冠厚度对前牙美学氧化锆全锆冠抗压缩破坏力的影响

董少然 廉云敏 高岚 王璞

目前众多学者关注氧化锆陶瓷颜色的开发。绚彩AT氧化锆是爱迪特公司生产的前牙专用美学氧化锆，半透性高达49%，根据Vita16色比色板锆块分为16 个颜色，并且通过手工分层压制的加工工艺使每个颜色的锆块呈现出6层颜色过渡，临床可以根据不同患者的需求以及牙冠尺寸来进行CAD/CAM的切割制作，无需饰面瓷，避免了饰面瓷的剥脱，但这一美学氧化锆的力学性能能否满足美观要求高的患者而应用于后牙，有待进一步研究。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

CAD/CAM专用绚彩AT氧化锆、CAD/CAM专用爱迪特SHT氧化锆(爱迪特有限公司；秦皇岛)；牙体标准模型(Nissin公司；日本)；Cercon ceram love瓷粉(登士柏；德国)；钴铬金属锭(吉尔巴赫；德国)；切削蜡(威兰德；天津)；3M玻璃离子(3M公司，美国)；Dental System D800扫描仪(3Shape公司，丹麦)；Abutment Designer基牙设计软件(3Shape公司，丹麦)；ROLAND DWX-50五轴联动数字加工设备(日本)；泽康二代智能切割机(登士柏)；泽康加强型瓷化烧结炉(登士柏)；义获嘉烤瓷炉(瑞士)；万能材料试验机(SKYVMC-1160H，深圳万测试验设备有限公司,苏州)。

1.2 实验方法

1.2.2 实验分组与全冠的制作

图 1 万能试验机的加载头与全冠远中颊尖接触

1.2.2.3 氧化锆饰瓷冠的制作 CAD/CAM方法加工6 个SHT氧化锆基底冠，基底冠厚度0.5 mm，用硅橡胶导板做引导上饰瓷烧结，饰瓷厚度控制在1.5 mm。上釉完成氧化锆饰瓷冠的制作。n=6,均由同一技师完成制作，以减少误差。

1.2.3 全锆冠的粘接 严格按照3M玻璃离子水门汀的使用说明调和粘接剂，将全锆冠就位于金属代型上，以20 N的恒定压力持续15 min[3]，待其硬固后去除多余粘接剂。静置24 h待粘接剂完全硬固。

1.2.4 全锆冠的抗压缩试验 在万能试验机上用记号笔标记出金属代型底座的位置，使之与金属代型基底面形态一致，并确保上方加载头与牙冠远中颊尖相对应，使每次更换试件时加载点的位置不变(图 2)。

图 2 抗压缩性能测试

用直径为6 mm的平头加载头，采用5 KN的力值传感器，以0.5 mm/min的加载速度缓慢垂直加压于全锆冠的功能尖上，通过计算机进行监测，荷位移曲线突然下降便停止加载，此时计算机自动记录下各个全锆冠折裂时的力值，即为全锆冠的抗压缩破坏力。

1.3 统计学分析

2 结 果

2.1 断裂模式

2.2 统计结果

各组实验数据均符合正态性及方差齐性，3 组AT全锆冠的抗压缩破坏力进行单因素方差分析：各组间的抗压缩破坏力有统计学意义(P<0.05)，即组间存在差异。进行组间的两两比较，A组、B组、C组之间差异均有统计学意义(P<0.05)。AT全锆冠与SHT全锆冠、SHT氧化锆饰瓷冠组的抗压缩破坏力进行单因素方差分析得出各组之间抗压缩破坏力有统计学意义(P<0.05)，存在组间差异。组间两两比较，B组与D组、E组的抗压缩破坏力无统计学差异(P>0.05)，其余组间抗压缩破坏力均有统计学差异(P<0.05),统计结果见表 1。

表 1 各组全瓷冠间的抗压缩强度 (N，n=6)

