不同厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面抗折能力实验研究

黄小艳 王培欢 隋晓娜 付崇建 柳玉晓

[摘要]目的：探討不同厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面抗折能力，为全瓷牙合贴面咬合重建的可行性提供理论支持。方法：采用完整离体下颌右侧第一磨牙，进行数字扫描，制取数字模型。在数字模型上进行牙合贴面数字备牙，共四个厚度，分别为1.0 mm，1.5 mm，2.0 mm，2.5 mm。根据设计厚度，设计数字牙合贴面，使用CAD/CAM全瓷切削设备制作二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面，每个厚度8例，共32例。3D打印硬质树脂备牙代型，将玻璃陶瓷牙合贴面粘接到硬质树脂代型上，选取牙合贴面表面近舌尖，远舌尖，远颊尖3点形成加载平面，使用万能材料实验机进行垂直加压试验，直至贴面失效，记录牙合贴面断裂力值，观察失效模式。使用SPSS 22.0软件进行统计分析。结果：垂直加压试验显示4个厚度牙合贴面平均断裂力值分别为（2 309.13±127.66）N，（3 158.38±154.72）N，（6 170.00±208.50）N，（5 306.25±174.81）N。牙合贴面的失效模式表现为裂纹，破碎和全层折裂。结论：特定厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面具有足够的抗折能力，能够满足后牙区咬合重建的需要。

[关键词]不同厚度；二硅酸锂玻璃陶瓷；牙合贴面；抗折能力；失效模式；实验研究

[中图分类号]R783.4    [文献标志码]A    [文章编号]1008-6455（2023）07-0078-04

Experimental Study on the Fracture Resistance of Lithium Disilicate Glass Ceramic Occlusal Veneer with Different Thickness

HUANG Xiaoyan，WANG Peihuan，SUI Xiaona，FU Chongjian，LIU Yuxiao

（Department of Stomatology，the 960th Hospital of PLA，Jinan 250031，Shandong，China）

Abstract： Objective  To study the fracture resistance of lithium disilicate glass ceramic occlusal veneer with different thickness， so as to provide proof of its application on occlusal reconstruction. Methods  A mandibular first molar on the right side with normal morphology in vitro were scanned and the digital model was constructed by Exocad webview dental design software， then digital preparations of occlusal veneer on the digital models were made， the thickness of the veneers was 1.0 mm， 1.5 mm， 2.0 mm， 2.5 mm separately. Then the digital occlusal veneer was designed， the data was transferred to the carving machine and the processing of the veneers was completed with lithium disilicate glass-ceramic. Four groups of glass-ceramic occlusal veneer were fabricated according to the thickness. Each group own 8 veneers and the total number is 32. The prepared digital models were also printed with C&B Hybrid resin. Then the glass-ceramic occlusal veneers were bonded to the C&B Hybrid resin preparation bodies. The vertical fracture resistance test was conducted to the veneers by electric universal test machine. The fracture resistance strength was recorded and the failure modes were observed. SPSS22.0 was used to analyze the data. Results  The vertical fracture resistance test showed that the average fracture strength of the four groups were （2309.13±127.66）N， （3158.38±154.72）N， （6170.00±208.50）N， （5306.25±174.81）N separately. The failure modes of the occlusal veneers were cracking， broken and complete fracture. Conclusion  The fracture resistance of lithium disilicate glass ceramic occlusal veneer with selected thickness can meet the demand of occlusal reconstruction in posterior molars region.

Key words： different thickness; lithium disilicate glass ceramic; occlusal veneer; fracture resistance; failure mode; experimental study

牙合贴面是后牙牙体缺损的一种微创修复方法，其基本方式是将较薄的金属、树脂或全瓷材料的全解剖式咬合面修复体通过树脂粘接固位于基牙牙合面，完成恢复咬合高度等修复目的。相对于全冠等传统修复体，牙合贴面修复基牙磨切量小，能够最大限度保护牙髓不受损伤，在重度牙列磨耗咬合重建方面具有潜力。随着数字口腔技术的进步，以及患者美观和实用要求的提高，全瓷牙合贴面逐渐占据临床的主流。对于全瓷牙合贴面材料的选择，文献缺乏系统报道。二硅酸锂玻璃陶瓷是一种临床常用陶瓷材料，将其用于制作牙合贴面，决定因素之一是其抗折能力。不同厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面抗折能力能否满足后牙修复要求，尚缺乏循证医学支持。本研究探讨了不同厚度全解剖式二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面抗折能力，为全瓷牙合贴面咬合重建的可行性提供理论支持。

