口腔陶瓷及类陶瓷修复材料的分类和临床应用

2017-7-24 10:07  来源:北京口腔医学
作者:董星彤 王剑 阅读量:927

    陶瓷材料作为口腔修复材料已有200多年的时间。自1886年,Land制作了第一个长石质全瓷冠以来,全瓷材料逐渐成为研究热点。从20世纪60年代起,有学者先后将白榴石和氧化铝加入了长石质陶瓷,改善了全瓷材料的机械和物理性能。20世纪90年代初,氧化锆瓷被引入口腔领域,因其具有出色的挠曲强度和断裂韧性,很快被运用于各方面,包括桩核冠、种植体及种植基台、正畸托槽、固定桥支架等。

    口腔陶瓷材料具有良好的色泽稳定性、耐磨性、生物相容性,以及出色的光学性能和美观性,在口腔修复临床上占据越来越重要的地位。与此同时,市面上出现了大量的全瓷产品,同时还包括近几年推出的类陶瓷材料,众多的材料和品牌常常造成临床医生在选择上的困惑。本文根据微观构成对目前主流的口腔陶瓷及类陶瓷修复材料进行了分类,从材料性能、主要产品、临床适应证及表面处理和粘接等方面进行综述,旨在阐明其临床应用,帮助临床医生全面理解不同陶瓷及类陶瓷材料的特点并作出合理的选择。

    一、全瓷材料的分类

    全瓷材料通常由两种或两种以上的相组成。根据瓷材料的微观构成中玻璃相与晶相含量的不同,将全瓷材料分为三类:①主要为玻璃相的长石质瓷;②同时含有玻璃相和晶相的玻璃陶瓷;③不含玻璃相的多晶陶瓷。

    1.长石质瓷

    长石质瓷是由天然的长石、石英、高岭土三组分经高温烧结而成,是一种非晶玻璃。长石质瓷是最早应用于牙科的陶瓷材料,其光学性能非常接近于牙釉质和牙本质。但由于它的机械性能较差,挠曲强度通常只在60~70MPa,因此常用作瓷熔附金属修复体(PFMS)、熔附陶瓷修复体(PFCS)或贴面。

    2.玻璃陶瓷

    玻璃陶瓷又称微晶玻璃,是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料。与非晶玻璃相比,晶体填料在玻璃相中的添加或生长使玻璃基陶瓷在机械性能和光学性能上有很大的改变,如增加了热膨胀系数和韧性,改变了材料的颜色、乳光性和透明度。根据晶相成分的不同,目前临床上常用的玻璃陶瓷有以下几类。白榴石(Leucite)增强型玻璃陶瓷:白榴石(质量分数35%~55%)作为增强相用于全瓷材料,因其美观性近似于长石质瓷,且强度得到提高(挠曲强度可达到120~180MPa),同时更有利于树脂粘接,因此应用范围更广泛。

    尽管临床研究表明白榴石增强型玻璃陶瓷折裂率较低,但用于后牙的成功率显著低于前牙,因此主要用于嵌体、高嵌体、贴面和前牙的单冠修复。二硅酸锂(Lithiumdisilicate)玻璃陶瓷:二硅酸锂(SiO2-Li2O)玻璃陶瓷晶相含量高(约70%),因此其挠曲强度可达300~400MPa以上。虽然晶相含量高,但由于二硅酸锂的折射率较低,因此材料的透明度仍很高,可直接作为全瓷修复体或在其表面饰以氟磷灰石玻璃陶瓷。

    除IPSEmpress2强度较低外,其余产品均可用于贴面、嵌体、高嵌体、前后牙单冠以及前牙区/前磨牙区的三单位固定桥,但作为固定桥其临床成功率显著下降,主要原因为固定桥连接处的断裂。近几年,以该材料为基础的改良型材料开始出现。Vita Suprinity(VITA)是于2013年推出的CAD/CAM成型的氧化锆加强型硅酸锂玻璃陶瓷(ZLS)。通过特殊的工艺,在玻璃陶瓷中加入氧化锆成份(约10%比重),与传统二硅酸锂玻璃陶瓷相比,既改善了挠曲强度(494.5MPa),同时具有良好的透明性、荧光性、乳光效果及更高的边缘稳定性和精确性。而且有研究表明,ZLS的粘接强度较传统的二硅酸锂玻璃陶瓷更强。

    氟磷灰石(fluorapatite)玻璃陶瓷:含有氟磷灰石晶体[Ca5(PO4)3F]的玻璃陶瓷与牙釉质中的羟基磷灰石晶体相似,因而提高了传统长石质瓷光学性能及热膨胀系数,通常被用作金属支架、二硅酸锂玻璃陶瓷及氧化锆底层冠的饰面瓷。