Tab 1 Compressive strength of each group (N， n=6)

注： 字母不同的组间差异具有统计学意义，P<0.05

3 讨 论

全瓷冠抗压缩破坏力受多种因素影响，如冠厚度，瓷材料，粘接剂的种类，加载力的施加方式，代型弹性模量等。而本实验中粘接剂及代型的选择、力的加载方式均完全一致，因此冠厚度和瓷材料为本实验主要影响因素。

3.2 着色剂及稳定剂的含量对全锆冠抗压缩破坏力的影响

目前氧化锆的着色工艺主要有两种，即内着色和外着色[13]。内着色：在氧化锆粉体的制作过程中加入稀土氧化物或过渡金属氧化物，使氧化锆具有天然牙的色泽。外着色：将预烧结瓷块切削后用特定的染色液进行浸泡使其着色。前者着色呈色均匀、稳定，可以为临床应用提供准确可靠的颜色；浸泡染色液着色方式简便，但染色液的浓度、浸泡时间以及预烧体的显微结构变化都有可能影响着色效果。绚彩AT氧化锆采用内着色的方法，将一定质量分数的Fe2O3粉体掺杂到钇稳定氧化锆的粉体中，使其具有自然牙的色泽。然而在掺杂Fe2O3粉体的过程中需要球磨混料，这样就打乱了原氧化锆粉体的造粒，使得锆块烧结成型具有一定难度，故推测这可能是绚彩AT氧化锆其抗压缩破坏力下降的原因之一。

氧化锆在不同温度下以3 种晶相存在，室温下氧化锆会发生从四方相向单斜相的转变，并且这一转变带来约7%～9%的体积增加，从而实现相变增韧机制。四方相氧化锆具有更加优良的力学性能和美学性能,在氧化锆中加入适宜的稳定剂会使四方相氧化锆在室温下以亚稳态存在。氧化钇是目前最为常用的稳定剂，技术较为成熟，已有研究表明[14]3%的部分钇稳定氧化锆综合性能最佳。绚彩AT氧化锆中氧化钇的含量为5%，含量较高，氧化钇含量的增加会使氧化锆在室温下以全稳定相氧化锆的形式存在，外界施加的应力难以诱发氧化锆晶粒发生相变，如此便失去相变增韧的作用，氧化锆的抗压缩破坏力也会下降。

3.3 烧结工艺对全锆冠抗压缩破坏力的影响

烧结是陶瓷制备最关键的环节，它决定了陶瓷制品的最终性能。根据厂家提供的指导手册可知本实验所使用的绚彩AT氧化锆和SHT氧化锆的烧结制度不同，二者的初步烧结温度均为900 ℃，绚彩AT氧化锆的升温速率为293 ℃/h,SHT氧化锆的升温速率为440 ℃/h，均保温半个小时。二次烧结时，绚彩AT氧化锆以157 ℃/h的速率升温到1 450 ℃，而SHT氧化锆以180 ℃/h的速率升温至最高温度1 530 ℃，二次烧结的升温速率和最高温度均不同。经查阅相关文献[15-17]发现，目前学者对于氧化锆陶瓷烧结工艺的研究仅限于升温速率和烧结温度二者之一，这两种因素如何同时对氧化锆陶瓷的性能产生影响有待进一步研究,并且烧结制度尚无定论，但能够确定的是要想获得性能优良的氧化锆陶瓷，必须使最终烧结体致密，气孔率小，晶粒大小尽可能均匀。

已有实验证明无论刃状还是0.3 mm或以上的肩台的普通氧化锆全锆冠均可满足临床的需要[18]，本实验关于绚彩AT氧化锆的研究仅限于不同合面厚度全锆冠在静态载荷下能承受的最大抗压缩破坏力，充分模拟口腔环境对绚彩AT氧化锆疲劳寿命的影响以及肩台宽度对绚彩AT氧化锆全锆冠抗压缩破坏力的影响有待进一步研究。