羅玉玲（綜述），黃 瑋（審校）

（南昌大學(xué)附屬口腔醫(yī)院VIP診室，南昌 330006）

牙科陶瓷與人天然牙色澤相似，且化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性良好。陶瓷材料具有良好的機(jī)械性能，其密度及硬度與釉質(zhì)接近，透明度及折射率也與釉質(zhì)相似，是牙科領(lǐng)域重要的冠橋修復(fù)材料。但是陶瓷屬于脆性材料，抗彎曲強(qiáng)度和韌性低，在0.1%的應(yīng)變范圍內(nèi)就會發(fā)生斷裂［1］，因而陶瓷材料的脆性特點(diǎn)限制了其運(yùn)用和發(fā)展。Y.Makoto［2］報(bào)道，有7%的金瓷修復(fù)體為瓷折裂導(dǎo)致失敗，而且瓷折裂后修補(bǔ)困難，最終導(dǎo)致修復(fù)體拆除重做。因此預(yù)防和減少金瓷修復(fù)體瓷折裂已經(jīng)成為當(dāng)前口腔科急需解決的問題。

烤瓷修復(fù)材料的抗壓強(qiáng)度是學(xué)者們評價(jià)其臨床應(yīng)用前景的重要指標(biāo)之一。國內(nèi)外學(xué)者對口腔修復(fù)用陶瓷材料的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了大量研究，目前對陶瓷材料的研究方法也多種多樣，不同的測試方法對測量結(jié)果的影響不同。本文就實(shí)驗(yàn)方法對牙科陶瓷材料抗壓強(qiáng)度的影響作一綜述。

1 試件制作方法

烤瓷修復(fù)材料抗壓強(qiáng)度的測量所需的試件有瓷片法和全冠法2種，為了更好地模擬臨床實(shí)踐，一般采用全冠法，全冠法可以分為恢復(fù)牙冠解剖形態(tài)和不恢復(fù)牙冠解剖形態(tài):恢復(fù)牙冠解剖形態(tài)即制作的全冠牙合面恢復(fù)牙尖的正常解剖形態(tài)。C.W.Ku等［3］在實(shí)驗(yàn)中采用上頜中切牙樹脂模型進(jìn)行牙體預(yù)備、翻制模型、制作全冠后測量抗折強(qiáng)度。上頜中切牙形態(tài)易恢復(fù)，出現(xiàn)的誤差小，因此大多數(shù)實(shí)驗(yàn)均采用上頜中切牙作為基牙測量陶瓷冠的抗壓強(qiáng)度。但也有學(xué)者選擇離體第三磨牙作為標(biāo)本制作烤瓷全冠，并恢復(fù)牙冠的軸面和牙合面的解剖形態(tài)［4］。

然而影響全冠抗壓強(qiáng)度的因素很多，有報(bào)道認(rèn)為，瓷層過厚或過薄同樣會造成瓷崩裂［5］。因此為避免瓷層厚度對烤瓷全冠抗壓強(qiáng)度帶來的影響，實(shí)驗(yàn)用烤瓷全冠特別是牙尖多，形態(tài)復(fù)雜的后牙多不恢復(fù)牙合面解剖形態(tài)，即將實(shí)驗(yàn)牙軸面按常規(guī)進(jìn)行牙體預(yù)備，而牙合面則預(yù)備成平面［6］，形成的烤瓷冠牙合面同樣制作成平面，以達(dá)到冠蠟型厚度一致。

2 加載方式

修復(fù)體在口腔中所處的載荷狀態(tài)和受影響的環(huán)境因素錯綜復(fù)雜，因此烤瓷冠的強(qiáng)度也受諸多因素影響。其中除修復(fù)體的材質(zhì)、種類和幾何形態(tài)以外，還包括載荷特性和水域環(huán)境等。測量烤瓷冠材料強(qiáng)度的常用方法有3種:靜態(tài)載荷、動態(tài)載荷及循環(huán)載荷。

2.1 靜態(tài)載荷

目前口腔修復(fù)領(lǐng)域采用的加載方式大多屬于靜態(tài)載荷，主要為垂直、水平和斜向載荷3種。李雅娟等［7］將樣本置于萬能材料測試機(jī)上以1 mm·min-1的速度緩慢加載于標(biāo)本牙合面，直至金瓷冠瓷層碎裂崩脫時(shí)的壓力值。靜止加載的實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡單，易操作，但只能模擬一種負(fù)重條件下獨(dú)立的、呈點(diǎn)狀的受力情況，缺乏整體力學(xué)研究，與實(shí)際情況有一定的差異。

