牙科全瓷冠修复材料和制作技术的研究

一、前  言

    陶瓷(ceramics)泛指无机非金属材料经过高温处理后形成的多晶聚集体。据出土的古陶瓷文物分析，陶瓷的历史可以追溯到九千年以前。早期的陶瓷只是陶器，人们用泥土作原料，以树木燃烧获得温度，使之烧结，得到一定强度、多孔和透气的制品。随着含铝成份较高的瓷土及高岭土原料的应用、高温技术的发展和釉的发明，产生了陶器到瓷器的第一个台阶。在中国出现了著名的唐三彩和邢窑白釉瓷。进入二十世纪以来，出现了一系列不同于硅酸盐化合物的陶瓷材料，如以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物等制成的陶瓷材料，进而由传统发展到先进陶瓷。这一阶段的先进陶瓷无论从原料、显微结构中体现的晶粒、晶界、气孔、缺陷等，在尺度上都处于微米级水平。因此，又称为微米先进陶瓷或精细陶瓷(fine ceramics)。牙科陶瓷的发展正是伴随工业陶瓷技术的发展而逐渐走向成熟。目前，应用于牙科领域的陶瓷材料主要有三种类型：
    ①应用于义齿的成品瓷，它是有长石、粘土、方石英等混合物经过高温处理而制成的：
    ②金属表面烤瓷，它是有钾长石和玻璃的混合物经烧结并能附熔在金属表面的饰瓷；
    ③全瓷修复材料。

    陶瓷作为口腔修复材料具有极佳的生物相容*、优良的耐腐蚀*和高度耐磨损*，尤其是它的独特的美学*能是金属材料和其它高分子材料无法比拟的。1903年，Land采用强度相对较低的长石瓷在临床上制作了第一个全瓷冠，然而，由于瓷的脆*和强度的不足，限制了临床的使用。1962年， Weinstein等发明一了瓷附熔金属技术，将金属基底结构的强度和瓷的美学*能有机的结合在一起制作出具有一定美学效果的金瓷修复体。这一成熟的技术目前已在口腔临床修复体的制作中得到了，广泛的应用。然而，由于瓷附熔金属修复体，其基底结构是不透光的金属，光线不能在基底结构中传导，直接影响了饰瓷透光*，使制作的修复体缺乏自然牙的活力(active)。同时，烤瓷合金中的金属离子不仅能使瓷修复体产生褪色，而且部分患者对金属有过敏反应。这些因素的存在促使了不需金属底结构的全瓷系统的研制。1965年Mclean和 Hughes研制了氧化铝增强的牙科瓷材料，并应用于临床。八十年代初，无收缩全瓷冠系统和Dicer可铸造陶瓷系统的应用，进一步改善了口腔修复体的美学*能。近十年来，人们采用了多种方法增韧和强化牙科用陶瓷材料，使其强度和韧*得到了很大提高。目前的牙科陶瓷材料不仅可以制作嵌体、贴面，而且可以制作色泽类似于天然牙的全瓷冠。这些制作全瓷冠的陶瓷材料，按其组成，可以分为：①玻璃陶瓷，②高铝瓷，③白榴石增强的长石瓷。按制作技术不同，可分为：①常规粉浆瓷，②铸造陶瓷，③可切削陶瓷，④热压陶瓷，⑤渗透陶瓷。伴随着高强度新型牙科陶瓷材料的研制成功和精密的制作技术应用，有效地降低了全瓷冠修复体的临床失败率，促进了全瓷修复系统的临床应用。

