基牙肩台宽度对全锆固定桥抗折破坏力的影响

任伯义 廉云敏 高岚 王璞

氧化锆因其优越的力学性能及美学性能和良好的生物相容性，已在口腔修复临床得到广泛应用[1]，临床和有限元研究均表明其可以用于后牙三单位以上的固定桥修复[2]。

在对全瓷材料强度的研究中，Kelly等[3]提出对于全瓷固定桥可以无饰瓷设计，只在氧化锆支架上上釉，可以避免饰瓷崩裂的问题，同时又增加了全瓷修复的制作空间和尺寸，提高全瓷修复体的强度，所以后牙全锆固定桥修复是一个相对理想的选择。

目前，已有基牙肩台宽度对于全锆冠抗压缩破坏力的研究[4]，然而基牙肩台宽度对于全锆固定桥抗折破坏力影响的报道中，却缺乏量化的研究。

本实验是通过研究后牙三单位全锆固定桥基牙不同肩台宽度对其抗折破坏力的影响，为临床全锆固定桥牙体预备以及修复体制作提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料与设备

赛瓷氧化锆块、250i全瓷切削机(爱迪特)；牙体标准模型(星星齿科公司)；加成硅橡胶牙科印模材(金马克公司，意大利)；GEO Natural牙科铸造蜡(Renfert GmbH，德国)；树脂水门汀(DMG公司，德国)；镍铬金属(基尔巴赫公司，德国)；万能材料试验机(ETM504C,深圳万测实验设备)；双臂喷砂机(JG-5833，精工医疗公司)；中频铸造机(JG2-50C，天津医疗设备公司)；高温烧结炉(维真兄弟公司)；茂福炉(天津医疗设备公司)；扫描仪(3Shape，TRIOS 2，丹麦)；VITA烤瓷炉(VITA，V60 i-Line， 德国)。

1.2 实验方法

1.2.1 金属代型制作 通过对标准下颌模型进行设计，参考《口腔修复学》教材中的基牙预备原则进行牙体预备(图 1)。

选取模型为下颌第一磨牙缺失，第二前磨牙和第二磨牙为基牙的三单位固定桥设计。

图 1 实验模型示意图

将设计好的底座以及基牙预备体利用加成硅橡胶印模材制备印模，选择专用的铸造蜡以1∶1的比例加工底座及基牙预备体(第二前磨牙和肩台宽度分别为刃状、0.5 mm、1.0 mm的第二磨牙，共4 个)蜡型，常规包埋、铸造、打磨、喷砂完成金属代型的制作(图 2A)。

1.2.2 硅橡胶牙周膜制作 用加成硅橡胶在基牙金属代型的根部制作厚度约为0.5 mm的硅橡胶牙周膜，用于模拟天然基牙的动度。根据实验设计制作第二前磨牙和肩台宽度分别为刃状、0.5 mm、1.0 mm的第二磨牙的硅橡胶牙周膜4 个，备用(图 2B)。

图 2 全锆固定桥的制作

1.2.4 全锆固定桥的抗折力学实验 严格按照树脂水门汀粘接剂的使用说明粘接全锆固定桥，使用直径6 mm的加载头，采用10 KN的力值传感器，加载头以0.5 mm/min的恒定速度逐渐增大负荷，垂直加载于第一磨牙远中颊尖上(图 3)，通过计算机监测负载位移曲线，当修复体碎裂时负荷位移曲线突然下降，记录此时的负荷作为修复体的临界载荷，进行统计学分析(图 4)。

1.3 统计学分析

图 3 抗压缩破坏力实验

图 4 断裂的全锆固定桥

2 结 果

2.1 各组全锆固定桥的抗折破坏力

A组(刃状肩台)：(4457.33±564.06) N；B组(0.5 mm肩台)：(6439.65±551.32) N；C组(1.0 mm肩台)：(6513.00±609.38) N。

2.2 统计结果

各组实验数据均符合正态分布及方差齐性，对各组全锆固定桥的实验数据进行单因素方差分析(表 1)：各组间的抗折强度有统计学意义(P<0.05)，即组间存在差异。用Student-Newmen-Keuls进行组间的两两比较(表 2)，A组与B组、A组与C组之间差异有统计学意义(P<0.05)；而B组与C组之间差异无统计学意义(P>0.05)。

