新型可切削瓷材料的种类和厚度对贴面抗折性影响的实验研究

董奕彤 陈志宇 焦建平 孟令强

对于因重度磨耗所致后牙咬合面缺损的固定修复，面临着临床牙冠变短、牙本质敏感、修复空间不足等问题，随着树脂粘接技术的进步以及新型瓷材料性能的优化，使得依靠粘接固位的贴面的微创修复方式成为可能。瓷贴面15年成功率达93%，失败的原因有折裂、微渗漏和脱落等，其中折裂者占67%［1］。该实验通过椅旁扫描、CAD/CAM技术在离体牙预备体上制作贴面，探讨4种新型可切削瓷材料及2种贴面厚度对试件抗折性的影响。

1 材料与方法

1.1 主要材料和实验仪器（设备）

GLUMA®Desensitize（Heraeus Kulzer公司，德国）；CEREC AC/INLAB/MC XL（Sirona公司，德国）；IPS e.max CAD瓷块、Programat烤瓷炉、Variolink N粘接套装（Ivoclar Vivadent公司，瑞士）；Vita Suprinity瓷块、Vita Enamic瓷块（Vita公司，德国）；3M Lava Ultimate瓷块（3M公司，美国）；人工牙龈硅橡胶（北京奥凯伟迪生物科技公司）；义齿基托树脂（上海医疗器械股份公司）；微机控制电子万能试验机（深圳万测试验设备公司）。

1.2 样本牙的收集、筛选及分组

选择近1个月内因正畸治疗拔除的上颌单根前磨牙40颗，要求年龄18～26岁，根尖发育完全，无牙体缺损、隐裂及充填物，冠根完好且形态相似。清除结石及牙周膜，由同一操作者，用精确度为0.01 mm的游标卡尺测量每颗离体牙的冠长、根长、冠宽、颈宽、冠厚、颈厚六项指标，对各组数值进行方差分析，结果显示，40颗样本牙六项指标均无显著差异（P＞0.05）。将其随机分为8组（n=5）（表1），至0.9%氯化钠溶液中4℃保存。

表1 40颗离体牙实验分组Tab 1 Division of the experiment groups for 40 extracted human teeth

1.3 牙体预备

图1 预备体面、邻面照及即刻牙本质封闭Fig 1 Occlusal，proximal photos of tooth preparation and immediate dentin sealing

1.4 制作修复体

CEREC AC蓝光椅旁扫描，制取光学印模，建立数字化模型（图2）。使用CEREC INLUB软件，调节参数（设置最小面及轴面厚度：A1～D1组0.3 mm、A2～D2组0.6 mm），采用回切工具（最大回切量），完成修复体设计。CEREC MC XL切削瓷块，制作修复体（图3）。去除支持柄，修复体于半结晶或未抛光状态下在预备体上试戴调整。A、B组贴面至烤瓷炉中，结晶上釉同步焙烧，室温冷却后清洗待用。C、D组贴面抛光后清洗待用。在切削Vita Suprinity瓷块制作0.3 mm厚的贴面时，出现了边缘崩瓷的现象，故B1组不进行后续操作。

图2 椅旁扫描、建立数字化模型Fig 2 Chairside scan and establishing digital model

图3 CAD/CAM及结晶焙烧Fig 3 CAD/CAM and crystallization of roasting

1.5 试戴与粘接

图4 修复体粘固完成Fig 4 Adhesive placement of the restorations

1.6 包埋

在样本牙釉牙骨质界根方2 mm以下的牙根表面，用牙龈硅橡胶包绕以模拟牙周膜，用自凝塑料包埋以模拟牙槽骨。要求树脂底座（30 mm×30 mm×30 mm）顶面的斜面与水平面呈30°，牙长轴与此斜面垂直（图5）。

图5 试件的包埋与静态加载示意图Fig 5 Embedding and static loading of the specimens

1.7 静态加载抗折试验

将包埋好的试件固定在电子万能试验机的夹具中。在直径6 mm的加载头与试件牙间放置一层10 mm×10 mm×0.6 mm的锡箔纸，加载位点为腭尖颊斜面三角嵴的中央处，垂直向下即与牙长轴成30°［4］以1.0 mm/min匀速静态加载，直至试件折裂（图5）。微机显示的位移（mm）-力（N）曲线图的峰值即为该试件的折裂载荷值。

1.8 统计学分析

采用IBM SPSSStatistics 21软件包分析数据。在折裂载荷值方面，用±s表示，行析因设计的方差分析；在折裂模式方面，行秩和检验，有统计学意义的组间再进行LSD或SNK-q两两比较，显著性水平α=0.05。

2 结 果

2.1 折裂载荷值的比较

“材料”及“厚度”分别对试件的抗折载荷值有影响（F=18.081P=0.000，F=36.961P=0.000），且“材料”及“厚度”之间存在交互作用（F=15.745P=0.000），D2组的抗折载荷值最大（图6）；在同种材料不同厚度的试件之间，A1与A2组间有统计学差异（t=-3.445P=0.009），A2组抗折载荷值较大，为（906.514±110.225）N，而C1与C2、D1与D2组间无显著性差异；0.3 mm厚不同材料的试件间，A1与D1、C1与D1组间有统计学差异（P=0.005，P=0.035），D1组的值较大，为（1 045.854±244.751）N，而A1与C1组间无显著性差异；0.6 mm厚不同材料的试件间，B2与C2、C2与D2组间有统计学差异（P=0.032，P=0.003），且前者B2组的值较大，为（997.194±237.795）N，后者D2组的值较大，为（1 131.786±214.549）N，其他组间无显著性差异（P＞0.05）。