1  材料和方法

1.1 材料和设备：临床采集因牙周病拔除完整下颌右侧第一磨牙1颗；齿科3D扫描仪（先临DS-MIX，配置软件Dentalscan，中国杭州），齿科3D打印机（先臨AccuFab-D1s，配置软件Accuware，中国杭州），Exocad webview牙科设计软件（GmbH，Germany），西诺德全瓷切削设备（Sirona，Germany），9%缓冲氢氟酸（Ultradent，USA），树脂粘接剂Unicem-200（3M，USA），二硅酸锂玻璃陶瓷瓷块（爱迪特，中国），C&B硬质树脂材料（韩国），UTM5305电子万能材料实验机（深圳三思，中国），光固化机（Dentsply，USA）。

1.2 牙体磨耗模型的设计与试件的制作：使用先临3D扫描仪扫描离体下颌右侧第一磨牙，建立下颌第一磨牙数字模型，应用Exocad webview牙科设计软件，在数字模型上进行牙合贴面数字备牙，牙合面均匀降低一定高度，共四个厚度，分别为1.0 mm，1.5 mm，2.0 mm，2.5 mm（见图1）。根据预备厚度，设计数字牙合贴面（见图2），使用西诺德全瓷切削设备制作二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面，每个厚度8颗，共32颗。使用齿科3D打印机打印C&B硬质树脂基牙代型，代型底座平整，高度为15 mm；将牙合贴面表面打磨，抛光，然后置入烤瓷炉烧结。烧结程序：起始温度450℃，干燥4 min，然后按照40℃/min的速率升温至840℃，维持2 min，然后缓慢降温至300℃。共获得32颗C&B硬质树脂模拟基牙代型及相应玻璃陶瓷牙合贴面（图3）。以9%缓冲氢氟酸酸蚀牙合贴面组织面60 s，去除酸蚀剂，涂覆陶瓷偶联剂20 s，应用Unicem-200将牙合贴面粘接于相应C&B硬质树脂代型上（见图4）。将32个粘接完毕试件浸于蒸馏水并放置于37℃恒温箱24 h。

1.3 抗折能力测试：选取牙合贴面试件表面近舌尖，远舌尖，远颊尖，形成加载平面。修整代型底座，使底面平行于加载平面。将所有试件依次置于电子万能材料试验机上，牙合面放置圆形不锈钢加载头，加载头与加载平面形成稳定接触关系。加载头与牙合面间放置厚度为0.5 mm硅胶片，以避免应力集中。万能材料试验机以0.5 mm/min速度加载直至试件失效。失效标准为加载曲线出现拐点，转而下降，此时部分试件有轻微碎裂声，牙合贴面任一部分出现肉眼可见裂缝或（和）破碎。计算机自动记录试件失效时的断裂载荷。观察记录每个试件失效模式。

1.4 统计学分析：牙合贴面断裂载荷以均数±标准差（x?±s）描述，以SPSS 22.0统计分析软件分析比较结果，对数据进行配对样本的t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1 牙合贴面的断裂载荷：所有试件均成功制作，并完成抗折能力测试，断裂载荷见表1。

2.2 牙合贴面的失效模式：四组二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面的失效模式均表现为瓷层的断裂，包括裂纹，局部破碎和折裂（见图5～6）。记录标准：断裂局限在瓷层内，单纯出现裂纹者，记为裂纹；断裂呈现粉碎性破坏，以加载点为中心裂纹向四周扩展，记为局部破碎；断裂出现全瓷层折断，界面破坏者，记为折裂。结果显示，单裂纹断裂者3例，多裂纹断裂者10例，单点破碎者2例，多点破碎者6例，折裂者11例。其各组分布见表2，整体分布见图7。在牙合贴面发生折裂的同时，硬质树脂代型9例也出现了裂纹。

3  讨论

重度牙列磨耗是中老年人常见疾病，传统重度牙列磨耗的治疗方法为咬合重建。现代微创理念的提出，结合全瓷材料性能和加工技术的进步，以及数字口腔技术的推广应用，大量的修复体可以通过CAD/CAM完成[1]，使得微创咬合重建成为可能[2-4]。全瓷牙合贴面的出现创新了后牙微创修复方法，可用于修复后牙牙合面缺损，因而在重度牙列磨耗咬合重建方面具有潜力。数字化条件下的全瓷牙合贴面咬合重建需要有两方面的循证医学支持：一是全解剖式全瓷牙合贴面的抗折性能须符合预期。即适宜抗折强度全瓷材料的选择。尽管部分成品瓷块材料有参数表明其性能，但是在经过切削、烧结等一系列工序后其性能尚待证实。而且同种材料不同厚度的牙合贴面抗折能力的差异、临床适用范围等，都需要加以研究论证。其二是全瓷材料的可粘接性能须符合要求。二硅酸锂玻璃陶瓷是临床常见陶瓷材料，既往主要用于制作前牙美学贴面，嵌体和全冠等[5-6]，被认为具有较好的可粘接性，并且兼具美观和经济的特点。但是能否用于后牙咬合重建，其抗折能力至关重要。本研究探讨了不同厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面抗折能力，意在为全瓷牙合贴面咬合重建的可行性提供理论支持。