二、临床常用的全瓷修复材料和制作技术

1、铸造玻璃陶瓷技术

    1972年，Grossman报道了用可切削玻璃陶瓷经熔化、铸造制作牙科嵌体、贴面和人造牙冠的修复技术。八十年代中期，登士柏公司和康宁公司共同合作开发出离心铸造机和瓷化炉。玻璃陶瓷修复体制作工艺是在高温下(1350℃~1400℃)将富含SiO2和K2O的玻璃进行熔化，通过失蜡技术进行玻璃的铸造成型，制作修复体的坯体。再经过650℃的热处理成核，并在1075℃高温下控制品核生长，形成四硅氟云母晶体(KMg2.5Si2F2)，提高玻璃陶瓷的强度和韧*。由于这种陶瓷的透光作用好，并能混合来源于自然牙和周围软组织的颜色，产生变色龙作用(chameleon effect)。因而，修复体的表面仅需着色处理即可满足一般临床要求。九十年代初，临床医生开始利用铸造Dicor陶瓷制作基底冠，其表面用美学*能好的长石瓷作饰瓷处理，制作出一种新型的陶瓷全冠Willis glass crown。这种陶瓷全冠边缘粘结剂的浮渗量为30gm~60gm，临床适合*好，但该陶瓷的强度和断裂韧*较低。

2、热压陶瓷成型技术

    热压陶瓷制作技术首先由苏黎世大学口腔修复材料系在1983年研制成功。1986年，他们与列士支士登牙科公司合作开发研制出1PS．Empress陶瓷块和 Empress EP500热压炉。热压陶瓷制作工艺是将修复体蜡型放置在一个特殊设计的园柱型炉模上。用磷酸盐包埋料包埋，模型加热到850℃。打开上盖放入瓷块并盖上氧化铝堆进棒，按下自动按钮。炉子按所给程序自动加热到1150℃，并维持20分钟，粘滞的玻璃陶瓷材料在0.3~0.4MPa压力下注入模型，并完成瓷修复体的成型。在随后的瓷表面处理上有两种方法可获得满意的色泽。一是用与基体材料相似成份的表面釉瓷进行着色处理，得到相应的颜色，釉瓷的厚度一般为50～60um。二是表面饰瓷。在制作外形完整的蜡型后，去除将成为透明牙釉质部分的蜡，保留牙本质部分进行包埋，常规热压成型。然后在牙本质部分进行表面着色，最后表面再用常规长石瓷进行饰瓷。目前，热压技术不仅是牙科全瓷修复体的成型方法，而且通过热压可提高瓷的致密度，从而改善瓷的强度。这一技术具有操作简单、省时、费用小等优点，因而，在临床上得到很多的应用。目前，新一代的IPS－Empress 2高强度玻璃陶瓷已经在临床中得到了较好的应用。作者对30例患者72颗用Empress 2玻璃陶瓷修复的患者一年的临床观察尚未发现一例失败者。

3、In-Ceram技术

    In-Ceram技术是法国人Zyszblat于1987年发明的制作高强度、低收缩全瓷冠技术，也是牙科陶瓷全冠制作中唯一使用其专利技术命名的制作技术。 Levy 1991年报告了In-Ceram全瓷冠制作的过程。其方法是将高纯度细颗粒的 A1203粉末制成高体积分数(>65vol％)的注浆，涂塑在In-Ceram专用石膏代型上，并通过石膏的毛细管作用吸收水份。然后，将模型放在In-Ceram炉内在1100℃温度下烧结2h，形成多孔的A203骨架。在多孔的A1203骨架上，采用
特殊的镧硼硅玻璃，在1150~C高温下进行渗透，玻璃基质通过毛细管作用逐渐渗入多孔的氧化铝核中。用这种方法获得的陶瓷强度是常规玻璃陶瓷强度的两到三倍。

