全解剖式氧化锆修复体的发展

2018-1-2 11:01 来源:中国实用口腔科杂志
作者:战德松 王新桐阅读量:10601

    20世纪90年代初,氧化锆开始进入义齿加工领域,作为惟一具有相变增韧机制的牙科陶瓷材料,凭借其优越的机械性能、良好的生物相容性及对放射线影像的低干扰,已逐渐取代传统的金属烤瓷材料,被越来越广泛地应用于口腔修复领域。目前临床上主要使用的是以三氧化二钇(Y2O3)为稳定剂的四方多晶体氧化锆(Y-TZP),主要产品有LAVA(3M,美国)、Cercon(Degussa,德国)、Cereorl(Dentsply,美国)、In-CeramYZ(VITA,德国)和Everest(Kavo,德国)等。

    传统氧化锆修复体是由基底冠及其表面烧结的饰瓷共同构成的双层结构,较高的崩瓷率往往是导致修复体失败的原因。然而随着氧化锆透明度的不断改善,计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)及口内数字化扫描等新技术的应用,采用无需饰瓷的半透明单片氧化锆(monolithic translucent zironia)制作出的全解剖式氧化锆修复体(full-contour Zironia prostheses)凭借其优异的美学效果、微创的修复理念以及更广泛的适应证将被愈来愈多地应用于临床。

    1.氧化锆基本性能

    氧化锆的挠曲强度为900~1200MPa,断裂韧性约为7MPa·m1/2,是氧化铝陶瓷的2~3倍,拥有比其他口腔陶瓷材料更加优异的机械性能。在不同温度时,氧化锆存在四方相(t相)、单斜相(m相)及立方相(c相)三种晶体形态。当其表面产生裂纹时,裂纹顶部的应力集中使四方相晶体转变为单斜相晶体,相关的能量吸收及体积膨胀产生的压应力可使其外展趋势中断,即氧化锆的相变增韧机制。长期处于低温或潮湿环境下,四方相晶体也会缓慢向单斜相发生转化,产生微裂纹,称为氧化锆的低温老化现象(low-temprature degration,LTD),影响氧化锆修复体的使用寿命。

    目前针对LTD的大部分研究集中于模拟氧化锆加速老化之后其生物学及力学性能的改变。在锆粉的生产过程中,通过合理改良晶体颗粒大小、稳定剂种类及减少残余应力等方法,有效提高氧化锆的抗老化性能。氧化锆稳定剂的种类很多,以Y2O3为稳定剂的Y-TZP性能较稳定,目前在临床上应用最为广泛。以二氧化铈为稳定剂的Y-TZP及氧化铝纳米复合材料(Ce-TZP/A)被证实具有更高的硬度、断裂韧性和完全耐低温老化性能,作为新材料应用前景极佳。氧化锆稳定的化学性能也给修复体的粘接带来了一定困难。Borges等研究表明,氢氟酸蚀刻也很难改变氧化锆表面的显微结构形态。关于氧化锆预处理剂及表面改性方面的研究很多。

    Koizumi等认为,含10-甲基丙烯酰氧癸基双清磷酸盐(MDP,可乐丽,日本)的预处理剂有助于增强氧化锆与复合树脂粘接剂的粘接,与Nakayama等的研究结论相一致。

    2.氧化锆透明度的发展

    全瓷材料的透明度是控制美观的首要因素,同时也是选择修复体材料需要考虑的重要方面。过去认为,氧化锆是一种不透明材料,而Baldissara等的研究肯定了氧化锆材料具有一定的半透明度,且厚度越薄透光性越好。有实验记载,IPSe.max®ZirCAD及LAVA™Zirconia两种氧化锆的透明度甚至可与人牙本质媲美。Kanchanavasita等曾比较6种氧化锆在不同厚度的透明度,结果发现,氧化锆厚度与透明度的关系近似于对数曲线,即氧化锆修复体的透明度会随厚度降低而显著增加。此外,氧化锆的半透明度还与晶体尺寸、含量、烧结次数、折射系数和孔隙率密切相关,其中折射系数与晶体尺寸的影响最为明显,晶体尺寸越小、折射系数越低,产生光的散射越少,材料越透明。

