新型可切削瓷材料的種類和厚度對貼面抗折性影響的實驗研究

董奕彤 陳志宇 焦建平 孟令強

對于因重度磨耗所致后牙咬合面缺損的固定修復，面臨著臨床牙冠變短、牙本質敏感、修復空間不足等問題，隨著樹脂粘接技術的進步以及新型瓷材料性能的優(yōu)化，使得依靠粘接固位的貼面的微創(chuàng)修復方式成為可能。瓷貼面15年成功率達93%，失敗的原因有折裂、微滲漏和脫落等，其中折裂者占67%［1］。該實驗通過椅旁掃描、CAD/CAM技術在離體牙預備體上制作貼面，探討4種新型可切削瓷材料及2種貼面厚度對試件抗折性的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料和實驗儀器（設備）

GLUMA?Desensitize（Heraeus Kulzer公司，德國）；CEREC AC/INLAB/MC XL（Sirona公司，德國）；IPS e.max CAD瓷塊、Programat烤瓷爐、Variolink N粘接套裝（Ivoclar Vivadent公司，瑞士）；Vita Suprinity瓷塊、Vita Enamic瓷塊（Vita公司，德國）；3M Lava Ultimate瓷塊（3M公司，美國）；人工牙齦硅橡膠（北京奧凱偉迪生物科技公司）；義齒基托樹脂（上海醫(yī)療器械股份公司）；微機控制電子萬能試驗機（深圳萬測試驗設備公司）。

1.2 樣本牙的收集、篩選及分組

選擇近1個月內因正畸治療拔除的上頜單根前磨牙40顆，要求年齡18～26歲，根尖發(fā)育完全，無牙體缺損、隱裂及充填物，冠根完好且形態(tài)相似。清除結石及牙周膜，由同一操作者，用精確度為0.01 mm的游標卡尺測量每顆離體牙的冠長、根長、冠寬、頸寬、冠厚、頸厚六項指標，對各組數值進行方差分析，結果顯示，40顆樣本牙六項指標均無顯著差異（P＞0.05）。將其隨機分為8組（n=5）（表1），至0.9%氯化鈉溶液中4℃保存。

表1 40顆離體牙實驗分組Tab 1 Division of the experiment groups for 40 extracted human teeth

1.3 牙體預備

圖1 預備體面、鄰面照及即刻牙本質封閉Fig 1 Occlusal，proximal photos of tooth preparation and immediate dentin sealing

1.4 制作修復體

CEREC AC藍光椅旁掃描，制取光學印模，建立數字化模型（圖2）。使用CEREC INLUB軟件，調節(jié)參數（設置最小面及軸面厚度：A1～D1組0.3 mm、A2～D2組0.6 mm），采用回切工具（最大回切量），完成修復體設計。CEREC MC XL切削瓷塊，制作修復體（圖3）。去除支持柄，修復體于半結晶或未拋光狀態(tài)下在預備體上試戴調整。A、B組貼面至烤瓷爐中，結晶上釉同步焙燒，室溫冷卻后清洗待用。C、D組貼面拋光后清洗待用。在切削Vita Suprinity瓷塊制作0.3 mm厚的貼面時，出現了邊緣崩瓷的現象，故B1組不進行后續(xù)操作。

圖2 椅旁掃描、建立數字化模型Fig 2 Chairside scan and establishing digital model

圖3 CAD/CAM及結晶焙燒Fig 3 CAD/CAM and crystallization of roasting

1.5 試戴與粘接

圖4 修復體粘固完成Fig 4 Adhesive placement of the restorations

1.6 包埋

在樣本牙釉牙骨質界根方2 mm以下的牙根表面，用牙齦硅橡膠包繞以模擬牙周膜，用自凝塑料包埋以模擬牙槽骨。要求樹脂底座（30 mm×30 mm×30 mm）頂面的斜面與水平面呈30°，牙長軸與此斜面垂直（圖5）。

圖5 試件的包埋與靜態(tài)加載示意圖Fig 5 Embedding and static loading of the specimens

1.7 靜態(tài)加載抗折試驗

將包埋好的試件固定在電子萬能試驗機的夾具中。在直徑6 mm的加載頭與試件牙間放置一層10 mm×10 mm×0.6 mm的錫箔紙，加載位點為腭尖頰斜面三角嵴的中央處，垂直向下即與牙長軸成30°［4］以1.0 mm/min勻速靜態(tài)加載，直至試件折裂（圖5）。微機顯示的位移（mm）-力（N）曲線圖的峰值即為該試件的折裂載荷值。

1.8 統(tǒng)計學分析

采用IBM SPSSStatistics 21軟件包分析數據。在折裂載荷值方面，用±s表示，行析因設計的方差分析；在折裂模式方面，行秩和檢驗，有統(tǒng)計學意義的組間再進行LSD或SNK-q兩兩比較，顯著性水平α=0.05。

2 結 果

2.1 折裂載荷值的比較

“材料”及“厚度”分別對試件的抗折載荷值有影響（F=18.081P=0.000，F=36.961P=0.000），且“材料”及“厚度”之間存在交互作用（F=15.745P=0.000），D2組的抗折載荷值最大（圖6）；在同種材料不同厚度的試件之間，A1與A2組間有統(tǒng)計學差異（t=-3.445P=0.009），A2組抗折載荷值較大，為（906.514±110.225）N，而C1與C2、D1與D2組間無顯著性差異；0.3 mm厚不同材料的試件間，A1與D1、C1與D1組間有統(tǒng)計學差異（P=0.005，P=0.035），D1組的值較大，為（1 045.854±244.751）N，而A1與C1組間無顯著性差異；0.6 mm厚不同材料的試件間，B2與C2、C2與D2組間有統(tǒng)計學差異（P=0.032，P=0.003），且前者B2組的值較大，為（997.194±237.795）N，后者D2組的值較大，為（1 131.786±214.549）N，其他組間無顯著性差異（P＞0.05）。

