個性化牙色氧化鋯陶瓷托槽的粘結性能及色度學研究.pdf

1、研究背景：
　　 現(xiàn)代口腔正畸治療中，成年人已成為矯治的一大群體。成年人由于社交、職業(yè)等原因，對正畸治療的要求不僅僅停留在矯治后的美觀改善，對矯治器的美觀性也提出了更高的要求，希望出現(xiàn)“美觀的正畸治療”。這就要求矯治器更加隱蔽、美觀，符合部分患者尤其是成年女性患者的生理、心理需求。
　　 目前美觀矯治系統(tǒng)主要有三種:唇側美觀托槽矯治系統(tǒng)、舌側矯治系統(tǒng)、無托槽隱形矯治系統(tǒng)。唇側美觀托槽又包括唇側陶瓷托槽和塑料托槽。臨床使用

2、及研究最多的陶瓷托槽是氧化鋁陶瓷托槽，這類托槽具有美觀、強度高、耐磨損、生物相容性好等優(yōu)點，但氧化鋁陶瓷斷裂韌性較低，在矯治過程中及去除托槽時易發(fā)生斷裂，尤以托槽結扎翼斷裂最為常見。托槽斷裂不僅延誤患者的治療，而且患者有吸入托槽斷片的危險。塑料托槽在臨床應用中易著色、硬度和強度低、耐磨性差，在承受正畸力負載中易發(fā)生變形、損壞和槽溝蠕變?；谶@些缺點，塑料托槽已逐漸停止使用。舌側矯治系統(tǒng)及無托槽隱形矯治系統(tǒng)美觀性好，但是舌側矯治臨床操作不

3、便，對舌體刺激較大，影響發(fā)音以及口腔衛(wèi)生等;隱形矯治適應癥相對較窄，矯治效果不及固定矯治，且對患者依從性要求較高，一定程度上限制其在正畸臨床中的應用。目前各種矯治系統(tǒng)均存在一定不足，因此有必要研發(fā)新型矯治器系統(tǒng)。
　　 氧化鋯陶瓷由于具有較高的斷裂韌性、強度、硬度、耐磨性、化學穩(wěn)定性及生物相容性等優(yōu)良性能，從陶瓷材料中脫穎而出，成為最有發(fā)展前景的新型牙科結構材料。和氧化鋁陶瓷相比，氧化鋯陶瓷顯現(xiàn)出了更高的機械參數(shù)（抗彎強度為90

4、0-1200MPa，斷裂韌性為9-10MPa·m1/2，是氧化鋁陶瓷的2-3倍）。但是牙科氧化鋯陶瓷多呈白堊色，無法滿足臨床上對顏色匹配的要求。如果氧化鋯陶瓷本身的顏色能夠接近自然牙的色澤和半透性，就可以省卻不必要的遮色或減少飾面瓷的厚度，增加美觀性。所以人們通常將氧化鋯坯體浸泡于染色液內(nèi)進行著色，或在氧化鋯瓷粉內(nèi)添加著色劑進行著色，然后進行燒結，從而獲得與天然牙協(xié)調(diào)一致的美學效果。
　　 氧化鋯陶瓷的加工水平也在不斷提高，如利

5、用計算機輔助設計與計算機輔助制作(CAD/CAM)系統(tǒng)加工全瓷修復體，這種方法成為牙科陶瓷修復的研究熱點。CAD/CAM系統(tǒng)二十世紀七十年代開始應用于牙科學，以其快速、簡便、精確等優(yōu)點而獲得牙科醫(yī)生的認可和青睞。CAD/CAM系統(tǒng)在口腔科學中的應用主要集中在修復學，在正畸中主要應用于個性化舌側矯治和無托槽隱形矯治中。國內(nèi)外尚未見到應用CAD/CAM系統(tǒng)將可切削氧化鋯陶瓷加工成個性化牙色陶瓷托槽的報道。
　　 研究目的：
　

