龈高度和隙料厚度对计算机辅助设计/计算机辅助制作全锆冠适合性与固位力的影响

席爽 吴紫潇 高翠翠 孟雨晨 裴丹丹 逯宜

陕西省牙颌疾病临床医学研究中心，西安交通大学口腔医院修复科，西安 710004

随着各类新型材料和修复工艺的发展，计算机辅助设计/计算机辅助制作（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）全瓷冠已成为修复牙体缺损的主流修复体。然而全冠因边缘染色、松动脱落、继发龋等问题导致修复失败的现象常有发生，其根本原因是修复体适合性不佳和固位不良[1-2]。 龈高度直接关系着全冠就位后抵抗旋转和固位的能力。牙冠高度小于3 mm的磨牙称为低矮磨牙，在牙体预备后难以获得良好的固位力。但当预备体的聚合度相当小时，低矮磨牙也可有一定的固位。目前对于常规全冠修复基牙的最低高度尚未见统一报道。隙料厚度影响修复体与预备体的密合度以及全冠的就位，进而可能会对修复体的固位产生影响，最终影响修复体的修复效果和使用寿命[3-6]。CAD/CAM技术的出现，使得隙料厚度成为一个可以调控的因素，但对于预留隙料厚度目前尚无统一标准。龈高度和隙料厚度对全冠的成功修复非常关键。因此，本实验将龈高度和隙料厚度2个因素结合起来研究其对全冠适合性与固位力的影响，为CAD/CAM全冠的临床设计及制作工艺提供一定的参考依据。

1 材料和方法

1.1 实验材料与设备

齿科平行研磨仪（Amann Girrbach公司，德国）；3D打印机（Envision TEC公司，德国）；柯乐德CAD/CAM系统（深圳柯乐德科技有限公司）；3shape扫描仪（3shape公司，丹麦）；光固化灯（A-dec公司，美国）；Leica体视显微镜（Leica公司，德国）；电子材料万能试验机（Zwick公司，德国）；3D打印树脂材料（Envision TEC公司，德国）；全瓷预成块（深圳爱尔创科技股份有限公司）；硅橡胶印模材料（DMG公司，德国）；RelyXTMU200树脂粘接剂（3M ESPE公司，美国）。

1.2 试件的制备

选取标准右上第一磨牙树脂模型1颗，按照全瓷冠标准[7]（ 面预备约2.0 mm，唇舌及邻面各预备约1.5 mm，肩台为宽约1.0 mm的深凹形）进行牙体预备，面为平面，用平行研磨仪控制预备体聚合度为2°。同一技师用3D打印系统扫描预备体，设计预备体底座为高20 mm，横截面为10 mm×10 mm的长方体，设计预备体龈高度分别为3、2、1 mm。根据设置的3种龈高度分组，每一高度组18个，最终得到3D打印树脂基牙共54个。同一技师用3shape扫描仪扫描所有树脂基牙，采集光学印模，每一高度组基牙再根据3个不同的预设隙料厚度10、30、50 μm随机分3组，每组6个，用CAD/CAM系统设计并制作全锆冠。

1.3 适合性的测定

使用专用注射器将硅橡胶轻体注入全锆冠内，并均匀涂布于组织面，将全锆冠在基牙上完全就位，加载50 N压力。待轻体完全凝固后，去除多余的轻体及全锆冠，用不同颜色的硅橡胶重体在轻体薄膜的内外两侧将其固定，待硅橡胶试件凝固后整体片切成厚1 mm的试件。将硅橡胶间隙印模试件在体视显微镜下放大100倍，用配套的测量软件测量冠内面与预备体表面间的垂直间隙。测量内容包括：冠绝对边缘间隙值（A），代表边缘适合性；垂直边缘间隙值（B），代表肩台适合性；轴壁间隙厚度值（C、D），代表轴面适合性；面间隙厚度值（E），代表面适合性（图1）。每点测3次，取均值。

图1 硅橡胶间隙印模试件Fig 1 Silicone rubber gap impression specimen

1.4 固位力的测定

试戴全冠，确认边缘、就位情况等均良好后，消毒，吹干，在冠内注入树脂粘接剂，并均匀涂布于粘接面，将全冠在基牙上就位，加载50 N压力，初步固化，去除多余的粘接剂，光照至完全固化。在冠边缘涂石蜡油，在生理盐水中储存24 h。将粘接完成的试件竖直固定于电子材料万能试验机的夹具上，以1 mm·min-1的速度拉伸试件。测量并记录全冠在脱位时的最大拉力值，即为固位力。

1.5 断面观察

在体视显微镜下观察试件破坏的断面，并对粘接破坏类型进行归类[8]。粘接破坏类型分4种：1）界面破坏，即断裂发生在树脂基牙与全锆冠间；2）粘接剂内聚破坏，即断裂发生在粘接剂内；3）树脂基牙内聚破坏，即断裂发生在树脂基牙内；4）混合破坏，既有界面破坏又有内聚破坏。

