瓷层厚度对全瓷修复体颜色稳定性及强度的影响*

张丹，张惠芳，赵宇

(1.张家口市第一医院 口腔科，河北 张家口 075000； 2.河北北方学院 基础医学院 解剖教研室，河北 张家口 075000)

随着国民经济及人们生活文化水平的不断提高，人们对牙齿修复的美学要求也逐渐升高，近年来口腔材料的不断发展，全瓷材料在牙科美容修复中受到越来越多的医师及患者的青睐[1-2]。全瓷修复牙齿成功的关键在于能否重现患者天然牙原有的色彩学特征、解决传统材料弯曲强度不足的缺点，全瓷修复牙自身的厚度、透光性、抗折度等因素均可影响者修复体最终的色彩效果[3-5]。氧化锆全瓷材料以其极高的弯曲强度及韧性在众多全瓷材料中脱颖而出，但关于氧化锆全瓷修复体的研究文献较少，本研究以不同厚度的氧化锆全瓷修复体瓷层为研究对象，采用NR60CP高精度电脑色差仪及电子万能试验机检测修复体色彩参数及弯曲强度、并分析其变化，报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料

氧化锆瓷块(宜兴市宜刚精密陶瓷有限公司)、3M2牙本质瓷粉(德国 VITA公司)、高精度切割机(沈阳科晶自动化设备制造有限公司)、氧化锆高温烧结炉(杭州艾普仪器设备有限公司)；NR60CP高精度电脑色差仪(深圳市三恩时科技有效公司)、CY-1200P 烤瓷炉(郑州成越科学仪器有限公司)、螺旋千分尺(哈尔滨量具刃具厂，精确度0.02 mm)、TYHD-480超声波清洗机(北京天佑恒达科技有限公司)、碳化硅耐水砂纸(苏州特鲁利电子材料有限公司)、电子万能试验机(济南辰鑫试验机制造有限公司)等。

1.2 方法

1.2.1核心瓷的制作 通过高精度切割机对氧化锆底瓷材料进行切割，要求试件完整无缺陷，操作过程中严格按照厂家提供的氧化锆材料烧结程序说明执行，在1 450 ℃的高温烧结炉内烧结6 h；其中第1组氧化锆底瓷材料制作成大小为20 mm×10 mm，厚度分别为0.4 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm的长方形氧化锆底瓷材料试件，0.4 mm试件84个，其他各21个。使用碳化硅耐水砂纸从400～1 200 #逐一打磨。每换1号碳化硅耐水砂纸前需在使用螺旋千分尺测量试件上随机选取的3点，取平均值为该试件的厚度，控制误差范围在±0.02 mm之间，使用蒸馏水清洗后，吹干。

1.2.2饰面瓷的构筑与烧结 在上述核心瓷基础上堆塑饰面瓷，并按照厂家推荐程序进行震荡吸水和烧结。在已制作好的0.4 mm的核心瓷试件上逐一构筑厚度分别为0.3 mm、0.6 mm、0.9 mm、1.2 mm的3M2牙本质瓷粉，饰面瓷的构筑与烧结每个厚度各21个，共计84个。使用400～1 200 #碳化硅耐水砂纸依次打磨试件，每换1号碳化硅耐水砂纸前需在试件上随机选取的3点，通过螺旋千分尺测量，取平均值为该试件的厚度，控制误差范围在±0.02 mm之间，在蒸馏水清洗后，吹干。