6、　 本研究將CAD/CAM技術、高強度氧化鋯材料以及個性化配色方案相結合，制作個性化牙色氧化鋯陶瓷托槽試件，并對其粘結性能和美觀性能進行評價，為陶瓷托槽加工工藝的優(yōu)化及美觀性的改進提供新的思路。為個性化牙色氧化鋯陶瓷托槽的開發(fā)和應用提供參考依據(jù)。
　　 材料與方法：
　　 第一部分
　　 收集40顆因正畸治療而拔除的無齲壞、修復體和其它肉眼可見釉質(zhì)缺損的上頜第一前磨牙，去除表面殘留的軟組織，消毒清洗干燥后，離體

7、牙表面噴涂阻射劑，并垂直固定于硅膠泥中，使用3Shape D700三維牙科掃描儀進行掃描并將數(shù)據(jù)保存為STL格式。將三維掃描的離體牙STL格式數(shù)據(jù)導入Pro/Engineer軟件，在Pro/Engineer軟件環(huán)境下，進行計算機輔助個性化氧化鋯陶瓷試件設計，試件大小為4mm×3mm×2mm。試件定位于離體牙牙冠唇面中心，其底面形態(tài)與對應牙面形態(tài)一致，將數(shù)據(jù)保存為STL格式。將氧化鋯陶瓷試件的STL格式數(shù)據(jù)導入WorkNC Dental軟

8、件中，應用DWX-50五軸數(shù)控牙科雕刻機對Upcera氧化鋯瓷塊進行加工。切削后的試件完全置于Upzir氧化鋯專用染色液A3色中浸泡著色5min，干燥后進行燒結，燒結溫度為1480℃，保溫2h。得到個性化牙色氧化鋯陶瓷試件。
　　 第二部分
　　 收集20顆因正畸治療而拔除的無齲壞、修復體和其它肉眼可見釉質(zhì)缺損的上頜第一前磨牙，隨機分為兩組。離體牙酸蝕30s，嚴格按照京津釉質(zhì)粘結劑和3M Transbond XT光敏樹脂

9、粘結劑的操作要求，將Fascination(R)2多晶氧化鋁陶瓷托槽粘結至牙冠唇面中心。24h后，應用ElectroPuls E1000電子動靜態(tài)萬能材料試驗機測定剪切粘結力。計算剪切粘結強度P(MPa）=剪切粘結力F(N)/粘結面積S(mm2)，統(tǒng)計粘結劑殘留指數(shù)，觀察托槽脫落后斷裂數(shù)以及釉質(zhì)表面出現(xiàn)明顯缺損的離體牙數(shù)。
　　 第三部分
　　 將第一部分中加工的40個氧化鋯陶瓷試件及其對應離體牙隨機分為A、B、C、D四

10、組，每組10顆。A組:試件粘結面無處理+京津釉質(zhì)粘結劑，B組:試件粘結面無處理+3M Transbond XT光敏樹脂粘結劑，C組:試件粘結面110μm氧化鋁噴砂10s(距離10mm，空氣壓力為0.4MPa)+京津釉質(zhì)粘結劑，D組:試件粘結面110μm氧化鋁噴砂10s(距離10mm，空氣壓力為0.4MPa)+3M Transbond XT光敏樹脂粘結劑。離體牙酸蝕30s，將四組試件按照要求粘結至對應離體牙牙冠唇面中心，24h后，應用El

11、ectroPuls E1000電子動靜態(tài)萬能材料試驗機測定剪切粘結力。計算剪切粘結強度P(MPa)=剪切粘結力F(N)/粘結面積S(mm2)，統(tǒng)計粘結劑殘留指數(shù)，觀察試件脫落后斷裂數(shù)以及釉質(zhì)表面出現(xiàn)明顯缺損的離體牙數(shù)。
　　 按照第一部分中介紹的方法額外加工兩個氧化鋯陶瓷托槽試件，其中一個試件粘結面采用110μm氧化鋁顆粒距離粘結面10mm，在0.4MPa壓強下噴砂10s。掃描電鏡分別觀察噴砂及未噴砂試件粘結面的表面結構。

12、>　　 第四部分
　　 隨機挑選10名門診正畸患者，編號為①-⑩。①-⑤號患者左上切牙與⑥-⑩號患者右上切牙為實驗組，①-⑤號患者右上切牙與⑥-⑩號患者左上切牙為對照組。使用ShadeEye-NCC電腦比色儀分別對實驗組上頜切牙的臨床牙冠唇面中心處進行比色。記錄被測牙根據(jù)Vita經(jīng)典16色系所顯示的比色結果。
　　 取患者的上頜硅橡膠印模，灌注超硬石膏，將石膏模型固定于D700掃描儀工作臺上，進行全方位掃描，對掃描影像