    经过玻璃渗透后的氧化铝核，再用Vita alpha瓷进行表面饰瓷，即可得到理想的类似于自然牙的修复体。

4、CAM加工成型技术

    随着计算机科学的发展，CAD／CAM技术已应用口腔修复领域，1986年西门子公司率先将牙科CAD／CAM商品化，并生产出Cerec I 型牙科CAD／CAM系统，它能完成简单的嵌体和前牙贴面的制作，不能制作全冠和后牙嵌体的咬合面。1994年西门子公司又推出Cerec II型牙科CAD／CAM系统，它不仅能完成嵌体、高嵌体及前牙贴面的制作，而且能制作全瓷基底冠和咬合面形态完整的全瓷冠。它是通过光学摄像系统采集口腔印模，在计算机上进行修复体的设计，并将图形文件进行数字化处理，传入计算机辅助制作系统，进行修复体的加工。1992年瑞士推出Celay Copy．milling系统。它的制作原理如同配钥匙一样，首先制作一个暂时*的树脂修复体轮廓，并以此作为模坯，用一机械式描绘系统，描记模坯形状，同时，将结果同步传到加工系统，进行修复体的制作。这两种系统的研制成功为牙科瓷修复技术提供了另一条途径。它们是采用工业预成瓷经过机械加工方法而得牙科修复体。目前，已成功地制作了嵌体，贴面和单个牙冠。常采用的切削瓷块有Vita Mark II、Dicor MGC．和In-Ceram部分烧结的铝瓷块。前两种材料在作为后牙嵌体时，仅需切削完成后抛光即可戴入患者的口腔内。In-Ceram部分烧结的铝瓷在经切削还需进行玻璃渗透才能提高强度。但这种工业预成In-Ceram瓷制作的铝核具有高度的毛细管作用，可在普通烤瓷炉内完成玻璃渗透，且单个牙冠的玻璃渗透所需时间仅为40分钟，与粉浆涂塑烧结法制作的铝核所需渗透时间有较大的缩短(渗透时间为4h)，这种技术目前已应用于临床。近几年来，一种为牙科CAD／CAM加工用的高强度、高韧*的氧化锆陶瓷，为牙科多单位全瓷桥的制作带来了希望。

    未来的系统发展趋势是：①操作将更简单，成本更低；②能够稳定地从口腔内或模型上获牙体预备情况；③制作inlay和onlay完全自动化；④快速完成修复体不超过10分钟：⑤易于更新，并力求准确地获取龈下边缘情况。

三、牙科全瓷修复技术的临床评价

    高强度、良好的适合*、可以接受的美学效果，是牙科固定修复体所必须的。尽管牙科陶瓷在测试时有很高的强度，但是，在受到拉应力时由于表面的裂纹和微裂使他们易于折裂。Kelly和Thompson用定量断口量组织分析临床-A败玻璃陶瓷冠的折裂应力为45～95MPa仅为Dicor材料本身强度的50％，这是由于Dicor材料断裂韧*低。同时，制作过程中在Dicor玻璃陶瓷表面弓I发的裂纹降低了实际强度。因此，临床的应用效果是判定某一种技术或某一种材料的关键。在短期的临床使用效果来看，Moffa(1988年)报道Dicor全瓷冠使用3年的临床效果用于前牙修复失败率为3.5％，后牙全冠修复失败率为35.3％。尽管目前很多研究已采用Zr02和A120，颗粒来增韧可铸造玻璃陶强度，但临床应用效果尚未见报道。Pr6bster(1996年)对95个In?Ceram全瓷冠(其中后牙68个，前牙28个)修复体追踪观察4年后，没有一例临床失败。

    适合*的实际测量是相当可变的，且取决于测量方法，但冠边缘粘固剂厚度是有实际价值的。尽管ADA理想的粘固层厚度为25～40um。但实际临床冠桥边缘粘固层厚度远超这个水平。最早使用的牙科CAD／CAM系统制作的修复体在戴入后粘固层厚度大约为150～250um，目前的设备制作的修复体粘固层厚度仅50～70um之间。Dicor全冠在使用最新研制的Dicor plus Ceramics饰瓷后，制作的Willis玻璃陶瓷冠边缘粘固层厚度为30～60um.Shearer的研究表明全冠的边缘粘固层厚度为19um。因此，从上述的研究表明四种全瓷冠制作技术能够满足临床需要。

