不同厚度二硅酸锂陶瓷对后牙贴面抗折强度的影响

郭永锦 谷莉玲 程辉 李秀容 郑智烽

近年来牙科陶瓷领域全瓷材料的综合性能和加工技术方面发展迅速。IPS e.Max®系列属于二硅酸锂基玻璃陶瓷，因具有良好的美观性和机械性能而广泛用于临床[1]。它通常有2 种制作方式，一种可以通过CAD/CAM系统(IPS e.Max®CAD)直接切削制作，另一种则采用失蜡压铸技术制作(IPS e.Max®Press)。根据文献[2]报道IPS e.max®CAD 全瓷材料二次结晶后弯曲强度约达 360 Mpa,IPS e.max®Press的弯曲强度可以达到400～450 MPa，作为贴面、嵌体、单冠和固定桥用于前后牙区时，在结构完整性方面有良好的效果[3-5]。文献[6]报道 IPS e.Max®系列全瓷冠具有良好的抗折强度，但是国内外学者对于IPS e.Max®CAD和IPS e.max®Press 作为后牙贴面修复材料在不同厚度情况下抗折强度的对比研究相对较少且对于最小厚度仍有争议。本研究通过抗折破坏实验考察不同厚度的IC与IP后牙贴面的抗折强度及失效模式，探讨瓷层厚度与后牙贴面抗折强度的关系，以指导临床应用及设计。

1 材料与方法

1.1 主要实验材料与设备

IPS e.max®CAD、IPS e.max®Press、IPS e.max®Ceram Graze Paste、瓷铸一体机(Vivadent公司，列支敦士登)；上颌右侧第一磨牙标准树脂牙(上海日进齿科材料有限公司)；代型材料、铸造蜡(爱迪特公司)；可乐丽菲露(Kuraray公司,日本)；CAD/CAM切削机(Wieland公司，德国)；光固化灯(佛山市碧莹医疗器材有限公司)；电恒温水浴槽(上海精宏实验设备有限公司)。电子万能材料试验机[岛津仪器(苏州)有限公司]；体式显微镜(EZ4HD，LEICA公司,德国)；扫描电子显微镜(Quanta 250，FEI公司，美国)。

1.2 实验方法

1.2.1 牙体预备及代型制作 选用右侧上颌第一磨牙标准模型塑料牙,依照标准化的非固位形牙体预备的基本要求，将面均匀磨除2.0 mm，要求边缘圆缓。并加工成PMMA预备体代型。

1.2.2 实验分组 制作IPS e.max®CAD(IC组) 15 个试件，分为0.6 mm(IC1组)、0.9 mm(IC2组)、1.2 mm(IC3组)，IPS e.max®Press(IP组)中15 个试件，则分为0.6 mm(IP1组)、0.9 mm(IP2组)、1.2 mm(IP3组)，每组5 个试件。

1.2.3 修复体制作 通过DentalWings设计软件设计贴面，CAD/CAM切削制作厚度分别为0.6、0.9、1.2 mm的蜡型，采用失蜡压铸法制作IPS e.max Press贴面。IPS e.max CAD贴面则通过CAD/CAM直接切削制作，上釉烧结后打磨抛光。所有修复体制作完成后使用测量尺测量，采用多点重复测量，误差控制在±0.01 mm内。超声清洗10 min,清洗吹干。

1.2.4 修复体粘固 修复体均按照厂家推荐粘接方法，使用Panava F粘接剂将修复体粘接于代型上，指压法均匀加压并光固化，37 ℃恒温水浴24 h，备用。

1.2.5 抗折强度测试 试件用自凝树脂包埋后固定于万能材料实验机上，直径6 mm碳化钨球形加载头与面中央窝形成稳定三点接触(近中颊尖嵴、远中颊尖嵴和近中舌尖嵴)，预加载5 N，0.5 mm/min速度加载至试样失效。记录断裂载荷值。

1.2.6 断口形貌分析 失效后的试件置于75%无水乙醇中超声清洗5 min，干燥，体式显微镜初步观察断面形貌，扫描电镜进行断口形貌分析。

1.3 统计学方法

采用SPSS 20.0统计分析软件，双因素分析材料、厚度以及材料/厚度交互作用对各组平均最大载荷值有无差异。检验水准为α=0.05。

2 结 果

2.1 各组贴面断裂抗折强度力值

在IC组中，0.6、0.9、1.2 mm相应的平均最大载荷值为(1 191.98±127.74)、(1 296.35±261.97)和(1 593.59±241.13) N；在IP组中为(1 164.83±191.31)、(1 290.84±145.82)和(1 511.86±129.01) N，2 组材料中1.2 mm的后牙贴面平均最大载荷值均明显高于0.6、0.9 mm组，随着厚度的增加，断裂载荷值亦随之增加。双因素统计分析显示：材料类型对贴面抗折强度的差异无统计学意义(P>0.05)，不同厚度对抗折强度的差异有统计学意义(P<0.05)，不同材料与不同厚度之间不存在交互作用(P>0.05)(表1)。LSD-q检验方法对6 组进行多重比较,比较结果(表2)。结果显示：IC1组与IC3组、IC1组与IP3组、IC2组与IC3组、IC1组与IP1组、IC3组与IP2组、IP1组与IP3组均有统计学差异(P<0.05)。

