四种氧化锆全瓷材料的性能比较

周裕翔

全瓷冠桥材料不含金属结构，从而避免了金属可能产生的毒性﹑致敏性和光线阻射等诸多不良的影响。全瓷修复体的光学性能近似天然牙，透光性及层次感好，色泽自然且耐腐蚀性能和生物相容性好。对牙体缺损范围大，美学要求高的患者，或金属过敏﹑口腔内不宜采用金属的放疗及需要核磁共振检查的病例，均可采用全瓷修复体以获得自然美观的修复效果。氧化锆全瓷冠因具有优良的机械性能，较好的光学性能，良好的生物相容性以及同配CAD/CAM技术的良好结合，在口腔修复领域得到广泛应用［1-3］。然而目前应用较多的几种氧化锆全瓷冠材料在机械性能和光学性能方面的差异并未见全面的对比性研究报道。本资料使用四种常用品牌的氧化锆全瓷冠试样，对其进行机械性能和透光度测试，为氧化锆全瓷修复的临床实际应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料 本实验所采用的四种氧化锆全瓷材料—艾迪特氧化锆全瓷（秦皇岛艾迪特高技术陶瓷有限公司，中国）﹑爱尔创氧化锆全瓷（辽宁爱尔创生物材料有限公司，中国）﹑培瑞氧化锆全瓷（杭州培瑞科技有限公司，中国）和威兰德氧化锆全瓷（威兰德齿科技术有限公司，德国）的烧结后密度均＞6.0g/cm3，放射性均＜0.2Bq/g，无细胞毒性。均符合口腔科陶瓷医疗器械标准。

1.2 试验设备 万能材料试验机（美斯特工业有限公司，中国）﹑金相试样抛光机（上海光相有限公司，中国）﹑金相试样镶嵌机（上海日用电机厂，中国）﹑Hv120维氏硬度计（上海精密仪器仪表有限公司）﹑台式分光光度仪（爱色丽，美国）。

1.3 实验方法 （1）样本制备：选用四种氧化锆全瓷材料，制作成长度25mm，厚度为 1.5mm，宽度为8mm的烤瓷试样各24片，每小组各8片，参照各公司所提供的操作手册，烧结温度1510℃8h，保温2h随炉冷却。这些样本进行抗弯强度﹑透光率和硬度测试。（2）抗弯强度测试：将所有试样放置在万能材料试验机上使用三点弯曲法进行抗弯曲测试，材料放置在不锈钢加载头上，用活塞调试位置，让修复体材料和加载头形成稳定的三点接触。为了避免应力过于集中，材料和加载头间放置0.25mm硅胶垫。加载头以0.5mm/min的速度运行至试样失效，计算机自动记录数据。抗弯强度=3PL/2bh2（P为破坏载荷，L是跨距，b是试样宽度，h为试样高度）。（3）透光率测试：采用爱色丽公司的分光光度仪测量试样的全光透过率，分别将试样放置于黑色标准色板和白色标准色板上，测得颜色指数，测量波长为380～720nm可见光范围。使用该仪器软件计算出透光率。（4）硬度测试：采用维氏压痕法来测量试样硬度，用Hv120维氏硬度计测量试样硬度，加压载荷为1000g，保压时间为15s，金刚石角锥尖端在样品表面压出凹痕，测量压痕的对角线长度，代入下面公式，计算出维氏硬度（Hv）。Hv=1.8544P/（2a）2（公式中P为载荷，a为压痕对角线半长）。

1.4 统计学方法 采用SPSS 13.0统计软件。计量资料以（）表示，组间比较采用t检验，计数资料组间比较采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 抗弯强度和透光率测试结果 抗弯强度测试结果强度由高到低：威兰德（1564±126）MPa，培瑞（1490±72）MPa， 爱 尔 创（1122±78）MPa，艾 迪特（1102±49）MPa，统计分析表明，威兰德组的抗弯强度最大，与艾迪特和爱尔创组比较差异有统计学意义（P＜0.05），其次为培瑞组，与艾迪特和爱尔创组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。透光率测试结果，平均透光率强度由高到低分别为：艾迪特1.5mm（0.43±0.03）﹑爱尔创 1.5mm（0.41±0.04）﹑威兰德1.5mm（0.33±0.04）和培瑞1.5mm（0.32±0.07）。分析表明，艾迪特组的平均透光率最大，与威兰德和培瑞组比较差异有统计学意义（P＜0.05），其次为爱尔创组，与威兰德和培瑞组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。见表 1。

