中财网广州森美服饰有限公司:CAD／CAM二氧化锆全瓷牙修复技术2
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/05 02:53:41
标签： 陶瓷 氧化锆 ceram 氧化铝 牙科CAD／CAM二氧化锆全瓷牙 分类： 全瓷 2008-12-25 21:34
1996 年, Rinke 和Huls【11】及Bindl【12】 和Mormann分别采用Celay 系统和Cerec Ⅱ型CAD/CAM系统将预成多孔氧化铝加工成基底冠,然后,采用In－Ceram 技术完成了高强度全瓷冠修复体的制作。CAM 技术和In－Ceram 技术结合,为牙科高强度全瓷修复体的制作开辟了新途径。近年来氧化锆增韧陶瓷以其高强度、高韧性、良好的生物相容性引起人们的关注，成为后牙冠桥修复开发的热点【13】。
可切削陶瓷主要有四种：①长石质可切削陶瓷，如Vita MarkⅡ；②可切削玻璃陶瓷，其中云母基玻璃陶瓷有Macor-M、Dicor MGC、MGC-F等，羟基磷灰石陶瓷Bioram－M，热压铸陶瓷IPS-Empress；③氧化铝（Al2O3）陶瓷【11】，有Procera－Allceram 铝瓷，Celay/In – CeramAlumian 瓷块④氧化锆（Zirconia）陶瓷【13－14】
2．1 长石类陶瓷和玻璃陶瓷
可切削的长石瓷分成天然长石瓷和合成长石瓷。天然长石瓷有Vitamk I、Vita mk Ⅱ（V7R、V7K）。其中Vita mk Ⅱ较常用，金相分析显示：主要成分为SiO2、AI2O3、K2O、Na2O，构成相互交错的网状结构。其晶粒大小不一，平均为2-6微米，两项分布不均匀，只能制作后牙嵌体、双尖牙的全冠。Vita mk Ⅱ有5种颜色可供选择。
Vita Mark Ⅱ的结晶相为透长石(sanidine)，弹性模量为73.4Gpa，抗弯强度为84MPa，断裂韧性为1.07MPa/m1/2。Dicor MGC、Vita Mark Ⅱ。这两种材料强度低、韧性差 ,只能用于前牙贴面、后牙嵌体的修复,不能作为牙科全瓷冠桥的修复材料【10】
可切削的玻璃陶瓷有Dicor MGC（－L、－D）、Dicor MGC－F，它们均是 K2O－MgF2－MgO-SiO2体系，都含有四硅氟云母晶体，差别在于是否添加AL2O3，ZrO2等氧化物。Dicor MGC－F的云母颗粒的直径大约4-5微米，Dicor MGC l～2微米，所以Dicor MGC－F比Dicor MGC具有更好的机械性能。Dicor MGC能制作后牙1/2嵌体、双尖牙的全冠。 研究表明Dicor MGC自身磨耗大于Vita mk Ⅱ，但对釉质的磨耗明显小于后者。 ProCAD是一种含白榴石晶体的玻璃陶瓷，上釉后三点弯曲强度180N／mm2，具有良好的切削性能。Photoveel含氧化锆，Bioram-M属于磷灰石基陶瓷 align=left>IPS-Empress是Ivoclar与苏黎世大学共同研制的一种白榴石热压铸玻璃陶瓷，它具有良好的半透明性和折光性、与牙釉质相似的磨耗强度以及边缘适合性好等优点。该公司推出IPS-Empress2，是二硅酸锂强化型玻璃陶瓷，机械强度较IPS-Empress提高3倍。可用于三单位固定桥的修复。 严格的操作后，我们看到了铸瓷的美观效果
2．2 Procera－Allceram 铝瓷
商品化的可切削的氧化铝瓷有Vita In－ceram spinell、Vita In－ceram Bindle及Rinke等。可将CAD／CAM技术与传统的In－ceram技术结合，用于临床的全冠制作：将预成的氧化铝胚体，使用CAD／CAM技术加工形成底层冠，然后按In－ceram技术进行玻璃渗透，最后利用 ALPHA瓷恢复牙冠外形与美观。
