不同设计和饰/釉瓷烧结对氧化锆种植全瓷冠内部和边缘适合性的影响

刘翠玲高旭齐玉萍杨丽媛

1.山东大学齐鲁医院口腔修复科；2.山东大学口腔医院修复科·山东省口腔组织再生重点实验室，济南 250012



不同设计和饰/釉瓷烧结对氧化锆种植全瓷冠内部和边缘适合性的影响

刘翠玲1高旭2齐玉萍1杨丽媛2

1.山东大学齐鲁医院口腔修复科；2.山东大学口腔医院修复科·山东省口腔组织再生重点实验室，济南 250012

［摘要］目的 研究氧化锆不同设计和饰/釉瓷烧结对种植全瓷冠内部和边缘适合性的影响。方法 采用Cercon计算机辅助设计及制作（CAD/CAM）系统制作3组黏结固位氧化锆种植全瓷冠，每组8颗（n=8）。A组（常规氧化锆烤瓷全冠组）：常规边缘氧化锆基底冠+饰瓷，B组（360°氧化锆颈环烤瓷全冠组）：360°氧化锆颈环冠边缘基底冠+饰瓷，C组（全解剖式氧化锆全冠组）：解剖形态氧化锆全冠+釉瓷。饰/釉瓷烧结前和烧结后采用硅橡胶分别复制氧化锆基底冠、氧化锆全瓷冠在基台就位后的内部及边缘间隙，Micro-CT扫描硅橡胶获得内部及边缘间隙图像，测量基底冠、氧化锆全瓷冠边缘垂直间隙（MG）、冠边缘水平间隙（ HMD）、肩台区间隙（CA）、轴面中点间隙（AW）、轴面和�面交界处间隙（AOT）。采用SPSS 17.0软件对测量结果进行统计学分析。结果 不论饰/釉瓷烧结前还是烧结后，A组HMD均大于B组和C组（P＜0.05），B、C组HMD差异无统计学意义（P＞0.05），A、B、C三组间MG、CA、AW、AOT均无统计学差异（P＞0.05）。饰/釉瓷烧结后，A组MG较烧结前明显减小（P＜0.05），A 组HMD、CA、AW、AOT及B、C两组各部位间隙与烧结前相比均无统计学差异（P＞0.05）。结论 360°氧化锆颈环烤瓷全冠和全解剖式氧化锆全冠的边缘适合性优于常规氧化锆烤瓷全冠，饰瓷烧结对常规氧化锆烤瓷全冠垂直间隙的影响最明显。

［关键词］氧化锆； 种植全冠； 适合性； 饰/釉瓷烧结

全冠的适合性反映了修复体制作的精密度，是影响治疗长期成功率的关键因素之一［1］。目前，不同材料及制作方法的全冠适合性研究集中在天然牙修复体上［2-5］。与天然牙预备体相比，黏结固位种植基台形态、肩台宽度存在较大的差异，种植全冠的基底冠轴面厚度也不同于天然牙全冠，而种植全冠适合性研究以及不同设计形式的氧化锆种植全瓷冠在饰/釉瓷烧结后内部和边缘适合性的变化规律如何却少见相关报道。因此，本研究对3种不同设计形式的氧化锆全瓷冠在饰/釉瓷烧结前和烧结后采用硅橡胶复制黏结剂间隙，通过Micro-CT扫描硅橡胶分别获得氧化锆基底冠、氧化锆全瓷冠在基台上就位后的间隙图像，观察氧化锆基底冠和氧化锆全冠的内部及边缘适合性及其变化规律，以期为临床选择最佳的氧化锆设计形式提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 主要实验材料和设备

三维扫描仪（3-shape公司，丹麦），Cercon计算机辅助设计及制作（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）系统、Cercon CAD/CAM烧结舱（DeguDent公司，德国），Vita Vacumat 烤瓷炉（VITA公司，德国），万能力学试验机（深圳瑞格尔公司），Micro-CT（Kontich 公司，比利时），Matlab7.0图像测量软件（MathWorks公司，美国）。SAC4834T （II） 黏结基台（DIO公司，韩国），部分烧结氧化钇部分稳定的四方晶相氧化锆瓷坯（DeguDent 公司，德国），饰瓷粉（VITA公司，德国），复模硅橡胶（Zhermack公司，意大利），3M硅橡胶（3M公司，美国）。

1.2 实验方法

1.2.1 氧化锆基底冠和解剖式全冠的制作 选取左下颌第一磨牙缺失种植模型1个，植入直径5 mm、长度10 mm骨水平种植体1枚，连接黏结基台。基台规格为直径4.8 mm、高度4 mm、肩台宽度0.3 mm。

