后牙氧化鋯全鋯固定橋的抗壓強度研究

馬雪敏 廉云敏

金屬烤瓷熔附全冠在臨床使用已有幾十年的歷史,由于過敏及齦緣發黑等現象,不能滿足患者對美觀及功能的要求。氧化鋯全瓷美觀效果接近天然牙,無毒、無害、無過敏具有良好的生物相容性,CT、核磁等不出現偽影,患者對氧化鋯全瓷修復體的青睞與日俱增[1]。氧化鋯全瓷修復主要用于前牙修復,因后牙較前牙咬合力大易出現崩瓷現象,2010年國內外陸續推出氧化鋯全鋯修復后牙的方案[2]。對于氧化鋯全鋯修復體的研究,多數研究者關注的是材料本身的性能。本研究通過CAD/CAM(數據采集、計算機輔助設計與制作)技術,切割3個不同品牌不同厚度的鋯材胚體,經過1 450℃高溫培燒結晶,形成無飾瓷氧化鋯全鋯修復體,研究其抗壓強度,以被譽為口腔修復領域的“金標準”為對照組[3],為后牙氧化鋯全鋯固定橋修復體的臨床應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備 愛爾創(中國鋯材)、愛迪特(中國鋯材)、杜塞拉姆(德國鋯材)、3Shape TRIOS 2掃描儀(3Shape公司)、澤康切割機(登士柏)、VITA V60 i-Line烤瓷爐(德國)、康加強型瓷化燒結爐(登士柏)、RelyXunicem自粘結樹脂、ETM504C萬能測試機(中國)。

1.4 代型制作 將3D模型數據傳輸給CAM切割機,用鑄造蠟切割60個1∶1蠟型,常規清洗、包埋、去蠟、鑄造、噴砂、打磨完成60個金屬代型。

1.5 修復體制作 (1)掃描預備體模型數據導入CAD系統3Shape Dental Designer 軟件,利用虛擬修整刀調改形態至實驗所需三種厚度0.5 mm、0.8 mm和1.0 mm。采用CAM切割機切削預成超透氧化鋯坯體,染色、結晶加工完成54個全鋯固定橋。(2)同法制作6個鈷鉻金屬固定橋支架,堆塑遮色劑、遮色瓷、牙本質瓷、牙釉質瓷及透明瓷,根據瓷粉要求和烤瓷爐說明書完成燒結,冷卻后打磨、拋光、上釉完成6個固位體厚度為1.5 mm鈷鉻烤瓷固定橋的制作。

1.6 抗壓強度試驗 氧化鋯全鋯固定橋采用RelyXunicem自粘結樹脂粘結劑粘固,鈷鉻烤瓷固定橋采用3M玻璃離子水門汀粘固,室溫靜置24 h,置于萬能材料測試機,進行抗壓強度的力學實驗。

2 結果

表1 同一鋯材不同厚度強度力值比較 n=6,N,

2.2 同一厚度不同材料抗壓強度分析 同一厚度,三種鋯材兩兩比較其抗壓強度,差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2,圖1。

圖1 全鋯固定橋抗壓強度箱式圖

表2 同一厚度不同鋯材強度力值比較 n=6,N,

3 討論

隨著口腔修復學材料的不斷更新,CAD/CAM技術的快速發展,氧化鋯全瓷修復以其良好的美觀效果、生物相容性及穩定的理化、機械性能,制作工藝簡單等越來越廣泛應用于口腔修復領域。目前,影響氧化鋯全瓷修復體長期臨床效果的機械并發癥為崩瓷[4]。解決氧化鋯飾面瓷崩瓷主要有兩種方法:CAD/CAM技術制作飾面瓷和制作氧化鋯全鋯修復體。Beuer等[5]研究證明CAD/CAM技術制作氧化鋯飾瓷組較手工飾瓷組和熱壓鑄飾瓷組斷裂強度高,氧化鋯全鋯修復體較全瓷修復體的抗壓強度高。后牙的全冠、固定橋的修復主要為氧化鋯全鋯修復體。

3.1 牙體制備對抗壓強度的影響 固定義齒修復時,需要對天然牙進行一定量的牙體制備,為修復體提供足夠的空間。咀嚼力的大小根據受試者性別、年齡及口內具體情況有所差異。本次研究雖不能完全模擬口腔環境中真實受力情況,但可以反應在本實驗條件下,不同合面厚度的全鋯固定橋抗壓強度的差異情況。

氧化鋯陶瓷材料雖無金屬結構但具有超強的抗折性能和韌性,其硬度可以和金屬、鉆石相媲美,有“陶瓷鋼”的美譽。國內外研究指出,氧化鋯陶瓷材料的問世為后牙固定橋修復奠定了堅實的基礎[8,9]。有研究報道,合面預備體保留合面形態較不保留合面形態修復體的抗折性更佳[10]。本研究基于上述在牙體制備時保留合面形態,合面功能尖預備1.5 mm,非功能尖預備1.0 mm,軸面聚合為8°,邊緣形態為平齦淺凹面0.5 mm寬度肩臺。