表2 各试件组的折裂载荷值及折裂模式分布例数Tab 2 Fracture load value and distribution number of fracture mode of every group

图6 析因分析统计图Fig 6 Analysis of variance of factorial design

2.2 折裂模式的比较

根据试件折裂模式的严重程度，分为4个等级（图7），Ⅰ级：瓷修复体内部出现广泛的裂纹。Ⅱ级：瓷修复体内部出现折断。Ⅲ级：瓷修复体及牙体组织都出现折裂。Ⅳ级：瓷修复体及牙体组织纵向的折裂，并累及牙根。通过秩和检验（χ2=13.983P=0.030），A1与C1、A1与C2、A1与D1、A1与D2、A2与D1、A2与D2、B2与D2组间有统计学差异（表3），且C、D组的秩次更小（表4），折裂模式的等级更低。

图7 试件折裂模式等级Fig 7 Rank of specimen fracture patterns

表3 折裂模式LSD检验组间两两比较结果Tab 3 LSD multiple comparisons among groups of fracture patterns

表4 折裂模式SNK-q检验各组秩次值Tab 4 Rank value of the groups of fracture patterns by SNK-q test

3 讨 论

VITA Suprinity为氧化锆加强型玻璃陶瓷，烧结结晶后挠曲强度达420 MPa，相比挠曲强度为360 MPa的二矽酸锂增强型玻璃陶瓷IPS e.max CAD，质量比为8%～12%ZrO2的添加使其具有强度高但脆性大的特点。本实验在CEREC MC XL切削瓷块时，B1组贴面出现了边缘崩瓷现象，提示VITA Suprinity不适合制作厚度≤0.3 mm的超薄瓷修复体。19～40岁中国正常男女力的测量值显示，上颌前磨牙区最大咀嚼力男性为263～343 N，女性为218～298 N，后牙修复体最低抗压强度力值为500～700 N［8］。本实验中各试件组的折裂载荷值（表2），都大于上颌前磨牙区最大咀嚼力及后牙修复体最低抗压强度值。提示0.3 mm厚度IPS e.max CAD、Vita Enamic、3M Lava Ultimate材料的贴面，可满足体外抗折强度所需。

Vita Enamic是由质量比为86%的精细长石类陶瓷及14%的高分子聚合物组成的双层网状结构复合型瓷材料，挠曲强度约150～160 MPa，比硅酸盐类陶瓷材料脆性低，边缘的稳定性更高，可切削精细结构加工更薄的修复体。Lava Ultimate（优韧瓷）是由质量比为80%纳米级陶瓷填料（粒径20 nm SiO2颗粒、粒径4～11 nm ZrO2颗粒）和20%树脂聚合体基质交联而成的复合型瓷材料，挠曲强度可达200 MPa，拥有精密完整的切削边缘、高强度、高韧性、与牙本质相近的弹性模量、与天然牙相似的咬合感。本实验在相同瓷层厚度、不同瓷材料的试件中，D1、D2组的抗折载荷值较大，提示当以牙体-树脂-陶瓷复合体形式存在时，Lava Ultimate材料的贴面试件比IPSe.max CAD及Vita Enamic的抗折强度更大。

本实验中，与增强型玻璃陶瓷材料A、B组相比，复合物陶瓷材料C、D组的折裂模式有局限于修复体本身、未累及牙体组织的趋势。IPS e.max CAD、Vita Suprinity的弹性模量分别为95、70 GPa，与牙本质的弹性模量18 GP间差异显著。这就意味着，预备体与修复体的变形能力不同，形态变化不同步，当受到较大冲击载荷时，应力将从弹性模量高的修复体向弹性模量低的牙本质传递，在基牙处会形成应力集中区，基牙在受力的瞬间达到应力峰值而有发生折裂的危险，不能有效地保护基牙。而Vita Enamic、3M Lava Ultimate的弹性模量分别为30、16 GPa，与牙本质弹性模量相近。当较大外力作用下，预备体与修复体的变形能力、方式、程度相似且同步性强，其力学特性及应力分布接近于天然牙情况，修复体首先出现折裂，导致应力的释放，避免向基牙的传递，不容易发生基牙的折裂，有利于剩余牙体组织的保护。而且即便发生破损或折裂，患牙可继续选择其他固定修复方式（高嵌体、全冠、桩冠等）进行治疗，基牙再修复率高。

研究表明，在适应证允许的前提下，对于重度磨耗后牙的微创固定修复，更青睐于选择新型可切削复合物陶瓷材料制作超薄贴面，且Lava Ultimate材料在抗折强度及断裂模式方面都表现出突出的性能。对于新型可切削瓷材料的种类及厚度对贴面抗折性的影响，还需进一步体外实验以及大量临床病例加以佐证。