氧化鋯基底和飾瓷結合強度的分析

[摘要] 目的 分析和比較幾種全瓷系統基底和飾瓷的結合強度。方法 制作直徑為8 mm、厚度為3 mm的Lava、Cercon、IPS e.max ZirCAD、Procera試件各20個，分別為Lava組、Cercon組、IPS e.max ZirCAD組、Procera組。每組各選10個試件表面烤制厚度為1 mm的相應飾瓷，10個試件表面烤制厚度為2 mm的相應飾瓷。對試件進行剪切強度的測定和斷裂模式的觀察。結果 飾瓷厚度為1 mm時，Lava、Cercon、IPS e.max ZirCAD、Procera組的剪切強度分別為：（13.82±3.71）、（13.24±2.09）、（6.37±4.15）、（5.19±5.31） MPa；飾瓷厚度為2 mm時，各組的剪切強度分別為：（38.77±1.69）、（21.67±3.34）、（12.70±4.24）、（9.94±6.67） MPa。Lava組和Cercon組的剪切強度高于IPS e.max ZirCAD組和Procera組（P<0.05），飾瓷厚度為2 mm的試件的剪切強度高于飾瓷厚度為1 mm的試件（P<0.05）。各組試件破壞模式均以界面破壞為主。結論 氧化鋯基底和飾瓷的結合強度因基底材料的不同而不同，飾瓷的厚度對結合強度有明顯的影響。

[關鍵詞] 氧化鋯； 飾瓷； 結合強度

[中圖分類號] R 783.1 [文獻標志碼] A [doi] 10.3969/j.issn.1000-1182.2012.06.022

由于對美學要求的提高，各種新型的牙科材料不斷問世。近年來，全瓷由于具備比金屬烤瓷更優良的美學性和生物相容性，受到臨床醫生和患者的極大青睞。

鋯瓷由于強度高，同時具有白色的外觀和穩定的化學性能及結構，已成為固定修復的主要材料，尤其是后牙、長橋的修復。為提高局部美觀效果，鋯瓷基底表面會烤上一層飾瓷。但由于鋯瓷強度高，破壞性壓力會存留于飾瓷層，從而在核瓷-飾瓷界面產生裂紋，導致修復失敗。據報道，全瓷冠飾瓷的失敗率明顯高于金屬烤瓷冠，金屬烤瓷冠36個月后僅0.4%的單冠修復和2.9%的固定橋修復失敗，而全瓷冠中，15%的飾瓷在2年內出現裂紋，25%在31個月內出現裂紋[1]。本實驗主要對比和分析臨床幾種常

用的全瓷系統飾瓷的剪切強度，為臨床全瓷系統的

選擇提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 主要材料和設備

4種鋯瓷材料：Lava（3M ESPE公司，美國）、

Cercon（DeguDent公司，德國）、 IPS e.max ZirCAD（Ivoclar vivadent 公司，列支敦士登）、Procera（Nobel Biocare公司，瑞典）。AGS-X電子萬能試驗機（Shi-

madzu公司，日本），PXS-100體式顯微鏡（上海光學儀器五廠有限公司）。

1.2 試件的制作

制作直徑為8 mm、厚度為3 mm的Lava、Cercon、IPS e.max ZirCAD、Procera試件各20個，分別為Lava組、Cercon組、IPS e.max ZirCAD組、Procera組。每組各選10個試件表面烤制厚度為1 mm的相應飾瓷，10個試件表面烤制厚度為2 mm的相應飾瓷。所有操作程序均嚴格按照廠家要求進行，由同一人完成操作。

1.3 剪切強度的測定[2]

測試前，所有試件于37 ℃去離子水中浸泡24 h。將試件固定于特制不銹鋼夾具-底座-體式模具（圖

1）上，放置于萬能實驗機中，加載頭的切端厚度為1 mm，錐度為45°，切端豎直面與氧化鋯試件豎直面緊貼，向下滑行至底座標記位置，確保每個試件測試時位置相同并使加載力均作用于雙層瓷界面處，以0.5 mm·min-1的速度加載至飾瓷脫落，記錄破壞時的最大載荷力F（N）和瓷結合面積S（mm2）。剪切強度（P）根據公式P=F/S來計算。

1.4 斷裂模式觀察

采用體式顯微鏡觀察基底瓷和飾瓷結合界面處飾瓷的殘留及破壞情況。

1.5 統計分析

采用SPSS 13.0軟件進行統計分析，用雙因素方差分析（2-way ANOVA）和LSD-t檢驗進行各樣本均數間的比較。檢驗水準為雙側，α=0.05。

2 結果

2.1 剪切強度

各組的剪切強度見表1。不同飾瓷厚度試件的剪切實驗負荷-位移曲線見圖2、3。Lava組和Cercon組的剪切強度高于IPS e.max ZirCAD組和Procera組（P<0.05），Lava組和Cercon組的剪切強度無統計學差異（P>0.05），IPS e.max ZirCAD組和Procera組的剪切強度無統計學差異（P>0.05）；飾瓷厚度為2 mm的試件的剪切強度高于飾瓷厚度為1 mm的試件（P<0.05）。

neering ceramic

2.2 斷裂模式

飾瓷和基底瓷分離后，肉眼觀察大部分基底瓷

結合界面處均有少量飾瓷的殘留。各組的試件斷裂模式見表2。從表2可見，各組試件破壞模式均以界面破壞為主，斷裂發生在核瓷和飾瓷之間；部分破壞模式為既發生核瓷和飾瓷界面之間的斷裂又合并飾瓷層內的斷裂的復合型破壞。

