三种树脂基陶瓷贴面抗折强度的实验研究*

沈斯特 陈雅云 黄珂 李梦 尹路

牙齿磨耗后的咬合重建修复日渐成为口腔修复领域的热点［1］，牙体硬组织的缺失导致了诸如咀嚼肌，咬合系统，美观，发音等一系列问题的出现［2］。传统方法对于磨耗牙修复大多采用失活后的全冠修复、齿冠延长术后冠修复，但是均要磨除大量牙体组织［3］；随着贴面技术的兴起，全瓷贴面也逐渐应用于后牙磨耗修复［4］，但是关于树脂基陶瓷贴面修复后牙的研究较少。树脂基陶瓷贴面由于其具有良好的研磨加工性能，可以制作成较薄贴面故对于基牙的预备量较少［5］。近年的研究也证实树脂基陶瓷贴面的抗折性能可以满足临床需要［6］。树脂基陶瓷既不同于树脂也不同于全瓷，而是兼具两者特点，尤其是其内部的交联网格结构可以起到缓冲咬合应力功能［7］。本研究旨在比较市面上目前几种常见的聚合瓷在制作成超薄贴面后的抗折性，以期指导临床应用。

1.材料与方法

1.1 材料与设备9.6%氢氟酸（义获嘉，列支敦士登），37%磷酸（义获嘉，列支敦士登），双固化树脂水门汀（U200，3M，美国），润瓷（爱尔创，中国），优韧瓷（3M ESPE，美国），弹性瓷（义获嘉，列支敦士登），体视显微镜（Zeiss，德国），万能材料试验机（6022，instron，美国）。

1.2 基牙预备 临床随机选取60个新鲜拔出的离体下颌前磨牙（离体牙的组织学评价过程符合医学伦理学要求,实验步骤均由同一人完成)，确保牙体完整、无龋损及修复体，标本清洁干净后，在室温下浸泡存储于0.01%麝香草酚溶液中。用牙周探针在釉牙骨质界下方2 mm 标记模拟牙槽嵴顶区，指甲油涂布在根面作为分离剂，牙根沿牙体长轴包埋于自制自凝树脂块（直径2*2 cm来模拟牙槽骨)，树脂凝固后取出离体牙，于牙根表面涂布印模粘接剂，向窝洞注满硅橡胶轻体（模拟牙周韧带）再插入离体牙（图1B，C），固化后修整边缘复位回树脂模型，用金刚砂切片与牙体长轴垂直均匀磨去中央窝1.5 mm牙尖至釉牙本质交界下1.0 mm，形成中央为健康牙本质周围为完整牙釉质环的预备体（图1D），颊舌尖距离釉牙骨质界4 mm来模拟牙齿重度磨耗，喷水条件下，金刚砂车针打磨抛光边缘，去除尖锐棱角。清洁并干燥预备体。采用万能胶涂布后吹干完成即刻牙本质封闭［23］后至4℃0.9%氯化钠溶液中待用。将试件随机分为三组：润瓷贴面组、优韧瓷贴面组、弹性瓷贴面组（图1A），每组20个样本。

图1 瓷块以及试件制备（A：树脂基陶瓷块；B：包埋前注入硅橡胶轻体；C：插入前磨牙；D：切断冠部）

1.3 贴面制作和粘接 基牙体外预备后采用数字化扫描，按照计算机辅助设计制作标准操作程序制作瓷贴面（参考下颌第一前磨面形态），切削厚度最薄处控制在0.6 mm，贴面喷砂（图2A）后采用9.6%HF酸酸蚀20 s（图2B），超声荡洗，无油无水牙科三用枪吹干备用。基牙牙面采用37.5%磷酸酸蚀30 s，冲洗吹干，表面反复涂擦通用树脂粘接剂（Single Bond，3M，美国），吹匀后光照20 s，双固化树脂水门汀（U200，3M，美国）涂布贴面后在压力计50 N下粘接（图2C），光照40 s，去除多余粘接剂后打磨抛光（图2D）。

图2 贴面制作及粘接（A：贴面喷砂；B：牙面酸蚀；C：50N加载粘接；D：完成粘接）

1.4 抗折测试 所有试件放入麝香草酚中储存7 d。所有试件固定在万能材料试验机底座，加载头（口扫标准上颌第一前磨牙模型后3D打印制作纯钛磨具）在加载力（2 KN，0.5 mm/min）垂直作用下冲击贴面，直至断裂发生；记录断裂时的最大载荷（N），采用体式显微镜（10×）观察分析基牙与贴面断裂失败模式。采用IBM SPSS Statistics 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

三组试件的抗折强度均有较大差异（P<0.01）,弹性瓷贴面组明显大于另外两组（P<0.05），润瓷贴面组与优韧瓷贴面组的抗折强度没有明显区别（P>0.05）。

表1 断裂强度均值±标准差（N），断裂模式，断裂强度与模式相关性（Rs二元变量相关性）

断裂模式分析显示60个试件中有48个发生了Ⅰ型断裂即修复体单纯折裂（裂纹出现在贴面表面），其中一例彻底剥脱；8例发生了Ⅱ型断裂即釉质层和修复体裂纹（此种破坏部位集中在瓷片内部或者复合树脂内部，牙体本身结构无损）；4例发生了Ⅲ型断裂即修复体，牙釉质，牙本质均折裂。秩次检验分析抗折强度与断裂模式没有相关性。

