玻璃陶瓷高嵌體斷裂強度的影響因素

張津京 陸支越

對于根管治療后大面積牙體缺損的修復(fù)，與全冠或樁核冠相比，全瓷高嵌體在保存更多牙體組織而達到微創(chuàng)治療的同時，還可通過覆蓋部分或全部咬合面達到保護剩余牙體組織的目的。限于氧化鋯陶瓷材料的臨床粘接強度，玻璃陶瓷材料被更多的用于全瓷高嵌體的制作。

全瓷高嵌體可獲得較高的長期臨床成功率[1-6]，但臨床上仍有失敗的發(fā)生，包括修復(fù)體斷裂、繼發(fā)齲、邊緣完整性破壞、變色、牙齒折斷、高敏感性、脫粘接等，其中40%失敗為修復(fù)體斷裂及微裂，其次是繼發(fā)齲(20%)[4]。Meta 分析結(jié)果也提示其失敗最主要的原因是修復(fù)體斷裂[3]。本文就全瓷高嵌體(包括覆蓋全咬合面的牙合貼面)斷裂強度的影響因素加以綜述。

1. 陶瓷本身

可被氫氟酸酸蝕、用于制作高嵌體或全咬合面覆蓋牙合貼面的全瓷材料主要包括長石質(zhì)瓷、白榴石增強型玻璃陶瓷及二硅酸鋰類瓷等，其中作為全瓷修復(fù)材料之一的二硅酸鋰類臨床應(yīng)用越來越廣泛。Mclaren[7]從微觀結(jié)構(gòu)將全瓷材料進行了全新分類，其中涉及玻璃陶瓷的為前兩類，見下表。此兩類的玻璃相- 晶相比率和晶體類型均不同，其中第二類第一亞類的IPS Empress 為熱壓鑄瓷，彎曲強度182MPa；臨床常見的二硅酸鋰(IPS e.max)為第二類第二亞類，燒結(jié)后彎曲強度可達360MPa，同時可被氫氟酸酸蝕，壓鑄成型或整體切割，可用于保存部分牙釉質(zhì)(＜50%)的后牙修復(fù)。

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材料的影響：修復(fù)體斷裂的首要原因就是瓷材料的低斷裂強度，多項研究表明，二硅酸鋰類材料的抗折強度好于白榴石類。一項對34911 個CAD/ CAM 全瓷后牙修復(fù)體的大型臨床研究[8]以及Vianna[10]的體外研究均顯示，無論使用何種預(yù)備類型，e.max CAD 高嵌體及嵌體明顯優(yōu)Empress CAD；Clausen[9]全牙合面覆蓋修復(fù)體的體外研究發(fā)現(xiàn)，Empress Esthetic 斷裂強度顯著低于e.max Press。其原因可能源于二硅酸鋰具有更高的彈性模量和自身的強度，它可以支持更高的負(fù)載，在斷裂前可吸收更多的內(nèi)部能量，因此對于夜磨牙咬合重建的病例，使用二硅酸鋰材料更適合。

陶瓷加工方式的影響：全瓷高嵌體的加工方式通常分為壓鑄法和切削法(CAD/ CAM)，體外研究顯示，部分牙尖覆蓋的二硅酸鋰類高嵌體，IPS e.max Press 的斷裂強度顯著高于IPS e.max CAD；壓鑄法的斷裂強度不受粘接系統(tǒng)影響，切割法的斷裂強度受粘接系統(tǒng)影響，使用全酸蝕粘接系統(tǒng)時，兩種加工方式獲得的高嵌體斷裂強度并無明顯差異[11]；瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)、加工設(shè)備、瓷表面磨光度、粘接系統(tǒng)等均可能影響斷裂強度的測試結(jié)果，切割法可能在加工過程中產(chǎn)生微裂紋，裂紋逐漸擴展最終造成修復(fù)體的折裂。修復(fù)體表面拋光、酸蝕、有效的粘接可以部分消除這種缺陷的影響。

