全瓷修复材料的性能

1 全瓷修复材料的物理化学性能 一、全瓷修复材料介绍 全瓷材料自上世纪八十年代开始在临床应用，最早的铝瓷强度很低，加工技术是简单的烤瓷技术，精确度较差。全瓷材料优秀的美观效果和良好的生物相容性使其一经出现便倍受口腔修复医师和广大患者的青睐，逐渐成为最受欢迎的美观修复材料，而其力学性能和加工工艺也得以不断改善以适应更广泛的应用。全瓷修复材料发展至今已经从最初的单层材料发展为叠层复合材料，从玻璃陶瓷发展为氧化物陶瓷，加工工艺从烤瓷、铸造发展为计算机辅助设计和加工的精密切削工艺。现今的全瓷修复体已经具备良好的边缘适合性和较好的力学性能，能够满足大部分的美观修复要求。目前，用于帖面修复的全瓷材料可以为单层全瓷材料，而用于冠桥修复的全瓷材料的主流为叠层复合陶瓷，即由基底瓷和饰瓷两部分组成，基底瓷制作全瓷内冠满足修复体的强度要求，通过适的加工技术提供良好的边缘适合性，外层的饰瓷用以恢复修复体的解剖形态和美观要求。同时，基底瓷的光学性能也直接影响全瓷修复体的美观效果，饰瓷层的结构和力学性能也会影响整个全瓷修复体的强度。最后，两种材料之间的物理化学性能的匹配性直接影响界面质量，关系到全瓷修复体的稳定性和使用寿命。了解和认识各类全瓷材料的物理化学性能有助于正确选择和使用全瓷材料制作及满足美观需求又满足长期生理功能的美观修复体。本章主要介绍目前口腔修复临床常用的全瓷材料的物理化学性能以及与临床应用的关系。

（一）全瓷修复材料的化学构成（图） 首先基于目前叠层复合材料的应用方式，全瓷修复材料分为用于制作内冠和桥支架的基底瓷和外层的饰瓷。饰瓷材料的化学构成主要是硅酸盐玻璃，主要成分是SiO2, Al2O3, 还包括：Ca、Na、K、B等元素用于调节玻璃的熔点、流动性 2

等物理性能。同时含有微量的稀土元素用于体现不同的颜色特征，玻璃成分中散在分布少量ZrO2 或Y2O3微小的晶体结构，用于调节折射率，表现不同的透明度。当前常用的基底瓷材料根据其化学构成有以下几类：

1. 玻璃基质陶瓷：玻璃基质内含有不同晶体物质，以增强玻璃的强度和韧性。不同产品产生结晶相的方式不同，所含晶体的化学组成和结构不同。通常具有良好的透光度，通过加入不同比例的金属氧化物可以调整材料的颜色，美观效果较好，但强度较差。可以不经过饰瓷的修饰，直接制作嵌体、贴面和全冠修复体。也可以制作基底冠，通过烧结饰瓷完成最终修复体。

1) 长石玻璃陶瓷：主要由长石晶体和玻璃基质组成。主要代表产品是Vitablocs Mark Ⅱ(Vitablocs, Vita Zahnfabrik,Bad Säckingen, Germany)，扫描电子显微镜下显示的微观结构为玻璃基质中不规则地分布着大量透长石（sanidine）晶体，晶体的直径在3-7µm。依靠CAD/CAM技术加工，可以使用的系统是Cerec(Sirono, Dental System GmbH, Bensheim, Germany)系统。弯曲强度达到105MPa。 2) 云母玻璃陶瓷：主要由晶体相的云母和玻璃基质组成。代表产品Dicor(Dentsply/York Division, York, Pa.)含有55%四硅氟云母和45%玻璃基质。扫描电子显微镜下显示的微观结构是玻璃基质中不规则地分布着大量的盘状云母晶体，晶体的直径在1.0-10µm。 Dicor MGC加工方式是CAD/CAM技术，而Dicor 则通过失蜡铸造和微晶化处理的方法加工。可以直接完成嵌体、贴面、双尖牙全冠等修复体的制作，经过上色和上釉完成最终修复体。也可以制作前牙基底冠，通过烧结饰瓷部分完成最终修复体。其他产品包括：Olympus Castable Ceramics (OCC, Olympus Co., Tokyo, Japan) ，它除云母晶体外，另外含有ß锂辉石（ß-spodumene）晶体。 3) 白榴石增强玻璃陶瓷：主要由结晶相的白榴石和玻璃基质组成。代表产品IPS EmpressⅠ(Ivoclar-Vivadent, Schaan, Liechtenstein)的微观结构是玻璃基质中均匀分布35-55%四面体白榴石晶体，加热后瓷块可以融化，通过真空压力铸造方法加工。其弯曲强度可达175MPa，可以直接完成嵌体、贴面、双尖牙全冠的制作，经过上色和上釉完成最终修复体。也可以制作前牙基底冠， 3