图3 断裂模式（A：万能材料试验机加载；B：模式Ⅰ；C：模式Ⅱ；D：模式Ⅲ）

3.讨论

陶瓷材料由于其理想的美观性和耐久性被视为牙齿磨耗修复的首选，计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）技术应用也为修复严重磨损的后牙提供了新的选择，但是在实际制作过程中由于全瓷材料的易碎特性导致厚度不能过薄，这与微创牙体预备理念不符［8］。树脂基陶瓷既不是树脂也不是纯陶瓷，而是两者的混合物，通过高分子渗透陶瓷网络使材料具有类似于天然牙齿的微结构，并且具有介于陶瓷和树脂复合材料之间的机械性能，可以在相对较薄的厚度下铣削，避免了全瓷材料易碎裂的特点［9］。最近的一项研究表明树脂基陶瓷材料可在不影响断裂强度的情况下将厚度降低到0.5 mm 并用于后牙区，是咬合重建的潜在候选材料［10］。本研究比较三种树脂基陶瓷贴面的断裂强度，结果润瓷贴面与3M 优韧瓷贴面的强度相当，维它弹性瓷贴面的断裂强度最高。3M 优韧瓷和润瓷是高度交联的颗粒增强复合材料，润瓷的陶瓷颗粒为球形且分散在非晶态二氧化硅中的纳米氧化锆结构中，平均粒径为6 nm［11］，而维它弹性瓷则将树脂渗透烧结到陶瓷中，其结构是多孔的，类似于富含氧化铝的长石陶瓷［12］。3M 优韧瓷内部具有结构完整的纳米团簇（0.6～1.0 nm），其中含有单分散、非聚集的二氧化硅纳米粒子（直径20 nm）、氧化锆（直径4-11 nm），优韧瓷粒子间隙随着更多的纳米级硅烷偶联剂处理后的树脂基体填充，再进一步进行树脂基体的延伸热处理，都增加了优韧瓷的强度［13］。通常认为，贴面抗折强度的提高有利于咀嚼功能的实现，本研究中后牙树脂基陶瓷贴面的断裂强度间接反映了三种材料的强度，文献报道这三种材料的抗折强度：润瓷和优韧瓷约为150-160 MPa，而维它弹性瓷大约为205 MPa［11-13］，与本实验的数据相佐证。但是如果这样的增长伴随着牙齿损伤的发生率增加（模式II 或III)，那么就不值得追求更高的抗折强度。在本研究中，后牙树基陶瓷贴面的折裂大多局限在修复体内部（48/60例，Ⅰ型)，而且与抗折强度无关。这意味着较高的抗折强度对牙齿结构的损伤并不比强度较低的贴面材料更严重，一些体外研究也证实大多数贴面折裂是仅限于修复体内部的裂纹［14］。采用3D 切削制作的后牙贴面修复后牙磨耗，如果发生折裂仅限于贴面内部且不涉及牙齿结构的断裂也相应提高了基牙寿命［15］，对于树脂基陶瓷来说，交联结构可以增加抗折强度，实验中牙折后贴面呈现不均匀碎裂，牙齿表面常出现水门汀残余，提示粘接层破坏［16,17］。

弹性瓷贴面抗折强度优于另外两组材料，本测试仅是在特定位置上的静态负载，不能代表整个咬合过程的复杂情况，也不能还原口颌系统对修复体强度的长期影响。静态轴向载荷也不可能复制磨耗患者咀嚼所产生的各个方向咬合力。尽管如此，三点接触的抗折实验被认为是检测修复体强度的金标准，结果可以看作是修复材料在静态咬合的最大强度［18］。随着时间的推移，环境因素和循环载荷（机械和热疲劳）可能会导致最大强度值下降，与全陶瓷材料相比，复合材料的抗疲劳性能更好［19］，故本研究中的树脂基陶瓷材料对循环荷载的敏感性也可能较低。本研究中较大标准差可能由于牙体预备、牙体解剖结构以及计算机加工过程中误差导致，然而这些变异也可能存在于临床中［20］，所以抗折强度的变化范围是与实际相关的。本研究中的抗折数据可以指导临床，例如磨耗患者就可以使用数字化加工的树脂基陶瓷贴面来替代传统的全冠修复，一项体外研究表明玻璃基全瓷冠厚度为1.5-2 mm修复后牙的有效负荷为771-1183 N［21］，远低于本研究中0.5 mm 厚度的后牙树脂基陶瓷贴面载荷（1730-2410 N)。后牙贴面相比较冠修复最大限度保留了牙体结构，减少了基牙预备，所以在没有更长时间的临床追踪报道之前，后牙树脂基陶瓷贴面可以视为咬合重建牙列磨耗一种可行的修复方式，也可以用来评估患者垂直距离改变后的耐受能力，重度磨耗患者随着垂直距离的丧失导致咀嚼系统变化，升高垂直距离需要保持谨慎［22］，后牙贴面可以作为一种可逆的方法来评估升高的程度。

4.结论

(1）维它弹性瓷的抗折强度与润瓷和3M 优韧瓷有统计学差异。

(2）抗折强度与断裂模式没有必然联系。