崔廣博士：椅旁數字化修復系統經過不斷的迭代升級與更新，已成為了口腔修復新技術的熱點與潮流，它通過口內掃描技術獲取患者口內數字化印模，由軟件設計虛擬修復體，利用CAD/CAM技術或3D打印技術結合各類新型材料快速制作精密美觀的修復體，目前已實現了嵌體、高嵌體、貼面、全冠等多種牙支持式甚至是種植體支持式全瓷修復體的設計制作，為廣大患者提供了快捷、高質量的臨床治療體驗。我們特別策劃《椅旁數字化修復寶典》文章系列，全面向大家介紹椅旁數字化修復中的技術、材料與臨床流程，今天分享的是該系列的第一篇文章：《椅旁全瓷材料的選擇和最新進展》（1），對椅旁數字化修復全瓷材料做一綜述，并對椅旁可切削全瓷材料進行詳細介紹。在此，特別感謝我的同事張麗麗醫生的辛勤工作！
計算機輔助設計/計算機輔助制造(Computer-aided design andComputer-aided manufacture，CAD/CAM)技術在口腔醫學領域的應用發展迄今已30 余年；椅旁數字化系統經過不斷的迭代升級與更新，目前已實現了嵌體、高嵌體、貼面、全冠等多種牙支持式甚至是種植體支持式全瓷修復體的設計制作。技術的發展推進了材料的發展，目前臨床上可供選擇的椅旁材料可謂琳瑯滿目，下面將分3個部分就椅旁數字化修復全瓷材料做一綜述，希望能作為大家在臨床上合理選擇和使用椅旁全瓷材料的參考。
一.全瓷材料分類
全瓷材料按照玻璃相和晶相的組成比例不同，在微觀結構上分為三大類：主要為玻璃相的長石質瓷、含有晶體的玻璃陶瓷、不含玻璃相的多晶陶瓷。陶瓷的美學效果主要取決于玻璃相，而其強度主要是取決于晶相，一般來說，晶體含量越高，強度越大。
圖1 不同晶體含量的全瓷材料構成模式圖
1.長石質瓷
長石質瓷是由天然的長石、石英、高嶺土三組分經高溫燒結而成，主要成分為二氧化硅、不同比例的氧化鋁、鈉、鉀，通常以鋁硅酸鹽的形式存在，又稱為鋁硅酸鹽陶瓷，其結構是非晶形的3D原子網絡，其光學性能非常接近于牙釉質和牙本質。它的機械性能較差，撓曲強度通常只在60～70 MPa，彈性模量為40~50 GPa，但透明性高，主要適用于烤瓷冠或全瓷冠的飾瓷及貼面。為滿足椅旁切削材料的強度要求，在長石質瓷粉中添加少量的晶體(通常質量分數不超過20%)，壓縮成長石質瓷塊，材料的光學性能幾乎不受影響，但機械強度顯著提高(＞100 MPa)，被用作椅旁可切削材料。
2. 玻璃陶瓷
玻璃陶瓷，是經過高溫融化、成型、熱處理而制成的一類晶相與玻璃相結合的復合材料。通過在玻璃相中添加晶體填料，使陶瓷的機械性能提高，并可以改變其光學性能，例如顏色、乳光性和半透性等。根據晶相成分的不同，玻璃陶瓷有以下幾類：
（1）白榴石增強型玻璃陶瓷
最初在玻璃相中添加17~25%的白榴石，用于烤瓷熔附金屬冠的飾瓷，后來白榴石的質量分數提升到35%～55%，用于全瓷冠。選擇白榴石作為增強相的原因有二，首先其折射率與長石質瓷非常接近，可以達到非常好的透明度，同時它更容易被酸蝕，更有利于樹脂粘接。由于晶體的加入，其機械性能得到提高，撓曲強度可達到120～180MPa，彈性模量為60~70 GPa。盡管臨床研究表明白榴石增強型玻璃陶瓷折裂率較低，但用于后牙的成功率顯著低于前牙，因此主要用于嵌體、高嵌體、貼面和前牙的單冠修復。
（2）二硅酸鋰玻璃陶瓷
通過在玻璃晶相中添加體積分數70%的二硅酸鋰形成，因此其撓曲強度可達300～400MPa，彈性模量高達95GPa。雖然晶相含量高，但由于二硅酸鋰的折射率較低，因此材料的透明度仍很高，可直接作為全瓷修復體或在其表面飾以氟磷灰石玻璃陶瓷。適應癥較為廣泛，嵌體、高嵌體、貼面、前后牙單冠以及前牙區的三單位固定橋，但作為固定橋其臨床成功率顯著下降。
（3）玻璃滲透陶瓷
通過將55 % ~70 %氧化物燒結滲透到玻璃相中得到的玻璃陶瓷。由相互燒結在一起的晶體微粒（約占75%）構成基本架構，滲透玻璃位于晶體微粒的間隙之間，兩者形成一種相互貫穿、互滲的結構。
根據氧化物晶體的組成分為三類——尖晶石基：撓曲強度300MPa，半透明性較高，適用于前牙單冠；氧化鋁基：撓曲強度450MPa，彈性模量95GPa，中度透明，適用于前后牙單冠以及前牙三單位橋；氧化鋯基：撓曲強度650MPa，半透明性較低，前后牙全冠以及三單位橋均可使用。盡管In-Ceram系列有較高的臨床成功率，但隨著近幾年氧化鋯及其他新型材料的發展，該材料的臨床使用已逐漸減少。