13、進行數(shù)字化牙頜模型的三維重建，并將數(shù)據(jù)保存為STL格式。將數(shù)據(jù)導入Pro/Engineer軟件，進行計算機輔助上頜切牙個性化氧化鋯陶瓷托槽的設計。中切牙托槽大小為4mm×4mm×2mm，側切牙托槽大小為4mm×3mm×2mm，試件大小的設定參考對照組Fascination(R)2氧化鋁陶瓷托槽。托槽定位于臨床牙冠中心，數(shù)據(jù)保存為STL格式。將數(shù)據(jù)導入WorkNC Dental自動化義齒加工解決方案，應用DWX-50五軸數(shù)控牙科雕刻機按設

14、計對氧化鋯預成坯體進行加工。按照比色結果將試件完全浸泡于不同色號的Upzir氧化鋯專用染色液內(nèi)5min，干燥后進行燒結，燒結溫度為1530℃，保溫2h。得到個性化牙色氧化鋯陶瓷托槽。
　　 使用電腦比色儀依次測定10名患者的上頜切牙臨床牙冠中心處色度值，色度系統(tǒng)采用CIE-1976-Lab系統(tǒng)。將氧化鋯陶瓷托槽和氧化鋁陶瓷托槽暫時固定于對應天然牙臨床牙冠中心處，電腦比色儀測定粘結于對應天然牙牙面上的陶瓷托槽的色度值。計算陶瓷托槽

15、與對應天然牙之間的色差值(△E)?！鱁的計算公式為△E=[(△L)2+(△a)2+(△b)2]1/2，△L、△a、△b分別為樣本間L、a、b值之差。
　　 結果：
　　 1.未噴砂組個性化氧化鋯陶瓷托槽試件與京津釉質(zhì)粘結劑和3M Transbond XT光敏樹脂粘結劑的剪切粘結強度分別為4.737±1.191MPa、4.272±1.012MPa，噴砂組個性化氧化鋯陶瓷托槽試件與兩種粘結劑的剪切粘結強度分別為9.762±2

16、.039MPa、8.848±1.211MPa。兩種粘結劑的剪切粘結強度無顯著性差異（P＞0.05）;噴砂組與未噴砂組的剪切粘結強度有顯著差異（P＜0.05），噴砂組顯著高于未噴砂組。
　　 2.氧化鋁陶瓷托槽Fascination(R)2與京津釉質(zhì)粘結劑及3M Transbond XT光敏樹脂粘結劑的剪切粘結強度分別為10.142±2.994MPa、13.790±2.889MPa。兩組剪切粘結強度有顯著差異（P＜0.05）。

17、r>　　 3.個性化牙色氧化鋯陶瓷托槽和氧化鋁陶瓷托槽與天然牙的色差值分別為3.145±1.745NBS、6.357±1.718NBS，兩組色差值有顯著差異（P＜0.05）。個性化牙色氧化鋯陶瓷托槽與對應天然牙的色差小于氧化鋁陶瓷托槽。
　　 結論：
　　 1.經(jīng)氧化鋁顆粒噴砂處理的氧化鋯陶瓷與3M Transbond XT光敏樹脂粘結劑及京津釉質(zhì)粘結劑的剪切粘結強度均可滿足正畸臨床粘結需要，且去除時不易引起釉質(zhì)損傷。

18、未經(jīng)表面處理時，氧化鋯陶瓷與兩種正畸常用粘結劑的剪切粘結強度較低，無法滿足臨床所需。
　　 2.正畸臨床使用的Fascination(R)2多晶體氧化鋁陶瓷托槽，與京津釉質(zhì)粘結劑及3M Transbond XT光敏樹脂粘結劑的剪切粘結強度均能滿足正畸臨床粘結需要，但是使用Transbond XT光敏樹脂粘結劑進行粘結時，去除托槽可能引起釉質(zhì)損傷，臨床醫(yī)生在使用時應小心謹慎。
　　 3.經(jīng)個性化染色的氧化鋯陶瓷托槽的美學效