表1 双因素分析结果Tab 1 The results of TWO-way ANOVA statistics

表2 各组数据多重比较结果(P值)Tab 2 Pairwise comprisons of the groups(P value)

2.2 断口形貌分析

扫描电镜结果见修复体的裂纹起源通常起始于接触区加载头下，并向四周及深部进展。在接触区表层可发现以裂纹起源为中心的锥状裂纹，其间伴随着放射状裂纹，放射状裂纹并非直线进展，而是呈现不连续的台阶状(图1)。IPS e.max®Press晶体呈棒状，较细长，有规律的平行排列，形成互锁微结构，可见明显的长裂纹(图2)，在IPS e.max®CAD中晶体稍短小，呈平行排列，未见明显裂纹。表面较平坦(图3)。

图1 失效IPS e.max® CAD样品断口形貌(SEM，×100) 图2 IPS e.max® Press表面形貌(SEM，×2 500) 图3 IPS e.max® CAD表面形貌(SEM，×2 500)Fig 1 Fracture morphology of IPS e.max®CAD sample (SEM，×100) Fig 2 Surface micrographs of IPS e.max® press sample (SEM，×2 500) Fig 3 Surface micrographs of IPS e.max® CAD sample (SEM，×2 500)

3 讨 论

Sasse等[5]学者认为玻璃陶瓷的厚度与修复体可承受最大咀嚼力值以及抗折性相关。这与本实验的结果相一致。本实验中1.2 mm的IC、IP组后牙贴面平均最大载荷值均明显高于0.6、0.9 mm组，显示随着厚度的增加，断裂载荷值亦随之增加。这与Andrade等[13]研究相似。Magne等[14]利用3 种不同材料(IPS Empress CAD，IPS e.max®CAD,Paradigm MZ100)制作1.2 mm的后牙贴面进行抗疲劳实验，发现只在修复体内出现裂纹，未见灾难性失效。另外该学者通过有限元分析[15]认为通过CAD/CAM制作的二硅酸锂基玻璃陶瓷和复合树脂后牙超薄贴面修复重度磨耗牙具有良好的效果。以往的研究中对用全瓷材料制作的满足临床要求的后牙贴面的最小厚度并未给出一致的结论，Egbert[16]对比研究了由3 种不同材料(Paradigm MZ100，Lava Ultimate，Vita Enamic)制作的0.3 mm后牙贴面，发现其抗折强度亦满足临床需求。本研究的预实验中发现，加工厚度小于0.6 mm的具有面解剖形态的二硅酸锂基玻璃陶瓷后牙贴面，特别是采用失蜡压铸技术制作的试件失败率较高。为保证不同材料制作的后牙贴面的面形态及修复体厚度的一致性，本实验中IPS e.max®Press蜡型亦通过CAD/CAM切削来保证其准确一致性，避免手工蜡型制作误差。实验结果中2 种二硅酸锂基玻璃陶瓷制作的后牙贴面，0.6 mm组与0.9 mm组试件断裂抗折强度无明显差异，对临床具有指导意义，表明超薄(0.6 mm)贴面修复体也具有良好的抗折性，但在口腔实际更复杂的酸碱潮湿环境中，经温度变化和咀嚼力的反复作用后的疲劳强度，超薄贴面修复体是否满足临床使用要求还需要进一步研究。

有学者[17]认为单层瓷有两种断裂模式：脆性模式和类塑性模式，其中脆性模式多发生于强度较高颗粒较细的陶瓷材料，表现为表面发生锥状裂纹。本实验中的二硅酸锂基玻璃陶瓷失效模式表现主要为脆性模式，从图1可见，在接触区表层可发现以裂纹起源为中心的锥状裂纹，在锥状裂纹产生后，随着加载力值的增加，放射状裂纹产生，同时放射状裂纹并非直线进展，而是呈现不连续的台阶状。另外IPS e.max®Press晶体呈棒状，较细长，并呈有规律的平行排列，形成互锁微结构。当出现裂纹时，裂纹被棒状结构的二硅酸锂基晶体包围，只能以迂回线路扩展，因此裂纹发生偏转[18-19]。图3可见IPS e.max®Press中长裂纹呈迂回扩展，另外有研究表明[20]玻璃材料中存在沿晶断裂和穿晶断裂，图3显示材料的沿晶断裂。