全锆冠美学修复效果的影响因素

曾芳 王剑

口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院修复科 成都 610041

在所有全瓷材料中，传统氧化锆，即氧化钇稳定的四方相氧化锆具有最出色的机械性能和优良的生物学性能，是一种良好的牙科修复材料[1]。然而，传统氧化锆冠半透性低，常需在表面加一层饰瓷来增强其美观性。但这种结构容易崩瓷，需要更多的牙体预备量，且可能会降低氧化锆冠的强度[2]。目前，基于计算机辅助设计/计算机辅助制作（computer aided design/computer aided manufacture，CAD/CAM）技术加工制作的全解剖式氧化锆冠（以下简称为全锆冠）可有效解决上述问题[3]，被广泛应用于临床修复中。早期使用的全锆冠半透性低，外观呈白色，美观性能不足。但随着透明氧化锆的发明以及氧化锆染色技术的发展，全锆冠的美观性得到很大提高[4]，使其在美学修复中得到更广泛的应用。氧化锆的颜色与半透性是影响全锆冠美观性最重要的两个因素，这两者取决于制作工艺。但全锆冠在实际应用过程中，还有一些临床因素如低温老化、基牙颜色、全锆冠的厚度、氧化锆表面抛光、黏固材料等也会对其美观性产生影响，而这些因素是临床医生可以进行把控的[5]。因此，临床医生在进行修复设计时，需综合评估影响美学修复效果的相关临床因素，并根据实际情况选择具有合适半透性和颜色的全锆冠以达到让人满意的修复效果。

1 全锆冠材料因素

全锆冠的美观性受多种因素影响,其中材料的半透性和颜色是最重要的两大影响因素。如何提高氧化锆的半透性以及如何丰富氧化锆的颜色成为改善全锆冠美观性能的关键，也是目前牙科氧化锆材料的研究热点[4]。

1.1 全锆冠的半透性

氧化锆半透性低[3]，主要原因是四方氧化锆晶体具有双折射性质，氧化锆晶粒尺寸接近可见光波长，气孔率较高，以及存在杂质和点缺陷等[6]。为提高氧化锆的半透性，研究人员对氧化锆的加工工艺进行了大幅改进[7]，包括增加或减少氧化锆的晶粒直径来提高氧化锆的透光率，改变烧结参数使氧化锆更加致密，烧结后通过优化热处理降低气孔率和消除氧空位，以及减少氧化铝的含量和掺杂剂的晶粒尺寸来减少光的散射等。但由于氧化锆四方相晶体的含量并未改变，当全锆冠厚度接近1 mm时，仍基本不透明，仅适用于修复后牙[6]。

为满足对高透性全锆修复体的需求，研究人员在之前的基础上推出了含氧化钇0.04（质量分数为7.10%）或0.05摩尔分数（质量分数为9%～12%）的稳定氧化锆。部分稳定氧化锆由立方相和四方相多晶氧化锆组成，相比传统氧化锆，其立方相晶体含量大幅增加，超过50%[1]。氧化锆立方相晶体在光学上具有各向同性，且体积比四方相晶体大，故光透射氧化锆时穿过的晶界和孔隙减少，在晶界处的光散射也减少，从而使全锆冠的半透性显著提高[8]。随着氧化钇含量的增加，氧化锆立方相晶体含量增加，全锆冠的半透性也随之增强，但仍低于硅酸锂陶瓷修复体和人天然牙釉质层[9]。不容忽略的是，立方相晶体无相变增韧能力，其含量的增加会降低材料的力学性能，导致全锆冠的强度只有传统氧化锆的一半至三分之二[4]，仅适用于强度要求较低的单冠修复以及不涉及磨牙区的短跨度固定义齿修复（≤3 个单元）[8]。

