玻璃陶瓷高嵌体断裂强度的影响因素

张津京 陆支越

对于根管治疗后大面积牙体缺损的修复，与全冠或桩核冠相比，全瓷高嵌体在保存更多牙体组织而达到微创治疗的同时，还可通过覆盖部分或全部咬合面达到保护剩余牙体组织的目的。限于氧化锆陶瓷材料的临床粘接强度，玻璃陶瓷材料被更多的用于全瓷高嵌体的制作。

全瓷高嵌体可获得较高的长期临床成功率[1-6]，但临床上仍有失败的发生，包括修复体断裂、继发龋、边缘完整性破坏、变色、牙齿折断、高敏感性、脱粘接等，其中40%失败为修复体断裂及微裂，其次是继发龋(20%)[4]。Meta 分析结果也提示其失败最主要的原因是修复体断裂[3]。本文就全瓷高嵌体(包括覆盖全咬合面的牙合贴面)断裂强度的影响因素加以综述。

1. 陶瓷本身

可被氢氟酸酸蚀、用于制作高嵌体或全咬合面覆盖牙合贴面的全瓷材料主要包括长石质瓷、白榴石增强型玻璃陶瓷及二硅酸锂类瓷等，其中作为全瓷修复材料之一的二硅酸锂类临床应用越来越广泛。Mclaren[7]从微观结构将全瓷材料进行了全新分类，其中涉及玻璃陶瓷的为前两类，见下表。此两类的玻璃相- 晶相比率和晶体类型均不同，其中第二类第一亚类的IPS Empress 为热压铸瓷，弯曲强度182MPa；临床常见的二硅酸锂(IPS e.max)为第二类第二亚类，烧结后弯曲强度可达360MPa，同时可被氢氟酸酸蚀，压铸成型或整体切割，可用于保存部分牙釉质(＜50%)的后牙修复。

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材料的影响：修复体断裂的首要原因就是瓷材料的低断裂强度，多项研究表明，二硅酸锂类材料的抗折强度好于白榴石类。一项对34911 个CAD/ CAM 全瓷后牙修复体的大型临床研究[8]以及Vianna[10]的体外研究均显示，无论使用何种预备类型，e.max CAD 高嵌体及嵌体明显优Empress CAD；Clausen[9]全牙合面覆盖修复体的体外研究发现，Empress Esthetic 断裂强度显著低于e.max Press。其原因可能源于二硅酸锂具有更高的弹性模量和自身的强度，它可以支持更高的负载，在断裂前可吸收更多的内部能量，因此对于夜磨牙咬合重建的病例，使用二硅酸锂材料更适合。

陶瓷加工方式的影响：全瓷高嵌体的加工方式通常分为压铸法和切削法(CAD/ CAM)，体外研究显示，部分牙尖覆盖的二硅酸锂类高嵌体，IPS e.max Press 的断裂强度显著高于IPS e.max CAD；压铸法的断裂强度不受粘接系统影响，切割法的断裂强度受粘接系统影响，使用全酸蚀粘接系统时，两种加工方式获得的高嵌体断裂强度并无明显差异[11]；瓷材料的微观结构、加工设备、瓷表面磨光度、粘接系统等均可能影响断裂强度的测试结果，切割法可能在加工过程中产生微裂纹，裂纹逐渐扩展最终造成修复体的折裂。修复体表面抛光、酸蚀、有效的粘接可以部分消除这种缺陷的影响。

修复体厚度的影响：瓷修复体厚度越大其自身强度也越大。通常1.5- 2mm牙合面牙尖的降低可以提供全瓷嵌体和高嵌体可靠的强度[12]，对前磨牙全牙合面覆盖修复体(e.max Press)的研究显示，标准厚度(2mm)组的断裂强度明显高于薄组(1mm)及超薄组(0.5mm)，后两者间无显著性差异，可见修复体厚度越高粘接后抗折断能力越强[13]。对于全瓷高嵌体可承受日常咀嚼载荷而不发生断裂的最低厚度，不同研究由于实验条件不同结果略有差异，Sasse[14]研究发现，基于不同厚度IPS e.max CAD 磨牙全牙合面覆盖修复体的断裂测试结果，建议无固位型的全牙合面覆盖e.max CAD 厚度为0.7- 1mm。而Bakeman[15]提示后牙全牙合面覆盖的e.max CAD 高嵌体用Variolink II 粘接后的最低厚度可为1mm。