2.2 動態(tài)載荷

口腔內(nèi)牙科修復(fù)體長期承受各種外力的作用，外力作用方式錯綜復(fù)雜、多種多樣，不僅有摩擦力，還有壓縮力、剪切力等。為了更好的模擬口腔環(huán)境，大量的實(shí)驗(yàn)采用動態(tài)加載方式對陶瓷材料的力學(xué)性能進(jìn)行分析。

動態(tài)載荷是指恒定加載速率下進(jìn)行的力學(xué)測試。王俊成等［8］以1 Hz的頻率、50 N的力進(jìn)行循環(huán)加載10000次后測量黏結(jié)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)3種牙本質(zhì)黏結(jié)劑的微拉伸黏結(jié)強(qiáng)度下降。有研究表明:50 N的力循環(huán)加載120萬次，相當(dāng)于臨床使用5年的咬合疲勞次數(shù)［9-10］。動態(tài)載荷下牙體的受力狀態(tài)更接近人類牙的咀嚼運(yùn)動受力過程。

2.3 循環(huán)加載

當(dāng)下頜牙列以較快的速度、非常短的時(shí)間與上下頜牙列接觸時(shí)產(chǎn)生的沖擊力較大，長期受這些復(fù)雜的作用力可能對金瓷結(jié)合強(qiáng)度產(chǎn)生影響。為了更好的模擬實(shí)際口腔環(huán)境，K.X.Michalakis 等［11］采用循環(huán)加載的方式測試烤瓷修復(fù)體的抗壓強(qiáng)度，即:用0～200N的載荷以1Hz的頻率，循環(huán)加載600000次，模擬臨床使用2.5年,再測量其抗折強(qiáng)度。林葦?shù)龋?2］還發(fā)現(xiàn)隨著加載次數(shù)的增加，金瓷結(jié)合強(qiáng)度表現(xiàn)為不斷降低。

另外加載頭的設(shè)計(jì)多種多樣，有鈍性、曲率半徑不同的球體和平面加載等，各種設(shè)計(jì)方法不同所測結(jié)果亦有很大的差異［13］。 李明哲等［14］研究發(fā)現(xiàn)，平面加載頭對氧化鋁玻璃陶瓷底冠的破裂強(qiáng)度明顯大于圓弧形加載頭，張駿等［15］發(fā)現(xiàn)大直徑壓頭加載時(shí)，冠的抗折載荷值大于小壓頭加載，小直徑壓頭加載時(shí)的折裂模式與臨床全瓷冠的失效模式相似。

3 加載環(huán)境

口腔中牙科修復(fù)體除要承受咀嚼磨耗外還會受到不同酸堿唾液的化學(xué)腐蝕和不同溫度的影響。為了更好的模擬口腔環(huán)境，A.Shirakura等［16］將黏固好的試件放在5℃和55℃水槽中各浸泡5 s，轉(zhuǎn)移時(shí)間各為30 s，一個(gè)循環(huán)周期為70 s，共循環(huán)1000次后，再測量烤瓷冠的抗壓強(qiáng)度，F(xiàn).Lehmann 等［4］用同樣方法處理試件后發(fā)現(xiàn)，玻璃離子黏固劑黏結(jié)的修復(fù)材料的抗折強(qiáng)度明顯下降，而采用樹脂黏結(jié)劑黏結(jié)的修復(fù)材料則無明顯影響。

覃小鳳等［17］研究發(fā)現(xiàn):干燥環(huán)境下對氧化鋯/飾面瓷疊層瓷結(jié)構(gòu)經(jīng)過10000次循環(huán)疲勞實(shí)驗(yàn)后，表面裂紋主要為赫茲錐狀裂紋，破碎模式主要為完全斷裂。在唾液環(huán)境下，表面裂紋除了赫茲錐狀裂紋外還有環(huán)狀裂紋，破碎模式主要為飾瓷脫瓷，而且在干燥環(huán)境下的樣品抗彎強(qiáng)度比在濕潤環(huán)境下平均要高70%。另外還發(fā)現(xiàn)在酸性環(huán)境下氧化鋯/飾面瓷疊層瓷抗彎強(qiáng)度比堿性環(huán)境下要高30%左右。氧化鋯/飾面瓷疊層瓷經(jīng)過循環(huán)載荷后彎曲強(qiáng)度不僅與測試環(huán)境的濕度有關(guān)，而且還和環(huán)境的酸堿度有關(guān)。

