾面瓷的厚度調(diào)節(jié)全瓷修復體整體的色彩度。在臨床口腔修復治療中，由于口腔本身的限制，制作的修復體的空間有限，因此在有限的空間內(nèi)保證全瓷修復體的彎曲強度和美觀是十分重要的[21-22]。相關(guān)研究表示，隨著氧化鋯核心瓷與飾面瓷厚度比的增加，全瓷修復體的抗折能力也隨之增強[23-25]。本研究結(jié)果顯示，在核心瓷與飾面瓷厚度比降低的同時全瓷修復體的彎曲強度也隨之減弱。說明核心瓷厚度在修復體抗折能力中起著關(guān)鍵性的作用，其比例越高，抗折能力反而越強，故當在同樣的修復空間內(nèi)，可增加核心瓷與飾面瓷厚度比從而增加修復體的抗折能力。

綜上所述，本研究結(jié)果表明氧化鋯全瓷修復體核心瓷與飾面瓷的厚度變化對修復體顏色參數(shù)有影響，在核心瓷厚度一定的情況下，飾面瓷厚度越小，其全瓷修復體彎曲強度越高。但此次研究操作中較簡單，不能完全模擬修復體在口腔內(nèi)的實際環(huán)境，這一問題有待于進一步完善。