表2 各試件組的折裂載荷值及折裂模式分布例數Tab 2 Fracture load value and distribution number of fracture mode of every group

圖6 析因分析統(tǒng)計圖Fig 6 Analysis of variance of factorial design

2.2 折裂模式的比較

根據試件折裂模式的嚴重程度，分為4個等級（圖7），Ⅰ級：瓷修復體內部出現廣泛的裂紋。Ⅱ級：瓷修復體內部出現折斷。Ⅲ級：瓷修復體及牙體組織都出現折裂。Ⅳ級：瓷修復體及牙體組織縱向的折裂，并累及牙根。通過秩和檢驗（χ2=13.983P=0.030），A1與C1、A1與C2、A1與D1、A1與D2、A2與D1、A2與D2、B2與D2組間有統(tǒng)計學差異（表3），且C、D組的秩次更小（表4），折裂模式的等級更低。

圖7 試件折裂模式等級Fig 7 Rank of specimen fracture patterns

表3 折裂模式LSD檢驗組間兩兩比較結果Tab 3 LSD multiple comparisons among groups of fracture patterns

表4 折裂模式SNK-q檢驗各組秩次值Tab 4 Rank value of the groups of fracture patterns by SNK-q test

3 討 論

VITA Suprinity為氧化鋯加強型玻璃陶瓷，燒結結晶后撓曲強度達420 MPa，相比撓曲強度為360 MPa的二矽酸鋰增強型玻璃陶瓷IPS e.max CAD，質量比為8%～12%ZrO2的添加使其具有強度高但脆性大的特點。本實驗在CEREC MC XL切削瓷塊時，B1組貼面出現了邊緣崩瓷現象，提示VITA Suprinity不適合制作厚度≤0.3 mm的超薄瓷修復體。19～40歲中國正常男女力的測量值顯示，上頜前磨牙區(qū)最大咀嚼力男性為263～343 N，女性為218～298 N，后牙修復體最低抗壓強度力值為500～700 N［8］。本實驗中各試件組的折裂載荷值（表2），都大于上頜前磨牙區(qū)最大咀嚼力及后牙修復體最低抗壓強度值。提示0.3 mm厚度IPS e.max CAD、Vita Enamic、3M Lava Ultimate材料的貼面，可滿足體外抗折強度所需。

Vita Enamic是由質量比為86%的精細長石類陶瓷及14%的高分子聚合物組成的雙層網狀結構復合型瓷材料，撓曲強度約150～160 MPa，比硅酸鹽類陶瓷材料脆性低，邊緣的穩(wěn)定性更高，可切削精細結構加工更薄的修復體。Lava Ultimate（優(yōu)韌瓷）是由質量比為80%納米級陶瓷填料（粒徑20 nm SiO2顆粒、粒徑4～11 nm ZrO2顆粒）和20%樹脂聚合體基質交聯而成的復合型瓷材料，撓曲強度可達200 MPa，擁有精密完整的切削邊緣、高強度、高韌性、與牙本質相近的彈性模量、與天然牙相似的咬合感。本實驗在相同瓷層厚度、不同瓷材料的試件中，D1、D2組的抗折載荷值較大，提示當以牙體-樹脂-陶瓷復合體形式存在時，Lava Ultimate材料的貼面試件比IPSe.max CAD及Vita Enamic的抗折強度更大。

本實驗中，與增強型玻璃陶瓷材料A、B組相比，復合物陶瓷材料C、D組的折裂模式有局限于修復體本身、未累及牙體組織的趨勢。IPS e.max CAD、Vita Suprinity的彈性模量分別為95、70 GPa，與牙本質的彈性模量18 GP間差異顯著。這就意味著，預備體與修復體的變形能力不同，形態(tài)變化不同步，當受到較大沖擊載荷時，應力將從彈性模量高的修復體向彈性模量低的牙本質傳遞，在基牙處會形成應力集中區(qū)，基牙在受力的瞬間達到應力峰值而有發(fā)生折裂的危險，不能有效地保護基牙。而Vita Enamic、3M Lava Ultimate的彈性模量分別為30、16 GPa，與牙本質彈性模量相近。當較大外力作用下，預備體與修復體的變形能力、方式、程度相似且同步性強，其力學特性及應力分布接近于天然牙情況，修復體首先出現折裂，導致應力的釋放，避免向基牙的傳遞，不容易發(fā)生基牙的折裂，有利于剩余牙體組織的保護。而且即便發(fā)生破損或折裂，患牙可繼續(xù)選擇其他固定修復方式（高嵌體、全冠、樁冠等）進行治療，基牙再修復率高。

研究表明，在適應證允許的前提下，對于重度磨耗后牙的微創(chuàng)固定修復，更青睞于選擇新型可切削復合物陶瓷材料制作超薄貼面，且Lava Ultimate材料在抗折強度及斷裂模式方面都表現出突出的性能。對于新型可切削瓷材料的種類及厚度對貼面抗折性的影響，還需進一步體外實驗以及大量臨床病例加以佐證。