后牙氧化锆全锆固定桥的抗压强度研究

马雪敏 廉云敏

金属烤瓷熔附全冠在临床使用已有几十年的历史,由于过敏及龈缘发黑等现象,不能满足患者对美观及功能的要求。氧化锆全瓷美观效果接近天然牙,无毒、无害、无过敏具有良好的生物相容性,CT、核磁等不出现伪影,患者对氧化锆全瓷修复体的青睐与日俱增[1]。氧化锆全瓷修复主要用于前牙修复,因后牙较前牙咬合力大易出现崩瓷现象,2010年国内外陆续推出氧化锆全锆修复后牙的方案[2]。对于氧化锆全锆修复体的研究,多数研究者关注的是材料本身的性能。本研究通过CAD/CAM(数据采集、计算机辅助设计与制作)技术,切割3个不同品牌不同厚度的锆材胚体,经过1 450℃高温培烧结晶,形成无饰瓷氧化锆全锆修复体,研究其抗压强度,以被誉为口腔修复领域的“金标准”为对照组[3],为后牙氧化锆全锆固定桥修复体的临床应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备 爱尔创(中国锆材)、爱迪特(中国锆材)、杜塞拉姆(德国锆材)、3Shape TRIOS 2扫描仪(3Shape公司)、泽康切割机(登士柏)、VITA V60 i-Line烤瓷炉(德国)、康加强型瓷化烧结炉(登士柏)、RelyXunicem自粘结树脂、ETM504C万能测试机(中国)。

1.4 代型制作 将3D模型数据传输给CAM切割机,用铸造蜡切割60个1∶1蜡型,常规清洗、包埋、去蜡、铸造、喷砂、打磨完成60个金属代型。

1.5 修复体制作 (1)扫描预备体模型数据导入CAD系统3Shape Dental Designer 软件,利用虚拟修整刀调改形态至实验所需三种厚度0.5 mm、0.8 mm和1.0 mm。采用CAM切割机切削预成超透氧化锆坯体,染色、结晶加工完成54个全锆固定桥。(2)同法制作6个钴铬金属固定桥支架,堆塑遮色剂、遮色瓷、牙本质瓷、牙釉质瓷及透明瓷,根据瓷粉要求和烤瓷炉说明书完成烧结,冷却后打磨、抛光、上釉完成6个固位体厚度为1.5 mm钴铬烤瓷固定桥的制作。

1.6 抗压强度试验 氧化锆全锆固定桥采用RelyXunicem自粘结树脂粘结剂粘固,钴铬烤瓷固定桥采用3M玻璃离子水门汀粘固,室温静置24 h,置于万能材料测试机,进行抗压强度的力学实验。

2 结果

表1 同一锆材不同厚度强度力值比较 n=6,N,

2.2 同一厚度不同材料抗压强度分析 同一厚度,三种锆材两两比较其抗压强度,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2,图1。

图1 全锆固定桥抗压强度箱式图

表2 同一厚度不同锆材强度力值比较 n=6,N,

3 讨论

随着口腔修复学材料的不断更新,CAD/CAM技术的快速发展,氧化锆全瓷修复以其良好的美观效果、生物相容性及稳定的理化、机械性能,制作工艺简单等越来越广泛应用于口腔修复领域。目前,影响氧化锆全瓷修复体长期临床效果的机械并发症为崩瓷[4]。解决氧化锆饰面瓷崩瓷主要有两种方法:CAD/CAM技术制作饰面瓷和制作氧化锆全锆修复体。Beuer等[5]研究证明CAD/CAM技术制作氧化锆饰瓷组较手工饰瓷组和热压铸饰瓷组断裂强度高,氧化锆全锆修复体较全瓷修复体的抗压强度高。后牙的全冠、固定桥的修复主要为氧化锆全锆修复体。

3.1 牙体制备对抗压强度的影响 固定义齿修复时,需要对天然牙进行一定量的牙体制备,为修复体提供足够的空间。咀嚼力的大小根据受试者性别、年龄及口内具体情况有所差异。本次研究虽不能完全模拟口腔环境中真实受力情况,但可以反应在本实验条件下,不同合面厚度的全锆固定桥抗压强度的差异情况。

氧化锆陶瓷材料虽无金属结构但具有超强的抗折性能和韧性,其硬度可以和金属、钻石相媲美,有“陶瓷钢”的美誉。国内外研究指出,氧化锆陶瓷材料的问世为后牙固定桥修复奠定了坚实的基础[8,9]。有研究报道,合面预备体保留合面形态较不保留合面形态修复体的抗折性更佳[10]。本研究基于上述在牙体制备时保留合面形态,合面功能尖预备1.5 mm,非功能尖预备1.0 mm,轴面聚合为8°,边缘形态为平龈浅凹面0.5 mm宽度肩台。

