《Odontology》：3D-printing for zirconia abutment manufacturing and screw access hole effect: fatigue behavior of milled zirconia simplified restorations
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本研究的目的是评估基台制造方法（CAD/CAM铣削或3D打印）以及螺丝通道孔的存在对粘接固位氧化锆修复体疲劳行为的影响。研究人员采用模拟CAD/CAM铣削（M）或基于光刻的3D打印（3D）制造了代表修复基台的氧化锆（3YSZ）圆盘（?=10 mm，厚度3 mm
本研究的目的是评估基台制造方法（CAD/CAM铣削或3D打印）以及螺丝通道孔的存在对粘接固位氧化锆修复体疲劳行为的影响。研究人员采用模拟CAD/CAM铣削（M）或基于光刻的3D打印（3D）制造了代表修复基台的氧化锆（3YSZ）圆盘（?=10 mm，厚度3 mm），这些圆盘带有螺丝通道孔（?=2.5 mm，填充树脂复合材料）或不带（刚性），并分为四组：M-Screw、M-Rigid、3D-Screw和3D-Rigid。使用双固化树脂水门汀将修复用氧化锆圆盘（4YSZ；?=10 mm，厚度1 mm）粘接到基台上。进行了循环疲劳测试（n=15）。使用Kaplan-Meier、Log-rank（Mantel-Cox）和双因素方差分析（Two-way ANOVA）分析数据，并辅以断口分析和有限元分析。未观察到制造方法对疲劳行为有显著影响（p ≥ 0.05）。刚性组在测试期间未出现失效。相反，螺丝通道孔的存在显著降低了疲劳行为（p < 0.05），3D-Screw组（2,286 N）和M-Screw组（2,273 N）的平均疲劳失效载荷相似。氧化锆基台的制造方法（3D打印或铣削）不影响修复体的疲劳行为。然而，基台中螺丝通道孔的存在显著降低了试件的疲劳行为。
**论文解读：3D打印与铣削氧化锆基台对修复体疲劳行为的影响及螺丝通道孔的关键作用**
**研究背景与问题**
在数字化牙科修复领域，计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）铣削技术因其高精度、可重复性和良好适应性成为修复体加工的标准方法。然而，铣削加工存在材料浪费、刀具磨损以及几何形状限制（如复杂内部结构难以实现）等固有缺陷，且金刚石刀具与陶瓷材料的相互作用可能引入微裂纹等微观缺陷。为克服这些限制，陶瓷的三维打印（3D打印）技术作为替代方案逐渐兴起，其提供更大的几何自由度和设计灵活性，同时有望保持与铣削相当的边缘质量和精度。然而，关于增材制造陶瓷材料在长期力学性能方面的证据仍然有限，尤其是针对不同种植体组件几何构型（如基台）的疲劳行为。此外，基台中螺丝通道孔的存在与否及其填充方式被认为会影响修复体的力学响应，因为该区域可能成为应力集中点，降低刚度并增加弯曲和裂纹扩展风险。因此，本研究旨在回答一个关键问题：在疲劳行为方面，3D打印的刚性基台和螺丝固位基台是否能成为铣削氧化锆种植体支持式修复体的可行且一致的方法？
**研究目的与假设**
研究人员在模拟条件下评估了基台制造方法（CAD/CAM铣削 vs 3D打印）和螺丝通道孔的存在对粘接固位氧化锆简化修复体疲劳行为的影响。提出两个假设：（1）制造方法不影响疲劳行为，铣削基台与3D打印基台表现相似；（2）无论制造方法如何，螺丝通道孔的存在会损害氧化锆修复体的疲劳行为。该论文发表在《Odontology》。
