氧化锆基台螺丝通道树脂填充厚度对二硅酸锂粘接修复体疲劳力学行为的影响研究

本研究系统探讨了氧化锆基台螺丝通道内树脂复合材料（Bulk fill）填充厚度对二硅酸锂（Li2Si2O5）粘接修复体疲劳性能的影响。通过单调加载、循环疲劳测试（20 Hz）、有限元分析（FEA）及扫描电镜（SEM）评估发现，填充厚度≥1.5 mm可显著提升疲劳失效载荷（p ≤ 0.05），降低应力峰值（489.76 MPa），优化修复体长期耐久性，为临床基台设计提供关键力学依据。

　　

1 引言

monolithic种植体支持修复体结合螺丝固位基台兼具长期稳定性与美学优势，尤其适用于短种植体、窄径冠等复杂病例。定制氧化锆（Y-TZP）基台因其生物相容性、美学表现及高存活率备受青睐。然而，粘接修复体在基台螺丝通道未充分填充时易因拉伸应力发生断裂，且目前缺乏标准化填充协议。研究表明，树脂复合材料填充可改善疲劳抗力，但最佳厚度尚未明确。本研究旨在通过力学测试与有限元分析，系统评估树脂填充厚度对二硅酸锂修复体疲劳行为的影响。

2 材料与方法

2.1 研究设计

实验设置五组：对照组（仅PTFE tape）及PTFE+0.5 mm、1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm树脂复合材料（Tetric N-Ceram Bulk fill）填充组。采用二硅酸锂圆盘（IPS e.max CAD, ?=10 mm, 厚度1 mm）与氧化锆基台（IPS e.max ZirCAD MO, ?=10 mm, 厚度3 mm, 螺丝通道直径2.5 mm）粘接组合，以双重固化树脂水门汀（Multilink N）固定。

2.2 修复体制备

二硅酸锂坯块经切割、打磨、抛光后模拟CAD/CAM粗糙度（Ra=1.8 μm），并结晶化处理（840°C, 7 min真空）。氧化锆基台经烧结后获得最终尺寸（螺丝通道?=2.5 mm）。

2.3 填充与粘接流程

树脂复合材料以单层增量填入基台螺丝通道，光固化（1200 mW/cm2），厚度经数显卡尺校准。剩余1 mm空间以PTFE带填充。基台表面喷砂（45 μm Al₂O₃）后涂布含MDP的硅烷偶联剂（Monobond N）；二硅酸锂以5%氢氟酸酸蚀20 s后同法处理。水门汀粘接后样本浸泡蒸馏水≥24 h。

2.4 力学测试

单调测试（n=5）以1 mm/min速率加载至初裂；循环疲劳测试（n=15）以100 N起始，每10,000 cycles递增100 N（20 Hz），直至失效。记录疲劳失效载荷（FFL）与失效循环数（CFF）。

2.5 有限元与SEM分析

建立三维有限元模型，模拟各组应力分布（最大主应力, MPa）。失效样本经SEM观察断裂模式。

2.6 统计分析

单调数据采用单因素ANOVA与Tukey检验；疲劳生存率以Kaplan-Meier与Mantel-Cox检验分析（α=0.05）。

3 结果

3.1 力学性能

单调测试无显著组间差异（p=0.566）。疲劳测试显示：1.5 mm组（1426 N）与2.0 mm组（1307 N）失效载荷显著高于对照组（1120 N）、0.5 mm组（1093 N）及1.0 mm组（1127 N）（p≤0.05）。生存分析表明，1.5 mm与2.0 mm组在1100 N/100,000 cycles时生存率达80%，而其他组仅33%。

3.2 应力分布

有限元分析显示应力峰值随树脂厚度增加而降低：对照组708.14 MPa → 2.0 mm组489.76 MPa。线性回归模型（y=-94.57x+638.12, R2=0.642）证实厚度与应力负相关。

3.3 失效模式

SEM显示对照组以拉伸侧径向裂纹为主；填充组则出现活塞接触损伤与径向裂纹复合模式，表明承载能力提升。

4 讨论

≥1.5 mm树脂填充可有效降低二硅酸锂修复体粘接界面应力，抑制弯曲效应，提升疲劳抗力。结果支持Bulk fill树脂因其低聚合收缩、高弹性模量（E=10 GPa）及操作便利性成为理想填充材料。临床建议基台高度≥3 mm（窄平台）或≥4 mm（宽平台），以兼顾固位力与填充空间。

5 结论

氧化锆基台螺丝通道应以树脂复合材料填充≥1.5 mm，可显著优化二硅酸锂粘接修复体的疲劳性能与长期耐久性。