修復(fù)體厚度的影響：瓷修復(fù)體厚度越大其自身強度也越大。通常1.5- 2mm牙合面牙尖的降低可以提供全瓷嵌體和高嵌體可靠的強度[12]，對前磨牙全牙合面覆蓋修復(fù)體(e.max Press)的研究顯示，標(biāo)準(zhǔn)厚度(2mm)組的斷裂強度明顯高于薄組(1mm)及超薄組(0.5mm)，后兩者間無顯著性差異，可見修復(fù)體厚度越高粘接后抗折斷能力越強[13]。對于全瓷高嵌體可承受日常咀嚼載荷而不發(fā)生斷裂的最低厚度，不同研究由于實驗條件不同結(jié)果略有差異，Sasse[14]研究發(fā)現(xiàn)，基于不同厚度IPS e.max CAD 磨牙全牙合面覆蓋修復(fù)體的斷裂測試結(jié)果，建議無固位型的全牙合面覆蓋e.max CAD 厚度為0.7- 1mm。而Bakeman[15]提示后牙全牙合面覆蓋的e.max CAD 高嵌體用Variolink II 粘接后的最低厚度可為1mm。

2. 牙體組織

牙體預(yù)備方式的影響：高嵌體預(yù)備類型包括部分覆蓋及全部覆蓋咬合面，箱型與無箱型固位，邊緣對接與預(yù)備肩臺等不同類型，不同預(yù)備方式對斷裂強度有不同影響。對于體外離體牙模擬不涉及髓腔的活髓牙研究，Guess[13]等設(shè)計了三種前磨牙部分覆蓋牙面預(yù)備體，即MOD 嵌體預(yù)備后，第一組降低腭尖，第二組降低頰尖及腭尖，第三組繼續(xù)在頰側(cè)面預(yù)備頸部肩臺，e.max Press 制作高嵌體。結(jié)果顯示：修復(fù)體厚度0.5mm 時腭尖降低組斷裂強度最高，增加預(yù)備量到頰面并沒有提高斷裂強度，這可能是因為保留更多牙體組織可以使應(yīng)力更好的分布；Stappert[16]磨牙的相似體外研究得到類似結(jié)論。Vianna[10]對無/ 有固位箱型的高嵌體預(yù)備體進行研究，結(jié)果顯示斷裂強度前者顯著高于后者，進一步有限元分析提示，有箱型預(yù)備在修復(fù)體及剩余牙體組織中均產(chǎn)生更大的集中應(yīng)力，可能源于大量牙體組織磨除后產(chǎn)生的銳利線角。而對于磨牙牙合貼面，牙合面牙尖降低1mm 后采用90°肩臺和無肩臺的chamfer，斷裂強度無顯著性差異[17]。因此，模擬離體活髓牙高嵌體或牙合貼面預(yù)備應(yīng)盡量減少牙尖降低的高度，同時減少牙尖預(yù)備的數(shù)目、采取無箱型設(shè)計，此時的斷裂類型多為修復(fù)體折斷而不涉及牙體，有再重新修復(fù)的可能；過度預(yù)備不但不利于應(yīng)力分布，還易引發(fā)牙髓問題，一旦發(fā)生斷裂可能同時涉及牙體組織和修復(fù)體。而對于已完成根管治療的離體死髓牙的體外研究，開髓洞型本身留有固位箱型，Yoon[18]對前磨牙設(shè)計不同寬度固位箱型、一個或兩個牙尖覆蓋的e.max CAD 高嵌體，斷裂強度無統(tǒng)計學(xué)差，提示過度的牙體預(yù)備無助于抗折強度的增強。臨床研究也發(fā)現(xiàn)失敗病例多發(fā)生于當(dāng)全瓷修復(fù)體涉及4 個牙面時，與活髓牙相比，死髓牙表現(xiàn)出更高的臨床失敗率[5]。可見無論是活髓牙還是死髓牙，保存更多牙體組織的預(yù)備體設(shè)計類型均更優(yōu)。

