氧化鋯和純鈦基底冠材料及飾瓷燒結對種植全冠適合性的影響

劉翠玲　楊麗媛　高旭　商紅.山東大學齊魯醫院口腔科 山東省心血管蛋白質組學重點實驗室；.山東大學口腔醫院修復科 山東省口腔組織再生重點實驗室；.山東大學齊魯醫院老年病科 山東省心血管蛋白質組學重點實驗室，濟南 500

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氧化鋯和純鈦基底冠材料及飾瓷燒結對種植全冠適合性的影響

劉翠玲1楊麗媛2高旭2商紅3
1.山東大學齊魯醫院口腔科 山東省心血管蛋白質組學重點實驗室；2.山東大學口腔醫院修復科 山東省口腔組織再生重點實驗室；3.山東大學齊魯醫院老年病科 山東省心血管蛋白質組學重點實驗室，濟南 250012

[摘要]目的研究氧化鋯和純鈦基底冠材料及飾瓷燒結對種植全冠內部和邊緣適合性的影響。方法制作計算機輔助設計/計算機輔助制作（CAD/CAM）氧化鋯烤瓷種植全冠（A組）和純鈦烤瓷種植全冠（B組）各8個（n=8）。分別用硅橡膠輕體復制飾瓷燒結前基底冠和飾瓷燒結后全冠的內部和邊緣間隙，采用Micro-CT掃描硅橡膠，建立三維圖像，測量冠邊緣垂直間隙（MG）、冠邊緣水平間隙（HMD）和冠內部軸面中點間隙（AW）。采用SPSS 17.0軟件對測量結果進行統計學分析。結果飾瓷燒結前，A組基底冠MG、HMD和AW均大于B組（P＜0.05）。飾瓷燒結后，A組全冠MG小于B組（P＜0.05），兩組的HMD和AW均無統計學差異（P>0.05）。飾瓷燒結使A組MG減小（P<0.05），使B組MG、HMD和AW均增大（P＜0.05），而A組HMD和AW燒結前和燒結后的差異無統計學意義（P>0.05）。結論氧化鋯烤瓷種植全冠邊緣適合性優于純鈦烤瓷種植全冠；飾瓷燒結對氧化鋯和純鈦烤瓷種植全冠適合性均會產生影響。

[關鍵詞]適合性； 種植全冠； 飾瓷燒結； 鈦； 氧化鋯

Supported by: Fund of Medical Science and Technology Development Plans of Health Department of Shandong Province (2013WSB20016).Correspondence: Shang Hong, E-mail: shanghong_qlkq@163.com.

全冠適合性反映了修復體制作的精密度。種植全冠受基臺形態影響，冠邊緣寬度和軸面厚度與天然牙全冠有很大差異，但有關種植全冠適合性研究的報道很少。基底冠的材料、制作方法和飾瓷燒結等均可影響烤瓷全冠的適合性[1-2]。純鈦和氧化鋯具有優良的生物及力學特性，已在臨床廣泛應用。有關這兩種基底冠材料的計算機輔助設計/計算機輔助制作（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）種植烤瓷全冠適合性對比研究尚少，本研究對CAD/CAM純鈦金屬烤瓷種植全冠和氧化鋯烤瓷種植全冠的內部及邊緣適合性進行比較，同時觀察飾瓷燒結對其適合性的影響，以便為臨床修復的選擇提供依據。

1　材料和方法

1.1主要實驗材料和設備

SAC4834T（Ⅱ）黏結基臺（DIO公司，韓國），三維掃描儀（3-shape公司，丹麥），Cercon CAD/ CAM系統、Cercon CAD/CAM燒結艙（DeguDent公司，德國），EXO CAD軟件（Exocad GmbH公司，德國），卓田刀鋒系列（重慶卓田科技有限公司）。部分燒結氧化釔部分穩定的四方晶相氧化鋯瓷坯（DeguDent 公司，德國），切削純鈦金屬（重慶卓田科技有限公司），VITA瓷粉（VITA公司，德國），Ti-22瓷粉（則武機材株式會社，日本），復模硅橡膠（Zhermack公司，意大利），輕體硅橡膠印模材料（3M公司，美國）。Vita Vacumat 烤瓷爐（VITA公司，德國），萬能力學試驗機（深圳瑞格爾公司），Micro-CT（Kontich 公司，比利時），Matlab7.0圖像測量軟件（MathWorks公司，美國）。

1.2實驗方法

1.2.1氧化鋯、純鈦基底冠制作選取左下頜第一磨牙缺失種植模型1個，植入直徑5 mm、長度10 mm骨水平種植體1枚，黏結基臺，基臺規格為直徑4.8 mm、高度4 mm、肩臺寬度0.3 mm。