Vita in－ceram spinell透光性好，强度稍低于In－ceram，可用于前牙全冠的修复；In－ceram在前后牙均可使用。
国内骆小平等提出了氧化铝玻璃复合体。这种氧化铝瓷应用的新技术不但提高了陶瓷的强度和断裂韧性，缩短了制作时间，而且制作的修复体颜色美观，为CAD／CAM技术的应用及全瓷修复体的制作提供了新途径。
另外CAD/CAM机用陶瓷，还包括氮化铝陶瓷Shapal-M，氮化硅陶瓷SNB-10以及钙矽陶瓷Machinax等。
Procera－Allceram是Anderson和 Oden Nobel Biocare AB 和AB Sandivk Hard Materials公司（瑞典）开发的技术。采用纯度99.9℅以上的氧化铝粉末，应用工业技术以极高的压力将氧化铝细粉压在机械代型上形成坯体（干法加压成形），巨大的压力给予了材料高堆积密度，明显降低气孔率，减少烧结时间，减缓晶粒长大，是其底层冠材料优良力学性能的主要因素。其外表面通过Procera CAM 研磨而成。底层坯体从机械代型上取下，在1550℃以上烧结，烧结收缩15℅－20℅后，底层形态和厚度就与计算机上设计的一样了。此时氧化铝底层冠呈半透明象牙色，具有很好的边缘适合性。氧化铝底层冠的专用饰面瓷Procera－Allceram是低膨胀烤瓷。
其挠曲强度为601-687Mpa，是传统长石瓷（约65Mpa）的10 倍以上，也高于玻璃渗透铝瓷In-Ceram Alumina（约352Mpa），其断裂韧性约为4.48Mpa.m1/2与In-Ceram（4.49Mpa.m1/2）接近。是目前所知（除氧化锆陶瓷外）强度最高的牙科陶瓷材料。 <
2．3 Celay/In - Ceram 瓷块
Vita公司已推出Celay/In - Ceram Alumina 和In - Ceram Spinell瓷块，将推出Zirconia瓷块。In - Ceram Alumina block瓷块是牙科CAD/CAM 技术和In - Ceram 技术结合的修复材料。预成Vita In - Ceram Alumina block 瓷块经牙科CAD/ CAM系统切削成底层冠、桥架后,采用配套的玻璃渗透形成氧化铝玻璃复合体底层冠、桥架,提高了强度和韧性,最后在底层冠、桥架上堆塑面瓷完成修复体的制作,该材料可用于制作全瓷冠和前牙三单位固定桥,制作加工时间短,临床应用前景好[3-5]。
2．4 氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷是新型生物材料，于20 世纪60 年代晚期，多用于制作关节假体的关节头，近年来在牙科种植和修复领域的应用日渐广泛。氧化锆陶瓷是以斜锆石（ZrO2）和锆英石（ZrO2-SiO2）为主料通过成形烧结等一系列工艺制成的瓷制品。它具有良好的生物相容性、优良的力学性能，尤其是断裂韧性远高于氧化铝陶瓷其高强度和高韧性，成为牙科陶瓷开发的重点。氧化锆优秀的力学性能来自于它的多晶形相变【15】。氧化锆有3种晶形：单斜相晶形、四方相晶形及立方相晶形。3 种晶形分别存在于不同的温度范围并可相互转化，其中单斜相晶形与四方相晶形之间的转变是马氏林相变，相变过程中伴有3%-5% 的剪切应力改变和体积改变，纯氧化锆烙点在2710℃，通常室温下仅以单斜相形式存在，但加入适量有利于稳定的四方相的MgO2、Y2O3、CaO及La2O3等氧化物时，其熔点可降至2500℃左右，并可使四方相氧化锆稳定地存在于室温甚至于室温之下；而常温下稳定的四方相，在材料使用过程中由于外力诱导会向更稳定的单斜相转变，从而消耗部分能量，缓解应力场，同时相变粒子体积增大的效应在一定程度上会抑制裂纹的进展。另一方面，如果相变使材料内部产生微裂纹，只要裂纹的尺寸足够小，且均匀分布的微裂纹起到应力分散的作用，也可以提高材料的韧性。其中以氧化钇（Y2O3）稳定的四方相氧化锆多晶陶瓷（Y-TZP）性能最佳。
