陶瓷厚度與基牙底色對(duì)4 種常用CAD/CAM瓷修復(fù)體顏色的影響

花葳蕾 王 潔 呂凱歌

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院口腔修復(fù)科，上海交通大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，國(guó)家口腔醫(yī)學(xué)中心，國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，上海市口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200011）

全瓷因其良好的機(jī)械性能和光學(xué)半透明性成為臨床最常用的美學(xué)修復(fù)體材料。隨著數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)Computer-Aided Design (CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造Computer-Aided Manufacturing (CAM) 的不斷發(fā)展，大量CAD/CAM 類全瓷產(chǎn)品問世，但對(duì)于被命名為同樣色號(hào)的全瓷材料，不同品牌產(chǎn)品在明度、色相和半透明度上并不完全一致，這干擾臨床醫(yī)生和患者的選擇。已有研究證實(shí)CAD/CAM 全瓷修復(fù)體的美學(xué)效果主要受陶瓷厚度[1]、陶瓷種類[2]以及基牙底色[3]等因素影響：陶瓷厚度越大，遮色效果越好；陶瓷越透明，遮色效果越差；基牙顏色與鄰牙差異越大，對(duì)陶瓷遮色能力要求越高。而顏色仿真與重現(xiàn)是醫(yī)師和患者關(guān)注的重點(diǎn)，也是臨床醫(yī)生選擇材料的重要參考依據(jù)。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇4 種新型CAD/CAM 全瓷材料，使用Lab 顏色模型，通過模擬臨床常見基牙底色和冠修復(fù)體不同位置的常見厚度，比較基牙底色、陶瓷厚度、陶瓷種類的遮色效果和半透明度，指導(dǎo)口腔修復(fù)體的牙體預(yù)備量和修復(fù)體的材料選擇，以期在最小牙體預(yù)備量的基礎(chǔ)上滿足修復(fù)體美學(xué)需求，獲得患者滿意的修復(fù)效果。

1 材料和方法

1.1 主要材料和儀器

1.1.1 主要材料 材料成分及制造商信息見表1。7 種圓柱形背景板，A1 色調(diào)復(fù)合樹脂（A1）、A2 色調(diào)復(fù)合樹脂（A2）、ND7 色調(diào)復(fù)合樹脂（ND7）、白色（White）、黑色（Black）、鈷鉻合金（CC）、貴金屬合金（PMA），直徑均為2 cm，高度為5 mm。

表1 材料成分及品牌的相關(guān)信息*

1.1.2 儀器 燒結(jié)爐（Programat P710 Ivoclar Vivadent AG,Schaan,Liechtenstein）；反射式分光光度儀(Colori7，愛色立公司，上海)；自動(dòng)精密切割機(jī)（Mecatome T210,Presi,France）；游標(biāo)卡尺（精確到0.02 mm）（南京蘇測(cè)計(jì)量?jī)x器有限公司，中國(guó)）；P800、P1200、P2000 和P4000 碳化硅砂紙（上海標(biāo)譽(yù)精密儀器有限公司，中國(guó)）。

1.2 方法

1.2.1 試樣制備 將4 種CAD/CAM 陶瓷塊按照廠家說明書的要求在自動(dòng)精密切割機(jī)上加工成10 mm×10 mm 的試件。根據(jù)厚度將每種材料的30 個(gè)試樣分為：1mm 組、1.5mm 組和2 mm 組（n=10）。所有試樣在冷水條件下以150 r/min 的速度用P800、P1200、P2000 和 P4000 粒度的SiC 紙進(jìn)行拋光。根據(jù)制造商要求燒結(jié)，測(cè)量試樣厚度（＞±0.02 mm 的試樣舍去），75%乙醇清洗3 次，蒸餾水中儲(chǔ)存待用。

1.2.2 顏色測(cè)量與評(píng)估 顏色的測(cè)試基于CIE1976Lab顏色系統(tǒng)，其中L 值代表明度，L 值越大，材料的亮度越高；a 值代表紅-綠度量，a 值越大，材料越偏紅；b 值代表黃-藍(lán)度量，b 值越大，材料越偏黃。采用Colori7 分光光度計(jì)（Spectra-Magic版本1.01，美能達(dá)，日本），測(cè)試方法如圖1 所示。用分光光度計(jì)測(cè)量厚度2 mm 試樣在A2 樹脂背景下的L、a、b 值，作為標(biāo)準(zhǔn)試樣；同法測(cè)量A1～Black 的7 個(gè)基底試件；使用光學(xué)凝膠（Cargille，美國(guó)）封閉各試樣和A1～Black 的基底試件之間的間隙，再次測(cè)量各試樣的L、a、b 值。重復(fù)3 次并記錄平均值。色差值（ΔE）和半透明性參數(shù)（TP）計(jì)算公式如下：