    小于可见光波长(0.4~0.7μm)的亚微米级晶体及小于0.1%的孔隙率产生的透明效果被认为较为理想,然而晶体尺寸也不宜过小,否则会影响材料的机械强度。传统氧化锆折光系数为2.1~2.2,受透明度限制,若不上饰瓷多应用于后牙,而随着近年来氧化锆生产技术的不断发展,国内外各大厂家不断推出了透明度较高的氧化锆瓷块,如臻瓷(威兰德,德国)、LavaPlus(3M,美国)、炫彩AT(爱迪特,中国)、“TT”玉瓷及“ST”超透(爱尔创,中国)等,使全解剖式氧化锆修复体在前牙美学方面的应用成为可能,甚至可达到比传统上饰瓷氧化锆修复体更加理想的美学效果。

    德国Cercon氧化锆全瓷系统是世界上第一个把CAD/CAM概念引入氧化锆全瓷修复体设计和加工的品牌,2002年进入中国市场成为数字化技术应用的一个变革,也是目前国内外应用最广泛的一个系统,其产品按外形分为两大类:圆柱形的Cercon瓷块及Cerconbasicdisk瓷盘。Cercon系统采用传统二次烧结的方法,在CAD/CAM设计切削出的基底冠表面堆塑饰瓷,但并未推出适用于前牙全解剖式修复体的透明度较高的氧化锆产品。Lava氧化锆的应用也相对较早,目前已在50余个国家使用,其产品按透明度主要分为Lava氧化锆及LavaPlus超透氧化锆两大类,其中LavaPlus超透氧化锆配合其18种专利染色液加6种特殊染色液及LavaCAD/CAM系统可制作出边缘适合性及自然通透性优异的全解剖式氧化锆修复体。爱尔创作为国产品牌的代表,其美学修复氧化锆的执行标准参照植入人体用氧化锆质量标准ISO13356(2008),对锆粉的强度、密度、烧结后平均尺寸及加速老化后表面单斜晶相的百分比都有严格要求。其产品按照系统兼容性可分为开放系统氧化锆、Cercon系统兼容氧化锆、Sirona系统兼容氧化锆及手动氧化锆等。

    “TT”玉瓷及“ST”超透两种氧化锆产品可用于不上饰瓷的全解剖式修复体,尤其是前牙美学修复,其冠修复体最薄处仅为0.3~0.5mm,牙体预备量与传统全瓷冠相比大大减少,符合微创修复的发展理念。“TT”玉瓷可达到与玻璃陶瓷相近的49%的优异透光率,而挠曲强度高达玻璃陶瓷的2~3倍。

    3.对天然牙的磨耗

    全解剖式氧化锆修复体因无饰瓷直接接触对颌牙牙面,硬度较高的氧化锆是否会造成对颌天然牙牙釉质过重磨耗?Jung等比较了抛光的氧化锆、长石陶瓷及上饰瓷氧化锆经240000次咀嚼循环实验对天然牙产生的磨耗,结果显示氧化锆对牙齿的磨耗程度小于长石陶瓷,对保护对颌天然牙更有益。即使低温老化现象会使氧化锆表面逐渐变粗糙,但Burgess等研究表明,氧化锆在模拟低温老化实验后对对颌牙的磨耗与未老化组比较并无显著差异。大量有关氧化锆与牙体组织的摩擦实验表明,修复体对天然牙的磨耗与材料的硬度并无直接关系,而与其显微结构、接触面粗糙程度及口腔环境密切相关。由于氧化锆具有细小均匀的结构,因此经过适当的抛光可以得到相对光滑的接触面,提示临床上全解剖式氧化锆修复体戴入前细致的抛光处理至关重要。

    高度抛光的全解剖式氧化锆与上饰瓷的双侧层结构氧化锆修复体相比,由于摩擦面存在的磨蚀性颗粒种类少,表现出对釉质更少的磨耗,甚至比天然釉质本身对釉质的磨耗量还少,非常适用于承受咬合力量大同时对美观要求又相对较低的后牙区,不仅可减少对对颌牙牙釉质的磨耗,亦可避免因崩瓷导致的修复体失败。

