崔廣博士：椅旁數(shù)字化修復(fù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷的迭代升級(jí)與更新，已成為了口腔修復(fù)新技術(shù)的熱點(diǎn)與潮流，它通過(guò)口內(nèi)掃描技術(shù)獲取患者口內(nèi)數(shù)字化印模，由軟件設(shè)計(jì)虛擬修復(fù)體，利用CAD/CAM技術(shù)或3D打印技術(shù)結(jié)合各類(lèi)新型材料快速制作精密美觀(guān)的修復(fù)體，目前已實(shí)現(xiàn)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(fù)體的設(shè)計(jì)制作，為廣大患者提供了快捷、高質(zhì)量的臨床治療體驗(yàn)。我們特別策劃《椅旁數(shù)字化修復(fù)寶典》文章系列，全面向大家介紹椅旁數(shù)字化修復(fù)中的技術(shù)、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(jìn)展》（1），對(duì)椅旁數(shù)字化修復(fù)全瓷材料做一綜述，并對(duì)椅旁可切削全瓷材料進(jìn)行詳細(xì)介紹。在此，特別感謝我的同事張麗麗醫(yī)生的辛勤工作！
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer-aided design andComputer-aided manufacture，CAD/CAM)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迄今已30 余年；椅旁數(shù)字化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷的迭代升級(jí)與更新，目前已實(shí)現(xiàn)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(fù)體的設(shè)計(jì)制作。技術(shù)的發(fā)展推進(jìn)了材料的發(fā)展，目前臨床上可供選擇的椅旁材料可謂琳瑯滿(mǎn)目，下面將分3個(gè)部分就椅旁數(shù)字化修復(fù)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(lèi)
全瓷材料按照玻璃相和晶相的組成比例不同，在微觀(guān)結(jié)構(gòu)上分為三大類(lèi)：主要為玻璃相的長(zhǎng)石質(zhì)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(xué)效果主要取決于玻璃相，而其強(qiáng)度主要是取決于晶相，一般來(lái)說(shuō)，晶體含量越高，強(qiáng)度越大。
圖1 不同晶體含量的全瓷材料構(gòu)成模式圖
1.長(zhǎng)石質(zhì)瓷
長(zhǎng)石質(zhì)瓷是由天然的長(zhǎng)石、石英、高嶺土三組分經(jīng)高溫?zé)Y(jié)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(chēng)為鋁硅酸鹽陶瓷，其結(jié)構(gòu)是非晶形的3D原子網(wǎng)絡(luò)，其光學(xué)性能非常接近于牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)。它的機(jī)械性能較差，撓曲強(qiáng)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(mǎn)足椅旁切削材料的強(qiáng)度要求，在長(zhǎng)石質(zhì)瓷粉中添加少量的晶體(通常質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)20%)，壓縮成長(zhǎng)石質(zhì)瓷塊，材料的光學(xué)性能幾乎不受影響，但機(jī)械強(qiáng)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(jīng)過(guò)高溫融化、成型、熱處理而制成的一類(lèi)晶相與玻璃相結(jié)合的復(fù)合材料。通過(guò)在玻璃相中添加晶體填料，使陶瓷的機(jī)械性能提高，并可以改變其光學(xué)性能，例如顏色、乳光性和半透性等。根據(jù)晶相成分的不同，玻璃陶瓷有以下幾類(lèi)：
（1）白榴石增強(qiáng)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(lái)白榴石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升到35%～55%，用于全瓷冠。選擇白榴石作為增強(qiáng)相的原因有二，首先其折射率與長(zhǎng)石質(zhì)瓷非常接近，可以達(dá)到非常好的透明度，同時(shí)它更容易被酸蝕，更有利于樹(shù)脂粘接。由于晶體的加入，其機(jī)械性能得到提高，撓曲強(qiáng)度可達(dá)到120～180MPa，彈性模量為60~70 GPa。盡管臨床研究表明白榴石增強(qiáng)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(fù)。
（2）二硅酸鋰玻璃陶瓷
通過(guò)在玻璃晶相中添加體積分?jǐn)?shù)70%的二硅酸鋰形成，因此其撓曲強(qiáng)度可達(dá)300～400MPa，彈性模量高達(dá)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(fù)體或在其表面飾以氟磷灰石玻璃陶瓷。適應(yīng)癥較為廣泛，嵌體、高嵌體、貼面、前后牙單冠以及前牙區(qū)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(guò)將55 % ~70 %氧化物燒結(jié)滲透到玻璃相中得到的玻璃陶瓷。由相互燒結(jié)在一起的晶體微粒（約占75%）構(gòu)成基本架構(gòu)，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(jié)構(gòu)。
