不同微层陶瓷在氧化锆修复体上的双体磨损情况：一项体外研究

《The Journal of Prosthetic Dentistry》：Two-body wear of various microlayering ceramics on zirconia restorations: An in vitro study

微层陶瓷与全瓷修复体磨损行为及材料特性研究，采用体外试验方法，比较了不同处理方式（微层、全瓷修复）的氧化锆修复体与天然牙的磨损表现，发现全瓷修复体更接近天然牙的生理磨损模式，但长期咬合负荷下均存在磨损风险，需结合材料热膨胀系数和表面粗糙度优化设计。

　　在现代牙科修复领域，氧化锆作为一种高性能材料，因其出色的机械强度和良好的生物相容性而受到广泛关注。这种材料在修复牙齿缺损时展现出卓越的耐用性和美学效果，尤其是在单颗牙齿修复和全口牙列修复中。然而，尽管氧化锆具有诸多优点，其长期使用过程中仍面临一些挑战，尤其是磨损问题。随着临床应用的不断拓展，研究者们对氧化锆修复体的磨损特性进行了深入探讨，以确保其在口腔环境中的长期稳定性与功能性。微层积陶瓷（μLC）作为一种新型的氧化锆修复技术，因其能够减少材料厚度并提升美学效果而备受关注，但其磨损特性尚未得到充分研究。因此，本研究旨在评估不同类型的微层积陶瓷以及传统的氧化锆修复体和天然牙齿在模拟咀嚼条件下的磨损行为，并进一步分析其与颗粒大小之间的关系。

### 研究背景与意义

氧化锆材料的广泛应用源于其在强度、硬度和生物相容性方面的优势。相比传统金属合金或聚合物材料，氧化锆具有更高的抗弯强度和耐磨性，使其成为修复缺损牙齿的理想选择。然而，氧化锆的高硬度也可能导致其在与天然牙齿或其他修复材料的相互作用中表现出较高的磨损率。此外，由于氧化锆的抗张强度较低，其在受到反复的咀嚼力作用时容易发生脆性断裂。为了解决这些问题，研究人员开发了多种改进技术，如微层积陶瓷和釉面修复。微层积陶瓷通过在氧化锆基底上施加较薄的陶瓷层，既能保持氧化锆的高强度特性，又能增强其表面的美观性。然而，这种技术是否能有效降低磨损，仍需通过实验数据进行验证。

本研究采用了体外模拟实验方法，通过设定特定的咀嚼循环次数，评估不同材料在模拟口腔环境下的磨损情况。实验中使用了多种类型的微层积陶瓷，包括CER、IQS、MIY和STR，同时对比了传统的釉面氧化锆（VEN）和全陶瓷氧化锆（MZ），以及天然牙齿（HUM）。实验结果显示，材料类型和咀嚼循环次数显著影响了修复体的体积磨损。此外，颗粒大小与磨损之间也存在一定的关联性。这些发现为临床材料选择提供了重要参考，尤其是在需要考虑长期磨损影响的修复方案中。

### 实验设计与方法

为了确保实验的准确性与可重复性，研究团队采用了一系列标准化的实验流程。首先，所有修复体均基于相同的三维模型进行制作，以确保几何结构的一致性。氧化锆基底的厚度被设定为1.5 mm（颊侧）和1.5 mm（舌侧），咬合面为1.0 mm，邻面为2.0 mm。这些参数的设定是为了模拟天然牙齿的结构，从而更真实地反映修复体在口腔中的使用情况。随后，微层积陶瓷被应用在这些氧化锆基底上，而釉面氧化锆则通过减少基底的尺寸并施加陶瓷层进行制作。所有修复体在制作完成后，均按照制造商的建议进行烧结，以确保其最终形态的稳定性和机械性能。

在模拟咀嚼实验中，研究团队采用了专用的咀嚼模拟器（CS-4），通过设置特定的垂直咬合力（2 mm）、侧向移动（0.7 mm）和负载（50 N）来模拟正常的咀嚼过程。实验的频率被设定为1.3 Hz，总循环次数分别为60,000次、120,000次和600,000次，以评估不同材料在不同使用强度下的磨损情况。此外，为了模拟口腔环境中的温度变化，实验中还引入了热循环（5°C至55°C），以评估温度变化对材料性能的影响。在实验过程中，修复体与对颌材料（石蜡球）的相互作用被记录下来，并通过激光扫描和光学三维测量软件进行分析，以量化体积磨损和表面变化。