下颌第一磨牙是人类萌出最早的磨牙，也是比较容易磨耗的牙齿。以下颌第一磨牙为模板，进行全瓷牙合贴面的相关研究，具有较好的代表性。有学者研究了氧化锆牙合贴面的抗折性能，还有的学者将其应用于临床，认为其能满足后牙修复的需要[7-8]。但是研究也发现，多数氧化锆修复体的可粘接性能仍不理想，粘接方法有待突破[9]。而全瓷牙合贴面主要依靠粘接固位，所以目前临床潜在的可选择全瓷材料包括玻璃基陶瓷与树脂基陶瓷[10-12]。有学者探讨了超薄牙合贴面的抗折能力，设计最大厚度≤1.2 mm[11，13]。但是对于重度磨耗的后牙，其设计厚度稍显不够。临床观察发现，重度磨耗后牙牙合面缺损多数在1～2 mm之间，少数超过2.5 mm。对于相应厚度的玻璃陶瓷和复合瓷牙合贴面的抗折能力能否满足后牙牙体重度磨耗修复要求，尚缺乏相关报道。本研究对数字化制作二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面的抗折能力的探讨，为重度牙列磨耗咬合重建提供了循证医学证据。

研究表明后牙日常承受咀嚼力值为60～200 N，在磨损及紧咬牙的状态下咀嚼力值则为500～800 N[13]。32例玻璃陶瓷牙合贴面抗折能力实验显示，4个厚度的二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面平均最大断裂载荷值均大于最大咀嚼力值，能够满足后牙修复的需要。Sasse M等[14]研究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正相关。本研究结果显示，玻璃陶瓷牙合贴面厚度从1.0 mm增加到2.0 mm时，其断裂载荷逐渐增加，在2.0 mm达到最大，而2.5 mm显示出降低的力值，与Sasse M的研究结果略有不同。分析其原因，Sasse M研究的牙合贴面厚度为0.3～1.0 mm，样本厚度和本实验有较大差异。这提示并不是越厚的玻璃陶瓷牙合贴面其抗折性能越好，当然，由于样本比较小，该结论有待进一步研究证实。本研究玻璃陶瓷牙合贴面失效模式主要表现为瓷层的断裂，包括裂纹，局部破碎和折裂，属于单层瓷脆性断裂模式。全瓷牙合贴面为单面修复，受力后颌力较快的向边缘扩散，而边缘缺乏像全冠修复那样的应力分散机制，导致较易出现裂纹。破碎在各个厚度均有表现，体式显微镜观察显示，破碎起源于牙尖接触部，裂纹呈放射状向四周蔓延，放射状裂纹并非直线进展，而是呈现不连续的台阶状。研究还发现，断裂多起源于中央沟，从中央沟向外侧蔓延，显示中央沟是牙合贴面的薄弱部分。

由于离体磨牙存在个体差异，包括解剖外形、发育程度、牙釉质和牙本质厚度、年龄等，都将对离体牙的断裂强度产生影响，因而本实验没有直接采用离体磨牙做抗折试验，而是通过扫描离体磨牙，获取数字模型，然后制作硬质树脂代型来代替离体磨牙，剔除了离体磨牙不同材质对实验的影响。C&B硬质树脂是一种弹性模量接近牙本质的材料，理化性能比较稳定，具有较好的加工性能，可以通过3D打印制作天然牙代型，较好地模拟天然牙。牙合贴面折裂的同时，部分硬质树脂代型也产生了裂纹，说明相应厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面断裂载荷超过了牙本质承受能力，侧面印证了其抗折能力足够满足后牙修复需求。本研究对于全瓷牙合贴面的设计、制作，采用了数字设计，数字切削的方法，保证了贴面的均一性、准确性以及实验的高度可重复性。与传统抗折能力研究方法[7，15]相比，3D打印技术的应用，去除了既往PMMA代型制作和包埋过程中人为因素对实验结果的影响；研究使用设计软件，同时数字备牙和数字设计贴面，也保证了贴面与代型的适合性。因而本实验的结果具有更高的可信性。

综上，特定厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面具有足够的抗折能力，能够满足后牙区咬合重建的需要。

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[收稿日期]2022-07-28

本文引用格式：黄小艳，王培欢，隋晓娜，等.不同厚度二硅酸锂玻璃陶瓷牙合贴面抗折能力实验研究[J].中国美容医学，2023，32（7）：78-81.