表1 四种氧化锆材料的性能测试结果［n=8，（）］

表1 四种氧化锆材料的性能测试结果［n=8，（）］

注：与培瑞或者威兰德抗弯强度﹑透光率比较，*P＜0.05

材料名称 抗弯强度（MPa） 透光率（%）艾迪特 1102±49* 0.43±0.03*爱尔创 1122±78* 0.41±0.04*培瑞 1490±72 0.32±0.07威兰德 1564±13 0.33±0.04

2.2 硬度测试结果 镶嵌抛光处理后的四组试样（见图1），通过维氏压痕法得到压痕光镜照片（见图2），由表1计算出试样硬度高到低：艾迪特（13±0.48）GPa﹑威兰德（12.94±0.33）GPa﹑爱尔创（12.89±0.43）GPa﹑培瑞（12.51±0.38）GPa。对数据进行统计分析表明试样各组间无显著性差异（P＞0.05）。

3 讨论

口腔医师和患者不再单纯追求牙体缺损的功能性修复，而将修复的美学效果放在同样重要的位置。从而达到现代牙科修复学的两大目标—“恢复最大的功能和最佳的美观［4-5］”。传统的金属烤瓷冠修复经常会发生过敏反应及金瓷崩离或牙龈着色等不良反应，而氧化锆作为一种新型口腔生物材料，生物相容性好，相关研究已经证明高纯氧化锆陶瓷无致癌效应，不会引起细胞转化［6-7］。其次，与金属烤瓷修复体相比，氧化锆全瓷修复体由于无金属基底冠结构，光线照射至牙颈部时无金属基底阻挡，因此修复体颈缘区色泽与天然牙相同﹑不会出现龈缘黑线，从而能够较大程度上满足患者对美观效果的要求。并且，氧化锆的全瓷冠与其他全瓷修复材料比较也具有强度上的优势，机械性能更为优异。

图1 四组试样硬度测定前处理：a（艾迪特），b（爱尔创），c（培瑞）和d（威兰德）

图2 四组试样压痕光镜照片：a（艾迪特），b（爱尔创），c（培瑞）和d（威兰德）。（光镜500×）

在临床应用中，冠桥修复体将承受口腔咀嚼环境各种方向的压力，因此，材料的机械性能至关重要。对于冠桥制作机械性能的研究通常采用抗弯强度和硬度来衡量冠桥材料在口腔环境中的机械性能，抗弯强度测试可通过测量三点弯曲强度，对加载点的剪切抗力﹑拉伸和压缩应力进行分析来模拟体内口腔受力情况。而硬度测试可通过压痕法来检测材料抵抗局部塑性变形能力，对其耐磨性能作出评估。随着牙科材料的快速更新，在增加一定机械强度的基础上，对美学性能也有了更高的要求。而美学性能的衡量指标主要为透光性，目前研究中主要采用分光光度计对透过材料的光谱进行测定，透射率越高，则表明材料的透光性能越好，更接近牙本色，能达到满意的美观效果。

本资料中采用临床上较为常用的四种氧化锆全瓷冠材料，表1为抗弯强度结果，四种氧化锆全瓷冠材料均＞900MPa，均满足口腔科陶瓷医疗器械的机械性能要求，其中威兰德氧化锆全瓷具有最高的抗弯强度。以上材料抗弯强度的结果说明，四种锆瓷材料均适用于全瓷冠桥的修复。本试验采用维氏硬度测量，不仅可以任选测量力，而且压痕测量的精度高，硬度值准确。由此方法测量出四种材料的硬度无显著性差异，表明四种材料的耐磨性无明显区别，已满足冠桥修复的机械性能要求。

本文通过检测四种氧化锆全瓷材料的透光率来评价其美学性能，一般情况下透光性材料的透光能力与材料内部颗粒大小或密度有关，颗粒较小﹑分布较分散的材料透光性较高。然而，成分结构复杂氧化锆全瓷材料，由于含有氧化铝及氧化锆，此二种材料均具低透光性，此外，强度越高的烤瓷材料透光度亦有下降趋势。本实验透光率结果证实了强度最高的威兰德与培瑞的平均透光率最低，不太适用于美观要求高的前牙美学修复。

综上所述，透光性较好的艾迪特和爱尔创氧化锆材料适用于美观要求高的前牙，而机械性能较好的威兰德与培瑞氧化锆材料适用于对美观要求不高但要求良好机械性能的后牙。

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