为了进一步分析材料的磨损特性，研究团队还使用了激光粒度分析仪（Analysette 22）来测定微层积陶瓷的颗粒大小分布。通过将陶瓷材料溶解在水中并进行激光散射分析，研究人员能够获取不同材料的平均颗粒大小及其分布范围。这一数据对于理解材料表面的磨损机制具有重要意义，因为颗粒大小可能影响材料的表面粗糙度和耐磨性。

### 实验结果与分析

实验结果显示，材料类型和咀嚼循环次数均显著影响了修复体的体积磨损。具体而言，在60,000次、120,000次和600,000次咀嚼循环后，不同材料的磨损情况呈现出明显的差异。例如，MIY（MiYO结构）在所有测试周期中均表现出较高的体积磨损，而STR（结构）则相对较低。此外，所有微层积陶瓷的磨损值均高于天然牙齿（HUM），但其中部分材料（如IQS和VEN）的磨损行为更接近天然牙齿，表明其具有一定的生理适应性。

在对抗性材料（即对颌材料）的磨损方面，STR的磨损值显著高于CER，这可能与其表面特性有关。而天然牙齿的磨损值则相对较低，尤其是在对抗性材料为石蜡球的情况下，HUM表现出几乎无磨损的特性。这一结果表明，天然牙齿在咀嚼过程中具有较强的自我调节能力，能够通过磨损来适应咬合关系的变化，从而维持口腔内的功能平衡。

颗粒大小与体积磨损之间的关系在实验中得到了进一步验证。研究发现，颗粒越小，材料的体积磨损越大。这一现象可能与材料表面的微观结构和表面粗糙度有关。微层积陶瓷的颗粒大小差异表明，不同的材料可能具有不同的表面特性，从而影响其在咀嚼过程中的磨损行为。此外，实验中还发现，微层积陶瓷的磨损率与釉面氧化锆相比更接近天然牙齿，这说明微层积陶瓷在一定程度上能够模拟天然牙齿的磨损行为，从而减少对咬合关系的干扰。

### 临床意义与讨论

从临床角度来看，微层积陶瓷和釉面氧化锆的磨损行为具有重要的应用价值。由于这些材料在咀嚼过程中能够发生一定程度的磨损，它们可以更好地适应天然牙齿的咬合变化，从而维持口腔内的功能平衡。相比之下，全陶瓷氧化锆（MZ）表现出极低的磨损率，这可能与其高硬度和良好的抗磨性有关。然而，这种极低的磨损率也可能导致修复体与天然牙齿之间的咬合关系失衡，从而增加咬合创伤的风险。

此外，实验中还发现，材料的热膨胀系数（CTE）对磨损行为具有显著影响。例如，IQS和MIY的CTE值低于氧化锆基底，这种CTE不匹配可能导致材料在受力过程中产生较高的张应力，从而增加磨损的风险。因此，在临床应用中，选择与氧化锆基底CTE匹配的陶瓷材料可能是减少磨损的关键因素之一。

另一个值得注意的现象是，随着咀嚼循环次数的增加，微层积陶瓷的磨损率逐渐上升，最终可能导致氧化锆基底的暴露。这一结果表明，微层积陶瓷在长期使用中可能存在一定的磨损风险，尤其是在高负荷或长期使用的情况下。相比之下，天然牙齿在咀嚼过程中能够通过磨损来适应咬合变化，而不会出现明显的基底暴露现象。

此外，实验中还发现，对抗性材料的硬度和表面粗糙度对磨损行为具有重要影响。例如，石蜡球的硬度（680 HV）远高于天然牙齿（330 HV），因此在对抗性材料为石蜡球的情况下，修复体的磨损率显著增加。这一发现强调了对抗性材料在模拟实验中的重要性，同时也提醒临床医生在选择修复材料时应考虑其与对颌材料的匹配性。

### 结论与展望

综上所述，本研究揭示了不同类型的微层积陶瓷和传统氧化锆修复体在模拟咀嚼条件下的磨损特性。实验结果表明，微层积陶瓷和釉面氧化锆在磨损行为上更接近天然牙齿，而全陶瓷氧化锆则表现出极低的磨损率。这一发现对于临床材料选择具有重要意义，尤其是在需要考虑长期磨损影响的修复方案中。此外，颗粒大小与磨损之间的关系也表明，材料的表面特性对其耐磨性具有重要影响。

尽管本研究提供了重要的实验数据，但仍存在一些局限性。例如，体外实验无法完全模拟复杂的口腔环境，包括唾液流动、患者个体的咀嚼习惯以及天然牙齿的存在等。因此，未来的研究应进一步结合临床试验，以更全面地评估这些材料在实际使用中的表现。此外，随着微层积陶瓷技术的不断发展，其在美学、强度和磨损方面的表现仍有待进一步优化，以满足日益增长的临床需求。