为进一步提高氧化锆的半透性，厂家已生产出含氧化钇超过0.06摩尔分数的完全稳定氧化锆。完全稳定氧化锆立方相氧化锆晶体含量大幅增加，半透性显著提高，美观性能好，但其机械强度与部分稳定氧化锆比明显降低，用于临床修复的可靠性低于部分稳定氧化锆[10]。

1.2 全锆冠的颜色

纯氧化锆呈白色，为了更好地模拟天然牙的光学特性，在全锆冠的制作过程中除需提高其半透性，还需改变其颜色[11]。目前主要有两种技术用于氧化锆着色。

一种是在氧化锆粉末中掺入金属氧化物，通过常规方法将改性后的粉末颗粒压制成型，生产预着色的氧化锆块[12]。氧化锆块的颜色与加入的金属氧化物有关[13]，其中氧化铁使其呈红黄色，氧化铋使其呈浅红黄色，氧化铈和氧化镨均能使其呈黄色，最终的颜色通过厂家提供的VITA classical色系确定。尽管这种方法可以获得更加均匀、稳定的着色效果,但其配色困难,后续的再染色不易着色且价格昂贵[14]。

另一种是将预烧结的氧化锆浸入含稀土元素的氯化物溶液（乙酸铈、氯化铈或氯化铋）中进行染色[15]。氧化锆的颜色深浅受溶液浓度的影响，目前许多生产厂家都提供氧化锆专用染色液，氧化锆块的色差可以通过染色液的应用次数来控制，其最终的颜色可通过厂家提供的VITA classical 或VITA 3-D Master色系确定[16]。这种方法可人为控制色差且成本相对较低，但其缺点明显，如染色不均匀，着色液仅渗透到一定的深度，全锆冠正反面色差较大等[14]。

目前，多数技工所通过将氧化锆修复体浸入染色液中来获得自然美观的全锆冠，但这种方法制作出的全锆冠在调磨后容易暴露其原本的颜色，且难以实现天然牙的层次感，也无法与患者的个性化特征相匹配。因此，为克服这些缺陷，研究人员开发了预着色、预成型的多层超透氧化锆圆盘，并能对它的外部特征和染色进行定制，使其能够模拟天然牙牙冠切端到牙颈部的颜色渐变。市面上第1个多层氧化锆系统是日本Katana公司推出的Katana Zirconia，包括3种级别的氧化锆：多层超透氧化锆（ultra translucent multi-layered，UTML），多层高透氧化锆（super translucent multi-layered，STML）和多层氧化锆（high-translucent multilayered，HTML）。多层氧化锆各层之间的组成成分相似，其颜色渐变是通过在釉质层和牙本质层使用不同的染料实现的。不同等级的多层氧化锆的化学组成与微观结构不同，其中多层超透氧化锆冠中氧化钇含量与氧化锆立方相含量最高，多层高透氧化锆次之，两者具有相似的半透性，而多层氧化锆的半透性显著低于前两者[17]。但这种多层超透机械强度显著低于传统氧化锆或高透氧化锆，在临床应用中可能会增加断裂的风险。因此，建议将多层超透氧化锆冠用于不超过3个单元的修复，最小厚度为0.8 mm[8]。

2 全锆冠临床方面因素

氧化锆的半透性和颜色是影响全锆冠美观性最重要的2个因素。但在临床应用中，全锆冠最终呈现的美学修复效果往往受多种因素影响[5]，如低温老化、基牙颜色、全锆冠的厚度、全锆冠表面抛光、黏固材料等。如何减少甚至消除这些因素的影响，以达到患者满意的修复效果，是临床医生必须考虑的问题。

