二硅酸鋰陶瓷和氧化鋯髓腔固位冠的面厚度設計對抗折性能的影響

林珍香 潘在興 葉起清 鄭志強 林捷

1.福建省級機關醫院口腔科，福州 350001；2.福建醫科大學附屬口腔醫院特診科，福州 350002

根管治療后的牙齒（endodontically treated teeth，ETT）由于牙齒硬組織的形態和結構變化，發生折裂的風險大大增加，其修復設計被廣泛研究[1-4]。近年來隨著計算機輔助設計/計算機輔助制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）技術、粘接技術和全瓷材料的發展，一類不需要大量磨除牙體組織的髓腔固位冠（endocrown）修復技術[5]在臨床上備受關注。目前的研究多集中在臨床研究[4,6]和有限元分析上[7-9]，臨床上對髓腔固位冠厚度的設計多憑經驗，還無可用的實驗數據。本研究探討了二硅酸鋰陶瓷和氧化鋯制作下頜第一磨牙髓腔固位冠的面厚度設計對抗折力的影響，為臨床修復設計及材料選擇提供參考。

1 材料和方法

1.1 實驗器材

下頜第一磨牙樹脂仿真牙（東莞建城模具制作有限公司），彈性模量20 GPa，泊松比0.3，牙冠形態參考《中國人牙體測量和統計資料表》數據[10]，冠齦距7.5～8.0 mm，冠近遠中徑11.2 mm，冠頰舌徑10.5 mm，頸近遠中徑8.9 mm，頸頰舌徑8.6 mm，根部為頸部形態向下延伸，無髓腔及根管。

IPS e.max CAD二硅酸鋰陶瓷、5%氫氟酸凝膠（IPS Ceramic Etching Gel）（Ivoclar Vivadent公司，列支敦士登），絢彩漸變全瓷義齒氧化鋯[愛迪特（秦皇島）科技股份有限公司]，自凝塑料（上海醫療器械股份有限公司齒科材料廠），Diatech金剛砂車針（Coltene公司，瑞士），ARTPOL電子數顯卡尺（江蘇靖江量具有限公司），RelyX Ultimate Clicker樹脂水門汀粘接系統、Elipar S10光固化燈（3M ESPE公司，美國），三維掃描儀（3Shape D750 optical scanner，3Shape公司，丹麥），Zenotec CAD/CAM系統（Wieland Dental公司，德國），TC-501-F冷熱循環儀（蘇州威爾實驗用品有限公司），AGS-X萬能材料實驗機（Shimadzu公司，日本）。

1.2 試件的制備和分組

將24個樹脂仿真牙包埋在自凝塑料中，埋入位置為釉牙骨質界下2.0 mm。根據修復設計（冠部材料及厚度）的不同，將試件分為4組，每組6個試件。1）二硅酸鋰2 mm組：采用二硅酸鋰陶瓷制作修復體，面厚度2 mm，固位體長4 mm；2）二硅酸鋰4 mm組：采用二硅酸鋰陶瓷制作修復體，面厚度4 mm，固位體長2 mm；3）氧化鋯2 mm組：采用氧化鋯制作修復體，面厚度2 mm，固位體長4 mm；4）氧化鋯4 mm組：采用氧化鋯制作修復體，面厚度4 mm，固位體長2 mm。

1.3 冠部修復體制作和粘接

用金剛砂車針將冠部預備成2種髓腔固位冠設計形式（圖1），使用電子數顯卡尺確認仿真基牙試件尺寸，精確度0.1 mm。固位形為圓臺狀洞形，方底面直徑2.2 mm，齦方底面直徑2.0 mm，避免形成倒凹。預備后的仿真基牙使用三維掃描儀掃描后，使用統一的下頜第一磨牙解剖形態制作二硅酸鋰陶瓷和氧化鋯修復體。

圖1 試件設計示意圖Fig 1 Schematic diagrams of test piece design

氧化鋯修復體預粘接面用110 μm的氧化鋁顆粒在空氣壓力0.28 MPa、距離10 mm噴砂10 s[11]，清洗吹干。二硅酸鋰陶瓷修復體粘接面使用氫氟酸處理20 s，清洗吹干。

在修復體和仿真基牙粘接面上，用小毛刷均勻涂布RelyX Ultimate Clicker粘接系統配套的Scotchbond Universal Adhesive，靜置20 s，氣槍輕吹5 s使之成為一薄層，光固化燈固化粘接劑10 s。樹脂水門汀嚴格按產品要求調拌后，涂布于修復體粘接面上，在10 N壓力下粘接，去除溢出的水門汀，頰側、舌側和面均光照固化20 s。在37 ℃水浴中保存24 h，5 ℃和55 ℃水中冷熱循環處理10 000次后測試抗折力。冷熱循環水中停留時間為20 s，移動時間5 s。

1.4 抗折力及折裂方式

將試件和自制測試夾具置于萬能試驗機上（圖2），萬能試驗機與牙長軸呈135°，位移速度為0.5 mm·min-1，在頰尖加載[12]，測定折裂載荷（N），并觀察折裂方式。根據折裂線的位置，將折裂方式結果分為可再次修復（折裂線在釉牙骨質界以上）和不可再次修復（折裂線在釉牙骨質界以下）。

圖2 試件和夾具置于萬能試驗機上Fig 2 Specimen and jig placed on universal testing machine

1.5 統計分析

采用SPSS 15.0 軟件對數據進行統計分析。行方差齊性Levene檢驗后，采用一元方差分析（oneway ANOVA）評估不同冠部材料和厚度的修復設計對髓腔固位冠的抗折力影響，Tukey’s HSD檢驗進行各組間的兩兩比較。