一、前  言

    陶瓷(ceramics)泛指无机非金属材料经过高温处理后形成的多晶聚集体。据出土的古陶瓷文物分析，陶瓷的历史可以追溯到九千年以前。早期的陶瓷只是陶器，人们用泥土作原料，以树木燃烧获得温度，使之烧结，得到一定强度、多孔和透气的制品。随着含铝成份较高的瓷土及高岭土原料的应用、高温技术的发展和釉的发明，产生了陶器到瓷器的第一个台阶。在中国出现了著名的唐三彩和邢窑白釉瓷。进入二十世纪以来，出现了一系列不同于硅酸盐化合物的陶瓷材料，如以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物等制成的陶瓷材料，进而由传统发展到先进陶瓷。这一阶段的先进陶瓷无论从原料、显微结构中体现的晶粒、晶界、气孔、缺陷等，在尺度上都处于微米级水平。因此，又称为微米先进陶瓷或精细陶瓷(fine ceramics)。牙科陶瓷的发展正是伴随工业陶瓷技术的发展而逐渐走向成熟。目前，应用于牙科领域的陶瓷材料主要有三种类型：
    ①应用于义齿的成品瓷，它是有长石、粘土、方石英等混合物经过高温处理而制成的：
    ②金属表面烤瓷，它是有钾长石和玻璃的混合物经烧结并能附熔在金属表面的饰瓷；
    ③全瓷修复材料。

    陶瓷作为口腔修复材料具有极佳的生物相容*、优良的耐腐蚀*和高度耐磨损*，尤其是它的独特的美学*能是金属材料和其它高分子材料无法比拟的。1903年，Land采用强度相对较低的长石瓷在临床上制作了第一个全瓷冠，然而，由于瓷的脆*和强度的不足，限制了临床的使用。1962年， Weinstein等发明一了瓷附熔金属技术，将金属基底结构的强度和瓷的美学*能有机的结合在一起制作出具有一定美学效果的金瓷修复体。这一成熟的技术目前已在口腔临床修复体的制作中得到了，广泛的应用。然而，由于瓷附熔金属修复体，其基底结构是不透光的金属，光线不能在基底结构中传导，直接影响了饰瓷透光*，使制作的修复体缺乏自然牙的活力(active)。同时，烤瓷合金中的金属离子不仅能使瓷修复体产生褪色，而且部分患者对金属有过敏反应。这些因素的存在促使了不需金属底结构的全瓷系统的研制。1965年Mclean和 Hughes研制了氧化铝增强的牙科瓷材料，并应用于临床。八十年代初，无收缩全瓷冠系统和Dicer可铸造陶瓷系统的应用，进一步改善了口腔修复体的美学*能。近十年来，人们采用了多种方法增韧和强化牙科用陶瓷材料，使其强度和韧*得到了很大提高。目前的牙科陶瓷材料不仅可以制作嵌体、贴面，而且可以制作色泽类似于天然牙的全瓷冠。这些制作全瓷冠的陶瓷材料，按其组成，可以分为：①玻璃陶瓷，②高铝瓷，③白榴石增强的长石瓷。按制作技术不同，可分为：①常规粉浆瓷，②铸造陶瓷，③可切削陶瓷，④热压陶瓷，⑤渗透陶瓷。伴随着高强度新型牙科陶瓷材料的研制成功和精密的制作技术应用，有效地降低了全瓷冠修复体的临床失败率，促进了全瓷修复系统的临床应用。