圖1 測(cè)試方法圖

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用統(tǒng)計(jì)軟件(IBM SPSS Version 20，IBM 德國(guó))對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析。所有數(shù)據(jù)的正態(tài)分布采用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)進(jìn)行分析（P＞0.05）。基于不同的基牙底色、陶瓷類型和陶瓷厚度，采用三因素方差分析，然后是多重單因素方差分析、雙樣本t檢驗(yàn)和Tukey 檢驗(yàn)，P＜0.05 表明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用Pearson 相關(guān)檢驗(yàn)和多元邏輯回歸分析每種材料的色差與厚度和基牙底色的關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 理想色A2（標(biāo)準(zhǔn)試樣）及基底試件顏色

在標(biāo)準(zhǔn)A2 基牙底色上，IPS、VS、VM、VE 的L、a、b 值如表2 所示。4 種陶瓷間的L、a、b 存在差異。對(duì)于L 值，VS＞VE＞IPS＞VM，VM 的亮度讀數(shù)顯示最低的平均值（58.92），而VS 的亮度讀數(shù)顯示最高的平均值（70.56），也最接近正常牙釉質(zhì)亮度值（70.67）。對(duì)于a 值，VE＞VM＞IPS＞VS；對(duì)于b值，VE＞VS＞IPS＞VM。

不同基牙底色的L、a、b 值如表2 所示，7種基牙底色間的L、a、b 存在差異。對(duì)于L 值，WHITE＞A1＞PMA＞ND7＞A2＞CC＞BLACK；對(duì)于a值，PMA＞CC＞BLACK＞ND7＞W(wǎng)HITE＞A2＞A1；對(duì)于b 值，PMA＞ND7＞A2＞A1＞CC＞W(wǎng)HITE＞BLACK。

表2 A1～Black 基底試件和標(biāo)準(zhǔn)陶瓷試件的L、a、b 值

2.2 測(cè)試試樣的顏色

2.2.1 明度（L 值）的比較 如圖2（A-C）所示，與標(biāo)準(zhǔn)基牙底色一致，各種基牙底色下的亮度值均呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：VS＞VE＞IPS＞VM。隨著厚度增加，不同陶瓷塊的亮度差值（ΔL）在逐漸減小，且ΔL在4種陶瓷間存在顯著性差異。在不同基牙底色下，VS 和VE 的ΔL 值均＜0（除White 基牙底色外）。當(dāng)厚度為1 mm 和1.5 mm 時(shí)，IPS 的ΔL 值＜0（除White、ND2、A2 基牙底色外），2 mm 厚度的IPS 的ΔL 值＞0。當(dāng)厚度為1mm 時(shí)，VM 在深基牙底色下（Black、CC、PMA）的ΔL 值＜0，在厚度為1.5 mm和2 mm 時(shí),VM 的ΔL 值均＞0。

圖2 不同類型陶瓷的TP 值

2.2.2 半透明度（TP 值）比較 對(duì)于TP 值而言（如圖2 所示），TP 均值按半透明度遞減順序依次為VM＞IPS＞VS＞VE，其中VS 在厚度為1 mm 的TP值為17.03 ± 1.22，最接近牙本質(zhì)的TP 值（16.4[5]）與牙釉質(zhì)的TP 值（18.7[5]）。1.0 mm 氧化鋯陶瓷的TP 范圍為5.5～13.5[6]，明顯低于本研究中的玻璃陶瓷和樹脂基陶瓷的TP 值。與對(duì)于4 種陶瓷而言，隨著厚度的增加，TP 值有所減小，但變化量取決于材料類型。

2.2.3 色相（a 值、b 值）比較 陶瓷的a 值如圖3（d-f）所示，VE、IPS 顏色在各種基牙底色下的a值＞0，而VS、VM 的a 值＜0（除White 背景外）。對(duì)于b 值而言（圖3 g-i），VS、VE、VM 的b 值＞0，IPS 顏色的b 值＜0。Δa 值與Δb 值隨著厚度的增加而減小，且在Δa 與b 在4 種陶瓷間存在顯著性差異（P＜0.05）。

圖3 不同類型陶瓷的Lab 值

2.2.4 ΔE 值比較 隨著陶瓷厚度的增加，4 種陶瓷在不同基牙底色上的色差值（ΔE 值）均在減少，且ΔE 值與厚度呈負(fù)相關(guān)，與TP 值呈正相關(guān)。如圖4 所示，當(dāng)其厚度達(dá)到2 mm 時(shí)，各種基牙底色下的ΔE 均＜3.7（除White、Black 基牙底色外）。

