CAD/CAM個(gè)性化瓷基臺(tái)的研究現(xiàn)狀

李洋陽(yáng)，鄒麗峰 (巴茲醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)部,倫敦 英國(guó))

隨著人民生活水平的提高以及種植技術(shù)的逐漸成熟，近年來(lái)越來(lái)越多的缺失牙患者選擇種植修復(fù)。種植修復(fù)的基本結(jié)構(gòu)包括了種植體、基臺(tái)以及基臺(tái)上修復(fù)體三部分?；_(tái)作為連接整個(gè)種植體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，其結(jié)構(gòu)和性能對(duì)患者牙體修復(fù)的功能及美觀起到重要作用。成品基臺(tái)由于形態(tài)固定，適應(yīng)癥相對(duì)狹窄，很難滿足大部分患者對(duì)牙體修復(fù)美學(xué)要求。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)技術(shù)和全瓷材料在口腔領(lǐng)域的逐步發(fā)展，為患者個(gè)性化全瓷修復(fù)提供了可能。其高效性、高美觀性及高精度，受到了越來(lái)越多臨床醫(yī)生以及患者的喜歡。本文將從個(gè)性化瓷基臺(tái)的分類、特點(diǎn)和性能、研究和展望進(jìn)行概述。

1 個(gè)性化瓷基臺(tái)的分類

種植基臺(tái)是種植修復(fù)當(dāng)中變化最大的一個(gè)部分，瓷基臺(tái)也不例外。瓷基臺(tái)和上部修復(fù)體統(tǒng)稱為種植修復(fù)上部結(jié)構(gòu)。市場(chǎng)上所存在的種植系統(tǒng)都有其配套的瓷基臺(tái)，例如ITI系統(tǒng)、Branemark系統(tǒng)、奧齒泰系統(tǒng)和Anklos系統(tǒng)等[1]。由于制作工藝的差別，瓷種植基臺(tái)可分為預(yù)成型的成品基臺(tái)和個(gè)性化基臺(tái)兩種[2]。其中個(gè)性化瓷基臺(tái)可根據(jù)材料的不同分為以下幾種。

1.1 氧化鋁個(gè)性化基臺(tái)

在口腔種植領(lǐng)域，第一個(gè)陶瓷基臺(tái)就是在1993年以氧化鋁陶瓷為材料制成的，并發(fā)現(xiàn)該材料具有好的生物相容性和抗腐蝕性，但機(jī)械強(qiáng)度方面不及金屬烤瓷[3]。隨著研究不斷進(jìn)展，諾貝爾公司(Noble Biocare)研發(fā)了高度燒結(jié)且可個(gè)性化定制的氧化鋁基臺(tái)(CerAdapt abutment)，并對(duì)其機(jī)械性能不足做出了改進(jìn)[3-4]。CerAdapt基臺(tái)的出現(xiàn)推進(jìn)了瓷基臺(tái)在口腔臨床的使用。此外，國(guó)內(nèi)有學(xué)者通過(guò)CAD/CAM技術(shù)和玻璃滲透技術(shù)對(duì)預(yù)成的氧化鋁塊進(jìn)行了力學(xué)分析和顯微結(jié)構(gòu)的觀察，發(fā)現(xiàn)部分燒結(jié)的氧化鋁可以滿足口腔CAD/CAM技術(shù)的切削要求[5]。至于氧化鋁基臺(tái)的美學(xué)修復(fù)效果如何，駱小平等國(guó)內(nèi)學(xué)者的臨床實(shí)驗(yàn)表明,該種瓷基臺(tái)修復(fù)達(dá)到了患者的期望，修復(fù)效果接近天然牙[6]。但是有研究證明，氧化鋁基臺(tái)的斷裂率要略高于金屬基臺(tái)[7]。

1.2 氧化鋯個(gè)性化基臺(tái)