二、临床常用的全瓷修复材料和制作技术

1、铸造玻璃陶瓷技术

    1972年，Grossman报道了用可切削玻璃陶瓷经熔化、铸造制作牙科嵌体、贴面和人造牙冠的修复技术。八十年代中期，登士柏公司和康宁公司共同合作开发出离心铸造机和瓷化炉。玻璃陶瓷修复体制作工艺是在高温下(1350℃~1400℃)将富含SiO2和K2O的玻璃进行熔化，通过失蜡技术进行玻璃的铸造成型，制作修复体的坯体。再经过650℃的热处理成核，并在1075℃高温下控制品核生长，形成四硅氟云母晶体(KMg2.5Si2F2)，提高玻璃陶瓷的强度和韧*。由于这种陶瓷的透光作用好，并能混合来源于自然牙和周围软组织的颜色，产生变色龙作用(chameleon effect)。因而，修复体的表面仅需着色处理即可满足一般临床要求。九十年代初，临床医生开始利用铸造Dicor陶瓷制作基底冠，其表面用美学*能好的长石瓷作饰瓷处理，制作出一种新型的陶瓷全冠Willis glass crown。这种陶瓷全冠边缘粘结剂的浮渗量为30gm~60gm，临床适合*好，但该陶瓷的强度和断裂韧*较低。

2、热压陶瓷成型技术

    热压陶瓷制作技术首先由苏黎世大学口腔修复材料系在1983年研制成功。1986年，他们与列士支士登牙科公司合作开发研制出1PS．Empress陶瓷块和 Empress EP500热压炉。热压陶瓷制作工艺是将修复体蜡型放置在一个特殊设计的园柱型炉模上。用磷酸盐包埋料包埋，模型加热到850℃。打开上盖放入瓷块并盖上氧化铝堆进棒，按下自动按钮。炉子按所给程序自动加热到1150℃，并维持20分钟，粘滞的玻璃陶瓷材料在0.3~0.4MPa压力下注入模型，并完成瓷修复体的成型。在随后的瓷表面处理上有两种方法可获得满意的色泽。一是用与基体材料相似成份的表面釉瓷进行着色处理，得到相应的颜色，釉瓷的厚度一般为50～60um。二是表面饰瓷。在制作外形完整的蜡型后，去除将成为透明牙釉质部分的蜡，保留牙本质部分进行包埋，常规热压成型。然后在牙本质部分进行表面着色，最后表面再用常规长石瓷进行饰瓷。目前，热压技术不仅是牙科全瓷修复体的成型方法，而且通过热压可提高瓷的致密度，从而改善瓷的强度。这一技术具有操作简单、省时、费用小等优点，因而，在临床上得到很多的应用。目前，新一代的IPS－Empress 2高强度玻璃陶瓷已经在临床中得到了较好的应用。作者对30例患者72颗用Empress 2玻璃陶瓷修复的患者一年的临床观察尚未发现一例失败者。

3、In-Ceram技术

    In-Ceram技术是法国人Zyszblat于1987年发明的制作高强度、低收缩全瓷冠技术，也是牙科陶瓷全冠制作中唯一使用其专利技术命名的制作技术。 Levy 1991年报告了In-Ceram全瓷冠制作的过程。其方法是将高纯度细颗粒的 A1203粉末制成高体积分数(>65vol％)的注浆，涂塑在In-Ceram专用石膏代型上，并通过石膏的毛细管作用吸收水份。然后，将模型放在In-Ceram炉内在1100℃温度下烧结2h，形成多孔的A203骨架。在多孔的A1203骨架上，采用
特殊的镧硼硅玻璃，在1150~C高温下进行渗透，玻璃基质通过毛细管作用逐渐渗入多孔的氧化铝核中。用这种方法获得的陶瓷强度是常规玻璃陶瓷强度的两到三倍。