牙齒表面結(jié)構(gòu)的影響：與全瓷修復(fù)體進行粘接的牙齒表面結(jié)構(gòu)包括牙釉質(zhì)與牙本質(zhì)，從組織學(xué)角度來看這兩種結(jié)構(gòu)：牙釉質(zhì)無機物含量高，未經(jīng)酸蝕的釉質(zhì)表面有釉柱體經(jīng)典的鑰匙孔狀結(jié)構(gòu)；酸蝕后釉柱表面無機磷灰石部分被去除，釉柱間質(zhì)也溶解，釉柱頂部暴露，形成蜂窩狀的粗糙表面，表面積增大使粘接樹脂進入孔隙以增加微機械固位力。而牙本質(zhì)與牙釉質(zhì)相比有機物及水分含量高，牙本質(zhì)被酸蝕后，表面呈現(xiàn)均一的微觀表面，粗糙度增加，形成均勻的孔隙。目前，關(guān)于牙齒結(jié)構(gòu)對高嵌體模型斷裂強度影響的研究不多，結(jié)論略有差異，可能受不同修復(fù)材料厚度以及使用的粘接系統(tǒng)影響。對于大多數(shù)全酸蝕的粘接系統(tǒng)，瓷片粘接于牙釉質(zhì)獲得的斷裂強度明顯高于牙本質(zhì)組[19]。Clausen[9]設(shè)計了全牙合面覆蓋修復(fù)體，全酸蝕法粘接于全釉質(zhì)界面，或中心牙本質(zhì)周邊牙釉質(zhì)界面，兩者斷裂強度無統(tǒng)計學(xué)差異，但此研究中修復(fù)體厚度較大(牙尖1.5mm 窩溝2mm 厚度)，可能掩蓋了粘接面的影響。Sasse[14]的研究獲得不同結(jié)果，該研究設(shè)計三種厚度(0.3- 0.6mm，0.5- 0.8mm，0.7- 1.0mm)的IPS e.max CAD牙合貼面模型，將磨牙預(yù)備為牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)及混合型(中心為樹脂充填體周圍為牙釉質(zhì)和牙本質(zhì))三種粘接面，結(jié)果顯示，在修復(fù)體厚度為0.3- 0.6mm 時，牙本質(zhì)或混合型組反而獲得更高的斷裂強度，但此研究使用了自酸蝕粘接系統(tǒng)，而非全酸蝕粘接系統(tǒng)。不同于上述牙體結(jié)構(gòu)的定性分類研究，筆者[20]的體外研究將磨牙按粘接面內(nèi)牙體結(jié)構(gòu)比率不同進行分組(牙釉質(zhì)比例20±10%及80±10%)，采用二硅酸鋰類圓盤狀瓷片(1.3mm 厚)模擬高嵌體、全酸蝕系統(tǒng)粘接于不同牙齒結(jié)構(gòu)表面，結(jié)果顯示牙齒結(jié)構(gòu)對斷裂強度有顯著性影響，相關(guān)分析顯示當(dāng)粘接面牙釉質(zhì)比率增高時，斷裂強度相應(yīng)增強，提示兩者之間可能存在直線相關(guān)關(guān)系。因此，對于一定厚度的全瓷修復(fù)體來說，使用全酸蝕粘接系統(tǒng)、粘接面為牙釉質(zhì)者有利于提高斷裂強度。

牙位的影響：全瓷高嵌體用于修復(fù)后牙部分牙體缺損，在上、下頜前磨牙及磨牙之間斷裂強度的直接比較未見報道，而不同體外研究中獲得的斷裂強度值，由于使用的全瓷材料、粘接劑、修復(fù)體厚度等不同無法直接比較。從實驗研究獲得的數(shù)值趨勢來看，斷裂強度多在1000- 2000N 左右，前磨牙通常小于磨牙，但均能滿足臨床咀嚼力(人類正常生理咀嚼力男性磨牙區(qū)382N[21])。對于不同牙位全瓷高嵌體的臨床失敗率比較研究提示：由于磨牙區(qū)承擔(dān)更高的咬合力，磨牙區(qū)的失敗率更高[22], 但Nejatidanesh[5]對于102 個CEREC Blocs 和57 個Empress CAD 瓷塊椅旁切削部分牙面覆蓋全瓷修復(fù)體的5 年臨床觀察發(fā)現(xiàn)，不同牙位(上、下頜及前磨牙、磨牙)對斷裂比例無顯著性影響。雖然不同研究結(jié)論不同，但臨床醫(yī)生應(yīng)當(dāng)在磨牙區(qū)選擇更高強度的全瓷材料，并且對于有口腔副功能(磨牙癥)的病例應(yīng)謹(jǐn)慎選擇。