1892年，氧化鋯最初被發(fā)現(xiàn)，并被視為一種難熔性的材料被廣泛應(yīng)用[8]。但研究發(fā)現(xiàn)純氧化鋯的材料存在晶型轉(zhuǎn)變等問(wèn)題，且易發(fā)生斷裂從而造成機(jī)械性能的下降；而摻和了一些少量其他元素(CaO、MgO、Y2O3)的氧化鋯，具有穩(wěn)定的晶型和更好的機(jī)械性能[9]。基于這種發(fā)現(xiàn)，完全穩(wěn)定氧化鋯(FSZ)、部分穩(wěn)定氧化鋯(PSZ)和釔鋯陶瓷(Y-TZP)等摻雜其他元素的氧化鋯陶瓷被廣泛應(yīng)用。基于釔鋯陶瓷擁有出色的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，登士柏西諾德公司在2001開(kāi)始將其應(yīng)用于CAD/CAM切削材料。在2006年，氧化鋯被作為了一種種植基臺(tái)材料應(yīng)用于臨床[9]。氧化鋯陶瓷材料與鈦金屬材料相比在種植領(lǐng)域具有好的美學(xué)實(shí)現(xiàn)。鈦(Ti)作為傳統(tǒng)的種植材料，在前牙美學(xué)當(dāng)中有時(shí)因?yàn)辇l染色問(wèn)題而影響美觀，而氧化鋯材料能夠最大限度還原天然牙顏色[10]。此外，相比于氧化鋁陶瓷，氧化鋯材料具有更優(yōu)越的機(jī)械性能和生物安全性[10-11]。

1.3 氧化鋯氧化鋁復(fù)合陶瓷

氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)是一種典型的氧化鋯氧化鋁復(fù)合陶瓷，其構(gòu)成是由大部分氧化鋁為主要相，然后在其中加入一定比例的氧化鋯而形成的一種復(fù)合陶瓷。ZTA和單純的氧化鋁陶瓷相比，具有更好的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性[12]。VITA公司生產(chǎn)的In-Ceram陶瓷就屬于ZTA陶瓷，In-Ceram陶瓷的力學(xué)性能滿足了口腔臨床修復(fù)的要求[13]。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)氧化鋯氧化鋁復(fù)合陶瓷可作為CAD/CAM加工切削的材料并應(yīng)用于口腔臨床,且其生物相容性也達(dá)到了臨床種植使用的標(biāo)準(zhǔn)[14]。

1.4 二硅酸鋰玻璃陶瓷

二硅酸鋰玻璃陶瓷主要由兩種成分構(gòu)成：二硅酸鋰晶體和玻璃基體。當(dāng)一種陶瓷材料的玻璃相比例越高時(shí)，其透光性能和美學(xué)性能就越好[15]。所以和氧化鋯陶瓷相比，二硅酸鋰玻璃陶瓷具有更加優(yōu)秀的美學(xué)性能[15]。近年來(lái)基于二硅酸鋰玻璃陶瓷較好的機(jī)械性能、美學(xué)性能(半透明性)以及符合臨床標(biāo)準(zhǔn)的生物相容性，其應(yīng)用在口腔修復(fù)領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注[16]。市場(chǎng)上主流的二硅酸鋰玻璃陶瓷包括IPS e.max和IPS e.max CAD兩種[17]。其中IPS e.max CAD作為CAD/CAM的切削材料，相比于其他陶瓷切削材料，具有最為優(yōu)秀的美學(xué)性能。配合其公司Ivoclar Vivadent粘結(jié)系統(tǒng)，可達(dá)到理想的粘結(jié)效果。

2 個(gè)性化瓷基臺(tái)特點(diǎn)

2.1 機(jī)械性能

在四種材料中，Y-TZP陶瓷具備較好的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌度，而ZTA在硬度方面足夠出色。四種陶瓷的機(jī)械性能基本都滿足了臨床修復(fù)的需求，但是，四種瓷基臺(tái)中斷裂韌度最高的Y-TZP瓷基臺(tái)，其斷裂韌度也僅為鈦基臺(tái)的十分之一左右[9]。這也解釋了個(gè)性化瓷基臺(tái)在臨床的斷裂率高于金屬基臺(tái)的原因[7]。