2.1 锆瓷的稳定性对美学性能的影响

全锆冠表面无饰瓷，它在口腔中直接与唾液接触，其耐低温老化（low-temperature degradation，LTD）的能力是影响临床修复效果的重要因素之一。低温老化是指在低温潮湿（65～300 ℃）的环境下，氧化锆四方相晶体加速向单斜向晶体转变，导致材料的表面性状和光学性能发生改变[18]。研究[19]表明，低温老化会降低氧化锆的半透性，变化的幅度与氧化锆的品牌、氧化钇含量、晶粒尺寸、立方相含量、氧化铝含量以及残余应力等因素有关，相较于低透、高透氧化锆，氧化钇含量高的超透氧化锆被认为具有较高的耐低温老化的能力。也有少数研究表明，随着老化时间的延长，氧化锆半透性略有增加[19-20]。除了对半透性的影响，低温老化也会影响氧化锆的颜色稳定性，染色液着色的氧化锆的颜色变化比预着色氧化锆的颜色变化大[21-22]。但总的来说，低温老化对全锆冠半透性和颜色的影响在临床上是难以察觉并可以被患者接受的[23]。为实现修复体美观性与耐用性的兼顾，临床医生可选择超透氧化锆进行美学修复，但全锆冠的高透性往往伴随着材料机械强度的牺牲。有学者在传统氧化锆即氧化钇稳定的四方向氧化锆（yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline，Y-TZP）中加入摩尔分数为0.002的氧化镧，使其具有良好的半透性和水热稳定性，同时保持了优良的力学性能，但其半透性较超透氧化锆低[24]，临床医生应根据实际情况进行选择。

2.2 基牙颜色

基牙是光穿透的最深层，修复体的半透性越大，基牙背景色对其修复效果的影响也越大。高透、超透氧化锆冠相较于传统氧化锆冠具有更高的半透性[25]，其美观性更易受基牙颜色的影响。有学者[26]发现黑色和灰色背景对厚度不超过0.5 mm的全锆冠的颜色存在负面影响；Cho等[27]发现，高透、超透氧化锆可以良好地遮盖正常牙本质色的基牙，但只有低透氧化锆才可以遮盖严重变色的基牙；Al Hamad等[28]指出低透氧化锆更适合用于修复深色基牙；Tabatabaian[29]对不同品牌氧化锆的光学特性与针对不同基牙背景的适用性进行了总结，指出超透氧化锆不适用于变色以及金属色基牙的修复。综上，临床医生在进行修复时，应根据不同的基牙颜色来选择具有不同遮色能力与半透性的氧化锆。如果牙体颜色正常，可选择高透、超透氧化锆进行修复[30]；对于严重变色或者金属色基牙，应选择低透氧化锆并增加氧化锆的厚度，同时选择具有遮色效果的黏固材料[31]。

2.3 修复厚度

目前已知，氧化锆的半透性与氧化锆的厚度呈负相关，同时厚度也会影响氧化锆的颜色。研究[27]显示，随着材料厚度从1.5 mm降到0.8 mm，氧化锆的半透性明显增加，任意厚度的低透、高透氧化锆的半透性明显低于超透氧化锆。有学者[32]指出，增加氧化锆的厚度降低了其亮度，增加了其红色、蓝色外观；减小氧化锆的厚度可增加其亮度，以及淡红色、淡黄色外观[33]。除此之外，氧化锆的厚度还会影响其遮色能力，0.8～1.5 mm厚的超透氧化锆可以遮盖正常的牙本质色，厚度大于1.5 mm时对钛具有可接受的遮盖能力，而对于严重变色的基牙，只有厚度大于1.5 mm的低透氧化锆才具有较好的遮色效果[27]。综上，临床医生应根据修复体对机械性能和美学的要求，选择具有合适厚度和半透性的氧化锆品牌。如果牙体颜色正常，可选择厚度0.8～1.5 mm的高透氧化锆、超透氧化锆进行美学修复，而对于变色或金属色基牙，应选择具厚度大于1.5 mm的低透全锆冠以遮盖基牙背景色，同时应选择具有遮色能力的黏固材料。