2 結果

一元方差分析結果顯示，不同修復設計對髓腔固位冠的抗折力影響有統計學意義（F=33.67，P＜0.01）。4組的抗折力均值及Tukey’s HSD多重比較結果見表1。氧化鋯4 mm組的抗折力最高（3 847.70 N±495.99 N），二硅酸鋰2 mm組的抗折力最低（890.54 N±83.41 N）。

表1 各組的抗折力及Tukey’s HSD檢驗比較結果Tab 1 Fracture resistance and Tukey’s HSD test of every group

折裂方式結果見表2，典型的折裂試件見圖3。二硅酸鋰2 mm組的破壞都發生在修復體，均可再次修復，氧化鋯4 mm組僅33%可再次修復。二硅酸鋰陶瓷2 mm組和4 mm組的面修復體多發生破壞，氧化鋯2 mm組多發生固位體和面連接處折裂，氧化鋯4 mm組修復體和固位體多不發生折裂，而發生牙體折裂。

表2 各組的折裂方式Tab 2 Fracture mode distribution of each group

圖3 折裂試件Fig 3 Fracture test pieces

3 討論

完整的下頜第一磨牙離體牙不易獲得，且大小、形態等不統一，實驗數據往往差異較大。本研究采用標準和一致性好的樹脂仿真牙進行實驗，其彈性模量和泊松比與天然牙牙本質接近[12]，但韌性等物理性能和天然牙體組織存在差別，因此實驗結果的臨床參考價值會受到一些影響。研究[13-15]中髓腔固位冠的厚度設計從1.5～6 mm不等，當牙冠大面積缺損時修復體厚度可達4 mm以上。本研究中，圓臺狀固位形的底面直徑依據以下兩方面設計為2.0～2.2 mm：1）髓腔的近遠中徑和頰舌徑平均距離分別為3.4 mm和2.8 mm，近中兩根管口距離2 mm，近遠中根管口距離3 mm[16]，隨著年齡增長髓腔逐漸變小；2）臨床牙體預備時盡量保留牙體組織，髓腔內多余空間可使用流體樹脂充填消除倒凹，獲得較為平坦光滑的髓腔固位形。本研究將面到髓室底的可利用總長度設計為6 mm，這與Tribst等[13]的研究一致，通過改變髓腔固位冠面厚度和固位長度的比例進行測試。磨牙髓腔固位冠的設計也有其他不同形式，如延長邊緣包繞頰舌側牙體等，本研究選擇僅覆蓋面的設計形式是為了讓厚度這一比較因素更單純。

本實驗采用的絢彩漸變全瓷義齒氧化鋯為多層色氧化鋯材料，燒結后無需內染色而直接帶有顏色梯度，透明度較傳統氧化鋯好，但強度有所降低[17]。從實驗結果可見，氧化鋯較二硅酸鋰陶瓷材料有更高的抗折力，這與Skalskyi等[18]應用聲發射法（acoustic emission）對髓腔固位冠的研究結論一致。氧化鋯的抗彎強度和硬度約為二硅酸鋰陶瓷的2倍，斷裂韌性約為2.5倍，彈性模量約為4倍[19-21]。本研究中，二硅酸鋰2 mm組中的折裂方式均為修復體破壞，而牙體完好，說明2 mm的二硅酸鋰修復體抗力形較弱，但對基牙形成了保護；4 mm的二硅酸鋰修復體增加了厚度，提高了抗力形，抗折力與氧化鋯2 mm組的抗折力結果類似，但可再次修復比例不同，二硅酸鋰4 mm組僅50%可再修復，而氧化鋯2 mm組可再修復率達到83%。Tribst等[13]的有限元研究表明，髓腔固位冠材料的彈性模量越高，修復體的應力集中程度越高，粘接水門汀上的應力集中程度越低；剩余牙體組織越多，修復體應力集中程度越高，即更有利于保護基牙，但修復體更容易被破壞。因此從修復材料的角度來說，使用高強度的氧化鋯材料有利于提高整體抗折力。Kanat-Ertürk等[22]對前牙髓腔固位冠的研究表明，彈性模量高的氧化鋯抗折力最高。

無論氧化鋯還是二硅酸鋰陶瓷，從2 mm到4 mm增加髓腔固位冠的面厚度均增加了磨牙的抗折力，但4 mm組折裂后的試件可再次修復比例僅為33%和50%，二硅酸鋰4 mm組和氧化鋯4 mm組多為牙體發生折裂，二硅酸鋰2 mm組和氧化鋯2 mm組多為修復體破壞。這說明4 mm組雖然提高了修復體抗力形，但也造成牙體抗力形的下降。因此，牙體和修復體的抗力形是一個平衡關系，需要根據修復體材料的力學性能，在一定范圍內磨除牙體，留給修復體合適的空間。

臨床上固位形態不佳往往造成氧化鋯修復體脫落失敗。而在本實驗結果中，固位體長度減少對磨牙抗折力的影響未表現出來，固位體長度減少抗折力反而增加。主要原因有以下兩個。第一，本實驗進行了5～55 ℃水中冷熱循環，但沒有進行力循環加載，這使得固位體短的修復體劣勢未表現出來。第二，與加力方向有關，本實驗在下頜第一磨牙的功能尖加載獲得抗折力數據，而臨床上的力更加復雜多變。

基于本實驗研究結果，磨牙髓腔固位冠使用氧化鋯較二硅酸鋰陶瓷有更高的抗折力，增加修復體面厚度可提高抗折力，但增加了基牙折裂風險，臨床工作中應綜合考慮臨床牙冠高度、剩余牙體的抗折強度和修復材料進行設計。對于固位體設計的影響和力循環的耐久性能還有待進一步研究。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。