采用3-shape三維掃描儀采集基臺信息。使用Cercon CAD/CAM 系統設計、切削部分燒結氧化鋯基底冠（A組）；EXO CAD軟件設計后使用卓田刀鋒系列切削純鈦基底冠（B組）。每組8顆（n=8）。

基底冠設計時首先按照鄰接關系及咬合關系設計解剖式全冠形態，然后按照實驗設計要求對已設計好的全冠進行回切，使得飾瓷層厚度為1.5 mm，剩余量為基底冠厚度。距離肩臺1 mm 以上的隙料厚度均設定為20 μm，肩臺區根據CAD/CAM系統常規設計數據設置為0 μm。

氧化鋯基底冠切削后在Cercon CAD/CAM燒結艙內于1 350 ℃下燒結6 h，燒結完成后檢查無缺陷并在基臺就位（圖1上）。純鈦基底冠切削后檢查無缺陷并在基臺就位（圖1下）。

圖1　氧化鋯基底冠（上）和純鈦基底冠（下）在基臺就位Fig　1　Zirconia coping (top) and titanium metal coping (bottom) seat on implant abutment

1.2.2飾瓷堆塑、燒結先制作一個解剖式氧化鋯全冠，釉瓷燒結后用復模硅橡膠對其進行形態復制，利用硅橡膠導板指示A、B兩組飾面瓷的堆塑，以此來控制A、B兩組軸面和面飾瓷層厚度保持一致。冠邊緣飾瓷層按常規要求堆塑至冠邊緣，在10倍放大鏡下觀察，確保不污染冠邊緣組織面。A組使用VITA瓷粉、B組使用Ti-22瓷粉，分別按順序進行遮色瓷、體瓷、釉瓷燒結，溫度和時間參照廠家要求設定。所有操作程序由同一熟練技師獨立完成，完成后在基臺就位檢查密合性（圖2）。

1.2.3黏結劑間隙復制和Micro-CT掃描飾瓷燒結前基底冠、燒結后全冠使用硅橡膠印模材輕體復制黏結劑間隙。將硅橡膠輕體注入冠內，立即在基臺就位，將溢出的硅橡膠保留在冠邊緣并向方和齦方反折，在萬能力學試驗機上用10 N的力加壓至硅橡膠凝固。把帶有硅橡膠的基底冠、全冠自基臺取下，小心分離硅橡膠。

將復制黏結劑間隙的硅橡膠固定于聚苯乙烯泡沫塑料底座上（圖3），用Micro-CT垂直于牙長軸做連續掃描得到二維圖像（圖4），掃描參數：電壓80 kV，電流100 μA，層厚20 μm。每個試件獲得約800個圖像。

圖2　氧化鋯烤瓷冠（上）和純鈦烤瓷冠（下）在基臺就位Fig　2　Zirconia ceramic crown (top) and titanium metal ceramic crown (bottom) seat on implant abutment

圖3　硅橡膠輕體復制全冠內部和邊緣間隙后固定于聚苯乙烯泡沫塑料底座Fig 3　Light-body silicone seats on polystyrene foam after replica-ting marginal and internal gaps of crown

圖4　Micro-CT掃描的二維圖像之一Fig 4　One of the images scanned by Micro-CT

1.2.4數據測量對每個試件的Micro-CT圖像進行三維重建后，所有試件的三維圖像均以基臺抗旋轉平面的一邊為起點，每順時針旋轉30°選取一個測量平面，故每個試件獲取6個平面。使用Matlab7.0軟件測量冠邊緣間隙，并對測量方法作統一標準（圖5）：1）冠邊緣垂直間隙（vertical marginal gap，MG），自冠邊緣最下緣至肩臺平面的垂直距離[3]；2）冠邊緣水平間隙（horizontal marginal discrepancy，HMD），自冠邊緣下緣的最外端至基臺穿齦部平面延長線的垂直距離[4]；3）軸面中點間隙（axial wall，AW），軸面中部垂直于基臺長軸的距離[5]。每一個部位在一個平面中測量2個點，故每個試件的6個平面共測量12個點。每個點測量3次，取平均值。所有測量工作由同一人完成。

圖5　冠邊緣和內部間隙測量部位示意圖Fig 5　Schematic view of marginal and internal gap at different sites