通过烧结饰瓷部分完成最终修复体。其他产品包括：ProCAD（Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein），Optec-HSP（Jeneric/Pedtron Inc, Wallingford, Conn），Optec-OPC （Jeneric/Pedtron Inc, Wallingford, Conn），Cergogold（Degussa Dental, Hanau, Germany）等。 4) 二硅酸锂加强玻璃陶瓷： 主要由二硅酸锂晶体和玻璃基质组成。常用产品有IPS Empress Ⅱ（Ivoclar-Vivadent, Schaan, Liechtenstein），成品瓷块中有60wt%面条状或长条形二硅酸锂晶体，晶体的直径0.5-5µm。加工方法和设备与IPS EmpressⅠ相同，具有良好的透光度，颜色可以选择，美观效果较好，其弯曲强度（407MPa）较IPS EmpressⅠ明显增加。可以直接完成嵌体、贴面、后牙全冠的制作，也可以制作前牙基底冠和前牙三单位固定桥支架，还有报道用于制作全瓷粘接固定桥的支架。其他产品包括3G OPC （Pedtron Coperation, Wallingford, CT）等。 5) 镁铝尖晶石玻璃陶瓷：主要由镁铝尖晶石和玻璃基质组成。主要产品包括In-Ceram Spinel（Vita Zahnfabrik,Bad Sackingen, Germany），扫描电子显微镜下显示的微观结构是玻璃基质中分布着镁铝尖晶石晶体，晶体直径1-5µm。其加工方式是CAD/CAM技术, 可应用的系统是Celay system（Mikrona, Spreitenbach, Switzerland）和Cerec system（Sirono Dental System GmbH, Bensheim, Germany）。其他产品有Cerestore （Coor Biomedical, Lakewood, Colorado），加工方式是注射法铸造。

2. 玻璃渗透氧化物陶瓷 1) 玻璃渗透氧化铝陶瓷： 在疏松多孔的氧化铝中渗透了一定量玻璃成分。主要指In-Ceram Alumina（Vita Zahnfabrik,Bad Sackingen, Germany）产品，玻璃渗透前的胚体是不完全烧结的多孔高纯度氧化铝，其孔隙率是30%左右，孔隙的大小为1-5µ m，渗透后的陶瓷微观结构可见氧化铝结构之间充满了玻璃成分。多孔氧化铝胚体制作方法有两种，一种是将氧化铝粉末调和后，利用粉浆涂塑方法在耐火代型上成型，然后在1125℃高温下烧结2小时左右，在此温度下的氧化铝烧结是不完全烧结，烧结后形成疏松多孔结构，这种状态下的氧化铝质地较软，韧性较好。另一种方法是CAD/CAM技术，可应用的 4

系统是Celay system（Vita Zahnfabrik,Bad Sackingen, Germany）和Cerec system（Sirona Dental System GmbH, Benshein, Germany），不完全烧结的多孔氧化铝胚体制作成可切削的成品，通过数控车床切削成修复体形态。制作完成的氧化铝胚体在1100℃下进行玻璃渗透，渗透所用玻璃粉是镧系玻璃，融化后具有很好的流动性。氧化铝胚体的颜色是纯白色的，玻璃粉有不同颜色，可根据修复体所需的颜色进行选择。高温融化的玻璃进入多孔氧化铝的间隙之中，冷却后通过喷砂去除表面多余的玻璃，玻璃渗透之后，多孔氧化铝成为致密结构，增加了强度，此时氧化铝晶体的含量是85%。这种陶瓷材料的弯曲强度高于玻璃陶瓷，其中粉浆涂塑方法制作的弯曲强度是440MPa，CAD/CAM方法制作的弯曲强度是594MPa。其透明度较玻璃陶瓷有所下降，因此需要增加饰瓷恢复修复体外形和美观效果。用于制作基底冠和前牙三单位固定桥的支架，也有报道用于制作全瓷粘接固定桥的支架。 2) 玻璃渗透氧化锆陶瓷： 多孔氧化铝胚体中加入部分氧化锆成分，胚体的孔隙中渗透玻璃成分。主要指In-Ceram Zirconia（Vita Zahnfabrik, Bad Sackingen, Germany）产品，多孔胚体瓷块的主要成分是氧化铝，其中含有35%的二氧化锆，其作用是提高材料的强度和韧性，另外含有16%的CeO2作为稳定剂。加工胚体以及玻璃渗透的方法和过程与In-Ceram Alumina相同。玻璃渗透氧化锆陶瓷的弯曲强度（630MPa）优于玻璃渗透氧化铝陶瓷，可用于制作基底冠和前、后牙三单位固定桥支架。

3、 氧化物陶瓷 1) 致密氧化铝陶瓷：主要成分是完全烧结的三氧化二铝，氧化铝含量99.9%，少量的氧化镁添加剂作用是促进氧化铝完全烧结。显微结构是致密排列的三氧化二铝晶体结构。主要产品Procera AllCeram（Nobel Biocare）依靠CAD/CAM技术加工，具体方法后面再做详细介绍。弯曲强度可达690MPa，氧化铝陶瓷的颜色可以调节成近似牙本质的颜色，但透明度较差，需要增加饰瓷恢复修复体外形和美观效果。用于制作基底冠和前、后牙三单位固定桥的支架。 2) 氧化锆陶瓷：即含氧化钇稳定剂的二氧化锆(Y-TZP)，是目前产品种类最多