2.4 修复体黏固材料

黏固材料对全锆冠美观性的影响程度与氧化锆的半透性有关。Oh等[34]研究了黏固材料对不同半透性的氧化锆光学性能的影响，发现相较于低透氧化锆，超透氧化锆的颜色更易受黏固材料的影响。黏固材料位于修复体与基牙之间，它的类型、颜色、半透性和颜色稳定性会对全锆冠最终的美学修复效果产生影响。Malkondu等[35]研究了不同黏固材料对厚度为0.6和0.8 mm的全锆冠的颜色的影响，发现相比树脂粘接剂和玻璃离子水门汀，树脂加强型玻璃离子水门汀对全锆冠颜色的改变更小，更适合用于全锆冠的粘接。黏固材料的遮色性和透光性会影响全锆冠最终的颜色，磷酸锌、氧化锌、丁香酚等不透明的粘接剂会使全锆冠产生临床上无法接受的颜色改变，聚羧酸锌水门汀对钛具有较好的遮色效果[36]；Chang等[37]指出，使用具有漂白效果的粘接剂可以调整牙颈部深色基牙背景对超透氧化锆的不利影响，但无法改变体部和切牙区的颜色。除此之外，黏固材料短期或长期发生的颜色改变也可能影响全锆冠的美学表现，光固化的树脂粘接较双固化的树脂粘接剂具有更高的颜色稳定性，双固化树脂胶粘剂可能会影响修复边缘的美观性[38]，临床上更推荐选择光固化的树脂粘接剂进行全锆冠的粘接。综上，临床医生选择粘接剂时应现评估基牙颜色对修复效果的影响，如果牙体颜色正常，可选择高透、超透氧化锆进行修复，并选择颜色与基牙匹配的树脂水门汀以减少粘接剂对全锆冠美观性的影响[39]；对于牙体变色较严重或经桩核修复的基牙，应选择低透氧化锆与具有遮色效果的粘接剂，同时增加全锆冠的厚度[31]。

2.5 全锆冠表面抛光

全锆冠表面无饰瓷，材料的表面调磨会导致氧化锆四方相晶体到单斜相晶体的相变，产生压应力并增加修复体对低温老化的敏感性[40]。故在将修复体粘接到基牙上之前，临床医生必须对全锆冠进行表面抛光，以增加材料的稳定性、减少修复体对对颌牙的磨损以及菌斑的堆积。目前有两种常见的表面抛光方法，机械抛光和上釉。文献指出，这两种方法对氧化锆的半透性无明显影响，但会影响修复体的颜色[41]。其中机械抛光会降低全锆冠的亮度，临床医生按照金刚砂车针，橡胶轮和抛光膏的顺序对全锆冠进行完全抛光可使其呈现出类似上釉的光泽感。上釉也会降低全锆冠的亮度，增加其黄色色度[42]，同时略微降低其乳光度[41]。上釉相比机械抛光可以产生更光滑的表面，使全锆冠不易被色素着色，且它可使全锆冠表面保持完整，从而增加材料耐低温老化的能力[43]。临床上更推荐医生对全锆冠进行上釉处理，以获得具有最佳表面性状的修复体。

3 小结

综上所述，临床医生在进行美学修复时，应对影响全锆冠美学修复效果的临床因素进行综合评估并选择最匹配的全锆冠修复体。对于金属色或变色基牙，临床医生应选择具有遮色效果的粘接剂与全锆冠，同时增加全锆冠的厚度；对于正常牙本质色的基牙，应选择接近基牙颜色的粘接剂，同时在保证全锆冠机械强度的基础上，选择具有良好半透性与耐低温老化能力的超透氧化锆冠并减小其厚度。尽管目前厂家生产了各种具有不同半透性和颜色的全锆冠，以供临床医生灵活选择，但全锆冠在美学修复中的应用仍存在一些问题与挑战：高透、超透氧化锆的半透性低于硅酸锂陶瓷和釉质，且随着氧化锆半透性的提高，材料的机械性能大打折扣。在将来，还需更多的努力来实现全锆冠美观性与强度的兼顾，以达到更令人满意的修复效果。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。