2. 牙体组织

牙体预备方式的影响：高嵌体预备类型包括部分覆盖及全部覆盖咬合面，箱型与无箱型固位，边缘对接与预备肩台等不同类型，不同预备方式对断裂强度有不同影响。对于体外离体牙模拟不涉及髓腔的活髓牙研究，Guess[13]等设计了三种前磨牙部分覆盖牙面预备体，即MOD 嵌体预备后，第一组降低腭尖，第二组降低颊尖及腭尖，第三组继续在颊侧面预备颈部肩台，e.max Press 制作高嵌体。结果显示：修复体厚度0.5mm 时腭尖降低组断裂强度最高，增加预备量到颊面并没有提高断裂强度，这可能是因为保留更多牙体组织可以使应力更好的分布；Stappert[16]磨牙的相似体外研究得到类似结论。Vianna[10]对无/ 有固位箱型的高嵌体预备体进行研究，结果显示断裂强度前者显著高于后者，进一步有限元分析提示，有箱型预备在修复体及剩余牙体组织中均产生更大的集中应力，可能源于大量牙体组织磨除后产生的锐利线角。而对于磨牙牙合贴面，牙合面牙尖降低1mm 后采用90°肩台和无肩台的chamfer，断裂强度无显著性差异[17]。因此，模拟离体活髓牙高嵌体或牙合贴面预备应尽量减少牙尖降低的高度，同时减少牙尖预备的数目、采取无箱型设计，此时的断裂类型多为修复体折断而不涉及牙体，有再重新修复的可能；过度预备不但不利于应力分布，还易引发牙髓问题，一旦发生断裂可能同时涉及牙体组织和修复体。而对于已完成根管治疗的离体死髓牙的体外研究，开髓洞型本身留有固位箱型，Yoon[18]对前磨牙设计不同宽度固位箱型、一个或两个牙尖覆盖的e.max CAD 高嵌体，断裂强度无统计学差，提示过度的牙体预备无助于抗折强度的增强。临床研究也发现失败病例多发生于当全瓷修复体涉及4 个牙面时，与活髓牙相比，死髓牙表现出更高的临床失败率[5]。可见无论是活髓牙还是死髓牙，保存更多牙体组织的预备体设计类型均更优。

牙齿表面结构的影响：与全瓷修复体进行粘接的牙齿表面结构包括牙釉质与牙本质，从组织学角度来看这两种结构：牙釉质无机物含量高，未经酸蚀的釉质表面有釉柱体经典的钥匙孔状结构；酸蚀后釉柱表面无机磷灰石部分被去除，釉柱间质也溶解，釉柱顶部暴露，形成蜂窝状的粗糙表面，表面积增大使粘接树脂进入孔隙以增加微机械固位力。而牙本质与牙釉质相比有机物及水分含量高，牙本质被酸蚀后，表面呈现均一的微观表面，粗糙度增加，形成均匀的孔隙。目前，关于牙齿结构对高嵌体模型断裂强度影响的研究不多，结论略有差异，可能受不同修复材料厚度以及使用的粘接系统影响。对于大多数全酸蚀的粘接系统，瓷片粘接于牙釉质获得的断裂强度明显高于牙本质组[19]。Clausen[9]设计了全牙合面覆盖修复体，全酸蚀法粘接于全釉质界面，或中心牙本质周边牙釉质界面，两者断裂强度无统计学差异，但此研究中修复体厚度较大(牙尖1.5mm 窝沟2mm 厚度)，可能掩盖了粘接面的影响。Sasse[14]的研究获得不同结果，该研究设计三种厚度(0.3- 0.6mm，0.5- 0.8mm，0.7- 1.0mm)的IPS e.max CAD牙合贴面模型，将磨牙预备为牙釉质、牙本质及混合型(中心为树脂充填体周围为牙釉质和牙本质)三种粘接面，结果显示，在修复体厚度为0.3- 0.6mm 时，牙本质或混合型组反而获得更高的断裂强度，但此研究使用了自酸蚀粘接系统，而非全酸蚀粘接系统。不同于上述牙体结构的定性分类研究，笔者[20]的体外研究将磨牙按粘接面内牙体结构比率不同进行分组(牙釉质比例20±10%及80±10%)，采用二硅酸锂类圆盘状瓷片(1.3mm 厚)模拟高嵌体、全酸蚀系统粘接于不同牙齿结构表面，结果显示牙齿结构对断裂强度有显著性影响，相关分析显示当粘接面牙釉质比率增高时，断裂强度相应增强，提示两者之间可能存在直线相关关系。因此，对于一定厚度的全瓷修复体来说，使用全酸蚀粘接系统、粘接面为牙釉质者有利于提高断裂强度。