    In-Ceram玻璃渗透陶瓷:目前,玻璃渗透陶瓷特指In-Ceram系列。In-CeramAlumina是第一个可以用于单冠及前牙三单位固定桥修复的全瓷系统,拥有中等强度(350~450MPa)和透明度。第二代产品In-Ceram Spinel(尖晶石)增加了透明度,但强度降低,仅用于制作前牙冠。In-Ceram Zirconia添加了35%的部分稳定氧化锆,使挠曲强度达到650MPa以上,但几乎不透明,因此主要用于后牙的单冠及三单位固定桥。尽管In-Ceram系列有较高的临床成功率,但随着近几年氧化锆及其他新型材料的发展,该材料的临床使用已逐渐减少。

    3.多晶陶瓷

    多晶陶瓷是一种由晶体直接烧结成的,不含玻璃相、气相的致密陶瓷材料,拥有很高的强度和硬度,运用CAD/CAM设备进行加工。这类材料因为缺乏玻璃相,通常透明度很低,需要饰以饰面瓷,包括氧化铝和氧化锆。Procera All Ceram(Nobel Biocare)是最早用于牙科领域的多晶陶瓷,含有99~99.5%高纯度致密氧化铝陶瓷,强度大约为600Mpa,仅次于氧化锆陶瓷。但由于其弹性模量大,易导致材料碎裂,因此临床上的使用已逐渐被氧化锆取代。用于牙科材料的氧化锆为氧化钇稳定的四方多晶氧化锆(Tetragonal zirconia polycrystal,Y-TZP)。它具有优良的稳定性、耐磨损性和生物相容性,挠曲强度可达900~1200Mpa,断裂韧性为9~10MPa/m1/2,是致密氧化铝的2倍,是二硅酸锂玻璃陶瓷的3倍,多用于后牙冠和多单位固定桥修复。

    临床上造成氧化锆修复失败的主要原因是饰面瓷的崩裂。尽管可以通过减慢加热和冷却速度的加工方法改善崩瓷率,但现在较少有这样的临床文献报道。与传统的氧化锆底冠加饰面瓷相比,全锆修复体具有以下优势:①不需要上饰面瓷,避免了崩瓷,对于后牙的固定桥修复效果可观。Ramos等体外疲劳测试表明,在活塞(100N,3Hz)持续作用2×106个循环后,全锆修复体的失败率远低于传统氧化锆。②备牙量更小,保留了更多的牙体组织,对于面间隙不够的病例适用。以全锆修复体VitaYZT(VITA)为例,其后牙全冠备牙量为面≥0.7mm,邻面≥0.5mm,肩台≥0.2mm,远小于传统氧化锆加饰瓷全冠的备牙量(面≥1.4mm,邻面≥1.2mm,肩台≥0.5mm)。③随着材料的发展,新型的高透性全锆修复体不断出现,改进氧化锆材料的透明度。如2014年推出PRETTAUANTERIOR(Zirkonzahn),具有与二硅酸锂玻璃陶瓷同样的透光性,且强度远高于玻璃陶瓷(>670MPa),可很大程度地取代玻璃陶瓷作为前牙的美学修复。④对对颌天然牙的磨损较小。有研究表明,尽管氧化锆的硬度远大于玻璃陶瓷,但高度抛光的全锆修复体对对颌天然牙磨损程度小于玻璃陶瓷。3M Monolith和3M Translucent(3MESPE)还能用于夜磨牙的患者(单冠或三单位的固定桥)。尽管全锆修复体拥有很多的优越性,由于缺乏饰面瓷,氧化锆材料在水热环境中长期使用存在低温老化现象,临床操作中修复体表面是否高度抛光对摩擦性能产生的影响、美学性能提高带来的强度减少,仍需要长期的临床实践来证实和改良。

    二、树脂-陶瓷复合材料/类陶瓷材料

    随着美学修复的不断发展,新型的玻璃陶瓷和多晶陶瓷不断出现,但这些材料在临床应用前通常都需要经过一个费时的热加工处理过程。不仅如此,目前用于修复牙体缺损的材料其弹性模量都远低于(高分子复合材料)或远高于(陶瓷材料)牙釉质和牙本质的弹性模量。因此在近几年,一种新型的CAD/CAM树脂-陶瓷复合材料开始出现在市场上,由陶瓷颗粒(>50%重量)高度填充在有机物支架中。有学者认为,根据2013年ADA《牙科规程和命名规则》中对于陶瓷的定义,可将这类由陶瓷材料为主要构成,有机聚合物为辅的复合材料归类为陶瓷材料。尽管如此,国际上目前对此仍存在争议。因此,本文将该类材料作为一种类陶瓷材料单独介绍。