1.3統計分析

采用SPSS 17.0統計軟件對數據進行兩樣本t檢驗和配對t檢驗，檢驗水準為雙側ɑ=0.05。

2　結果

A、B兩組內部和邊緣間隙的測量結果見表1。1）飾瓷燒結前氧化鋯和純鈦基底冠的比較：A組MG、HMD和AW均大于B組（P<0.05）。2）飾瓷燒結后氧化鋯和純鈦烤瓷冠的比較：B組MG大于A組（P<0.05），A、B組HMD、AW的差異無統計學意義（P>0.05）。3）飾瓷燒結前和燒結后的組內比較：飾瓷燒結后A組MG較燒結前顯著減小（P<0.05），HMD、AW未見明顯改變（P>0.05）；B組飾瓷燒結后MG、HMD、AW均較燒結前顯著增大（P<0.05）。

表1　兩組樣本飾瓷燒結前和燒結后各部位間隙的測量值Tab 1　The measure values of the measurements before and after porcelain firing　μm

3　討論

種植修復中，氧化鋯烤瓷冠以其優良的美學效果、生物相容性及力學特性被廣泛應用于前牙和后牙區種植單冠和固定義齒；純鈦因生物相容性好，與種植體純鈦基臺在口內不存在異種金屬間的電腐蝕效應也被廣泛應用于種植全冠修復，CAD/CAM純鈦烤瓷冠在種植修復中取得了良好的臨床效果[6]。

氧化鋯瓷坯有完全燒結和部分燒結兩種，完全燒結瓷坯硬度很高，對切削刀具會產生磨耗；而部分燒結氧化鋯瓷坯質地軟利于切削，應用最廣泛，但切削基底冠后燒結會產生一定比例的燒結收縮。CAD/CAM計算機軟件對燒結收縮的數字化控制精確程度，部分燒結氧化鋯瓷坯的成分構成及均質性均會影響燒結收縮導致誤差，進而影響氧化鋯基底冠的適合性[7]。本研究Cercon CAD/CAM系統的氧化鋯基底冠MG略低于Pak等[8]研究中Lava CAD/CAM系統的氧化鋯基底冠（62.22 μm±1.78 μm）；MG和AW略大于Torabi Ardekani等[9]研究中Tizian CAD/CAM系統的氧化鋯基底冠（MG為46.67 μm±35.18 μm，AW為53.74 μm±12.32 μm）；這表明本研究氧化鋯瓷坯的成分構成、均質性及Cercon CAD/CAM系統對燒結收縮誤差的控制均較好，冠邊緣和內部間隙均在臨床可接受的120 μm范圍內[10]。

本研究氧化鋯基底冠MG、HMD和AW在飾瓷燒結前均大于純鈦基底冠，可能的原因是：相較于純鈦金屬基底冠直接切削至設計尺寸而無燒結影響而言，氧化鋯基底冠切削后的燒結對適合性產生了不利影響；也可能是本實驗所采用的氧化鋯和純鈦兩種不同的CAD/CAM加工系統之間精度存在差別。這兩種CAD/CAM系統的加工精密性比較尚未見報道，有待進一步研究證實。

本研究中純鈦基底冠MG略大于Shokry等[11]研究中Eve-rest CAD/CAM純鈦基底冠的MG（24.1 μm± 1.9 μm），而MG和AW均小于Han等[12]研究中Everest CAD/CAM純鈦金屬冠（MG為59.8 μm±14.9 μm，AW 為51.0 μm±10.8 μm）。Han等[12]認為，MG數值大與磷酸鋅水門汀黏固時指壓全冠就位不完全有關。本研究中，基底冠和全冠采用硅橡膠輕體復制內部和邊緣間隙，硅橡膠輕體是目前間隙復制法觀察全冠內部和邊緣適合性通常采用的材料[3,13-14]，其流動性較好，固化過程中，在萬能力學試驗機上持續加壓10 N可把材料的流動性對適合性的影響降至最低。本研究硅橡膠輕體復制間隙后使用Micro-CT掃描硅橡膠，建立三維圖像并截取測量平面，所有試件觀察點位置相同，結果更為客觀準確。

飾瓷燒結前，氧化鋯基底冠的MG、HMD和AW均大于純鈦基底冠，但二者HMD的差異較大，主要因為氧化鋯的特性要求基底冠的厚度不小于0.3～ 0.5 mm，而本研究種植基臺的肩臺寬度僅為0.3 mm，氧化鋯基底冠邊緣厚度（體積）過小，導致切削后燒結產生形變較大[7]。此外，氧化鋯基底冠HMD水平顯著大于MG，造成此現象是否與冠邊緣形態設計相關有待于進一步研究。

