三種樹脂基陶瓷貼面抗折強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究*

沈斯特 陳雅云 黃珂 李夢 尹路

牙齒磨耗后的咬合重建修復(fù)日漸成為口腔修復(fù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)［1］，牙體硬組織的缺失導(dǎo)致了諸如咀嚼肌，咬合系統(tǒng)，美觀，發(fā)音等一系列問題的出現(xiàn)［2］。傳統(tǒng)方法對于磨耗牙修復(fù)大多采用失活后的全冠修復(fù)、齒冠延長術(shù)后冠修復(fù)，但是均要磨除大量牙體組織［3］；隨著貼面技術(shù)的興起，全瓷貼面也逐漸應(yīng)用于后牙磨耗修復(fù)［4］，但是關(guān)于樹脂基陶瓷貼面修復(fù)后牙的研究較少。樹脂基陶瓷貼面由于其具有良好的研磨加工性能，可以制作成較薄貼面故對于基牙的預(yù)備量較少［5］。近年的研究也證實(shí)樹脂基陶瓷貼面的抗折性能可以滿足臨床需要［6］。樹脂基陶瓷既不同于樹脂也不同于全瓷，而是兼具兩者特點(diǎn)，尤其是其內(nèi)部的交聯(lián)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可以起到緩沖咬合應(yīng)力功能［7］。本研究旨在比較市面上目前幾種常見的聚合瓷在制作成超薄貼面后的抗折性，以期指導(dǎo)臨床應(yīng)用。

1.材料與方法

1.1 材料與設(shè)備9.6%氫氟酸（義獲嘉，列支敦士登），37%磷酸（義獲嘉，列支敦士登），雙固化樹脂水門汀（U200，3M，美國），潤瓷（愛爾創(chuàng)，中國），優(yōu)韌瓷（3M ESPE，美國），彈性瓷（義獲嘉，列支敦士登），體視顯微鏡（Zeiss，德國），萬能材料試驗(yàn)機(jī)（6022，instron，美國）。

1.2 基牙預(yù)備 臨床隨機(jī)選取60個新鮮拔出的離體下頜前磨牙（離體牙的組織學(xué)評價過程符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)要求,實(shí)驗(yàn)步驟均由同一人完成)，確保牙體完整、無齲損及修復(fù)體，標(biāo)本清潔干凈后，在室溫下浸泡存儲于0.01%麝香草酚溶液中。用牙周探針在釉牙骨質(zhì)界下方2 mm 標(biāo)記模擬牙槽嵴頂區(qū)，指甲油涂布在根面作為分離劑，牙根沿牙體長軸包埋于自制自凝樹脂塊（直徑2*2 cm來模擬牙槽骨)，樹脂凝固后取出離體牙，于牙根表面涂布印模粘接劑，向窩洞注滿硅橡膠輕體（模擬牙周韌帶）再插入離體牙（圖1B，C），固化后修整邊緣復(fù)位回樹脂模型，用金剛砂切片與牙體長軸垂直均勻磨去中央窩1.5 mm牙尖至釉牙本質(zhì)交界下1.0 mm，形成中央為健康牙本質(zhì)周圍為完整牙釉質(zhì)環(huán)的預(yù)備體（圖1D），頰舌尖距離釉牙骨質(zhì)界4 mm來模擬牙齒重度磨耗，噴水條件下，金剛砂車針打磨拋光邊緣，去除尖銳棱角。清潔并干燥預(yù)備體。采用萬能膠涂布后吹干完成即刻牙本質(zhì)封閉［23］后至4℃0.9%氯化鈉溶液中待用。將試件隨機(jī)分為三組：潤瓷貼面組、優(yōu)韌瓷貼面組、彈性瓷貼面組（圖1A），每組20個樣本。

圖1 瓷塊以及試件制備（A：樹脂基陶瓷塊；B：包埋前注入硅橡膠輕體；C：插入前磨牙；D：切斷冠部）

1.3 貼面制作和粘接 基牙體外預(yù)備后采用數(shù)字化掃描，按照計算機(jī)輔助設(shè)計制作標(biāo)準(zhǔn)操作程序制作瓷貼面（參考下頜第一前磨面形態(tài)），切削厚度最薄處控制在0.6 mm，貼面噴砂（圖2A）后采用9.6%HF酸酸蝕20 s（圖2B），超聲蕩洗，無油無水牙科三用槍吹干備用?；姥烂娌捎?7.5%磷酸酸蝕30 s，沖洗吹干，表面反復(fù)涂擦通用樹脂粘接劑（Single Bond，3M，美國），吹勻后光照20 s，雙固化樹脂水門汀（U200，3M，美國）涂布貼面后在壓力計50 N下粘接（圖2C），光照40 s，去除多余粘接劑后打磨拋光（圖2D）。