采用三维扫描仪采集基台信息，使用Cercon CAD/ CAM系统设计、切削部分烧结氧化锆基底冠，每组8颗（n=8），共3组。根据不同设计分为A组（常规氧化锆烤瓷全冠）：常规边缘氧化锆基底冠+饰瓷；B组（360°氧化锆颈环烤瓷全冠）：360°氧化锆颈环（高度1.5 mm）基底冠+饰瓷；C组（全解剖式氧化锆全冠）：解剖形态氧化锆全冠+釉瓷（图1）。

图 1 3组不同设计的氧化锆全瓷冠示意图Fig 1 Schematic view of zirconia ceramic crowns with three different designs

制作时首先按照邻接关系及咬合关系在电脑上设计C组全冠形态及大小，对于A、B两组，按照实验设计要求利用设计好的C组全冠进行回切，使得饰瓷层厚度为1.5 mm，剩余量为氧化锆基底冠厚度。A、B、C三组距离肩台1 mm以上区域的隙料厚度均设定为20 μm。由于种植基台的肩台宽度仅为0.3 mm，为了保证氧化锆基底冠边缘厚度，以便满足切削条件，并避免烧结变形，A组氧化锆基底冠边缘与饰瓷的对接处位于肩台外缘，饰瓷厚度减小至10倍放大镜下观察时冠边缘无水平悬突（图1）。

基底冠和解剖式全冠切削后在Cercon CAD/CAM烧结舱内于1 350 ℃下烧结6 h，烧结完成检查无缺陷并在基台就位。

1.2.2 饰/釉瓷堆塑、烧结 先对C组全瓷冠常规釉瓷烧结后，用复模硅橡胶对其中一个全瓷冠进行形态复制，作为硅橡胶导板来指示A、B两组饰面瓷的堆塑，以此来控制A、B两组轴面和面饰瓷层的厚度，与C组全瓷冠形态、大小保持一致。A组冠边缘饰瓷层按常规要求堆塑至冠边缘，在10倍放大镜下观察，确保不污染冠边缘组织面。B组颈环方饰瓷堆塑同A组。对A、B两组全瓷冠进行遮色瓷、体瓷、釉瓷烧结。所有操作程序由同一熟练技师独立完成。

1.2.3 氧化锆基底冠、全瓷冠的内部和边缘间隙复制及Micro-CT扫描 饰/釉瓷烧结前和烧结后使用3M硅橡胶轻体复制氧化锆全冠和基底冠、全瓷冠的内部和边缘间隙。将硅橡胶轻体注入冠内，立即在基台就位，将溢出的硅橡胶保留在冠边缘并向方和龈方反折，在万能力学试验机上加压10 N至硅橡胶凝固。把带有硅橡胶的氧化锆基底冠、全瓷冠自基台取下，小心分离硅橡胶。

将硅橡胶固定于1 cm×1 cm×3 cm聚苯乙烯泡沫塑料底座上（图2），采用Micro-CT以20 μm的层厚连续扫描，电压 80 kV，电流100 μA。

图 2 硅橡胶轻体复制全冠内部和边缘间隙后固定于聚苯乙烯泡沫塑料底座上Fig 2 Light-body silicone seats on polystyrene foam after replicating marginal and internal gaps of crown

1.2.4 数据测量 对CT图像进行三维重建。所有试件的三维图像均以基台抗旋转平面的一边为起点，每顺时针旋转30°选取一个测量平面，故每个试件获取6个平面。使用Matlab 7.0软件测量5个部位的数值，并对测量方法作统一标准（图3）。1）冠边缘垂直间隙（vertical marginal gap，MG），自冠边缘最下缘至肩台平面的垂直距离［6］；2）冠边缘水平间隙（horizontal marginal discrepancy， HMD），自冠边缘下缘的最外端至基台穿龈部平面延长线的垂直距离［7］；3）肩台区间隙（chamfer area，CA），两侧基台轴面与肩台交界点连线延长线上的距离［5］；4）轴面中点间隙（axial wall，AW），轴面中部垂直于基台长轴的距离［5］；5）轴面和面交界处间隙（axial-occlusal transition area，AOT），基台轴面与面交角平分线上的距离［5］。每一个部位在一个平面上测量2个点，故每个试件的6个平面共测量12个点。每个点测量3次，取平均值。所有测量工作均由同一人完成。

图 3 冠边缘和内部间隙测量部位示意图Fig 3 Schematic view of marginal and internal gaps at different sites

1.3 统计分析

用SPSS 17.0统计软件对3组数据进行单因素方差分析和Turkey检验，检验水准为双侧ɑ=0.05。

2 结果

A、B、C三组内部和边缘间隙的测量结果见表1。

表 1 3组样本饰/釉瓷烧结前和烧结后各部位间隙的测量值Tab 1 The measure values of the measurements before and after porcelain/glaze firing μm