1.6 统计学分析

应用SPSS 22.0软件进行统计处理。对各组数据先进行双因素方差分析，再分别对预设隙料厚度和龈高度因素进行组内单因素方差分析和LSD组间多重比较分析。检验水准为双侧α=0.05。

2 结果

2.1 适合性测试结果

各组边缘适合性值（A）的测量结果见表1。随着预设隙料厚度的增大，A值呈减小趋势。10 μm组与同高度30 μm、50 μm组比较的差异均有统计学意义（P＜0.05）。30 μm组与同高度50 μm组比较的差异均有统计学意义（P＜0.05）。

表1 不同隙料厚度与不同高度CAD/CAM全冠的边缘适合性值Tab 1 Fitness values of the margins of CAD/CAM crowns with different preparation height and cement space

各组肩台适合性值（B）的测量结果见表2，随着预设隙料厚度的增大，B值呈减小趋势。10 μm和30 μm组与同高度50 μm组比较的差异均有统计学意义（P＜0.05）。

各组轴面适合性值（C）的测量结果见表3。10 μm组和50 μm组与同高度30 μm组比较的差异均有统计学意义（P＜0.05）。在高度一定时，预设隙料厚度为30 μm组的C值最小，50 μm组的C值最大。

各组轴面适合性值（D）的测量结果见表4，10 μm组和50 μm组与同高度30 μm组比较的差异均有统计学意义（P＜0.05）。在高度一定时，预设隙料厚度为30 μm组的D值最小，50 μm组的D值最大。

表2 不同隙料厚度与不同高度CAD/CAM全冠的肩台的适合性值Tab 2 Fitness values of shoulders of CAD/CAM crowns with different preparation height and cement space

表3 不同隙料厚度与不同高度CAD/CAM全冠的轴面的适合性值（C）Tab 3 Fitness values of axis of CAD/CAM full crowns with different preparation height and cement space (C)

表4 不同隙料厚度与不同高度CAD/CAM全冠的轴面的适合性值（D）Tab 4 Fitness values of axis of CAD/CAM full crowns with different preparation height and cement space (D)

2.2 固位力测试结果

表5 不同隙料厚度与不同高度CAD/CAM全冠的面的适合性值Tab 5 Fitness values of occlusal surfaces of CAD/CAM crowns with different preparation height and cement space

表5 不同隙料厚度与不同高度CAD/CAM全冠的面的适合性值Tab 5 Fitness values of occlusal surfaces of CAD/CAM crowns with different preparation height and cement space

注：a与同高度10 μm组比较P＜0.05；b与同高度30 μm组比较P＜0.05；c同高度50 μm组比较P＜0.05。

高度/mm 隙料厚度/μm 10 30 50 1 93.52±12.84c 79.09±11.81c 133.41±19.76ab 2 88.64±12.12c 77.15±12.91c 129.41±19.08ab 3 91.75±10.76c 79.71±12.53c 135.09±16.85ab

表6 不同隙料厚度与不同高度CAD/CAM全冠的固位力Tab 6 Retention of CAD/CAM crowns with different preparation height and cement space

体视显微镜下样本的断裂界面类型分布见表7。

表7 断裂界面类型分布表Tab 7 The patterns of fracture interface

3 讨论

全冠修复体的长期成功率依赖于其良好的适合性与固位力。而固位力的大小不仅与粘接材料的性质[9]有关，更与预备体的表面特征[10]和修复体与预备体之间的适合性[11]密不可分。全冠修复体和模型牙之间实验研究是进行相关临床试验的基础，因此本实验选择制作工艺简单快捷、加工精度高的3D打印树脂基牙作为实验模型，保证基牙预备体的同一性。本实验采用高流动性的硅橡胶轻体模拟隙料间隙，因为轻体的流动性与树脂粘接剂的流动性接近，已有多位学者[12-14]应用此法检测修复体的适合性，此法是目前临床应用较广泛的适合性评定方法。本实验采用轴向拉伸试验测定全冠的固位力，拉伸测试能准确测定粘接剂的粘接强度，能较好地评估牙本质粘接剂的真实的粘接强度，国内外学者[15-16]也常采用该方法进行全冠固位力测定。

美国牙科协会规定全冠修复体粘接剂厚度的标准为25～40 μm，而在临床中，不论是边缘还是内部，粘接层的厚度都很难达到这一标准。McLean等[17]通过大量实验研究证明，全冠边缘适合性小于120 µm在口腔临床修复中可以接受，目前也多参照以上标准。Mou等[18]研究全冠内部适合性得出结论：内部适合性小于200～300 μm时，是临床可接受的范围。但Wilson[19]研究表明，考虑到修复体粘接后需要有足够的粘接强度，树脂粘接剂的厚度应大于30 μm。本实验参照申丹凤等[20]的研究，认为全瓷冠边缘适合性介于30～120 μm，内部适合性介于30～300 μm为临床可接受的范围。本实验中，龈高度为3.0 mm时，预设隙料厚度10 μm时边缘适合性值＞120 μm，不在临床可接受范围内，其他组的边缘适合性均介于30～120 μm，内部适合性均介于30～150 μm，满足参照标准。实验结果提示，应用柯乐德CAD/CAM软件设计全瓷冠时，设置合适的隙料厚度值对修复体适合性有重要影响。