    经过玻璃渗透后的氧化铝核，再用Vita alpha瓷进行表面饰瓷，即可得到理想的类似于自然牙的修复体。

4、CAM加工成型技术

    随着计算机科学的发展，CAD／CAM技术已应用口腔修复领域，1986年西门子公司率先将牙科CAD／CAM商品化，并生产出Cerec I 型牙科CAD／CAM系统，它能完成简单的嵌体和前牙贴面的制作，不能制作全冠和后牙嵌体的咬合面。1994年西门子公司又推出Cerec II型牙科CAD／CAM系统，它不仅能完成嵌体、高嵌体及前牙贴面的制作，而且能制作全瓷基底冠和咬合面形态完整的全瓷冠。它是通过光学摄像系统采集口腔印模，在计算机上进行修复体的设计，并将图形文件进行数字化处理，传入计算机辅助制作系统，进行修复体的加工。1992年瑞士推出Celay Copy．milling系统。它的制作原理如同配钥匙一样，首先制作一个暂时*的树脂修复体轮廓，并以此作为模坯，用一机械式描绘系统，描记模坯形状，同时，将结果同步传到加工系统，进行修复体的制作。这两种系统的研制成功为牙科瓷修复技术提供了另一条途径。它们是采用工业预成瓷经过机械加工方法而得牙科修复体。目前，已成功地制作了嵌体，贴面和单个牙冠。常采用的切削瓷块有Vita Mark II、Dicor MGC．和In-Ceram部分烧结的铝瓷块。前两种材料在作为后牙嵌体时，仅需切削完成后抛光即可戴入患者的口腔内。In-Ceram部分烧结的铝瓷在经切削还需进行玻璃渗透才能提高强度。但这种工业预成In-Ceram瓷制作的铝核具有高度的毛细管作用，可在普通烤瓷炉内完成玻璃渗透，且单个牙冠的玻璃渗透所需时间仅为40分钟，与粉浆涂塑烧结法制作的铝核所需渗透时间有较大的缩短(渗透时间为4h)，这种技术目前已应用于临床。近几年来，一种为牙科CAD／CAM加工用的高强度、高韧*的氧化锆陶瓷，为牙科多单位全瓷桥的制作带来了希望。

    未来的系统发展趋势是：①操作将更简单，成本更低；②能够稳定地从口腔内或模型上获牙体预备情况；③制作inlay和onlay完全自动化；④快速完成修复体不超过10分钟：⑤易于更新，并力求准确地获取龈下边缘情况。

三、牙科全瓷修复技术的临床评价

    高强度、良好的适合*、可以接受的美学效果，是牙科固定修复体所必须的。尽管牙科陶瓷在测试时有很高的强度，但是，在受到拉应力时由于表面的裂纹和微裂使他们易于折裂。Kelly和Thompson用定量断口量组织分析临床-A败玻璃陶瓷冠的折裂应力为45～95MPa仅为Dicor材料本身强度的50％，这是由于Dicor材料断裂韧*低。同时，制作过程中在Dicor玻璃陶瓷表面弓I发的裂纹降低了实际强度。因此，临床的应用效果是判定某一种技术或某一种材料的关键。在短期的临床使用效果来看，Moffa(1988年)报道Dicor全瓷冠使用3年的临床效果用于前牙修复失败率为3.5％，后牙全冠修复失败率为35.3％。尽管目前很多研究已采用Zr02和A120，颗粒来增韧可铸造玻璃陶强度，但临床应用效果尚未见报道。Pr6bster(1996年)对95个In?Ceram全瓷冠(其中后牙68个，前牙28个)修复体追踪观察4年后，没有一例临床失败。

    适合*的实际测量是相当可变的，且取决于测量方法，但冠边缘粘固剂厚度是有实际价值的。尽管ADA理想的粘固层厚度为25～40um。但实际临床冠桥边缘粘固层厚度远超这个水平。最早使用的牙科CAD／CAM系统制作的修复体在戴入后粘固层厚度大约为150～250um，目前的设备制作的修复体粘固层厚度仅50～70um之间。Dicor全冠在使用最新研制的Dicor plus Ceramics饰瓷后，制作的Willis玻璃陶瓷冠边缘粘固层厚度为30～60um.Shearer的研究表明全冠的边缘粘固层厚度为19um。因此，从上述的研究表明四种全瓷冠制作技术能够满足临床需要。