1）饰/釉瓷烧结前氧化锆全冠和基底冠的组间比较：A组HMD大于B、C两组，差异有统计学意义（P＜0.05），B、C两组HMD差异无统计学意义（P＞0.05），A、B、C三组间MG、CA、AW、AOT的差异无统计学差异（P＞0.05）。2）饰/釉瓷烧结后全瓷冠的组间比较：A、B、C三组间各部位比较结果与饰/釉瓷烧结前氧化锆全冠和基底冠的组间比较结果相同。3）各组饰/釉瓷烧结前后的组内比较：饰瓷烧结后，A组MG较烧结前显著减小（P＜0.05 ），HMD、CA、AW、AOT与烧结前比较差异均无统计学意义（P＞0.05）；B、C两组内部、边缘间隙与烧结前比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

全冠适合性研究主要采用硅橡胶轻体间隙复制法、直接观察法和剖面观察等方法［2-4］，其观察面较局限或不同试件的观察点不能保证一致。Micro-CT扫描建立三维影像能获知全冠每个层面的适合性［5］，但是，种植氧化锆全瓷冠轴壁厚度大且材料密度高，X线无法穿透时不能采用此方法。因此，本研究采用硅橡胶轻体复制黏结剂间隙后再用Micro-CT扫描，建立三维图像后截取测量平面，故所有试件观察点位置相同，结果客观、准确。

3.1 氧化锆不同设计对种植全瓷冠适合性的影响

文献［8］报道，Cercon天然牙全瓷冠边缘垂直间隙MG的范围为40～90 μm，数值变化范围如此大与边缘间隙的测量方法、制作方法等不同有关。Kohorst等［6］以天然牙cercon CAD/CAM氧化锆全瓷冠为研究对象，冠边缘宽度1 mm，MG为（72.1±34.3） μm。本研究中全瓷冠制作和MG测量方法与Kohorst等［6］的研究相同，A、B、C三组全瓷冠的MG水平均略低于Kohorst等［6］的实验结果，3组全瓷冠的MG比较无统计学差异，由此可见Cercon CAD/CAM种植氧化锆全瓷冠MG水平未受氧化锆基底冠/全冠设计的影响，也未受冠边缘宽度的影响。

本研究冠边缘水平间隙HMD的测量方法同Baig等［7］的天然牙Cercon CAM全瓷冠研究（冠边缘宽度1 mm），A、B、C三组全瓷冠的HMD水平均显著大于Baig的研究结果（-14.4 μm±54.1 μm）。种植全瓷冠边缘宽度显著小于天然牙全瓷冠的1 mm冠边缘宽度是否为影响HMD水平的重要因素尚需进一步研究。

本研究B、C两组全瓷冠的HMD无统计学差异，二者冠边缘1.5 mm高度的氧化锆结构相同可能是其原因。A组HMD显著大于B、C两组，主要因为本研究种植基台的肩台宽度仅为0.3 mm，为了保证氧化锆基底冠边缘厚度，A组基底冠与饰瓷的对接处设计于肩台外缘，基底冠边缘锐利以便于饰瓷堆塑，但易形成较大的悬突，表明A组基底冠边缘设计有待改善。然而，A、B、C三组的HMD和MG均小于120 μm，在临床可接受范围之内［9］。

部分烧结氧化锆瓷坯切削后烧结会产生一定比例的烧结收缩，需要计算机软件精确控制，使其在烧结后达到设计要求［10］。理论上氧化锆的体积越大，烧结收缩误差就越大。本研究中受种植体直径和基台形态所限，种植氧化锆全瓷冠的基底冠轴壁厚度大于天然牙氧化锆基底冠，C组轴壁厚度又大于A、B组基底冠轴壁厚度，但各组间内部间隙（CA、AW、AOT）均无统计学差异，数值小于CEREC inLab系统制作的Vita In-Ceram YZ天然牙全瓷冠内部间隙［5］，这表明只要CAD/CAM系统能够很好地控制氧化锆烧结收缩误差，氧化锆不同设计对种植全瓷冠的内部适合性并无明显影响。

3.2 饰/釉瓷烧结对不同设计种植全瓷冠适合性的影响

与以往研究中饰瓷烧结使天然牙全瓷冠内部间隙变小不同［2］，本研究中A、B两组的内部间隙在饰瓷烧结后未发生明显变化，可能与种植全瓷冠的基底冠轴壁厚度与天然牙全瓷冠的差异有关。关于基底冠厚度如何影响饰瓷烧结后内部间隙变形量，目前尚未明确，还需进一步研究。