1.2.3试件分组与颜色测定 氧化锆核心瓷试件制作完成后，将试件分为4组，分别为A1组0.4 mm，B1组0.8 mm，C1组1.0 mm，D1组1.2 mm。0.4 mm厚度氧化锆核心瓷试件构筑饰面瓷完成后，将试件分为A2组核心瓷0.4 mm加饰面瓷0.3 mm，B2组核心瓷0.4 mm加饰面瓷0.6 mm，C2组核心瓷0.4 mm加饰面瓷0.9 mm，D2组核心瓷0.4 mm加饰面瓷1.2 mm。将氧化锆核心瓷试件与0.4 mm氧化锆核心瓷构筑不同厚度饰面瓷的试件分别于暗室中采用NR60CP高精度电脑色差仪进行测量。用CIE1976 L*a*b*色度系统[6](L*表示明度，a*代表红绿色的变化，b*代表黄蓝色的变化)对各组试件进行色彩参数测定、并根据公式对计算各组之间的色差值(ΔE)，ΔE=[(ΔL*)2+(Δa)2+Δb*)2]1/2。在正式测量前需对仪器进行0.5 h的预热，使用标准白板标定测色仪。测量时将各组试件逐一置于白色背景上，D65光源，光学几何为45/0，等距离测量。每1个试件均随机选取3个不同的测量点，取平均值。ΔE为鉴别2种色差的阈值；ΔE<1.5，表示人体通过肉眼观察难以察觉到2组物体的颜色差异，ΔE≥1.5，表示人体通过肉眼观察即可分辨出2组物体颜色的差异。

1.2.4试件分组与抗弯强度测试 将上述A2、B2、C2、D2四组饰面瓷试件进行抗弯曲强度的检测，将测试试件于电子万能实验机，以0.5 mm/min的加速度对测试试件进行负荷的施加直至样本断裂。在测试过程中，核心瓷试件应位于拉应力面，饰面瓷试件应位于压应力面。观察并记录检测试件断裂是的最大负荷值，根据公式计算出弯曲强度(R)，R=(3F×L)/(2b×d2)，F为破坏负荷，L为跨距，b为试件宽度，d为试件厚度。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 不同厚度核心瓷试件的L*、 a* 及b*值

随着核心瓷厚度的增加，L*值和b*值显著升高，组间比较差异有统计学意义(P<0.01)，C1组与D1组的L*值和b*值比较差异无统计学意义(P>0.05)，各厚度试件a*值变化比较差异差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 不同厚度核心瓷试件的L*、a*及b*值比较Tab.1 Comparison of L*，a* and b* values of core porcelain specimens with different thickness

2.2 不同厚度核心瓷试件之间ΔE值

结果显示，A1组与D1组之间 ΔE最大为7.399，C1组和D1组之间色差(ΔE)最小为1.388，说明随着核心瓷厚度的增加，色差(ΔE)逐渐缩小。见表2。

表2 不同厚度核心瓷试件之间色差(ΔE)Tab.2 Color difference between different thickness of core porcelain specimens (ΔE)

2.3 同一厚度核心瓷表面构筑不同厚度饰面瓷试件的L*、a*及b*值

结果显示，A2组、B2组、C2组和D2组间L*值、a*值和b*值比较，随着饰面瓷厚度的增加，L*值减小，a*值和b*值增大，差异有统计学意义(P<0.01)。见表3。

表3 同一厚度核心瓷表面构筑不同厚度饰面瓷试件的L*、a*及 b*值比较Tab.3 Comparison of L*，a* and b* values of porcelain specimens with different thicknesses constructed on the surface of same thickness

2.4 同一厚度核心瓷表面构筑不同厚度饰面瓷试件的ΔE值

结果显示，A2组与D2组间ΔE最大为11.745，C2组和D2组间ΔE最小为2.359，提示核心瓷厚度不变的条件下，随着饰面瓷瓷厚度的增加，ΔE逐渐缩小。见表4。

表4 同一厚度核心瓷表面构筑不同厚度饰面瓷试件之间色差(ΔE)Tab.4 Color difference between porcelain specimens with different thickness on the surface of same thickness core porcelain (ΔE)

2.5 相同厚度核心瓷构筑不同厚度饰面瓷试件弯曲强度

结果显示，A2组、B2组、C2组及D2组间弯曲强度逐渐降低，差异有统计学意义(P<0.01)；说明在相同核心瓷厚度的情况下，饰面瓷厚度越薄，弯曲强度越高。见表5。

表5 相同厚度核心瓷构筑不同厚度饰面瓷试件弯曲强度比较Tab.5 Comparison of the flexural strength of porcelain specimens with different thickness of core porcelain structure with the same

