不同边缘线位置对高透氧化锆贴面断裂抗力的影响研究

《Scientific Reports》：Fracture resistance of highly translucent zirconia laminate veneers with different finish line locations

本研究针对前牙美学修复中贴面边缘线位置对修复体机械性能影响不明确的问题，开展了高透氧化锆贴面断裂抗力研究。通过制备四种高透氧化锆（KA、LA、CE、ZI）贴面，设置龈缘平齐、切1/3、中1/3上份和下份四种边缘设计，经10000次冷热循环老化后测试发现：ZI材料表现最佳（572.0±23.2N），切1/3边缘设计抗力最低（287.6-423.2N）。所有组合均高于前牙生理咬合力（190-290N），为临床边缘设计选择提供了力学依据。

　　

在当代牙科美学修复领域，如何平衡修复体的美观性与机械强度始终是临床医生面临的重大挑战。氧化锆贴面因其优异的机械性能和不断提升的美学效果，逐渐成为前牙美学修复的重要选择。然而，临床实践中关于贴面边缘线位置的设计标准仍存在争议——不同边缘设计是否会影响修复体的长期使用寿命？哪种高透氧化锆材料能提供最佳的力学支持？这些问题亟待科学研究的解答。

为此，来自多国研究团队在《Scientific Reports》发表了一项创新性研究，系统探讨了四种高透氧化锆材料（Katana STML、Lava Esthetic、Cercon XT、ZirCAD MT）与四种边缘线位置（龈缘平齐、切端1/3、中1/3上份、中1/3下份）对上前牙贴面断裂抗力的影响。研究通过模拟口腔环境的热循环老化实验（10,000次，5-55℃）和力学测试发现，ZirCAD MT（ZI）材料表现最为出色，而切端1/3边缘设计则显示出最低的断裂抗力值。值得注意的是，所有测试组别的力学性能均超过前牙区生理咬合力范围（190-290N），展现出良好的临床适用性。

关键技术方法包括：采用CAD/CAM（计算机辅助设计/计算机辅助制造）技术制备标准化贴面；使用3D打印树脂基牙模拟牙体组织；通过热循环实验（10,000次，5-55℃）模拟1年口腔环境老化；采用万能力学试验机进行断裂抗力测试；运用立体显微镜（5倍）进行断裂模式分析。

材料性能比较

研究发现不同氧化锆材料间存在显著性能差异。ZirCAD MT（ZI）在所有边缘设计中均表现出最高的断裂抗力值（572.0±23.2N），显著优于其他材料。化学分析显示，各材料氧化钇（Y₂O₃）含量在6.0-11.0%范围内波动，晶粒尺寸和烧结参数（1550-1600℃）的差异可能是导致性能差异的关键因素。值得注意的是，Katana STML（KA）在边缘位于中1/3下份时，其断裂抗力（410.0±37.2N）显著低于Cercon XT（CE）的对应值（453.7±17.5N），这表明材料性能与边缘设计存在交互作用。

边缘设计影响

边缘线位置对贴面力学性能产生显著影响。统计分析表明，切端1/3边缘设计的贴面断裂抗力最低（287.6-423.2N），而龈缘平齐设计则表现出最优的力学性能（434.8-572.0N）。在ZirCAD MT（ZI）材料中，龈缘平齐设计的断裂抗力（572.0±23.2N）显著高于中1/3下份设计（514.5±43.3N）。研究人员认为，较大的粘接面积有助于应力分布，这可能是龈缘平齐设计表现优异的主要原因。

失效模式分析

立体显微镜观察揭示了不同的断裂模式。龈缘平齐设计的贴面显示出较少且清晰的裂纹线，表明其具有更可预测的失效模式。中1/3下份边缘设计的贴面次之，而其他设计则表现出更不规则的裂纹模式。研究人员将失效模式分为四类：陶瓷内聚断裂、粘接界面失效、混合型失效和灾难性断裂。这种分类有助于理解不同设计条件下的失效机制。

临床意义探讨

研究结果对临床实践具有重要指导意义。对于存在副功能运动或较高咬合力的患者，建议选择龈缘平齐设计以获得最佳力学性能。虽然切端1/3设计表现出相对较低的断裂抗力，但其数值仍高于前牙区生理咬合力范围，因此对于注重微创修复和美学效果的患者，该设计仍是可行选择。需要特别关注的是，Lava Esthetic（LA）材料配合切端1/3边缘设计时，其断裂抗力值（287.6N）接近生理咬合力上限，在临床应用时需要谨慎评估。

研究局限性

本研究存在若干局限性。尽管3D打印基牙的拉伸强度（54MPa）与牙釉质（42MPa）和牙本质（48-61MPa）相当，但其力学行为可能与天然牙体组织存在差异。缺乏循环载荷测试限制了其对长期临床性能的预测能力。此外，单一粘接材料和加载角度的使用可能无法完全反映临床实际情况。未来研究需要纳入疲劳测试、扫描电镜断口分析和更全面的老化协议。

结论表明，氧化锆材料类型和边缘线位置共同影响高透氧化锆贴面的断裂抗力。ZirCAD MT（ZI）表现出最优的力学性能，而切端1/3边缘设计则显示出最低的断裂抗力值。所有测试组合的力学性能均显著超过前牙区生理咬合力，显示出良好的安全边际。基于这些发现，对于承受较高机械应力的修复体，推荐使用龈缘平齐边缘设计；而对于注重微创修复和美学效果的患者，切端1/3设计仍是可行选择。本研究为高透氧化锆贴面的临床设计选择提供了重要的实验依据，推动了前牙美学修复方案的优化发展。