3. 多晶陶瓷
多晶陶瓷是一種由高純度的氧化鋁或氧化鋯粉末在高溫高壓下燒結而成的單相晶體結構。這類材料因為缺乏玻璃相，透明度很低，通常需要飾瓷。但它擁有很高的強度和硬度，運用CAD/CAM設備切削。切削完成后需要燒結，多晶陶瓷在燒結過程中體積收縮30%左右，因此需要設計時非常精確。主要分為兩類：
（1）氧化鋁
撓曲強度600~700 MPa，彈性模量380GPa，中度或低度透明，適用于前后牙冠橋的基底制作以及冠修復等。
（2）氧化鋯
撓曲強度900~1100 MPa，彈性模量210GPa，透明性較低，適應癥廣泛，包括前后牙單冠或多單位固定橋的修復等。
二. 椅旁可切削全瓷材料
1.長石類
自從1980年Cerec問世以來，CAD/CAM這種技術就深受臨床醫生和技師的喜愛。像二硅酸鹽類的玻璃陶瓷需要在專門的烤瓷爐中進行再結晶，需要一定時間；有些材料則需要在專門的烤瓷爐中進行燒結或玻璃滲透，而只有長石質瓷切削完成后進行簡單的修整和拋光即可戴牙，非常適合椅旁快速使用的要求。長石類的產品主要有兩種：
(1) Vitablocs 系列(Vita，德國)
圖2 Vitablocs瓷塊
Vitablocs 系列是含有4μm細顆粒的長石質瓷，晶相質量分數低于20w%，組成成分為56-64% SiO?，20-23% Al?0?，6-9% Na?O，6-8% K?O，其撓曲強度為137MPa，彈性模量57GPa，斷裂韌性1.25MPa.m½。2017年Nazmiye Sen測得Vitablocs Mark II 雙軸彎曲強度為97 MPa，Franz體外測試Vitablocs Mark II前牙冠在冷熱循環老化前后的抗折強度均高于200N，可滿足臨床要求。
(2) CerecBlocs系列(Sirona，德國)
圖3 Cerec Blocs瓷塊
Cerec Blocs是由細粒度的無空隙陶瓷粉壓成，2013年Vichi在國際標準裝置中測得Cerec Blocs的撓曲強度為112.68±7.97 MPa。
圖4 長石類椅旁修復體只需簡單打磨、拋光即可戴用，但強度偏低
2.玻璃陶瓷
由于玻璃陶瓷機械強度和半透性均較高，在臨床應用中最為廣泛。主要產品有以下幾類：
（1）白榴石基玻璃陶瓷
最早于1991年，代表產品為IPS Empress CAD 和IPS ProCAD (IvoclarVivadent)。IPS Empress CAD中白榴石晶體約5-10μm，撓曲強度為137.5 ± 23.3MPa(Charlton et al. 2008) ，斷裂韌性1.4 ± 0.07 MPa.m½ (Uno et al. 2012)。2013年Vichi在國際標準裝置中測得其撓曲強度為125.10±13.05MPa 。
（2）硅酸鋰基玻璃陶瓷
最具代表性的產品IPS e.max CAD，晶相達 70%，具體組成成分為58-80% SiO?，11-19% Li?O，0-13% K?O，0-8% ZrO?，0-5% Al?0?。平均撓曲強度為360MPa，斷裂韌性為2.0 - 2.5 MPa.m½，雙軸彎曲強度為415 MPa(2017，Nazmiye Sen)。
圖5 義獲嘉公司IPS e.max藍瓷塊
IPS e.max CAD在燒結前，撓曲強度為130MPa，方便研磨，切削之后可以試戴，這提高了椅旁就診效率。之后在840 °C烤瓷爐中燒結25 min即可完成結晶，達到360MPa的撓曲強度，適應于貼面、嵌體、高嵌體、前后牙單冠以及前牙三單位固定橋。
IPS e.max CAD瓷塊中的硅酸鹽在燒結前為中間狀態單硅酸鹽Li2SiO3，燒結后生成二硅酸鹽Li2Si2O3，這個結晶過程主要由兩部分組成：成核和晶體生長，由成核劑控制反應，確定最終晶體的形狀、大小和含量，因此可以通過使用不同濃度的成核劑，對玻璃陶瓷進行改性，改變其機械性能和美學特性。近年來IPS e.max CAD又出現了不同的遮光度和半透性的瓷塊，包括低透瓷塊LT、中透瓷塊MT、高透瓷塊HT及中度遮色瓷塊MO等。2016年Vichi測試了不同半透性瓷塊的平均撓曲強度，結果是MO：281.19 ±47.94MPa，LT：381.04 ±42.02MPa，MT:397.48±62.61MPa，HT：346.21±35.14MPa，可見 MO瓷塊的撓曲強度低于300MPA，符合ISO分類中的第二條，只能用于單個牙修復，并不能用于固定橋修復。