金屬烤瓷冠,被公認為是口腔醫學修復領域的“金標準”,本研究對照組采用金屬烤瓷固定橋作為對照標準,通過抗壓強度試驗結果顯示,合面制備1.0 mm厚度的氧化鋯全鋯固定橋的抗壓強度,與合面制備1.5 mm厚度的金瓷固定橋的抗壓強度相當。初步認為全鋯修復體1.0 mm的厚度可以滿足臨床需要。合面制備1.0 mm厚度與周珊羽等[2,11,12]研究保持高度一致。CAD/CAM 全解剖式氧化鋯全冠修復體雖無飾瓷,無崩瓷的問題,仍需要足夠的厚度,有研究推薦厚度為≥1.0 mm[13]。

第8版《口腔修復學》固定義齒修復中,氧化鋯全瓷修復體合面預備體的厚度,標準是2.0 mm左右。氧化鋯全瓷和氧化鋯全鋯修復體預備體厚度相比,后者能保留更多的牙體組織。對于牙冠短小,深覆合、咬合緊等咬合不正常,無法預備出足夠抗力形和固位形的患者,尤其適宜選擇氧化鋯全鋯修復體。

3.2 連接體對抗壓強度的影響 隨著氧化鋯后牙固定橋斷裂返工,應力集中區域受到臨床醫師的廣泛關注。單冠的應力集中主要在咬合區域,固定橋的應力集中區域第一個在連接體的部位,第二則在咬合區域,剩余區域則受力很小。

優化連接體的設計降低臨床失敗率,延長氧化鋯固定橋的臨床使用壽命,除考慮修復體材料本身的性能外,還應注意連接體的位置、形狀、垂直高度、外展隙的寬度、外展隙的曲率半徑等因素,優化連接體設計增加修復體的抗壓強度,提高臨床成功率。

3.3 粘結劑及表面處理方式對抗壓強度的影響 粘結效果的影響因素主要有粘結劑的種類和修復體的表面處理方式。目前臨床全瓷修復體的粘結大多選擇樹脂類粘結劑,樹脂粘結劑較水門汀類粘結劑水溶性更小,邊緣封閉性、透光性、美學性能更佳,固化后強度更高,為全瓷修復體提供了更高的固位力。

臨床氧化鋯修復體表面的處理方式主要有:氫氟酸處理、硅烷化處理、二氧化硅涂層、噴砂處理、熱化學蝕刻技術等。因氧化鋯缺乏玻璃相和硅酸鹽成分,氫氟酸酸蝕不能使其表面形成微孔結構。硅烷化處理單獨操作效果不佳,但可增加陶瓷表面SI-OH基團的含量,協助硅烷偶聯劑發揮作用,兩者結合可有效提高粘結強度。硅涂層技術設備昂貴、操作復雜,臨床推廣較難。噴砂處理使修復體表面形成凹凸不平的粗糙面,操作簡單,易于推廣。臨床根據具體情況選擇合適的表面處理方法。氧化鋯陶瓷因理化性能穩定、生物相容性良好等優點在口腔修復重建領域中廣泛應用。

3.4 氧化鋯鋯材對抗壓強度的影響 目前國內氧化鋯鋯材大多依賴進口,原材料成本較高,再經過配套的CAD/CAM系統加工制作,價格昂貴,很難在國內推廣。汪饒饒等[20]制作Cercon smart、Lava、Porcera、CEREC 3共4種CAD/CAM系統氧化鋯平板,通過赫茲觸壓實驗分析比較4種牙科CAD/CAM系統氧化鋯材料的抗壓強度和斷裂模式, 4種CAD/CAM系統氧化鋯材料抗壓強度基本滿足臨床最大咬合力的需要,臨界載荷值無差異(P>0.05),其破壞模式相似。

本研究選擇國產鋯材愛爾創和愛迪特與德國杜塞拉姆鋯材比較不同合面厚度的抗壓強度,結果證明三種鋯材制作全鋯固定橋,同等條件同等厚度的抗壓強度差異無統計學意義(P>0.05)。有研究報道,國產鋯材制作的修復體,生物相容性良好,機械性能優良,放射性能符合國家標準,在臨床修復重建效果良好[21]。國產鋯材較進口鋯材成本低廉,各方面性能與進口鋯材相媲美,臨床更易推廣。

研究代型改變了傳統純人工制作的模式,采用CAD/CAM技術設計制作,避免形成誤差,保證實驗數據的可靠性。測試抗壓強度的方式主要有靜態、動態及循環載荷,循環載荷最接近口腔實際受力情況,但完全模擬臨床變化無常的合力很難做到,目前,測試抗壓強度的實驗大多數選用靜態載荷[22]。本研究采用球形載頭靜態垂直加壓。氧化鋯修復體燒結次數和微觀結構對抗壓強度也有影響,隨著燒結次數的增加,抗壓強度有逐漸降低的趨勢,建議燒結次數≤5次。

綜上所述,氧化鋯全鋯修復體的抗壓強度,與標準的牙體制備、優良的連接體設計、高強度粘結劑的選擇等因素密切相關。