四種氧化鋯全瓷材料的性能比較

周裕翔

全瓷冠橋材料不含金屬結(jié)構(gòu)，從而避免了金屬可能產(chǎn)生的毒性﹑致敏性和光線阻射等諸多不良的影響。全瓷修復(fù)體的光學(xué)性能近似天然牙，透光性及層次感好，色澤自然且耐腐蝕性能和生物相容性好。對牙體缺損范圍大，美學(xué)要求高的患者，或金屬過敏﹑口腔內(nèi)不宜采用金屬的放療及需要核磁共振檢查的病例，均可采用全瓷修復(fù)體以獲得自然美觀的修復(fù)效果。氧化鋯全瓷冠因具有優(yōu)良的機械性能，較好的光學(xué)性能，良好的生物相容性以及同配CAD/CAM技術(shù)的良好結(jié)合，在口腔修復(fù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1-3］。然而目前應(yīng)用較多的幾種氧化鋯全瓷冠材料在機械性能和光學(xué)性能方面的差異并未見全面的對比性研究報道。本資料使用四種常用品牌的氧化鋯全瓷冠試樣，對其進(jìn)行機械性能和透光度測試，為氧化鋯全瓷修復(fù)的臨床實際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 本實驗所采用的四種氧化鋯全瓷材料—艾迪特氧化鋯全瓷（秦皇島艾迪特高技術(shù)陶瓷有限公司，中國）﹑愛爾創(chuàng)氧化鋯全瓷（遼寧愛爾創(chuàng)生物材料有限公司，中國）﹑培瑞氧化鋯全瓷（杭州培瑞科技有限公司，中國）和威蘭德氧化鋯全瓷（威蘭德齒科技術(shù)有限公司，德國）的燒結(jié)后密度均＞6.0g/cm3，放射性均＜0.2Bq/g，無細(xì)胞毒性。均符合口腔科陶瓷醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 試驗設(shè)備 萬能材料試驗機（美斯特工業(yè)有限公司，中國）﹑金相試樣拋光機（上海光相有限公司，中國）﹑金相試樣鑲嵌機（上海日用電機廠，中國）﹑Hv120維氏硬度計（上海精密儀器儀表有限公司）﹑臺式分光光度儀（愛色麗，美國）。

1.3 實驗方法 （1）樣本制備：選用四種氧化鋯全瓷材料，制作成長度25mm，厚度為 1.5mm，寬度為8mm的烤瓷試樣各24片，每小組各8片，參照各公司所提供的操作手冊，燒結(jié)溫度1510℃8h，保溫2h隨爐冷卻。這些樣本進(jìn)行抗彎強度﹑透光率和硬度測試。（2）抗彎強度測試：將所有試樣放置在萬能材料試驗機上使用三點彎曲法進(jìn)行抗彎曲測試，材料放置在不銹鋼加載頭上，用活塞調(diào)試位置，讓修復(fù)體材料和加載頭形成穩(wěn)定的三點接觸。為了避免應(yīng)力過于集中，材料和加載頭間放置0.25mm硅膠墊。加載頭以0.5mm/min的速度運行至試樣失效，計算機自動記錄數(shù)據(jù)。抗彎強度=3PL/2bh2（P為破壞載荷，L是跨距，b是試樣寬度，h為試樣高度）。（3）透光率測試：采用愛色麗公司的分光光度儀測量試樣的全光透過率，分別將試樣放置于黑色標(biāo)準(zhǔn)色板和白色標(biāo)準(zhǔn)色板上，測得顏色指數(shù)，測量波長為380～720nm可見光范圍。使用該儀器軟件計算出透光率。（4）硬度測試：采用維氏壓痕法來測量試樣硬度，用Hv120維氏硬度計測量試樣硬度，加壓載荷為1000g，保壓時間為15s，金剛石角錐尖端在樣品表面壓出凹痕，測量壓痕的對角線長度，代入下面公式，計算出維氏硬度（Hv）。Hv=1.8544P/（2a）2（公式中P為載荷，a為壓痕對角線半長）。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件。計量資料以（）表示，組間比較采用t檢驗，計數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 抗彎強度和透光率測試結(jié)果 抗彎強度測試結(jié)果強度由高到低：威蘭德（1564±126）MPa，培瑞（1490±72）MPa， 愛 爾 創(chuàng)（1122±78）MPa，艾 迪特（1102±49）MPa，統(tǒng)計分析表明，威蘭德組的抗彎強度最大，與艾迪特和愛爾創(chuàng)組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），其次為培瑞組，與艾迪特和愛爾創(chuàng)組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。透光率測試結(jié)果，平均透光率強度由高到低分別為：艾迪特1.5mm（0.43±0.03）﹑愛爾創(chuàng) 1.5mm（0.41±0.04）﹑威蘭德1.5mm（0.33±0.04）和培瑞1.5mm（0.32±0.07）。分析表明，艾迪特組的平均透光率最大，與威蘭德和培瑞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），其次為愛爾創(chuàng)組，與威蘭德和培瑞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表 1。