金属烤瓷冠,被公认为是口腔医学修复领域的“金标准”,本研究对照组采用金属烤瓷固定桥作为对照标准,通过抗压强度试验结果显示,合面制备1.0 mm厚度的氧化锆全锆固定桥的抗压强度,与合面制备1.5 mm厚度的金瓷固定桥的抗压强度相当。初步认为全锆修复体1.0 mm的厚度可以满足临床需要。合面制备1.0 mm厚度与周珊羽等[2,11,12]研究保持高度一致。CAD/CAM 全解剖式氧化锆全冠修复体虽无饰瓷,无崩瓷的问题,仍需要足够的厚度,有研究推荐厚度为≥1.0 mm[13]。

第8版《口腔修复学》固定义齿修复中,氧化锆全瓷修复体合面预备体的厚度,标准是2.0 mm左右。氧化锆全瓷和氧化锆全锆修复体预备体厚度相比,后者能保留更多的牙体组织。对于牙冠短小,深覆合、咬合紧等咬合不正常,无法预备出足够抗力形和固位形的患者,尤其适宜选择氧化锆全锆修复体。

3.2 连接体对抗压强度的影响 随着氧化锆后牙固定桥断裂返工,应力集中区域受到临床医师的广泛关注。单冠的应力集中主要在咬合区域,固定桥的应力集中区域第一个在连接体的部位,第二则在咬合区域,剩余区域则受力很小。

优化连接体的设计降低临床失败率,延长氧化锆固定桥的临床使用寿命,除考虑修复体材料本身的性能外,还应注意连接体的位置、形状、垂直高度、外展隙的宽度、外展隙的曲率半径等因素,优化连接体设计增加修复体的抗压强度,提高临床成功率。

3.3 粘结剂及表面处理方式对抗压强度的影响 粘结效果的影响因素主要有粘结剂的种类和修复体的表面处理方式。目前临床全瓷修复体的粘结大多选择树脂类粘结剂,树脂粘结剂较水门汀类粘结剂水溶性更小,边缘封闭性、透光性、美学性能更佳,固化后强度更高,为全瓷修复体提供了更高的固位力。

临床氧化锆修复体表面的处理方式主要有:氢氟酸处理、硅烷化处理、二氧化硅涂层、喷砂处理、热化学蚀刻技术等。因氧化锆缺乏玻璃相和硅酸盐成分,氢氟酸酸蚀不能使其表面形成微孔结构。硅烷化处理单独操作效果不佳,但可增加陶瓷表面SI-OH基团的含量,协助硅烷偶联剂发挥作用,两者结合可有效提高粘结强度。硅涂层技术设备昂贵、操作复杂,临床推广较难。喷砂处理使修复体表面形成凹凸不平的粗糙面,操作简单,易于推广。临床根据具体情况选择合适的表面处理方法。氧化锆陶瓷因理化性能稳定、生物相容性良好等优点在口腔修复重建领域中广泛应用。

3.4 氧化锆锆材对抗压强度的影响 目前国内氧化锆锆材大多依赖进口,原材料成本较高,再经过配套的CAD/CAM系统加工制作,价格昂贵,很难在国内推广。汪饶饶等[20]制作Cercon smart、Lava、Porcera、CEREC 3共4种CAD/CAM系统氧化锆平板,通过赫兹触压实验分析比较4种牙科CAD/CAM系统氧化锆材料的抗压强度和断裂模式, 4种CAD/CAM系统氧化锆材料抗压强度基本满足临床最大咬合力的需要,临界载荷值无差异(P>0.05),其破坏模式相似。

本研究选择国产锆材爱尔创和爱迪特与德国杜塞拉姆锆材比较不同合面厚度的抗压强度,结果证明三种锆材制作全锆固定桥,同等条件同等厚度的抗压强度差异无统计学意义(P>0.05)。有研究报道,国产锆材制作的修复体,生物相容性良好,机械性能优良,放射性能符合国家标准,在临床修复重建效果良好[21]。国产锆材较进口锆材成本低廉,各方面性能与进口锆材相媲美,临床更易推广。

研究代型改变了传统纯人工制作的模式,采用CAD/CAM技术设计制作,避免形成误差,保证实验数据的可靠性。测试抗压强度的方式主要有静态、动态及循环载荷,循环载荷最接近口腔实际受力情况,但完全模拟临床变化无常的合力很难做到,目前,测试抗压强度的实验大多数选用静态载荷[22]。本研究采用球形载头静态垂直加压。氧化锆修复体烧结次数和微观结构对抗压强度也有影响,随着烧结次数的增加,抗压强度有逐渐降低的趋势,建议烧结次数≤5次。

综上所述,氧化锆全锆修复体的抗压强度,与标准的牙体制备、优良的连接体设计、高强度粘结剂的选择等因素密切相关。