4 是否模擬牙周膜

天然牙牙根周圍有一層厚度為0.15～0.38 mm的牙周膜，天然牙在受力時(shí)有一定的緩沖作用。在實(shí)驗(yàn)中直接將牙根包埋于自凝塑料底座內(nèi)，牙冠受力時(shí)，力量直接由牙根向自凝塑料底座傳遞，底座就起到“領(lǐng)圈”的作用，保護(hù)了牙根，防止其抗折。M.Rosentritt［18］等研究發(fā)現(xiàn)，基牙表面使用彈性材料模擬牙周膜后，修復(fù)體亞臨界裂紋或者初始裂紋會因額外的彎曲和扭轉(zhuǎn)力而進(jìn)一步增長，導(dǎo)致陶瓷修復(fù)體的抗折強(qiáng)度降低40%～50%。因此，為求得與天然牙相似的受力情況，在自凝塑料底座與牙根之間填入一定厚度的材料，以模擬牙周膜。目前用于模擬牙周膜的材料有硅橡膠、蠟、金屬箔及軟襯材料等［19］。在模擬牙周膜時(shí)，直接將牙根表面涂布一層硅橡膠，但是會導(dǎo)致硅橡膠厚度不夠均勻。李萍［20］先在牙根表面包裹一層膠布，膠布厚度為0.24～0.26 mm，然后用自凝塑料包埋，待自凝塑料初凝后，取出離體牙，去除其牙根表面的膠布，將硅橡膠注入所形成的“牙槽窩”中，再次插入離體牙，形成比較均勻的硅橡膠厚度。

5 支持組織性質(zhì)

冠修復(fù)體的抗壓強(qiáng)度受多種因素的影響，支持模型的彈性模量同樣影響修復(fù)體的抗壓強(qiáng)度。支持模型的性質(zhì)有很多種:離體牙、樹脂代型、金屬代型、鉛代型等。采用離體牙作為實(shí)驗(yàn)材料［21］盡可能的模擬了臨床修復(fù)體與牙齒之間的關(guān)系，但離體牙形態(tài)變異較大、發(fā)育程度不同、髓腔的大小高低不同，以及實(shí)驗(yàn)加載位置的也不同，將對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成較大影響［22］。因此，越來越多的學(xué)者采用代型替代離體牙，其優(yōu)點(diǎn)是保證了每組預(yù)備體與冠修復(fù)體大小及形態(tài)的一致，提高了實(shí)驗(yàn)的一致性和可信性［23］。但是不同的代型材料彈性模量不同，對烤瓷冠的抗壓強(qiáng)度的影響不同。S.K.Lee等［24］的研究表明:冠的抗折強(qiáng)度隨著代型的彈性模量的增加而提高，金屬代型材料的彈性模量約為100 GPa，復(fù)合樹脂材料的彈性模量為5.4～25.3 GPa，而牙本質(zhì)的彈性模量為12～18.6 GPa，因而樹脂代型比金屬代型更接近臨床實(shí)際，因此在實(shí)驗(yàn)中采用樹脂模型代替天然牙，可達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。

綜上所述，牙科陶瓷材料抗壓強(qiáng)度的測試方法多種多樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求可以選擇不同的實(shí)驗(yàn)方法。前牙區(qū)烤瓷冠強(qiáng)度的研究可恢復(fù)牙冠的解剖形態(tài)，以便更好地模擬口腔臨床環(huán)境，而后牙區(qū)為了避免實(shí)驗(yàn)誤差的影響可選擇不恢復(fù)牙合面的解剖形態(tài)，而將牙合面制成平面。靜態(tài)載荷只能模擬一種負(fù)重條件下獨(dú)立的呈點(diǎn)狀的受力情況，與實(shí)際情況有一定差異，動態(tài)載荷及循環(huán)載荷的出現(xiàn)，一定程度上解決了靜態(tài)載荷的不足，因此條件允許的情況下盡量使用動態(tài)或者循環(huán)載荷。另外，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展及輔助設(shè)備的更新，模擬口腔濕性和酸堿環(huán)境、熱循環(huán)加載及模擬牙周膜等新方法逐步運(yùn)用于牙科陶瓷抗壓強(qiáng)度的研究中，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果能更好的指導(dǎo)臨床實(shí)踐。因此，口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究只有不斷跟進(jìn)新的實(shí)驗(yàn)方法，才能加速本研究領(lǐng)域的研究過程。

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