圖4 不同類型陶瓷的ΔE 值

2.3 色差擬合模型

多元邏輯回歸分析結(jié)果顯示（圖5，圖6），顏色擬合模型概率性大，且通過顯著性檢驗(yàn)。因此，得出3 個(gè)自變量（陶瓷厚度、陶瓷種類、基牙底色），自變量不同變化對(duì)因變量不同分類水平的變化有顯著影響，對(duì)模型構(gòu)成均有顯著貢獻(xiàn)。

圖5 厚度和ΔE 值擬合

圖6 TP 和ΔE 值擬合

3 討論

色彩是評(píng)價(jià)全瓷冠修復(fù)體質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，如何使修復(fù)材料更好地重現(xiàn)天然牙的色彩成為口腔醫(yī)師越來越關(guān)注的問題。對(duì)于相同色調(diào)的陶瓷材料，不同品牌產(chǎn)品在明度、色相、半透明度、熒光性甚至飽和度上均存在差異，而對(duì)于同一品牌同一色調(diào)的復(fù)合樹脂材料，其厚度的改變同樣可能造成光學(xué)性能的差異。此外，由于患者基牙顏色的差異，陶瓷材料在戴冠之后往往存在顏色偏差，也可能造成修復(fù)失敗。本文探究4 種常見CAD/CAM 聚合物基復(fù)合材料的顏色與材料類型、基牙底色和厚度等綜合影響因素之間的關(guān)系，為臨床醫(yī)生的陶瓷材料選擇提供重要參考。

陶瓷厚度是影響修復(fù)體最終呈色效果的重要因素。當(dāng)厚度低于1 mm 時(shí)，被測(cè)材料的顏色會(huì)因其背景色而變化。2.0 mm 厚度的陶瓷在修復(fù)時(shí)可遮蓋各種背景色[7]，當(dāng)然，陶瓷厚度的進(jìn)一步增加會(huì)導(dǎo)致色差降低。本研究不僅僅從厚度因素單一評(píng)價(jià)陶瓷的遮色能力，更進(jìn)一步考慮到陶瓷種類，對(duì)于IPS 和VE 而言，當(dāng)其厚度為1.5 mm 時(shí)，對(duì)深背景可實(shí)現(xiàn)較好的遮色效果，而VS 和VM 則需厚度超過1.5 mm，才可實(shí)現(xiàn)等效遮色效果。在明度和色度上，L*、a*和b*值隨著厚度的增加而增加。關(guān)于色度的變化，b*值對(duì)厚度變化的敏感度高于a*值，這一結(jié)果與以前的研究一致[8]。TP 值隨著所有組的厚度減少而增加。根據(jù)朗伯定律，由于吸收減少，材料厚度的減小允許更多的光透射。

基牙底色是影響最終修復(fù)體色澤的重要因素之一。當(dāng)CAD/CAM 陶瓷材料的厚度低于1.5 mm時(shí)，潛在的金屬底色（鈷鉻合金、貴金屬合金）會(huì)影響最終顏色結(jié)果，提示臨床牙體修復(fù)時(shí)，需考慮不同患者基牙顏色差異，尤其是口內(nèi)存在金屬修復(fù)體或者樁核等的情況，需適當(dāng)增加修復(fù)體厚度以達(dá)到預(yù)期美學(xué)效果。與既往研究一致，隨著基牙顏色由淺到深，CIELab 值與目標(biāo)顏色之間的差異增加，基牙底色對(duì)顏色的不利影響增加，引起各種顏色不匹配，修復(fù)體往往與作為對(duì)照的鄰牙之間的色差逐漸增大[9]。本研究結(jié)果提示，即使選擇了相同的修復(fù)體色調(diào)，臨床醫(yī)生也應(yīng)該意識(shí)到不同基牙底色和不同厚度組合的CAD/CAM陶瓷材料在色彩再現(xiàn)方面的不一致。

修復(fù)體的顏色參數(shù)同樣受CAD/CAM 陶瓷材料類型的影響。一般來說，不同陶瓷類型因其化學(xué)結(jié)構(gòu)和晶體含量的差異，導(dǎo)致其半透明度的差異，而其透光度與臨床色差（ΔE 值）存在顯著正相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，與在相同厚度下研究的其他陶瓷相比，傳統(tǒng)長(zhǎng)石瓷（MarkII）在統(tǒng)計(jì)學(xué)和臨床上具有最高的半透明度。同樣，CHU 等人在比較Procera，Empress 2 和Vitadur Alpha 時(shí)，將長(zhǎng)石瓷確定為最半透明的材料[10]。相反，VE 的半透明度最低，這可能是透光特性可能與材料的無機(jī)含量有關(guān)，而VE 的Al2O3的含量相對(duì)較高 (約 23 wt%)。此外，IPS 的半透明度高于VS，可能是由于VS 嵌段中的二氧化鋯顆粒較小，晶相比例大于二硅酸鋰微晶玻璃，增加了玻璃基質(zhì)和晶體的光散射，降低了陶瓷材料的半透明性。