氧化锆陶瓷有稳定的氧化锆陶瓷、部分稳定的氧化锆陶瓷、四方氧化锆多晶陶瓷、氧化锆增韧复合陶瓷、氧化锆增韧玻璃陶瓷等，近年来氧化锆陶瓷材料的研究不断发展。
2．4．1 氧化锆增韧氧化铝玻璃复合体
李江等【16】在氧化铝中添加ω（ZrO2）=5% 做为增韧剂改善多孔氧化铝及其玻璃复合体（Alumina Glass Composit，AGC）的力学性能，提高可切削氧化铝烧结体的强度和韧性。
2．4．2 氧化锆增韧纳米复合渗透陶瓷
在部分稳定的氧化锆陶瓷中加入少量的AL2O3可提高氧化锆的强度和韧性，巢永烈等【17】将相变增韧陶瓷部分稳定氧化锆（Partially Stabilized Zirconia，PSZ）及具有高韧性、低温超塑性的纳米陶瓷相结合开发研制了新型的Al2O3－nZrO2高强韧的纳米复合渗透陶瓷材料。
2．4．3 聚甲基丙烯酸甲酯－氧化锆复合材料
李石保等【18】等以部分烧结氧化锆陶瓷( partially sintered Zirconia compacts ,PSZC) 为基体,将预聚甲基丙烯酸甲酯(MMA) 经真空浸渍渗透其中,原位聚合固化,制备出一种新型的聚甲基丙烯酸甲酯－氧化锆(PMMA2ZrO2)材料，是有机－无机复合材料，具有优秀的综合性能,并有一定的美观性及良好的表面抛光性和耐磨性,可用于牙科CAD/CAM 系统一次加工,直接制备出牙科修复体。
1996 年, Rinke 和Huls【11】及Bindl【12】 和Mormann分别采用Celay 系统和Cerec Ⅱ型CAD/CAM系统将预成多孔氧化铝加工成基底冠,然后,采用In－Ceram 技术完成了高强度全瓷冠修复体的制作。CAM 技术和In－Ceram 技术结合,为牙科高强度全瓷修复体的制作开辟了新途径。近年来氧化锆增韧陶瓷以其高强度、高韧性、良好的生物相容性引起人们的关注，成为后牙冠桥修复开发的热点【13】。
可切削陶瓷主要有四种：①长石质可切削陶瓷，如Vita MarkⅡ；②可切削玻璃陶瓷，其中云母基玻璃陶瓷有Macor-M、Dicor MGC、MGC-F等，羟基磷灰石陶瓷Bioram－M，热压铸陶瓷IPS-Empress；③氧化铝（Al2O3）陶瓷【11】，有Procera－Allceram 铝瓷，Celay/In – CeramAlumian 瓷块④氧化锆（Zirconia）陶瓷【13－14】
2．1 长石类陶瓷和玻璃陶瓷
可切削的长石瓷分成天然长石瓷和合成长石瓷。天然长石瓷有Vitamk I、Vita mk Ⅱ（V7R、V7K）。其中Vita mk Ⅱ较常用，金相分析显示：主要成分为SiO2、AI2O3、K2O、Na2O，构成相互交错的网状结构。其晶粒大小不一，平均为2-6微米，两项分布不均匀，只能制作后牙嵌体、双尖牙的全冠。Vita mk Ⅱ有5种颜色可供选择。
Vita Mark Ⅱ的结晶相为透长石(sanidine)，弹性模量为73.4Gpa，抗弯强度为84MPa，断裂韧性为1.07MPa/m1/2。Dicor MGC、Vita Mark Ⅱ。这两种材料强度低、韧性差 ,只能用于前牙贴面、后牙嵌体的修复,不能作为牙科全瓷冠桥的修复材料【10】