牙位的影响：全瓷高嵌体用于修复后牙部分牙体缺损，在上、下颌前磨牙及磨牙之间断裂强度的直接比较未见报道，而不同体外研究中获得的断裂强度值，由于使用的全瓷材料、粘接剂、修复体厚度等不同无法直接比较。从实验研究获得的数值趋势来看，断裂强度多在1000- 2000N 左右，前磨牙通常小于磨牙，但均能满足临床咀嚼力(人类正常生理咀嚼力男性磨牙区382N[21])。对于不同牙位全瓷高嵌体的临床失败率比较研究提示：由于磨牙区承担更高的咬合力，磨牙区的失败率更高[22], 但Nejatidanesh[5]对于102 个CEREC Blocs 和57 个Empress CAD 瓷块椅旁切削部分牙面覆盖全瓷修复体的5 年临床观察发现，不同牙位(上、下颌及前磨牙、磨牙)对断裂比例无显著性影响。虽然不同研究结论不同，但临床医生应当在磨牙区选择更高强度的全瓷材料，并且对于有口腔副功能(磨牙症)的病例应谨慎选择。

3. 粘接性能

粘接系统将牙体组织与修复体两种结构粘接为一个整体，加强了牙体与修复体复合结构的弯曲强度，并且降低了修复体及牙体界面的微渗漏、边缘染色与继发龋等[23]。粘接后生成牙齿- 粘接剂与粘接剂- 瓷两种界面，每种界面粘接强度的下降都将影响最终修复体粘接后的断裂强度。通常来说，树脂粘接剂粘接全瓷后获得的断裂强度要显著大于传统水门汀类粘固剂[24]，而全酸蚀粘接系统获得的断裂强度要大于自酸蚀类粘接系统，例如Yildiz等[11]研究发现，使用全酸蚀粘接系统Variolink II获得的高嵌体断裂强度要明显高于使用自酸蚀的Multilink Automix 系统。由于全酸蚀粘接系统中的磷酸使牙釉质表面有效的脱矿，有利于粘接树脂进入，使牙体和全瓷修复体间获得更高的粘接强度，有利于应力的传导，从而提高修复体的抗折强度。由于最高的聚合转化率在光固化阶段获得，双重固化粘接剂粘接的修复体，断裂强度明显高于自固化粘接系统[19]。

4. 临床使用

部分口腔全瓷修复材料常有循环机械性能降低以及随时间缓慢增长的裂纹扩展。在低的持续或循环力下，特别是口腔湿润环境下，瓷材料机械强度会有衰减[25]。部分覆盖牙面的玻璃陶瓷修复体，5 年生存率为87%- 100%，而15 年的生存率下降为73%- 88.7%[2]。体外研究中，多使用循环加载次数来模拟临床使用时间。然而笔者[20]对于e.max CAD高嵌体模型水环境下不同疲劳次数(5、100000、100000)、同一加载力(180N、1.5Hz)后的断裂强度测试结果显示：疲劳循环次数对断裂强度无显著性影响，提示口腔环境和咀嚼习惯对全瓷高嵌体的抗折断性能影响较小，其强度更多的受最初粘接时牙齿表面结构、修复体厚度、瓷材料等以上提及的因素影响。但该研究样本量较少，且加载力为一特定值，可能是未得到显著性差异的原因之一。

综上所述，玻璃陶瓷高嵌体具有较高的临床成功率，断裂是该类修复体失败的重要原因之一，受陶瓷本身、牙体组织、粘接性能及临床使用等诸多因素影响。临床上使用全瓷高嵌体修复大面积牙体缺损时，在保证高嵌体一定厚度(1mm)的前提下，选择二硅酸锂类全瓷材料、全酸蚀粘接系统、微创预备，可预期获得更高的断裂强度，从而取得长期的临床成功率。当然，目前该领域的研究多为体外研究以及回顾性研究，今后更多证据等级更高的临床随机对照研究，将有助于进一步分析影响全瓷高嵌体成功率的相关因素。