3 討論

二氧化鋯全瓷在最近10年得到了廣泛的應用和發展。由于鋯瓷的撓曲強度可達900～1 200 MPa，而飾瓷的撓曲強度僅為60～120 MPa，且二者的熱膨脹系數不同，從而導致燒結時界面的應力分布不均衡[3]。因此，核瓷-飾瓷結合面是全瓷修復的薄弱環節。

影響核瓷-飾瓷結合面的因素有很多：核瓷和飾瓷之間的化學匹配、熱膨脹系數的匹配、核瓷和飾瓷之間的厚度比、核瓷表面的粗糙程度及反復燒結等，這些對材料的性能都有很大的影響[4-6]。

在本實驗中，選取了4種不同的二氧化鋯基底材料，測定其與相應的飾瓷之間的剪切強度。結果表明：Lava組和Cercon組的剪切強度顯著高于IPS e.max ZirCAD組和Procera組（P<0.05），而Lava組和Cercon

組的剪切強度無明顯差異，IPS e.max ZirCAD組和Procera組的剪切強度也無明顯差異。這表明不同的基底材料和飾瓷之間的結合強度不同。

全瓷冠厚度對全瓷冠強度的影響尚存在爭議。Webber等[7]研究表明， 飾瓷厚度的變化對飾瓷的破壞力無明顯影響；而Harrington等[8]研究表明， 隨著飾瓷厚度的增加，飾瓷抵抗破壞的能力也增加。這一點與本實驗結果相似，飾瓷厚度為2 mm的試件的剪切強度明顯高于飾瓷厚度為1 mm的試件（P<0.05）。這說明，飾瓷厚度對剪切強度也具有影響。

在以往的研究中，飾瓷的剪切強度為22～41 MPa。在本實驗中，1 mm飾瓷時所測得的剪切強度偏低，2 mm飾瓷時的剪切強度和以前的研究結果相似。這可能和試樣飾瓷厚度的設計有關。在以往的實驗中飾瓷厚度的設計均至少為3 mm[9-10]，而本實驗中由于考慮到臨床上飾瓷不可能達到這一厚度，故設計為更接近于臨床的厚度（1 mm和2 mm）。

本實驗中各組試件破壞模式均以界面破壞為主，斷裂發生在核瓷和飾瓷之間；部分破壞模式為復合型破壞。在氧化鋰基底的全瓷中，盡管核瓷強度大于飾瓷，一旦裂紋產生于飾瓷層，裂紋不會自動終止，也不會偏離原來的方向，裂紋會迅速傳播。而在氧化鋯基底全瓷中，盡管裂紋產生于飾瓷層，由于界面的弱結合強度和氧化鋯的高強度，裂紋會在界面層終止并沿著界面傳播[1]。因此在鋯基底-飾瓷中，

表現為大面積的飾瓷剝脫[3]。

本實驗提示，在臨床工作中應根據臨床需要選擇適當的基底材料，并保證飾瓷的厚度。由于臨床上修復體形態復雜，因此實驗中的剪切強度和臨床上會有一定差距，今后還需要進一步的深入研究。

[參考文獻]

[1] Ozkurt Z， Kazazoglu E， Unal A. In vitro evaluation of shear bond

strength of veneering ceramics to zirconia[J]. Dent Mater J， 2010，

29（2）：138-146.

[2] 殷家悅， 張忠提， 艾紅軍， 等. 釔穩定氧化鋯基底材料與飾面瓷

結合性能的實驗研究[J]. 華西口腔醫學雜志， 2009， 27（6）：669-

672.

Yin Jiayue， Zhang Zhongti， Ai Hongjun， et al. Study on the com-

patibility of yttria-stabilized zirconia framework bonded to the cor-

responding veneering ceramic[J]. West China J Stomatol， 2009， 27

（6）：669-672.

[3] 劉亦洪， 馮海蘭， 劉光華， 等. 全瓷修復體飾瓷疲勞損傷的初步

分析[J]. 北京大學學報： 醫學版， 2010， 42（1）：46-49.

Liu Yihong， Feng Hailan， Liu Guanghua， et al. Fatigue damage

analysis of porcelain in all-ceramic crowns[J]. J Peking University：

Health Sciences， 2010， 42（1）：46-49.

[4] López-Moll? MV， Martínez-Gonz?lez MA， Ma?es-Ferrer JF， et al.

Bond strength evaluation of the veneering-core ceramics bonds[J].

Med Oral Patol Oral Cir Bucal， 2010， 15（6）：e919-e923.

[5] Komine F， Saito A， Kobayashi K， et al. Effect of cooling rate on

shear bond strength of veneering porcelain to a zirconia ceramic

material[J]. J Oral Sci， 2010， 52（4）：647-652.

[6] Choi BK， Han JS， Yang JH， et al. Shear bond strength of venee-

ring porcelain to zirconia and metal cores[J]. J Adv Prosthodont，

2009， 1（3）：129-135.

[7] Webber B， McDonald A， Knowles J. An in vitro study of the com-

pressive load at fracture of Procera AllCeram crowns with varying

thickness of veneer porcelain[J]. J Prosthet Dent， 2003， 89（2）：

154-160.

[8] Harrington Z， McDonald A， Knowles J. An in vitro study to in-

vestigate the load at fracture of Procera AllCeram crowns with va-

rious thickness of occlusal veneer porcelain[J]. Int J Prosthodont，

2003， 16（1）：54-58.

[9] Komine F， Kobayashi K， Saito A， et al. Shear bond strength be-

tween an indirect composite veneering material and zirconia cera-

mics after thermocycling[J]. J Oral Sci， 2009， 51（4）：629-634.

[10] Fischer J， Grohmann P， Stawarczyk B. Effect of zirconia surface

treatments on the shear strength of zirconia/veneering ceramic com-

posites[J]. Dent Mater J， 2008， 27（3）：448-454.

（本文編輯 李彩）