数码全瓷修复技术的现状及展望

数码全瓷修复技术的现状及展望万乾炳(四川大学华西口腔医院固定修复科成都)【摘要】近二十多年口腔瓷材料的物理机械性能和操作工艺得到了巨大的发展，全瓷修复技术因具有良好的美观效果和生物相容性，正在逐渐取代金瓷修复技术。数码全瓷修复技术是指采用计算机辅助设计和计算机辅助制造(CAD／CAM)技术制作完成全瓷修复体的技术，E1前大量的全瓷修复体都是采用数码技术完成的，是近年来研究和临床应用的热点。本文将从数码全瓷技术的必要性、CAD／CAM技术、牙体预备与修复体的设计和制作、材料选择、全瓷粘接技术等方面讨论数码全瓷修复技术的现状和发展。[关键词】数码：全瓷修复；计算机辅助设计和计算机辅助制造[中图分类号】R783．1【文献标志码】A【doi】10．3969／j．issn．1673—5749．2011．05．001Review and prospect of digital all—ceramic restorationsWattQianbing．(Dept．可。FixedProsthodontics，WestChinaHosl>it(d()厂’Stom(aology,SichuanUniversity,Chengdu，China)【Abstract】In recent twenty years，the physical and mechanical properties and the operation process of dental ceramic materials have gotten a huge development．All-ceramic restorations have good esthetics and biocompati— bility，SO they are replacing porcelain fused metal restoration gradually．Technology of digital all—ceramic restora— tions use computer aided design and computer aided manufacture(CAD／CAM)to manufacture all——cei’amic restora—— tions．At present，a lot of all-ceramic restorations are completed by digital technology which is a hot spot in recent researches and clinical applications．This article will summary and prospect of digital all—ceramic restorations by necessity of digital all-ceramic restorations，CAI)／CAM，design and manufacture of restoration．matel‘ial selection， all-ceramic bonding techniques．[Key words】digital： all—ceramic restoration； computer aided design and computer aided manufacture全瓷材料可根据组成结构和制作工艺进行分类，按组成结构可分为云母基玻璃陶瓷、硅酸盐类及磷灰石玻璃陶瓷、玻璃渗透尖晶石、氧化铝及氧化锆陶瓷、多晶陶瓷等；按制作工艺则可分为粉浆涂塑技术、压铸技术及机加工技术等，其中机加工技术又包括精密复制机加工技术、计算机辅助设计和计算机辅助制造(computer aided design and computer aided manufacture，CAD／CAM)技术等。数码全瓷修复技术是指采用CAD／CAM技术制作完成全瓷修复体的技术，目前大量的全瓷修复体都是采用数码技术完成的。