天然牙氧化鋯烤瓷冠的飾瓷在燒結時收縮產生應力，導致基底冠向冠中心方向形變，表現為冠邊緣和內部間隙減小[13-14]，這一現象得到了三維有限元分析結果的驗證[14]。本研究中氧化鋯飾瓷燒結后MG顯著減小，與上述文獻[13-14]中天然牙全瓷冠的研究結果一致，但飾瓷燒結對AW未產生明顯影響，可能與種植基底冠軸面厚度大有關。關于基底冠厚度如何影響飾瓷燒結后的內部間隙尚無相關報道，也有待進一步探討。

飾瓷燒結形變所致MG減小可看作是適合性優化的表現，但變形過大可能使全冠無法完全就位，冠邊緣MG反而增大[15]。本研究氧化鋯組飾瓷燒結后各測量點MG均有減小，未出現全冠不完全就位所致的間隙增大。與純鈦組一樣，氧化鋯組的飾瓷也堆塑至冠邊緣，飾瓷會使冠邊緣懸突增大[5,15]，抵消了氧化鋯飾瓷燒結后HMD的縮小量，表現為氧化鋯組HMD在飾瓷燒結前、后未見顯著改變，數值小于Borba等[5]研究中CEREC inLab氧化鋯全瓷冠的HMD （160 μm±47 μm）。

本研究純鈦冠在飾瓷燒結后MG增大，與Patil 等[16]和Shokry等[11]的研究結果一致。金屬烤瓷冠的飾瓷燒結所致基底冠邊緣形變與多種因素有關：如基底冠邊緣形態設計、飾瓷收縮導致金屬變形及金屬基底冠在高溫下蠕變等[16]。此外，飾瓷燒結時CAD/ CAM純鈦基底冠切削所產生的內部應力釋放不僅導致冠邊緣間隙增大，內部間隙也增大[11]，本研究純鈦烤瓷冠飾瓷燒結后HMD、AW也表現為增大，其中HMD受飾瓷厚度影響，增加更為明顯。

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（本文編輯吳愛華）

Influence of coping material selection and porcelain firing on marginal and internal fit of computer-aided design/computer-aided manufacturing of zirconia and titanium ceramic implant-supported crowns

Liu Cuiling1, Yang Liyuan2, Gao Xu2, Shang Hong3.(1.Dept.of Stomatology, Qilu Hospital, Shandong University, Key Laboratory of Cardiovascular Proteomics of Shandong Province, Jinan 250012, China;2.Dept.of Prosthodontics, School of Stomatology, Shandong University, Shandong Provincial Key Laboratory of Oral Tissue Regeneration, Jinan 250012, China;3.Dept.of Geriatrics, Qilu Hospital, Shandong University, Key Laboratory of Cardiovascular Proteomics of Shandong Province, Jinan 250012, China)

[Key words]fit;implant-supported crown;porcelain firing;titanium;zirconia

[Abstract]Objective This study aimed to investigate the influence of coping material and porcelain firing on the marginal and internal fit of computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) of zirconia ceramic implant- and titanium ceramic implant-supported crowns.MethodsZirconia ceramic implant (group A, n=8) and titanium metal ceramic implantsupported crowns (group B, n=8) were produced from copings using the CAD/CAM system.The marginal and internal gaps of the copings and crowns were measured by using a light-body silicone replica technique combined with micro-computed tomog-raphy scanning to obtain a three-dimensional image.Marginal gap (MG), horizontal marginal discrepancy (HMD), and axial wall (AW) were measured.Statistical analyses were performed using SPSS 17.0.ResultsPrior to porcelain firing,the measurements for MG, HMD, and AW of copings in group A were significantly larger than those in group B (P<0.05).After porcelain firing, the measurements for MG of crowns in group A were smaller than those in group B (P<0.05), whereas HMD and AW showed no significant difference between the two groups (P>0.05).Porcelainfiring signi fi cantly reduced MG （P<0.05) in group A but significantly increased MG, HMD, and AW in group B (P<0.05).HMD and AW were not influenced by porcelain firing in group A (P>0.05).ConclusionThe marginal fits of CAD/CAM zirconia ceramic implant-supported crowns were superior to those of CAD/CAM titanium ceramic-supported crowns.The fits of both the CAD/CAM zirconia ceramic implant- and titanium ceramic implant-supported crowns were obviously influenced by porcelain firing.

[中圖分類號]R 783

[文獻標志碼]A [doi]10.7518/hxkq.2016.03.009

[收稿日期]2015-12-16； [修回日期]2016-03-01

[基金項目]山東省衛生廳醫藥衛生科技發展計劃項目基金（2013WSB20016）

[作者簡介]劉翠玲，主治醫師，碩士，E-mail：superhigh2008@126.com

[通信作者]商紅，副主任醫師，碩士，E-mail：shanghong_qlkq@163.com