圖2 貼面制作及粘接（A：貼面噴砂；B：牙面酸蝕；C：50N加載粘接；D：完成粘接）

1.4 抗折測試 所有試件放入麝香草酚中儲存7 d。所有試件固定在萬能材料試驗(yàn)機(jī)底座，加載頭（口掃標(biāo)準(zhǔn)上頜第一前磨牙模型后3D打印制作純鈦磨具）在加載力（2 KN，0.5 mm/min）垂直作用下沖擊貼面，直至斷裂發(fā)生；記錄斷裂時的最大載荷（N），采用體式顯微鏡（10×）觀察分析基牙與貼面斷裂失敗模式。采用IBM SPSS Statistics 21 軟件包分析數(shù)據(jù)。在折裂載荷值方面，用(±s)表示，行析因設(shè)計的方差分析;在折裂模式方面，行秩和檢驗(yàn)，有統(tǒng)計學(xué)意義的組間再進(jìn)行LSD或SNK-q兩兩比較，顯著性水平α=0.05。

2.結(jié)果

三組試件的抗折強(qiáng)度均有較大差異（P<0.01）,彈性瓷貼面組明顯大于另外兩組（P<0.05），潤瓷貼面組與優(yōu)韌瓷貼面組的抗折強(qiáng)度沒有明顯區(qū)別（P>0.05）。

表1 斷裂強(qiáng)度均值±標(biāo)準(zhǔn)差（N），斷裂模式，斷裂強(qiáng)度與模式相關(guān)性（Rs二元變量相關(guān)性）

斷裂模式分析顯示60個試件中有48個發(fā)生了Ⅰ型斷裂即修復(fù)體單純折裂（裂紋出現(xiàn)在貼面表面），其中一例徹底剝脫；8例發(fā)生了Ⅱ型斷裂即釉質(zhì)層和修復(fù)體裂紋（此種破壞部位集中在瓷片內(nèi)部或者復(fù)合樹脂內(nèi)部，牙體本身結(jié)構(gòu)無損）；4例發(fā)生了Ⅲ型斷裂即修復(fù)體，牙釉質(zhì)，牙本質(zhì)均折裂。秩次檢驗(yàn)分析抗折強(qiáng)度與斷裂模式?jīng)]有相關(guān)性。

圖3 斷裂模式（A：萬能材料試驗(yàn)機(jī)加載；B：模式Ⅰ；C：模式Ⅱ；D：模式Ⅲ）

3.討論

陶瓷材料由于其理想的美觀性和耐久性被視為牙齒磨耗修復(fù)的首選，計算機(jī)輔助設(shè)計/制造（CAD/CAM）技術(shù)應(yīng)用也為修復(fù)嚴(yán)重磨損的后牙提供了新的選擇，但是在實(shí)際制作過程中由于全瓷材料的易碎特性導(dǎo)致厚度不能過薄，這與微創(chuàng)牙體預(yù)備理念不符［8］。樹脂基陶瓷既不是樹脂也不是純陶瓷，而是兩者的混合物，通過高分子滲透陶瓷網(wǎng)絡(luò)使材料具有類似于天然牙齒的微結(jié)構(gòu)，并且具有介于陶瓷和樹脂復(fù)合材料之間的機(jī)械性能，可以在相對較薄的厚度下銑削，避免了全瓷材料易碎裂的特點(diǎn)［9］。最近的一項(xiàng)研究表明樹脂基陶瓷材料可在不影響斷裂強(qiáng)度的情況下將厚度降低到0.5 mm 并用于后牙區(qū)，是咬合重建的潛在候選材料［10］。本研究比較三種樹脂基陶瓷貼面的斷裂強(qiáng)度，結(jié)果潤瓷貼面與3M 優(yōu)韌瓷貼面的強(qiáng)度相當(dāng)，維它彈性瓷貼面的斷裂強(qiáng)度最高。3M 優(yōu)韌瓷和潤瓷是高度交聯(lián)的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，潤瓷的陶瓷顆粒為球形且分散在非晶態(tài)二氧化硅中的納米氧化鋯結(jié)構(gòu)中，平均粒徑為6 nm［11］，而維它彈性瓷則將樹脂滲透燒結(jié)到陶瓷中，其結(jié)構(gòu)是多孔的，類似于富含氧化鋁的長石陶瓷［12］。3M 優(yōu)韌瓷內(nèi)部具有結(jié)構(gòu)完整的納米團(tuán)簇（0.6～1.0 nm），其中含有單分散、非聚集的二氧化硅納米粒子（直徑20 nm）、氧化鋯（直徑4-11 nm），優(yōu)韌瓷粒子間隙隨著更多的納米級硅烷偶聯(lián)劑處理后的樹脂基體填充，再進(jìn)一步進(jìn)行樹脂基體的延伸熱處理，都增加了優(yōu)韌瓷的強(qiáng)度［13］。通常認(rèn)為，貼面抗折強(qiáng)度的提高有利于咀嚼功能的實(shí)現(xiàn)，本研究中后牙樹脂基陶瓷貼面的斷裂強(qiáng)度間接反映了三種材料的強(qiáng)度，文獻(xiàn)報道這三種材料的抗折強(qiáng)度：潤瓷和優(yōu)韌瓷約為150-160 MPa，而維它彈性瓷大約為205 MPa［11-13］，與本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)相佐證。但是如果這樣的增長伴隨著牙齒損傷的發(fā)生率增加（模式II 或III)，那么就不值得追求更高的抗折強(qiáng)度。在本研究中，后牙樹基陶瓷貼面的折裂大多局限在修復(fù)體內(nèi)部（48/60例，Ⅰ型)，而且與抗折強(qiáng)度無關(guān)。這意味著較高的抗折強(qiáng)度對牙齒結(jié)構(gòu)的損傷并不比強(qiáng)度較低的貼面材料更嚴(yán)重，一些體外研究也證實(shí)大多數(shù)貼面折裂是僅限于修復(fù)體內(nèi)部的裂紋［14］。采用3D 切削制作的后牙貼面修復(fù)后牙磨耗，如果發(fā)生折裂僅限于貼面內(nèi)部且不涉及牙齒結(jié)構(gòu)的斷裂也相應(yīng)提高了基牙壽命［15］，對于樹脂基陶瓷來說，交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以增加抗折強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)中牙折后貼面呈現(xiàn)不均勻碎裂，牙齒表面常出現(xiàn)水門汀殘余，提示粘接層破壞［16,17］。