CAD／CAM技术的发展已有几十年的历史，但初期其主要用于加工长石质陶瓷，其强度较低，适用范围【收稿Et期】2011—07—11：【修回日期】2011—08—22【基金项目】国家教委回国留学人员科研启动基金资助项目[教外司留(2002)247]【作者简介】万乾炳(1967一)，男，四川人，教授，博士【通讯作者】万乾炳，’Fel：028—I窄，临床应用一直不J、+泛。随着以氧化锆为代表的新一代高强度、高韧性的全瓷材料的异军突起，数码全瓷技术才在临床得以广‘泛的开展起来，全瓷修复的适应范围也大大扩展，标志着全瓷修复时代的来临。本文将从数码全瓷技术的必要性、CAD／CAM技术、牙体预备与修复体的设计和制作、材料选择、全瓷粘接技术等方面讨论数码全瓷修复技术的现状和发展。1为什么需要数码全瓷技术全瓷修复技术应用于临床已有很长的历史，最早的陶瓷修复体就是全瓷修复，但由于早期的全瓷材料在强度和适合性方面都难以让临床完全满意，20世纪中叶才出现了采用金属基底增强的金属一烤瓷修复体，解决了强度和适合性的问题，金瓷修复体成为临床固定修复的主流。但金瓷修复体金属基底的存在使得金瓷修复体在美观、生物安全性上出现一些诸如颈缘变黑、金属过敏等·498·问题。为了制作更美观和健康的全瓷修复体，寻找强度更高的全瓷修复材料成为人们的需求。以氧化锆为代表的多晶陶瓷的出现正好满足了人们对强度的需求，特别是相变增韧氧化锆陶瓷，抗弯强度可达900～1200MPa，断裂韧性可达6～8MPa·m。2lm】。氧化锆存在于自然界中，有3种不同的晶体结构：室温下的单斜相、1170 oC为四方相、2370℃为立方相|3I。在烧结过程中氧化锆将发生相的转变，冷却过程中从高温下的四方相转变为室温下的单斜相晶体将发生4．4％的体积膨胀，超过氧化锆晶粒的弹性限度，导致材料的开裂。加入少量(3％～8％)的CaO、Y：O，或CeO：作为稳定剂，可以将四方氧化锆稳定在室温下，该状态处于亚稳态，仍有向单斜相转变的趋势。在受到应力时，裂纹扩展的尖端存在应力集中区，将诱导晶粒发生相转变，相变的体积膨胀将阻止裂纹的进一步扩展，即降低单位面积应力强度，可起到增强增韧的作用。多晶陶瓷获得高强度的前提是陶瓷的致密烧结，确保陶瓷内部没有缺陷和气泡，常规的陶瓷粉体堆积密度只有理论密度的70％，致密烧结时就会伴随着30％体积收缩或10％的线收缩，如此大的收缩，采用常规的补偿收缩的机制(如包埋料的凝固膨胀等)无法补偿。为了达到修复体良好的适合性，收缩量需要进行精确地预计和补偿，数码全瓷技术应运而生，这一数字化缩放技术可根据预烧瓷块的收缩率事先予以放大，瓷块烧结致密后可以恰好补偿其收缩。固相烧结陶瓷直接通过高温烧结将晶粒结合在一起，而不加入任何基质材料，形成致密、无孔隙、无玻璃的多晶结构。该陶瓷具有很高的强度和韧性，结合数码全瓷技术可以精确控制坯体的收缩率，因此可应用于冠和桥等高强度底层的制作。正是由于数码全瓷既解决了强度问题，又解决了适合性问题，使得以氧化锆为代表的数码全瓷修复迅猛发展。2CAD／CAM系统CAD／CAM系统包括数据采集系统、计算机辅助设计系统和计算机辅助制造系统3部分，分为椅旁一次就诊完成的椅旁CAD／CAM系统和技工室应用的技工室型CAD／CAM系统。椅旁CAD／CAM系统的代表是CEREC系统。将患者口腔中的预备体喷雾上氧化钛粉末，用红国际口腔医学杂志第38卷5期2011年9月WWW．gjkqyxzz．on外线相机扫描成像，并在电脑上重建3D光学印模，口腔医生可以在3D模型上修改设计修复体外形以获得理想的解剖结构和咬合接触，并选择瓷块的颜色输入电脑，计算机会显示使用哪种瓷块最为合适。根据计算机设计的瓷块在诊室内进行铣削，制作出带有铸道的修复体，去除铸道后，修复体即可在患者的口腔中试戴，邻面触点可进行调整，如果修复体达到强度和美观要求，则可直接进行粘接。这种椅旁型CAD／CAM系统价格贵，占用椅位时间长，看似一次完成省时，但临床医生并不太喜欢应用，且多半只能切削长石瓷，强度较低，颜色层次有限，临床应用并不普遍。