3 讨 论

随着氧化锆材料在口腔科领域的应用，全瓷修复体的应用也越来越广泛。通过先进的牙科计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术的引入，以及氧化锆的力学实验研究，使得氧化锆对于三单位固定义齿成为一个可行的治疗选择[5]。但氧化锆具有脆性，在临床上将修复体黏固于基牙后，修复体所受的咬合力不易充分转移和分散，会产生应力集中，导致修复体破裂[6]，所以应特别注意修复体形态设计、制作工艺等问题[7]，本实验也是以此为思路，旨在寻找提高全锆固定桥抗折破坏力的方法。

表 1 单因素方差分析结果

表 2 SNK法

3.1 牙周膜因素

众多的全瓷固定桥抗折力学实验都选用了刚性支持的代型作为基础，用来研究固定桥断裂时的力值。然而，必须注意的是体外的实验室数据与实际临床情况的差别，因为它没有模拟基牙牙周韧带的运动[8]。考虑到这一情况，对于一个全瓷的固定桥实验也应采取的移动性基牙进行实验。在临床，当加载咬合力时，牙齿会发生偏转，而实验室研究中使用刚性的金属模型可能增加固定桥的测试负载力值[3,9]。因为在断裂强度实验中，试件是固定在刚性的金属模具上，固定桥受力时的弯曲应变是由2 个没有移动的基牙所支持，这减少了连接体的拉伸表面的应力，从而间接地增加了断裂强度的力值[10]。Nomoto等[11]通过有限元分析发现用弹性橡胶材料模拟牙周韧带的固定桥断裂测试，可以更加接近于临床特征。人体牙周膜的弹性模量的研究表明，牙周膜的弹性模量0.2 Mpa，泊松比0.48，硅橡胶的弹性模量0.15 MPa，泊松比0.46，弹性橡胶材料模拟牙周膜是可行的[11]。很多文献对于模拟牙周韧带的宽度的记录，通常位于在0.4～1 mm之间[12-14]，本实验设计了厚度为0.5 mm的硅橡胶材料，以求最大限度达到仿真和仿生的效果。

3.2 肩台因素

全瓷修复体的颈缘形态涉及美观，适合性及强度等问题。根据固定义齿基牙预备的原则，全瓷修复体建议预备一定厚度的肩台为宜，但是在临床实际工作中，确实有时难以预备出一定宽度的肩台，比如临床牙冠过长，牙颈部缩窄明显，或者牙体严重倾斜，预备一定厚度的肩台后切割牙体组织过多，导致牙髓损伤或牙体硬组织强度下降，违背微创原则。

Beuer等[15]研究表明，具有一定宽度肩台设计的氧化锆修复体，有更高的断裂强度，关于氧化锆修复体基牙预备的研究表明，固定桥断裂于固位体靠近连接体的区域，临床上需注意牙体预备时靠近缺隙的基牙肩台宽度要足够[6]，基牙过薄的肩台会增加固定桥断裂的危险，降低固定桥的强度[16]。

3.3 连接体因素

在三单元全瓷固定桥的临床与实验室研究中，连接体区域可以被视为一种断裂风险因素[3]。丁旭等[19]通过三维有限元分析认为连接体是应力集中区。 Kelly等[20]报道，在磨牙区的3 个单位固定桥应力集中在连接体。el-Ebrashi等[21]利用二维光弹法显示固定桥应力集中在连接体处，具有较高的拉应力。以上报道说明，全瓷固定桥连接体是应力集中区，所以连接体设计的合理性就尤为重要，较为直观的便是其横截面积的设计。

全瓷固定桥连接体横截面积方面的研究很多，丁旭等[19]认为在桥体长度不变的情况下，随着连接体面积的增加，连接体最大应力有逐渐减小的趋势。Proos等[22]通过二维有限元分析得出固定桥连接体横截面积增加其应力集中的现象就会相对分散。Studart等[23]在对三单位氧化锆固定修复体实验的研究表明，在连接体横截面积不小于12 mm2的情况下，由于其具有足够大的初始强度，其20 年的失败率在5%以下。很多文献推荐连接体横截面积为16 mm2会有优异的临床表现[17,24-25]，所以本实验连接体横截面积设计为16 mm2，以确保全锆固定桥的具有充分的强度。

4 结 论

全锆固定桥基牙肩台宽度为0.5 mm和1.0 mm的抗折破坏力显著优于刃状肩台，建议临床全锆固定桥基牙肩台预备在0.5 mm以上。