表1 四種氧化鋯材料的性能測試結(jié)果［n=8，（）］

表1 四種氧化鋯材料的性能測試結(jié)果［n=8，（）］

注：與培瑞或者威蘭德抗彎強度﹑透光率比較，*P＜0.05

材料名稱 抗彎強度（MPa） 透光率（%）艾迪特 1102±49* 0.43±0.03*愛爾創(chuàng) 1122±78* 0.41±0.04*培瑞 1490±72 0.32±0.07威蘭德 1564±13 0.33±0.04

2.2 硬度測試結(jié)果 鑲嵌拋光處理后的四組試樣（見圖1），通過維氏壓痕法得到壓痕光鏡照片（見圖2），由表1計算出試樣硬度高到低：艾迪特（13±0.48）GPa﹑威蘭德（12.94±0.33）GPa﹑愛爾創(chuàng)（12.89±0.43）GPa﹑培瑞（12.51±0.38）GPa。對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析表明試樣各組間無顯著性差異（P＞0.05）。

3 討論

口腔醫(yī)師和患者不再單純追求牙體缺損的功能性修復(fù)，而將修復(fù)的美學(xué)效果放在同樣重要的位置。從而達(dá)到現(xiàn)代牙科修復(fù)學(xué)的兩大目標(biāo)—“恢復(fù)最大的功能和最佳的美觀［4-5］”。傳統(tǒng)的金屬烤瓷冠修復(fù)經(jīng)常會發(fā)生過敏反應(yīng)及金瓷崩離或牙齦著色等不良反應(yīng)，而氧化鋯作為一種新型口腔生物材料，生物相容性好，相關(guān)研究已經(jīng)證明高純氧化鋯陶瓷無致癌效應(yīng)，不會引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化［6-7］。其次，與金屬烤瓷修復(fù)體相比，氧化鋯全瓷修復(fù)體由于無金屬基底冠結(jié)構(gòu)，光線照射至牙頸部時無金屬基底阻擋，因此修復(fù)體頸緣區(qū)色澤與天然牙相同﹑不會出現(xiàn)齦緣黑線，從而能夠較大程度上滿足患者對美觀效果的要求。并且，氧化鋯的全瓷冠與其他全瓷修復(fù)材料比較也具有強度上的優(yōu)勢，機械性能更為優(yōu)異。

圖1 四組試樣硬度測定前處理：a（艾迪特），b（愛爾創(chuàng)），c（培瑞）和d（威蘭德）

圖2 四組試樣壓痕光鏡照片：a（艾迪特），b（愛爾創(chuàng)），c（培瑞）和d（威蘭德）。（光鏡500×）

在臨床應(yīng)用中，冠橋修復(fù)體將承受口腔咀嚼環(huán)境各種方向的壓力，因此，材料的機械性能至關(guān)重要。對于冠橋制作機械性能的研究通常采用抗彎強度和硬度來衡量冠橋材料在口腔環(huán)境中的機械性能，抗彎強度測試可通過測量三點彎曲強度，對加載點的剪切抗力﹑拉伸和壓縮應(yīng)力進(jìn)行分析來模擬體內(nèi)口腔受力情況。而硬度測試可通過壓痕法來檢測材料抵抗局部塑性變形能力，對其耐磨性能作出評估。隨著牙科材料的快速更新，在增加一定機械強度的基礎(chǔ)上，對美學(xué)性能也有了更高的要求。而美學(xué)性能的衡量指標(biāo)主要為透光性，目前研究中主要采用分光光度計對透過材料的光譜進(jìn)行測定，透射率越高，則表明材料的透光性能越好，更接近牙本色，能達(dá)到滿意的美觀效果。

本資料中采用臨床上較為常用的四種氧化鋯全瓷冠材料，表1為抗彎強度結(jié)果，四種氧化鋯全瓷冠材料均＞900MPa，均滿足口腔科陶瓷醫(yī)療器械的機械性能要求，其中威蘭德氧化鋯全瓷具有最高的抗彎強度。以上材料抗彎強度的結(jié)果說明，四種鋯瓷材料均適用于全瓷冠橋的修復(fù)。本試驗采用維氏硬度測量，不僅可以任選測量力，而且壓痕測量的精度高，硬度值準(zhǔn)確。由此方法測量出四種材料的硬度無顯著性差異，表明四種材料的耐磨性無明顯區(qū)別，已滿足冠橋修復(fù)的機械性能要求。

本文通過檢測四種氧化鋯全瓷材料的透光率來評價其美學(xué)性能，一般情況下透光性材料的透光能力與材料內(nèi)部顆粒大小或密度有關(guān)，顆粒較小﹑分布較分散的材料透光性較高。然而，成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜氧化鋯全瓷材料，由于含有氧化鋁及氧化鋯，此二種材料均具低透光性，此外，強度越高的烤瓷材料透光度亦有下降趨勢。本實驗透光率結(jié)果證實了強度最高的威蘭德與培瑞的平均透光率最低，不太適用于美觀要求高的前牙美學(xué)修復(fù)。

綜上所述，透光性較好的艾迪特和愛爾創(chuàng)氧化鋯材料適用于美觀要求高的前牙，而機械性能較好的威蘭德與培瑞氧化鋯材料適用于對美觀要求不高但要求良好機械性能的后牙。

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