本实验CAD/CAM全冠边缘适合值为（57.35±10.30）～（123.58±14.32）μm，随着隙料厚度值设置的增加，边缘适合性越好，当隙料厚度预设值为50 μm时，边缘适合性是最好的。申丹凤等[20]比较了不同隙料厚度对全瓷冠适合性的影响，也得出了类似的结论，认为边缘适合性与隙料厚度呈正比。Weaver等[21]研究发现，适当粘接前间隙有利于获得良好的边缘适合性。隙料厚度越大，冠越易完全就位。分析原因可能是：粘接过程中，树脂粘接剂主要聚集在面，随着全冠的就位，冠与基牙预备体的间隙越来越小，在就位力的作用下，滞留的树脂粘接剂产生液压力，粘接剂溢出的阻力越来越大，当粘接剂产生的流体压力与就位时施加的压力一致时，冠就会停止就位。多余的粘接剂不能完全溢出，会导致冠不能完全就位，继而导致修复体适合性较差。本实验的边缘适合值介于（57.35±10.30）～（123.58±14.32）μm，与隙料厚度预设值之间存在差异，分析原因可能是因为在设计预烧结的氧化锆瓷坯时会放大，烧结后会收缩到预计的尺寸，这个过程可能存在误差。此外，不同材料的收缩率也不尽相同，常用饰瓷来弥补收缩。实验结果还显示，预设隙料厚度为30 μm时，内部适合性最佳。李明哲等[22]研究表明，当隙料厚度为30 μm时，其内部适合性值为（37.2±5.9）～（162.7±5.7）μm，与本实验隙料厚度值设置为30 μm组内部适合性（47.62±11.18）～（123.80±20.60）μm有一定差异，分析原因可能是，隙料厚度的覆盖面积对冠的适合性有影响，还可能与适合性检测方法不同有关。本实验中全瓷冠的内部适合性并非均匀一致。Oliva等[23]研究认为，与轴面相比，面间隙较大可能与测量点的位置有关。此外，不同的切削机器和材料也会对修复体的边缘和内部适合性产生影响[24]。Mously等[25]研究发现，CAD/CAM技术粘接间隙预设值和不同的加工工艺均会对适合性产生影响，使用E4D CAD/CAM系统时，建议预设隙料厚度为30 μm或60 μm，此时修复体的适合性较好。毛菁红等[26]发现Organical系统隙料厚度设置为40 μm时，其修复体的适合性符合临床认可的参考标准。Habib等[27]利用Cercon CAD/CAM系统制作氧化锆内冠，研究其在离体牙上的适合性，当隙料厚度设置为30 μm 时，其边缘适合性值为（157.21±66.67）μm。本实验采用柯乐德CAD/CAM系统和国产爱尔创氧化锆瓷块加工制作全冠修复体，当隙料厚设置为30 μm时，修复体的适合性总体较好。CAD/CAM系统自动化程度高，通过采集光学印模来获取数字化模型，由计算机控制来设计、切削修复体，扫描仪的精度、光学印模的获取、冠边缘及内部形态的设计等均可能影响冠的适合性。

关于预设隙料厚度对于固位力的影响，各研究者的结论不一致。Gegauff等[28]和Vermilyea等[29]研究结果为，固位力随着间隙剂厚度的增多而减小。但本研究中随着预设隙料厚度的增大，固位力并无显著性差异。Worley等[30]认为，粘接剂与全冠之间的机械嵌合是影响全冠固位的重要因素。通过设置隙料厚度得到的粘接层厚度的少量改变对固位力基本没有影响。通常认为，修复体与基牙预备体密合度越好，冠内表面与基牙的摩擦力就越大，修复体固位就越好[7]。其原因可能是以前常用的粘接剂如磷酸锌水门汀等，其粘接力较低，与牙体粘接主要为机械嵌合。而近年来临床常使用的树脂粘接剂的粘接性能大幅提高，其与牙体粘接主要是化学结合，因而修复体的固位对摩擦力的依赖明显减小。预设隙料厚度可以提供粘接前的间隙，此间隙的增大会减小修复体与基牙之间的摩擦。如果摩擦力在固位力中所占的比重较大，相应的隙料厚度的变化会导致修复体固位力的变化。总而言之，粘接前的间隙与冠的固位效果有一定的关系，为了获得良好的固位效果，隙料厚度应控制在合适的范围内。

根据研究结果可知：在10～50 μm范围内，随着隙料厚度的增加，全瓷冠边缘适合性越好，但隙料厚度较大时，不利于良好内部适合性的获得；随预备体龈高度增加，全冠固位力增大；临床中全冠修复时，需要综合考虑其适合性与固位力，本实验采用柯乐德CAD/CAM系统制作全冠时，建议预备体高度≥3 mm，推荐隙料厚度值设置为30 μm。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。