3 讨论

氧化锆全瓷材料以其较高的机械强度及韧性具有“陶瓷钢”之称。研究显示，氧化锆全瓷材料具有诸多优点，主要有以下3点：(1)与天然牙齿相似的光学性能，对光的透射能力强，抗着色能力强，色泽稳定及冠边缘密贴度良好；(2)具有较高的化学稳定性及生物相容性，对CT及MRI检查无任何干扰，对牙龈及牙周无刺激、潜在危害小，具有极高的耐腐蚀性；(3)具有与合金相媲美的高机械性能[7-10]。观察氧化锆全瓷材料的颜色时，光线首先穿越饰面瓷到达底层的氧化锆全瓷修复体，光线经历了反射、吸收及透射之后再次按照原路径返回直至进入人眼，修复体的颜色在光线经历反射及透射后色调已发生的变化[11-12]。宁静等[13]研究发现，核心瓷与饰面瓷厚度的不同，其最终形成的修复体弯曲强度也不同，为最大限度的降低其他客观因素的影响，此次研究中均采用相同瓷粉和烧结程序，并相同的光源和环境下测色。

对此次研究结果进行分析，氧化锆核心瓷试件在适用厚度范围内可随着厚度的变化对颜色产生影响。随着氧化锆核心瓷试件厚度增加，L*值与b*值明显增加，而a*值变化不显著。说明随氧化锆核心瓷试件厚度的增加，其明度及彩度随之增加，肉眼观察到的颜色偏向黄色。氧化锆全瓷材料的透光率与这一结果变化密切相关。研究显示，在无限光学厚度内，随着氧化锆核心瓷试件厚度增加，光线透射率降低，但其反射率有所增高，进而增加其明度值[14-16]。在临床口腔修复治疗中，在修复患牙的同时保证牙齿的美观是非常重要的，周愚非等[17]研究发现，当氧化锆核心瓷试件厚度为0.4 mm时可获得最佳的美学效果，因此本研究在核心瓷厚度均为0.4 mm情况下调整饰面瓷厚度。本研究结果显示，在饰面瓷厚度的逐一增加中，a*值和b*值也随之升高，同时L*值随之减小，说明在相同核心瓷厚度的情况下，随着饰面瓷厚度增加，试件的明度降低而彩度增加，这是因为多数光线在穿透时被饰面瓷吸收，进而使反射光线减少，降低了明度。此外A2组与D2组之间ΔE最大为11.745，C2组和D2组之间ΔE最小为2.359，说明核心瓷厚度不变的条件下，可通过调节饰面瓷厚度调整修复体明度和彩度。饰面瓷作为半透明物质，只有达到无限光学，当自身厚度达到背景色不影响颜色的最小厚度时，可表现出本身的固有色[18-20]。本研究发现饰面瓷厚度的增加，大部分光线在穿越饰面瓷时已被吸收，进而减少了反射光线的数量，整体明度降低。所以在天然牙明度高时，可适当减少饰面瓷的厚度；在天然牙色彩饱和度高时，可适当增加饰面瓷的厚度调节全瓷修复体整体的色彩度。在临床口腔修复治疗中，由于口腔本身的限制，制作的修复体的空间有限，因此在有限的空间内保证全瓷修复体的弯曲强度和美观是十分重要的[21-22]。相关研究表示，随着氧化锆核心瓷与饰面瓷厚度比的增加，全瓷修复体的抗折能力也随之增强[23-25]。本研究结果显示，在核心瓷与饰面瓷厚度比降低的同时全瓷修复体的弯曲强度也随之减弱。说明核心瓷厚度在修复体抗折能力中起着关键性的作用，其比例越高，抗折能力反而越强，故当在同样的修复空间内，可增加核心瓷与饰面瓷厚度比从而增加修复体的抗折能力。

综上所述，本研究结果表明氧化锆全瓷修复体核心瓷与饰面瓷的厚度变化对修复体颜色参数有影响，在核心瓷厚度一定的情况下，饰面瓷厚度越小，其全瓷修复体弯曲强度越高。但此次研究操作中较简单，不能完全模拟修复体在口腔内的实际环境，这一问题有待于进一步完善。