Furuya等還對(duì)氧化鋯基臺(tái)在體外模擬人工老化的條件下進(jìn)行了斷裂負(fù)載、相的穩(wěn)定等方面的測(cè)試，以期進(jìn)一步驗(yàn)證瓷基臺(tái)材料口腔應(yīng)用的可能性[18]。此外，個(gè)性化種植瓷基臺(tái)的臨床應(yīng)用，除了要考慮這些力學(xué)性能以外，還要考慮材料的疲勞因素，因?yàn)榉N植材料要在口腔環(huán)境中經(jīng)受咀嚼等復(fù)雜力學(xué)環(huán)境。目前大多數(shù)對(duì)于口腔材料的動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)都是根據(jù)ISO 14801：2007標(biāo)準(zhǔn)來(lái)模擬的。而對(duì)于種植部件的應(yīng)力分析，目前主要的方法有電測(cè)法、電阻應(yīng)變片測(cè)試法、光彈分析法和有限元分析法。由于口腔的復(fù)雜環(huán)境，而有限元分析法操作便捷易行，只需理論數(shù)據(jù)分析不用具體試驗(yàn)，因此使用較多[19]。

2.2 生物學(xué)性能

根據(jù)ISO 7406標(biāo)準(zhǔn)，材料的生物學(xué)評(píng)價(jià)測(cè)試分為初步試驗(yàn)、二期試驗(yàn)和應(yīng)用試驗(yàn)三個(gè)階段[20]。

對(duì)于種植基臺(tái)材料的生物安全性，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者采取了MTT法(四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色法)體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)、皮下埋植試驗(yàn)和口腔黏膜刺激等試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，其結(jié)果均表明瓷基臺(tái)的生物安全性和生物相容性符合臨床使用標(biāo)準(zhǔn)[21]。此外，有學(xué)者通過(guò)免疫組化的方法，分別對(duì)炎性成分在鈦愈合帽和全瓷愈合帽周圍的軟組織中的表達(dá)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)全瓷材料的愈合帽比鈦的表達(dá)要低[2]。同時(shí)，在細(xì)菌附著方面，全瓷中的氧化鋯與鈦金屬也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差別，有實(shí)驗(yàn)指出細(xì)菌的覆蓋程度在氧化鋯表面為12.1%，而在鈦金屬表明其覆蓋率要高7%左右[22]。種種實(shí)驗(yàn)均表明，瓷基臺(tái)比傳統(tǒng)的鈦金屬基臺(tái)具有更好的生物相容性。有臨床的回顧性研究也證實(shí):個(gè)性化的瓷基臺(tái)比鈦金屬基臺(tái)具有更好的美學(xué)效果，其種植后的并發(fā)癥主要是機(jī)械性并發(fā)癥，炎癥并發(fā)癥較少[23]。

2.3 邊緣適合性

種植基臺(tái)的邊緣適合性包括了修復(fù)體-基臺(tái)之間和基臺(tái)-種植體之間兩部分。種植基臺(tái)的邊緣適合性是評(píng)價(jià)個(gè)性化種植修復(fù)的一個(gè)重要指標(biāo)?；_(tái)的邊緣密合程度，也在一定程度上影響了細(xì)菌附著率和炎癥發(fā)生的概率，從而間接影響了患者種植體修復(fù)的成功率和使用壽命。對(duì)于修復(fù)體和基臺(tái)之間，Branemark認(rèn)為修復(fù)體和基臺(tái)的適應(yīng)性應(yīng)小于10 μm[24]，美國(guó)牙科學(xué)會(huì)則認(rèn)為該間隙應(yīng)小于40 μm。而目前學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可的間隙大小是在百微米左右[25]。對(duì)于基臺(tái)和種植體之間，有實(shí)驗(yàn)認(rèn)為雖然和鈦基臺(tái)相比，瓷基臺(tái)的自由旋轉(zhuǎn)略大，但都符合臨床使用要求[26]。目前已有大量的研究認(rèn)為CAD/CAM技術(shù)切削的瓷基臺(tái)在邊緣適合性上，滿足臨床種植的標(biāo)準(zhǔn)[26-27]。也有部分學(xué)者認(rèn)為如果基臺(tái)和種植體分別采用不同廠家系統(tǒng)生產(chǎn)，其邊緣適合性會(huì)有顯著差異但都符合臨床使用標(biāo)準(zhǔn)[28]。但如何選擇CAD/CAM基臺(tái)系統(tǒng)和種植系統(tǒng)才能最大限度地增強(qiáng)邊緣適合性還需要進(jìn)一步的研究。但總體上講，CAD/CAM個(gè)性化基臺(tái)邊緣適合性略低于鈦基臺(tái)，這可能是造成其螺絲松解發(fā)生率高于鈦基臺(tái)的原因。