**关键技术与方法**
本研究采用体外实验设计，共制备72个试件，分为四组（每组n=15）：M-Screw（铣削+螺丝通道孔）、M-Rigid（铣削+刚性）、3D-Screw（3D打印+螺丝通道孔）、3D-Rigid（3D打印+刚性）。基台材料为3YSZ，通过模拟CAD/CAM铣削（IPS e.max ZirCAD MO）或基于光刻的3D打印（LithaCon 3Y 210，使用Lithoz CeraFab Lab L30打印机）制造，打印参数包括层厚25 μm、蓝光能量密度60 mJ/cm2、曝光时间2秒/层，并施加缩放因子补偿烧结收缩。修复体圆盘为4YSZ，全部通过铣削制造。螺丝通道孔（?=2.5 mm）用纳米杂化树脂复合材料（Tetric N-Ceram）填充至2.0 mm厚度，剩余1.0 mm用聚四氟乙烯（PTFE）胶带保护。所有试件使用双固化树脂水门汀（Multilink Automix）粘接，并在蒸馏水中储存24小时后进行循环疲劳测试（初始载荷100 N，每10,000循环增加100 N，频率20 Hz）。主要分析方法包括：Kaplan-Meier生存分析、Log-rank检验、双因素方差分析（Two-way ANOVA）、断口扫描电子显微镜（SEM）分析以及三维有限元分析（FEA），其中3D打印3YSZ的弹性模量通过三点弯曲球孔法（ball-in-hole method）实测为108 GPa，用于FEA输入。
**研究结果**
**疲劳测试结果（表3）**
通过循环疲劳测试，研究人员发现：两组刚性基台（3D-Rigid和M-Rigid）在测试中均未发生失效，平均疲劳失效载荷（FFL）达到2,800 N，存活至280,000循环。相比之下，带有螺丝通道孔的基台组疲劳性能显著降低。3D-Screw组平均FFL为2,286 N（95% CI: 2,161–2,411 N），循环次数（CFF）为228,666循环（95% CI: 216,143–241,190循环）；M-Screw组平均FFL为2,273 N（95% CI: 2,169–2,377 N），CFF为227,333循环（95% CI: 216,950–237,716循环）。两组之间无统计学显著差异（p ≥ 0.05）。双因素方差分析显示，螺丝通道孔因素对疲劳行为有显著影响（p < 0.05），而制造方法无显著影响（p ≥ 0.05）。
**生存分析（表4）**
生存概率分析进一步证实：刚性基台组在2,800 N和280,000循环时存活率保持100%。而螺丝通道孔组在2,300 N（230,000循环）时，3D-Screw组生存概率为33%，M-Screw组为20%，两组相似。
**断口分析（SEM，图4）**
SEM图像显示，失效主要起源于应力集中区域。观察到赫兹锥形裂纹（Hertzian cone crack）从咬合面开始，由压头与陶瓷接触界面的压缩应力引发；同时，从粘接面（intaglio surface）的陶瓷-水门汀界面以及螺丝通道填充物（树脂复合材料）与基台之间的过渡区域发现了径向裂纹（radial crack）。无法确定两种裂纹的起始顺序。
**有限元分析（FEA，图5）**
FEA结果表明，两种制造方法下的应力分布模式相似。最大主应力（Maximum Principal Stress）集中在修复体内表面，特别是螺丝通道孔周围。尽管3D打印基台模型（3D-Screw）的峰值应力略高（693 MPa），而铣削基台模型（M-Screw）为558 MPa，但整体应力分布区域和位置无实质性差异。
**讨论与结论**
研究人员基于结果接受了两项假设：制造方法（铣削 vs 3D打印）不影响疲劳行为，而螺丝通道孔的存在显著降低疲劳性能。讨论部分指出，3D打印氧化锆在适当工艺参数下可达到与铣削相似的力学性能，但受限于特定实验条件，不应推广至所有几何形状和制造设置。螺丝通道孔的几何不连续性导致应力集中，即使填充树脂复合材料，其弹性模量（15.9 GPa）远低于氧化锆（210 GPa或108 GPa），不足以提供与刚性基台相同的支撑，从而增加了修复体的弯曲效应和疲劳失效风险。研究结论翻译为：可以得出结论，基台制造方法不影响氧化锆修复材料的疲劳行为，因为3D打印基台和铣削基台在疲劳下表现出相当的承载能力。这些结果提示，即使在考虑本体外研究局限性的情况下，对于所评估的特定材料、制造方案和实验条件，3D打印氧化锆基台可作为种植体支持式氧化锆修复体的一种替代方案。相反，无论制造方法如何，螺丝通道孔的存在是降低力学性能的决定性因素。