    与传统的陶瓷材料相比,由于含有有机物支架而具有特殊的性能,它有以下优势:①与牙本质的弹性模量更接近;②降低了材料的脆性和硬度,更易切削;③更便于使用树脂修补;④调改后不影响强度,临床操作简便;⑤对天然牙的磨耗远小于玻璃陶瓷;⑥不需要热加工处理,其设计和制作可在椅旁完成。2013年推出的VitaEnamic(VITA)是世界上第一个树脂-陶瓷复合材料,由86%重量的长石质玻璃陶瓷与树脂聚合物组成的双重网络结构。其强度约为150~160MPa,弹性模量约为30GPa,非常接近牙本质。有学者将它归类为玻璃渗透陶瓷。与传统的牙科陶瓷材料相比,其韧性和弹性加强,比现有树脂材料耐磨性、强度及抗变色能力更优异,与天然牙釉质磨耗程度相似。同时拥有高透明度,可很好地完成前牙的美学修复。除此之外,材料的可加工性能,边缘稳定性都优于其他的CAD/CAM陶瓷。其最小备牙量也小于玻璃陶瓷,适用于贴面、嵌体、高嵌体、单冠及微创修复,如制备量明显不足和修复空间非常有限的病例。

    Lava Ultimate(3MESPE)是一种树脂纳米陶瓷,由约80%重量的SiO2、ZrO2、聚合物SiO2/ZrO2纳米陶瓷填料充填在经加工处理的树脂支架中形成。其美观性能好且持久,具有200Mpa的高强度,可作为后牙的修复体。在临床应用中,因为作为单冠存在脱粘接的可能性,故其应用较VitaEnamic局限,仅用于嵌体、高嵌体及贴面,且嵌体和高嵌体的牙体预备要保证有最大限度的内部固位设计。

    目前,这类材料仍存在一些缺陷,如耐磨性、透光度不如玻璃陶瓷,且研究仍局限于体外试验,临床文献的报道较少。

    三、表面处理和粘接

    临床上,影响陶瓷及类陶瓷修复材料适应证和成功率的一个非常重要的因素就是材料的粘接。不同成分的陶瓷材料其推荐的粘接方法不同。目前临床上陶瓷粘接首选树脂类粘接剂。含有玻璃基质的陶瓷材料(长石质瓷、玻璃陶瓷),临床上最常用的增大粘接强度的方法就是氢氟酸酸蚀和表面硅烷化。因结构中存在大量的Si-O键,可以被氢氟酸酸蚀形成微观的沟纹和小孔,使瓷表面与树脂形成机械锁扣作用,从而提高了粘接强度。使用浓度2.5%~10%的氢氟酸溶液酸蚀2.0~3.0min效果最佳。但值得注意的是,玻璃渗透陶瓷因其玻璃成分的含量少,酸蚀不足以使其表面足够粗糙,因此临床上通常不使用酸蚀处理。硅烷偶联剂可与瓷表面的SiO2形成共价键和氢键,同时与树脂形成共聚,显著地提高了粘接强度。因此,含玻璃基质的陶瓷材料粘接强度好,对于固位力较差的修复体,如瓷贴面、嵌体、高嵌体,其可靠性较高,临床评价其5年成功率为93%~98%,10年成功率为64%~95%。

    多晶陶瓷因为不含玻璃成分无法被传统的酸蚀剂蚀刻,因此粘接强度不及玻璃陶瓷,尤其是氧化锆陶瓷,其应用大大地受到粘接性能的限制,故不建议用作贴面。Inokoshi等回顾了大量的文献得出,对氧化锆表面进行改性(化学摩擦硅涂层或Al2O3喷砂)后使用含有磷酸酯类(MDP)的处理剂和粘接剂粘接强度大且持久。VitaEnamic与传统玻璃陶瓷的表面处理方法相似,因其表面的玻璃成分可被氢氟酸选择性地去除,露出树脂支架,增大了粗糙度,推荐使用氢氟酸酸蚀和表面硅烷化。研究表明其粘接性能可靠,强度高于Lava Ultimate,与Vitablocs MarkII相等,略小于二硅酸锂玻璃陶瓷(IPSe.maxCAD)和ZLS(VitaSuprinity,CeltraDuo)。LavaUltimate不可使用氢氟酸或磷酸处理,如果作为临时修复体不能使用含丁香油的粘接剂。需要注意的是,树脂-陶瓷复合材料作为永久修复体目前只能使用树脂类粘接剂。

    综上所述,口腔陶瓷及类陶瓷修复材料在近几十年发展迅速,在不久的将来也会有更多的发展和突破。面对越来越多的选择,临床医生应更全面了解材料的分类和特点,根据材料的强度、透明度、粘接性能等,同时考虑患者的经济能力和基牙条件作出最合理的选择。

编辑: 陆美凤

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