3 CAD/CAM個(gè)性化基臺(tái)系統(tǒng)

相較于CT和CBCT技術(shù)，CAD/CAM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維立體數(shù)據(jù)地導(dǎo)入和虛擬測(cè)量設(shè)計(jì)，并成為了口腔領(lǐng)域一門(mén)新興技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)是通過(guò)機(jī)械或光學(xué)掃描，將物體的三維結(jié)構(gòu)及其位置關(guān)系等轉(zhuǎn)換成STL文件格式，并通過(guò)數(shù)控機(jī)床等方法，完成對(duì)所需樣本的數(shù)字化加工制作。目前市場(chǎng)存在的主流的可以實(shí)現(xiàn)CAD/CAM個(gè)性化基臺(tái)制作的系統(tǒng)包括以下幾種(見(jiàn)表1)[29]。其中登士柏公司和西諾德公司在2016年合并成為一家公司。

表 1 CAD/CAM個(gè)性化基臺(tái)系統(tǒng)

在諸多CAD/CAM系統(tǒng)當(dāng)中，均可以采用氧化鋯陶瓷為材料進(jìn)行個(gè)性化修復(fù)設(shè)計(jì)，其中Nobel BiocareMT公司的Procera@系統(tǒng)，還可以使用氧化鋁陶瓷為材料進(jìn)行進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)[30]。此外，Procera@系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基臺(tái)主要應(yīng)用于Branemark系統(tǒng)。雖然也可用于其他的種植體系，但就邊緣適合性來(lái)講，Procera系統(tǒng)與Branemark系統(tǒng)匹配程度最高[31]。對(duì)于CAD/CAM個(gè)性化基臺(tái)的臨床回顧，有臨床隨訪研究證實(shí)各個(gè)系統(tǒng)短期內(nèi)均具有較好的美學(xué)修復(fù)效果且修復(fù)后的并發(fā)癥較少，但長(zhǎng)期的臨床報(bào)道較少[32]。

4 總結(jié)與展望

CAD/CAM個(gè)性化基臺(tái)作為近年來(lái)一個(gè)新興的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)在于：①美學(xué)性能好，瓷基臺(tái)顏色更加接近天然牙體顏色，個(gè)性化的設(shè)計(jì)可以滿足不同患者的需求。與成品基臺(tái)相比，其適應(yīng)癥更加廣泛。②生物相容性好，與傳統(tǒng)鈦基臺(tái)相比，瓷基臺(tái)的細(xì)菌附著更少，種植后的炎癥發(fā)生概率低。③效率高，CAD/CAM技術(shù)可以縮短時(shí)間成本，減少種植修復(fù)的時(shí)間以及減少患者的等待時(shí)間。但CAD/CAM目前也有其不足之處：①機(jī)械性能有所欠缺。雖然瓷基臺(tái)的機(jī)械性能已滿足臨床使用的要求，但與傳統(tǒng)鈦基臺(tái)相比，其機(jī)械性能，特別是斷裂韌度還有所不足，這也造成了臨床上瓷基臺(tái)斷裂的發(fā)生。②邊緣適合性不強(qiáng)。雖符合臨床標(biāo)準(zhǔn)，但密合性明顯弱于傳統(tǒng)鈦基臺(tái)，這一點(diǎn)在使用不同的種植體系時(shí)尤為明顯。邊緣的不適合也有可能造成螺絲松動(dòng)，從而使種植失敗。③長(zhǎng)期臨床效果觀察不足。對(duì)于個(gè)性化瓷基臺(tái)的報(bào)道，目前只限于短期或者幾年內(nèi)的觀察，長(zhǎng)期的成功率與美學(xué)效果如何，還需要進(jìn)一步的報(bào)道。

總體來(lái)講，CAD/CAM個(gè)性化瓷基臺(tái)在口腔種植領(lǐng)域有較好的發(fā)展前景。目前也有學(xué)者致力于提高瓷基臺(tái)材料的機(jī)械性能和邊緣的適合性。如果瓷基臺(tái)的機(jī)械性能可以全面優(yōu)于鈦基臺(tái)，且對(duì)于個(gè)性化的CAD/CAM系統(tǒng)能有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的操作規(guī)范，則個(gè)性化瓷基臺(tái)將有可能全面替代鈦基臺(tái)。尤其是在前牙種植當(dāng)中，成為首選的修復(fù)方法。