3. 粘接性能

粘接系統(tǒng)將牙體組織與修復(fù)體兩種結(jié)構(gòu)粘接為一個整體，加強了牙體與修復(fù)體復(fù)合結(jié)構(gòu)的彎曲強度，并且降低了修復(fù)體及牙體界面的微滲漏、邊緣染色與繼發(fā)齲等[23]。粘接后生成牙齒- 粘接劑與粘接劑- 瓷兩種界面，每種界面粘接強度的下降都將影響最終修復(fù)體粘接后的斷裂強度。通常來說，樹脂粘接劑粘接全瓷后獲得的斷裂強度要顯著大于傳統(tǒng)水門汀類粘固劑[24]，而全酸蝕粘接系統(tǒng)獲得的斷裂強度要大于自酸蝕類粘接系統(tǒng)，例如Yildiz等[11]研究發(fā)現(xiàn)，使用全酸蝕粘接系統(tǒng)Variolink II獲得的高嵌體斷裂強度要明顯高于使用自酸蝕的Multilink Automix 系統(tǒng)。由于全酸蝕粘接系統(tǒng)中的磷酸使牙釉質(zhì)表面有效的脫礦，有利于粘接樹脂進入，使牙體和全瓷修復(fù)體間獲得更高的粘接強度，有利于應(yīng)力的傳導(dǎo)，從而提高修復(fù)體的抗折強度。由于最高的聚合轉(zhuǎn)化率在光固化階段獲得，雙重固化粘接劑粘接的修復(fù)體，斷裂強度明顯高于自固化粘接系統(tǒng)[19]。

4. 臨床使用

部分口腔全瓷修復(fù)材料常有循環(huán)機械性能降低以及隨時間緩慢增長的裂紋擴展。在低的持續(xù)或循環(huán)力下，特別是口腔濕潤環(huán)境下，瓷材料機械強度會有衰減[25]。部分覆蓋牙面的玻璃陶瓷修復(fù)體，5 年生存率為87%- 100%，而15 年的生存率下降為73%- 88.7%[2]。體外研究中，多使用循環(huán)加載次數(shù)來模擬臨床使用時間。然而筆者[20]對于e.max CAD高嵌體模型水環(huán)境下不同疲勞次數(shù)(5、100000、100000)、同一加載力(180N、1.5Hz)后的斷裂強度測試結(jié)果顯示：疲勞循環(huán)次數(shù)對斷裂強度無顯著性影響，提示口腔環(huán)境和咀嚼習(xí)慣對全瓷高嵌體的抗折斷性能影響較小，其強度更多的受最初粘接時牙齒表面結(jié)構(gòu)、修復(fù)體厚度、瓷材料等以上提及的因素影響。但該研究樣本量較少，且加載力為一特定值，可能是未得到顯著性差異的原因之一。

綜上所述，玻璃陶瓷高嵌體具有較高的臨床成功率，斷裂是該類修復(fù)體失敗的重要原因之一，受陶瓷本身、牙體組織、粘接性能及臨床使用等諸多因素影響。臨床上使用全瓷高嵌體修復(fù)大面積牙體缺損時，在保證高嵌體一定厚度(1mm)的前提下，選擇二硅酸鋰類全瓷材料、全酸蝕粘接系統(tǒng)、微創(chuàng)預(yù)備，可預(yù)期獲得更高的斷裂強度，從而取得長期的臨床成功率。當(dāng)然，目前該領(lǐng)域的研究多為體外研究以及回顧性研究，今后更多證據(jù)等級更高的臨床隨機對照研究，將有助于進一步分析影響全瓷高嵌體成功率的相關(guān)因素。