烤瓷冠颈部饰瓷在烧结时收缩产生应力，导致了冠边缘向冠中心方向形变， 表现为MG和HMD减小［2，11-12］。本研究中饰瓷烧结后A组MG显著减小，与其他学者［2，11］对天然牙全瓷冠的研究结果一致，因为种植全瓷冠与天然牙全瓷冠基底冠边缘厚度的差别较轴面小，不足以造成种植全瓷冠与天然牙全瓷冠边缘间隙在烧结中变化趋势的差异。饰瓷烧结变形所致MG减小可看作是适合性优化的表现，但变形过大可能使全冠无法完全就位，冠边缘垂直间隙反而增大［3］。本研究A组饰瓷烧结后各测量点MG均有减小，未出现全冠不完全就位所致的间隙增大。由于饰瓷按常规方法堆塑至冠边缘，饰瓷会使冠边缘悬突增大［3，5］，抵消了烧结时水平间隙的缩小量，表现为A组HMD在饰瓷烧结前和烧结后未见明显的改变。

与A组不同的是，B组饰瓷烧结前MG及HMD与烧结后比较差异无统计学意义，说明基底冠边缘氧化锆体积增加，饰瓷距离冠边缘一定距离可使冠边缘适合性受饰瓷烧结影响小。冠边缘无饰瓷还可避免瓷粉沾染组织面所致的不完全就位。美学区全瓷冠颈环部位可染色，上釉。

虽然本研究未单独观察釉瓷烧结对A、B组冠边缘和内部适合性的影响，但据Balkaya等［3］报道，釉瓷烧结对氧化锆烤瓷冠边缘和内部适合性无明显影响，C组结果与该研究结论一致，均发现釉瓷烧结对全解剖式氧化锆全冠适合性无明显影响。

［参考文献］

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（本文编辑 吴爱华）

［中图分类号］R 783.2

［文献标志码］A ［doi］ 10.7518/hxkq.2016.01.013

［收稿日期］2015-09-28； ［修回日期］ 2015-12-20

［基金项目］山东省卫生厅医药卫生科技发展计划项目基金（2013WSB20016）

［作者简介］刘翠玲，主治医师，硕士，E-mail：superhigh2008@126. com

［通信作者］刘翠玲，主治医师，硕士，E-mail：superhigh2008@126. com

Influence of different designs and porcelain/glaze firing on the marginal and internal fit of implant-supported zirconiacrowns

Liu Cui ling1， Gao Xu2， Qi Yuping1， Yang Liyuan2.
（1. Dept. of Prosthodontics， Qilu Hospital， Shandong University，Jinan 250012， China； 2. Dept. of Prosthodontics， School of Stomatology， Shandong University， Shandong Provincial Key Laboratory of Oral Tissue Regeneration， Jinan 250012， China）

Supported by: Medical Science and Technology Development Plan Fund of Health Department in Shandong Province （2013-WSB20016）. Correspondence: Liu Cuiling， E-mail: superhigh2008@126.com.

［Abstract］Objective This study investigated the influence of different designs and porcelain/glaze firing on the marginal and internal fit of three kinds of computer aided design/computer aided manufacturing （CAD/CAM） zirconia ceramic implantsupported crowns. Methods Three groups of zirconia ceramic implant-supported crowns with different designs were produced from copings by using a Cercon CAD/CAM system （n=8）. The first two groups comprised double-layer crowns （zirconia coping+veneer） with regular （Group A） and full circumferential zirconia-collar marginal designs （Group B）. The third group was composed of anatomic single-layer zirconia crowns without cores （Group C）. Initially， the marginal and internal gaps of the copings and crowns were individually replicated by light-body silicon and then measured by micro-computed tomography scanning before and after porcelain/glaze firing. Five measurements were employed: vertical marginal gap （MG）；horizontal marginal discrepancy （HMD）； chamfer area （CA）；axial wall （AW）； and axial-occlusal transition area （AOT）. Statistical analyses were performed by SPSS 17.0. Results HMD measurements in Group A were statistically higherthan those in Groups B and C （P＜0.05）， regardless of whether the values were obtained before or after porcelain/glaze firing. By contrast， the HMD measurements in Groups B and C showed no significant difference （P＞0.05）. Moreover， no differences were noted in MG， CA， AW， and AOT among the three groups （P＞0.05）. All the measurements in the three groups showed no significant change after porcelain/glaze firing （P＞0.05）， except for MG in Group A， which significantly decreased （P＜0.05）. Conclusion The marginal fits of the double-layer crowns with full circumferential zirconia-collar and the anatomic single-layer zirconia crowns were superior to that of the double-layer crowns with regular margins. The MG of the crowns with regular margins was obviously influenced by porcelain firing.

［Key words］zirconia； implant-supported crown； fit； porcelain/glaze firing