可切削的玻璃陶瓷有Dicor MGC（－L、－D）、Dicor MGC－F，它们均是 K2O－MgF2－MgO-SiO2体系，都含有四硅氟云母晶体，差别在于是否添加AL2O3，ZrO2等氧化物。Dicor MGC－F的云母颗粒的直径大约4-5微米，Dicor MGC l～2微米，所以Dicor MGC－F比Dicor MGC具有更好的机械性能。Dicor MGC能制作后牙1/2嵌体、双尖牙的全冠。 研究表明Dicor MGC自身磨耗大于Vita mk Ⅱ，但对釉质的磨耗明显小于后者。 ProCAD是一种含白榴石晶体的玻璃陶瓷，上釉后三点弯曲强度180N／mm2，具有良好的切削性能。Photoveel含氧化锆，Bioram-M属于磷灰石基陶瓷 align=left>IPS-Empress是Ivoclar与苏黎世大学共同研制的一种白榴石热压铸玻璃陶瓷，它具有良好的半透明性和折光性、与牙釉质相似的磨耗强度以及边缘适合性好等优点。该公司推出IPS-Empress2，是二硅酸锂强化型玻璃陶瓷，机械强度较IPS-Empress提高3倍。可用于三单位固定桥的修复。 严格的操作后，我们看到了铸瓷的美观效果
2．2 Procera－Allceram 铝瓷
商品化的可切削的氧化铝瓷有Vita In－ceram spinell、Vita In－ceram Bindle及Rinke等。可将CAD／CAM技术与传统的In－ceram技术结合，用于临床的全冠制作：将预成的氧化铝胚体，使用CAD／CAM技术加工形成底层冠，然后按In－ceram技术进行玻璃渗透，最后利用 ALPHA瓷恢复牙冠外形与美观。
Vita in－ceram spinell透光性好，强度稍低于In－ceram，可用于前牙全冠的修复；In－ceram在前后牙均可使用。
国内骆小平等提出了氧化铝玻璃复合体。这种氧化铝瓷应用的新技术不但提高了陶瓷的强度和断裂韧性，缩短了制作时间，而且制作的修复体颜色美观，为CAD／CAM技术的应用及全瓷修复体的制作提供了新途径。
另外CAD/CAM机用陶瓷，还包括氮化铝陶瓷Shapal-M，氮化硅陶瓷SNB-10以及钙矽陶瓷Machinax等。
Procera－Allceram是Anderson和 Oden Nobel Biocare AB 和AB Sandivk Hard Materials公司（瑞典）开发的技术。采用纯度99.9℅以上的氧化铝粉末，应用工业技术以极高的压力将氧化铝细粉压在机械代型上形成坯体（干法加压成形），巨大的压力给予了材料高堆积密度，明显降低气孔率，减少烧结时间，减缓晶粒长大，是其底层冠材料优良力学性能的主要因素。其外表面通过Procera CAM 研磨而成。底层坯体从机械代型上取下，在1550℃以上烧结，烧结收缩15℅－20℅后，底层形态和厚度就与计算机上设计的一样了。此时氧化铝底层冠呈半透明象牙色，具有很好的边缘适合性。氧化铝底层冠的专用饰面瓷Procera－Allceram是低膨胀烤瓷。
其挠曲强度为601-687Mpa，是传统长石瓷（约65Mpa）的10 倍以上，也高于玻璃渗透铝瓷In-Ceram Alumina（约352Mpa），其断裂韧性约为4.48Mpa.m1/2与In-Ceram（4.49Mpa.m1/2）接近。是目前所知（除氧化锆陶瓷外）强度最高的牙科陶瓷材料。 <
2．3 Celay/In - Ceram 瓷块