    4.与数字化技术的结合

    数字化印模或间接法扫描石膏模型是CAD/CAM设备数据采集的两种途径。间接法由于印模材聚合收缩、石膏膨胀及人为因素等,产生误差的环节比口内直接扫描数字化印模要明显增多,可见数字化印模的精确度高于传统取模,相关Meta分析结果也支持此结论。半透明全解剖式氧化锆修复体一般相对较薄,最薄处仅0.5mm左右,对边缘密合性的要求较高,若临床试戴出现不合适,调改机会少,长时间调磨产热也会导致氧化锆内部产生一定的残余应力及微裂纹。使用数字化口内扫描仪可有效减少修复体内部微缺陷的产生,提高修复体的制作精度和边缘密合性,减少椅旁调改。临床诊疗时间的缩短、新技术的使用也会优化患者的诊疗体验,增加患者满意度。

    目前临床上应用较多的口内扫描系统有Cerec系统、Trios系统、LavaC.O.S系统以及iTero系统等,各系统、型号扫描仪之间的精度并无显著差异,但准确度由于颈部肩台及邻面倒凹等扫描盲区的存在会有所不同。以丹麦3shape公司的Trios口内扫描仪为例,其采用的共聚焦显微成像技术“超快光学切片”,可周期性地自动变焦,呈现出多层次动态连续拍摄的三维图像,并可清晰显示倒凹及边缘线位置,医生扫描时发现牙体预备不当处可及时进行口内调改,有利于保证共同就位道。所采集的数字化印模为开放性STL数据格式,可直接传输到计算机中使用CAD/CAM系统进行设计制作。另外,使用数字化印模可减少传统印模材料与石膏的大量浪费,且全解剖式氧化锆修复体不堆塑饰瓷,无需3D打印实体模型,两者相结合更加节约成本。

    5.临床应用

    传统上饰瓷的氧化锆修复体是基底冠加饰瓷的双层结构,这种双层结构的修复体出现临床失败的最主要原因是瓷层碎裂。研究表明,以氧化锆为基底的饰瓷甚至比传统的金属烤瓷冠更易出现碎裂。At等认为,咀嚼压力、温度变化、唾液浸泡等促进氧化锆老化的因素并不影响修复体的长期边缘适合性及完整性,而氧化锆的饰瓷技术会对修复体的边缘密合性造成一定影响,这与其他研究结果相一致。饰瓷与氧化锆结合的界面上往往存在部分残余应力,可能与瓷层的反复烧结冷却及饰瓷与氧化锆的热膨胀系数相差过多有关,且为了降低饰瓷的碎裂率,需要在牙体预备时磨除较多的牙体组织来保证瓷层一定的厚度,对于咬合紧、切端菲薄等修复空间有限的患者则难以适用。

    半透明全解剖式氧化锆修复体可最大程度减少此类不利应力的产生,同时节省修复空间,达到薄透而自然的美学效果。由于该类氧化锆的透明度较高,选择临床适应证时需针对情况具体分析:若基牙着色较深,如重度四环素牙等要慎用;在进行前牙美学修复时要注意中线两侧切牙缺损或缺失的对称性;当基牙存在倾斜扭转、咬合紧、过度磨耗、深覆深覆盖等导致修复空间不足的特殊情况时,推荐优先选择超透全解剖式氧化锆冠桥修复。目前有关半透明全解剖式氧化锆修复体临床效果的研究还处于相对较少的状态。郭建徕等对比了4种透明度较高的氧化锆材料(IPSE.maxPress、VitaIn-CreamYZ氧化锆、CerconHT氧化锆、爱尔创UpceraST氧化锆)有或无饰瓷修复体对颜色再现的差异性,结果4种传统上饰瓷氧化锆修复体均能满足临床需要,全解剖式修复体组的Vita与CerconHT修复体不被接受而另两种材料可以接受,认为在天然牙无明显变色或染色、颜色均一且对强度要求较高时可选择全解剖式修复体。

    陈磊等对Lava全解剖式氧化锆修复体的3年随诊观察显示,使用其能够成功修复后牙牙体缺损,避免瓷层崩碎的同时减少了牙体预备量。丁晨等短期随访了运用CAD/CAM系统优化设计Upcera超透氧化锆材料针对修复空间有限病例的修复效果,认为其对这些特殊病例具有很高的临床应用价值。

    综上所述,伴随着氧化锆透明度的不断改善及口内扫描技术的应用,全解剖式氧化锆修复体从早期的主要在后牙区应用逐渐发展应用于前牙美学修复,并取得了不亚于传统上饰瓷氧化锆修复体的良好临床效果及患者满意度,具有广泛的应用前景,其长期临床效果尚有待进一步观察。

编辑: 陆美凤

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