技工室CAD／CAM系统不需要每个医院、每个诊室购买昂贵的CAD／CAM系统，只需像常规修复体制作一样将模型送到加工中心，即可制作数码全瓷修复体，使更多的患者享受到数码全瓷修复带来的好处。一般需要患者2次就诊，临床医生既可以直接扫描预备体并将数字印模结果送至技工室，也可以取传统的印模，灌注石膏模型后送技工室扫描模型获取数字模型，然后在数字模型上制作高强度的全瓷修复底层，再在底层表面堆塑表面饰瓷，完成数码全瓷修复体。3适合性数码全瓷修复体的适合性如何是很多临床医生关心的问题。对适合性来讲，目前一般多采用McLean等141的观点，即边缘适合性不超过120¨m。研究显示，目前数码全瓷修复体的边缘适合性一般都小于100 um，可达到很好的精度(图1)。目．-t＼趟司丑恻《划ABCDEFGHIA：LavaTM修复体；B：对照组(铸造金属)；C：EverespZHD：CEREC@InCeramZr：E：Wieland@Zeno：F：Everest@ZSG：Pmcera@Forte：H：Procera@MOD40：I：Procera@Piecolo。图l部分CAD／CAM系统的边缘适合性Fig lMarginal fit of partCAD／CAM systems4牙体预备和修复体的设计和制作数码全瓷修复体的牙体预备要求与金瓷修复陶际口腔医学杂志第38卷5期20】1年9月WWW．gjkqyxzz．ell体类似，牙体预备前牙切端预备至少1．5 mm，轴面1．0 mm(美学区域的轴面预备需达到1．5 mm)，聚合度为4。～6。；后牙袷面预备达1．5 mm，轴面1．01TlIIl，聚合度40～6。。颈缘肩台的预备形态有很多，圆缓的浅凹型是推荐的形态。需要指出的是，由于数码全瓷采用机加工切削方式成型，受制于切削车针的粗细，前牙切缘不能制备成锐边，而应该制备成半径为0．4 mm以上的圆弧形；后牙骀面则应制备成角度大于120。的平缓曲面。与制作传统的烤瓷修复体需修整代型的边缘并进行修复体设计一样，数码全瓷修复通过获得牙预备体详尽的数据后，技师能够通过计算机进行设计，并根据预备体、龈边缘、邻牙及咬合来确定其适合性，还可以通过计算机软件的设计工具精修，运用计算机辅助设计软件，町形成理想的邻接触关系，确定合理的咬合关系。在铣削过程中，计算机显示的修复体形貌将被复制再现。底层冠的良好设计是饰面瓷获得支持的基础，底层冠表面留给饰面瓷的空间不应大于2 mm，否则可能导致崩瓷。饰面瓷空间过厚或过薄都会造成应力的集中，可能出现崩瓷。氧化锆弓饰面瓷的结合关系尚未完全清楚，氧化锆底层与饰面瓷的结合界面是修复体的薄弱位置，容易发生崩瓷。底层与饰面瓷的热膨胀系数不同、瓷的烧结收缩、饰面瓷的缺陷及在底层材料上的低润湿性等这些因素都可能是造成瓷崩的原因。尽管目前为氧化锆底层开发了特定的饰面瓷粉，与底层尽量匹配，但对于氧化锆底层与饰面瓷结合的研究仍然是现在关注的焦点。此外，在数码全瓷修复体的设计中还应考虑到全瓷桥的强度和抗疲劳性，连接体的横断面面积应不小于6．25 mm2，因此，当龈乳头与骀边缘嵴的距离大于4 mlTl时，才能考虑使用全瓷桥。研究BsI表明，对于氧化锆3、4或5单位桥来说，连接体的最小面积分别为2．7、4．0、4．9ITlm2。在全瓷桥制作中，龈端外展隙应合理，不能单纯为了美观扩展外展隙，否则难以保证连接体的面积，可能导致全瓷桥的断裂。不同品牌的氧化锆全瓷系统规定的连接体最小面积有所不同，Cercon系统为7 mm2，Laya系统为8～9ITllTl2，ProceraAllCeram系统为。另外，为了确保全瓷桥的抗折强度，基牙的高度也是获得氧化锆底冠正确的形态和连接体面积的基础。·499·5光学性能及美学效果数码氧化锆底层材料的半透性和颜色是修复体获得良好美学效果的基础。氧化锆全瓷底层材料尽管有优良的机械力学性能，但是其光学性能较差，在牙科陶瓷中，氧化锆晶体的折射率较高(2．20)，光的散射大，可见光透过率较低，无法完全满足修复体特别是前牙区修复的美学要求。In—CeramZirconia系统的半透性差，研究161表明，其几乎与金瓷修复体底层一样为不透明材料。