本研究通過指出半透明度和色差的關(guān)系，進(jìn)一步驗(yàn)證了在材料選擇過程中，材料的半透明性是實(shí)現(xiàn)修復(fù)體美學(xué)性能的關(guān)鍵因素之一[4]。因此，TP 是一種有前景的臨床指標(biāo)，可用于指導(dǎo)修復(fù)醫(yī)生選擇陶瓷、制造商生產(chǎn)陶瓷，因其是獨(dú)立于材料品牌和種類的，可使陶瓷和樹脂基修復(fù)體看起來更自然[5]。一般來說，牙科陶瓷的半透明性受晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、顏料等因素的影響，以及缺陷的數(shù)量、尺寸和分布、孔隙率等因素的影響。本研究中的CAD/CAM 陶瓷材料具有不同的微觀結(jié)構(gòu)。VITABLOCS MarkII 是最常用的長(zhǎng)石基陶瓷，由大量長(zhǎng)石、石英和高嶺土組成，平均粒徑為4μm；IPS e.max CAD 為二硅酸鋰型陶瓷，玻璃基質(zhì)嵌入尺寸約為0.2～1 μm 的小針狀氟磷灰石晶體[11]；VITA SUPRINITY 為氧化鋯增強(qiáng)硅酸鋰，是一種富含高度分散四方氧化鋯（10 wt%）的玻璃陶瓷材料，圓形和棒狀晶體的均勻細(xì)晶結(jié)構(gòu)，平均晶體大小約為0.5 μm[12]；VITA ENAMIC 是一種聚合物滲透陶瓷網(wǎng)絡(luò)PICN，由長(zhǎng)石和氧化鋯（按86 wt%）增強(qiáng)的陶瓷結(jié)構(gòu)被樹脂基（UDMA，TEGDMA）（14 wt%）滲透互穿而成[12]。

盡管所有陶瓷樣品都是A2 色，但CIELAB 顏色坐標(biāo)分布廣泛。有研究表明：一些陶瓷系統(tǒng)在色調(diào)A2-A3 之間顯示出視覺上難以察覺的色差，以及色調(diào)A1-A2 和色調(diào)A2-A3 之間視覺上可接受的色差[13]。由于本實(shí)驗(yàn)為體外實(shí)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)試件形態(tài)與天然牙牙冠外形有一定差異，且缺乏口腔環(huán)境條件，如牙齦、唇頰舌、唾液等，不能真實(shí)反映口內(nèi)自然環(huán)境。因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果有局限性，仍需更多的系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)來更好地研究不同背景顏色、各種陶瓷材料以及厚度組合對(duì)口腔修復(fù)體顏色的綜合影響。

綜上所述，本研究結(jié)果表明全瓷修復(fù)體的美學(xué)特性受到諸多因素影響，其中陶瓷類型、瓷層厚度以及基牙底色成為決定全瓷修復(fù)體的最終顏色的重要參數(shù)。臨床實(shí)踐中，基牙底色并不總是由臨床醫(yī)生選擇，修復(fù)體的厚度又受到最小量的牙齒預(yù)備量和目標(biāo)修復(fù)空間的限制。此外，還可以選擇不同的樹脂粘接劑色調(diào)來稍微改變陶瓷的顏色。而最終能自由改變的只有陶瓷材料本身，因此，醫(yī)生可通過參考不同陶瓷的色調(diào)和半透明度，以達(dá)到良好的顏色匹配。而實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員應(yīng)了解陶瓷的性質(zhì)，以達(dá)到預(yù)期的效果，并且醫(yī)生與技工需要相互合作并良好溝通以達(dá)到最佳的美學(xué)效果，獲得色澤逼真、患者滿意的理想修復(fù)效果。

4 結(jié)論

本研究提示，陶瓷厚度、基牙底色和陶瓷種類影響CAD/CAM 瓷修復(fù)體的顏色，在臨床常見厚度范圍內(nèi)陶瓷材料的遮色效果與陶瓷厚度呈線性正相關(guān)，與半透明度呈線性負(fù)相關(guān)。當(dāng)陶瓷厚度達(dá)到2 mm 時(shí)，4 種陶瓷在各種基牙底色上的ΔE 均＜3.7，陶瓷按半透明度遞減順序依次為VM（長(zhǎng)石基玻璃）＞IPS（硅酸鋰玻璃）＞VS（氧化鋯增強(qiáng)玻璃）＞VE（聚合物滲透陶瓷）；在臨床實(shí)踐中，醫(yī)師可以根據(jù)基牙底色、修復(fù)類型及修復(fù)需要達(dá)到的顏色效果來挑選合適的陶瓷材料，以達(dá)到良好的顏色匹配。