Vita公司已推出Celay/In - Ceram Alumina 和In - Ceram Spinell瓷块，将推出Zirconia瓷块。In - Ceram Alumina block瓷块是牙科CAD/CAM 技术和In - Ceram 技术结合的修复材料。预成Vita In - Ceram Alumina block 瓷块经牙科CAD/ CAM系统切削成底层冠、桥架后,采用配套的玻璃渗透形成氧化铝玻璃复合体底层冠、桥架,提高了强度和韧性,最后在底层冠、桥架上堆塑面瓷完成修复体的制作,该材料可用于制作全瓷冠和前牙三单位固定桥,制作加工时间短,临床应用前景好[3-5]。
2．4 氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷是新型生物材料，于20 世纪60 年代晚期，多用于制作关节假体的关节头，近年来在牙科种植和修复领域的应用日渐广泛。氧化锆陶瓷是以斜锆石（ZrO2）和锆英石（ZrO2-SiO2）为主料通过成形烧结等一系列工艺制成的瓷制品。它具有良好的生物相容性、优良的力学性能，尤其是断裂韧性远高于氧化铝陶瓷其高强度和高韧性，成为牙科陶瓷开发的重点。氧化锆优秀的力学性能来自于它的多晶形相变【15】。氧化锆有3种晶形：单斜相晶形、四方相晶形及立方相晶形。3 种晶形分别存在于不同的温度范围并可相互转化，其中单斜相晶形与四方相晶形之间的转变是马氏林相变，相变过程中伴有3%-5% 的剪切应力改变和体积改变，纯氧化锆烙点在2710℃，通常室温下仅以单斜相形式存在，但加入适量有利于稳定的四方相的MgO2、Y2O3、CaO及La2O3等氧化物时，其熔点可降至2500℃左右，并可使四方相氧化锆稳定地存在于室温甚至于室温之下；而常温下稳定的四方相，在材料使用过程中由于外力诱导会向更稳定的单斜相转变，从而消耗部分能量，缓解应力场，同时相变粒子体积增大的效应在一定程度上会抑制裂纹的进展。另一方面，如果相变使材料内部产生微裂纹，只要裂纹的尺寸足够小，且均匀分布的微裂纹起到应力分散的作用，也可以提高材料的韧性。其中以氧化钇（Y2O3）稳定的四方相氧化锆多晶陶瓷（Y-TZP）性能最佳。
氧化锆陶瓷有稳定的氧化锆陶瓷、部分稳定的氧化锆陶瓷、四方氧化锆多晶陶瓷、氧化锆增韧复合陶瓷、氧化锆增韧玻璃陶瓷等，近年来氧化锆陶瓷材料的研究不断发展。
2．4．1 氧化锆增韧氧化铝玻璃复合体
李江等【16】在氧化铝中添加ω（ZrO2）=5% 做为增韧剂改善多孔氧化铝及其玻璃复合体（Alumina Glass Composit，AGC）的力学性能，提高可切削氧化铝烧结体的强度和韧性。
2．4．2 氧化锆增韧纳米复合渗透陶瓷
在部分稳定的氧化锆陶瓷中加入少量的AL2O3可提高氧化锆的强度和韧性，巢永烈等【17】将相变增韧陶瓷部分稳定氧化锆（Partially Stabilized Zirconia，PSZ）及具有高韧性、低温超塑性的纳米陶瓷相结合开发研制了新型的Al2O3－nZrO2高强韧的纳米复合渗透陶瓷材料。
2．4．3 聚甲基丙烯酸甲酯－氧化锆复合材料
李石保等【18】等以部分烧结氧化锆陶瓷( partially sintered Zirconia compacts ,PSZC) 为基体,将预聚甲基丙烯酸甲酯(MMA) 经真空浸渍渗透其中,原位聚合固化,制备出一种新型的聚甲基丙烯酸甲酯－氧化锆(PMMA2ZrO2)材料，是有机－无机复合材料，具有优秀的综合性能,并有一定的美观性及良好的表面抛光性和耐磨性,可用于牙科CAD/CAM 系统一次加工,直接制备出牙科修复体。
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