单一相Y—TZP的全瓷底层材料如Cercon系统、Lava系统等，进行致密化烧结后消除了孔隙对光散射的影响，规则的晶粒排列结构减少了晶界对光的折射，可以获得较高的半透性。此外，氧化锆因机械强度明显高于其他全瓷底层材料，所需的底层厚度也相应减少(01]Lava系统的氧化锆底层厚度推荐为0．3～0．5 ram)，厚度的减少也明显提高了底层材料的透射率，相应饰面瓷的空间增大，提高了美学效果。研究【6I证明，0．3 mm厚Lava系统氧化锆底层半透性接近甚至高于0．8 mm厚的热压铸玻璃陶瓷。氧化锆底层与饰面瓷的折射率等光学性能不匹配，是造成目前临床氧化锆修复体美观性能相对较差的原因，因此改善饰面瓷的光学性能及饰瓷工艺成为了人们日益关注的问题。近来出现了在数码氧化锆底冠表面压铸玻璃陶瓷完成修复体的技术，这一技术结合了氧化锆陶瓷的高强度和玻璃饰面瓷透明度高的优点，压铸的玻璃陶瓷为氟磷灰石玻璃陶瓷，通过调整氟磷灰石晶粒的大小来改变透明度和乳光效果，使氧化锆修复体的美观效果得到了大大的提高。牙科用氧化锆陶瓷呈白里：色，为使氧化锆颜色接近牙本质的色泽和半透性，通常对氧化锆在致密烧结前进行着色，着色方法有2种：用着色液进行外着色，如Lava系统：或将着色剂加入氧化锆粉体中内着色，如Cercon系统。6材料的选择数码全瓷修复材料包括长石瓷、玻璃陶瓷、氧化铝、氧化锆等。随着口腔陶瓷加工工艺的改进，特定的CAD／CAM系统和铣削技术也促进了陶瓷的发展和应用。CAD／CAM使用的材料与传统的加工工艺不同，严格控制的工业陶瓷加工程序能够提高陶瓷结构的均一性、高密度、低孔隙率并降低残留应力，这些改善都能够提高临床数码全瓷修复的成功率。人们常常将CAD／CAM与氧化锆陶瓷联系在一起，其实这些系统可以加工任何陶瓷，包括玻璃陶瓷、渗透陶瓷及固相烧结陶瓷如氧化锆等。材料的使用主要依赖于功能和美学的需要以及是否为椅旁或技工室型CAD／CAM系统，对于椅旁CAD／CAM修复，通常会选择美学性能良好、只需较少的加工修整时间的材料(如白榴石加强玻璃陶瓷和硅酸锂玻璃陶瓷)，这样可减少患者的等待时间．提高工作效率。白榴石加强玻璃陶瓷(IPSEmpressCAD系统)和硅酸锂玻璃陶瓷(IPS e．max系统)可用于制作椅旁或技工室制作的CAD／CAM单冠修复体。白榴石加强的材料能够满足牙齿的强度和表面光洁度的需求，并通过与釉质相接近的光散射性能获得较好的美观效果。对于椅旁制作的修复体来说，强度也需要同时兼顾，硅酸锂玻璃陶瓷的CAD修复体能够提供400MPa的强国际口腔医学杂志第38卷5期2011年9月 www．gjkqyxzz．cn度，而白榴石增强的陶瓷则具有120～160MPa的强度，硅酸锂玻璃陶瓷常用作整块铣削烧结，以提高强度，如制作贴面等。强度高、但需要长时间致密烧结的氧化锆陶瓷材料则更适合于技工室型CAD／CAM系统，其可用于制作前、后牙单冠，前、后牙全瓷桥，一般可以制作3～5单位甚至多单位的全瓷桥，但桥体不能超过2单位。需要指出的是，氧化锆陶瓷的老化也是影响全瓷修复体力学性能的不利因素之一，循环咀嚼的机械压力和口腔潮湿的环境会加速这一进程，目前关于氧化锆的疲劳性能对口腔修复体的影响尚未完全明确。通过体外的模拟实验m1证明，尽管疲劳现象降低了氧化锆材料的机械性能，使抗压强度等力学指标有所下降，但其强度仍然能够满足临床的修复要求。常见数码全瓷用CAD／CAM系统适合制作的修复体种类和适合选择的材料具体见表l[9]。表1常见的数码全瓷用CAD／CAM系统Tab1Common digital all-ceramicCAD／CAM systems注：、／适合；一不适合。7，粘接7．1粘接树脂水f1汀全瓷修复体的粘接推荐使用树脂类粘接材料，其中粘接树脂水门汀具有高强度、高粘接性、低溶解性等特点，是目前应用最为广泛的全瓷粘接类材料。根据对牙本质表面的不同处理方法，树脂水门汀可分为全酸蚀粘接系统、自酸蚀粘接系统和自粘接树脂水门汀3种。全酸蚀粘接系统采用酸蚀剂处理牙本质，水

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