彈性瓷貼面抗折強(qiáng)度優(yōu)于另外兩組材料，本測試僅是在特定位置上的靜態(tài)負(fù)載，不能代表整個咬合過程的復(fù)雜情況，也不能還原口頜系統(tǒng)對修復(fù)體強(qiáng)度的長期影響。靜態(tài)軸向載荷也不可能復(fù)制磨耗患者咀嚼所產(chǎn)生的各個方向咬合力。盡管如此，三點(diǎn)接觸的抗折實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是檢測修復(fù)體強(qiáng)度的金標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果可以看作是修復(fù)材料在靜態(tài)咬合的最大強(qiáng)度［18］。隨著時間的推移，環(huán)境因素和循環(huán)載荷（機(jī)械和熱疲勞）可能會導(dǎo)致最大強(qiáng)度值下降，與全陶瓷材料相比，復(fù)合材料的抗疲勞性能更好［19］，故本研究中的樹脂基陶瓷材料對循環(huán)荷載的敏感性也可能較低。本研究中較大標(biāo)準(zhǔn)差可能由于牙體預(yù)備、牙體解剖結(jié)構(gòu)以及計算機(jī)加工過程中誤差導(dǎo)致，然而這些變異也可能存在于臨床中［20］，所以抗折強(qiáng)度的變化范圍是與實(shí)際相關(guān)的。本研究中的抗折數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)臨床，例如磨耗患者就可以使用數(shù)字化加工的樹脂基陶瓷貼面來替代傳統(tǒng)的全冠修復(fù)，一項(xiàng)體外研究表明玻璃基全瓷冠厚度為1.5-2 mm修復(fù)后牙的有效負(fù)荷為771-1183 N［21］，遠(yuǎn)低于本研究中0.5 mm 厚度的后牙樹脂基陶瓷貼面載荷（1730-2410 N)。后牙貼面相比較冠修復(fù)最大限度保留了牙體結(jié)構(gòu)，減少了基牙預(yù)備，所以在沒有更長時間的臨床追蹤報道之前，后牙樹脂基陶瓷貼面可以視為咬合重建牙列磨耗一種可行的修復(fù)方式，也可以用來評估患者垂直距離改變后的耐受能力，重度磨耗患者隨著垂直距離的喪失導(dǎo)致咀嚼系統(tǒng)變化，升高垂直距離需要保持謹(jǐn)慎［22］，后牙貼面可以作為一種可逆的方法來評估升高的程度。

4.結(jié)論

(1）維它彈性瓷的抗折強(qiáng)度與潤瓷和3M 優(yōu)韌瓷有統(tǒng)計學(xué)差異。

(2）抗折強(qiáng)度與斷裂模式?jīng)]有必然聯(lián)系。