圖6 愛爾創公司“鋰瓷”椅旁瓷塊
中國口腔全瓷第一品牌-愛爾創公司也推出了硅酸鋰基玻璃陶瓷-“鋰瓷”；具體組成成分為58.5-72.5% SiO?，13-15% Li?O，3-5% K?O，7.5-25%其他氧化物。雙軸彎曲強度為360±60MPa，晶化條件為840-850 °C下燒結20 min，提供高透光HT A1-D4 16色 、低透光 LT A1-D4 16色 、中度不透光 MO 0-MO 4 5色
、高度不透光HO 0-HO 2 3色等4個系列的瓷塊，具有良好的理化與美學性能，可制作貼面、嵌體、高嵌體、前后牙單冠以及前牙三單位固定橋；能充分滿足椅旁全瓷修復的需要
圖7 使用愛爾創“鋰瓷”制作的46椅旁嵌體
（3）氧化鋯加強型硅酸鋰玻璃陶瓷
近年來通過在二硅酸鹽玻璃陶瓷中添加氧化鋯形成的新型二硅酸鋰陶瓷，代表產品有：Vita Suprinity 和Celtra Duo。
圖8 氧化鋯加強型硅酸鋰玻璃陶瓷電鏡照片
Vita Suprinity（琥珀瓷），是Vita于2013 年推出的CAD/CAM 成型的氧化鋯加強型硅酸鋰玻璃陶瓷。通過特殊的工藝，在玻璃陶瓷中加入氧化鋯成份，組成成分為56-64% SiO?，1-4% Al?0?，15-21% Li?O，8-12% ZrO?，1-4% K?O。Elsaka(2016) 報道其撓曲強度為445 MPa，斷裂韌性為2.31 MPa.m½，由于氧化鋯的加入，具有更高的邊緣穩定性和精確性。同時具有良好的透明性、熒光性、乳光效果。Nazmiye Sen（2017）測得其雙軸彎曲強度510MPa，其半透性與長石質瓷相近，高于e.max CAD。
Celtra Duo(睿瓷，Densply Sirona)，也是一種氧化鋯加強型硅酸鋰基玻璃陶瓷，除了二氧化硅、氧化鋰之外，還含有約10%的二氧化鋯，均勻分散于玻璃相。Celtra Duo中晶粒大小約為0.5-0.7μm，小于e.max CAD的晶粒(2-4μm )，由于其晶粒細小，可以切削成各類型修復體，甚至可以切削邊緣僅為0.3mm的超薄貼面。CeltraDuo瓷塊是完成結晶的材料，切削完成之后可以直接拋光，其撓曲強度為210MPa，也可以進行上釉燒結，撓曲強度達到370 MPa。
3，多晶陶瓷
(1) 氧化鋁陶瓷
Procera All Ceram：最早用于牙科領域的多晶陶瓷，含有99～99.5%高純度致密氧化鋁陶瓷，強度大約為600MPa，此外還有inCoris AL(441.78MPa)、In-Ceram AL (541.64MPa)，由于其彈性模量大，易碎裂，因此臨床上的使用已逐漸被氧化鋯替代。
(2) 氧化鋯陶瓷
氧化鋯具有優良的穩定性、耐磨損性和生物相容性，撓曲強度可達900～1200Mpa，斷裂韌性為9～10 MPa.m½，是致密氧化鋁的2 倍，是二硅酸鋰玻璃陶瓷的3倍，多用于后牙冠和多單位固定橋修復。代表產品Cercon、Lava、Cerce、Vita In-CeramYZ(1112.46 MPa)、inCoris ZI(1227.83MPa)、IPS e.maxZir-CAD(1174.23 MPa)。
這些氧化鋯陶瓷修復體在切削后需要較長時間的結晶過程，通常約8小時，無法滿足椅旁修復的需要。但近期研發的氧化鋯快速燒結爐，在30-45分鐘左右即可完成氧化鋯修復體的結晶過程。因此，氧化鋯目前已經被列入椅旁修復材料的行列，可以實現在椅旁完成設計和制作的全鋯修復體。
自2016年以來出現了一些高透氧化鋯材料。e.max Zir-CAD是3mol%氧化釔穩定的四方相氧化鋯；愛爾創公司的TT-LT玉瓷，是一種晶體結構為50%四方相和50%立方相的高透氧化鋯材料，具有49%的透光性能，與玻璃陶瓷相近，三點彎曲強度大于600MPa，可滿足臨床前后牙修復治療的各種需要，通過外染色并配合椅旁快速燒結爐，可以實現使用氧化鋯進行椅旁美學修復。
圖9 愛爾創椅旁快速燒結氧化鋯瓷塊
來源：原創 張麗麗 DEFT