根據(jù)氧化物晶體的組成分為三類(lèi)——尖晶石基：撓曲強(qiáng)度300MPa，半透明性較高，適用于前牙單冠；氧化鋁基：撓曲強(qiáng)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(qiáng)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(fā)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(jié)而成的單相晶體結(jié)構(gòu)。這類(lèi)材料因?yàn)槿狈ΣＡ啵该鞫群艿?，通常需要飾瓷。但它擁有很高的?qiáng)度和硬度，運(yùn)用CAD/CAM設(shè)備切削。切削完成后需要燒結(jié)，多晶陶瓷在燒結(jié)過(guò)程中體積收縮30%左右，因此需要設(shè)計(jì)時(shí)非常精確。主要分為兩類(lèi)：
（1）氧化鋁
撓曲強(qiáng)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(fù)等。
（2）氧化鋯
撓曲強(qiáng)度900~1100 MPa，彈性模量210GPa，透明性較低，適應(yīng)癥廣泛，包括前后牙單冠或多單位固定橋的修復(fù)等。
二. 椅旁可切削全瓷材料
1.長(zhǎng)石類(lèi)
自從1980年Cerec問(wèn)世以來(lái)，CAD/CAM這種技術(shù)就深受臨床醫(yī)生和技師的喜愛(ài)。像二硅酸鹽類(lèi)的玻璃陶瓷需要在專(zhuān)門(mén)的烤瓷爐中進(jìn)行再結(jié)晶，需要一定時(shí)間；有些材料則需要在專(zhuān)門(mén)的烤瓷爐中進(jìn)行燒結(jié)或玻璃滲透，而只有長(zhǎng)石質(zhì)瓷切削完成后進(jìn)行簡(jiǎn)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(zhǎng)石類(lèi)的產(chǎn)品主要有兩種：
(1) Vitablocs 系列(Vita，德國(guó))
圖2 Vitablocs瓷塊
Vitablocs 系列是含有4μm細(xì)顆粒的長(zhǎng)石質(zhì)瓷，晶相質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(qiáng)度為137MPa，彈性模量57GPa，斷裂韌性1.25MPa.m½。2017年Nazmiye Sen測(cè)得Vitablocs Mark II 雙軸彎曲強(qiáng)度為97 MPa，F(xiàn)ranz體外測(cè)試Vitablocs Mark II前牙冠在冷熱循環(huán)老化前后的抗折強(qiáng)度均高于200N，可滿(mǎn)足臨床要求。
(2) CerecBlocs系列(Sirona，德國(guó))
圖3 Cerec Blocs瓷塊
Cerec Blocs是由細(xì)粒度的無(wú)空隙陶瓷粉壓成，2013年Vichi在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)裝置中測(cè)得Cerec Blocs的撓曲強(qiáng)度為112.68±7.97 MPa。
圖4 長(zhǎng)石類(lèi)椅旁修復(fù)體只需簡(jiǎn)單打磨、拋光即可戴用，但強(qiáng)度偏低
2.玻璃陶瓷
由于玻璃陶瓷機(jī)械強(qiáng)度和半透性均較高，在臨床應(yīng)用中最為廣泛。主要產(chǎn)品有以下幾類(lèi)：
（1）白榴石基玻璃陶瓷
最早于1991年，代表產(chǎn)品為IPS Empress CAD 和IPS ProCAD (IvoclarVivadent)。IPS Empress CAD中白榴石晶體約5-10μm，撓曲強(qiáng)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)裝置中測(cè)得其撓曲強(qiáng)度為125.10±13.05MPa 。
（2）硅酸鋰基玻璃陶瓷
最具代表性的產(chǎn)品IPS e.max CAD，晶相達(dá) 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(qiáng)度為360MPa，斷裂韌性為2.0 - 2.5 MPa.m½，雙軸彎曲強(qiáng)度為415 MPa(2017，Nazmiye Sen)。
圖5 義獲嘉公司IPS e.max藍(lán)瓷塊
IPS e.max CAD在燒結(jié)前，撓曲強(qiáng)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(jié)25 min即可完成結(jié)晶，達(dá)到360MPa的撓曲強(qiáng)度，適應(yīng)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(jié)前為中間狀態(tài)單硅酸鹽Li2SiO3，燒結(jié)后生成二硅酸鹽Li2Si2O3，這個(gè)結(jié)晶過(guò)程主要由兩部分組成：成核和晶體生長(zhǎng)，由成核劑控制反應(yīng)，確定最終晶體的形狀、大小和含量，因此可以通過(guò)使用不同濃度的成核劑，對(duì)玻璃陶瓷進(jìn)行改性，改變其機(jī)械性能和美學(xué)特性。近年來(lái)IPS e.max CAD又出現(xiàn)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(cè)試了不同半透性瓷塊的平均撓曲強(qiáng)度，結(jié)果是MO：281.19 ±47.94MPa，LT：381.04 ±42.02MPa，MT:397.48±62.61MPa，HT：346.21±35.14MPa，可見(jiàn) MO瓷塊的撓曲強(qiáng)度低于300MPA，符合ISO分類(lèi)中的第二條，只能用于單個(gè)牙修復(fù)，并不能用于固定橋修復(fù)。
圖6 愛(ài)爾創(chuàng)公司“鋰瓷”椅旁瓷塊
中國(guó)口腔全瓷第一品牌-愛(ài)爾創(chuàng)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(qiáng)度為360±60MPa，晶化條件為840-850 °C下燒結(jié)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(gè)系列的瓷塊，具有良好的理化與美學(xué)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(mǎn)足椅旁全瓷修復(fù)的需要
圖7 使用愛(ài)爾創(chuàng)“鋰瓷”制作的46椅旁嵌體
（3）氧化鋯加強(qiáng)型硅酸鋰玻璃陶瓷
近年來(lái)通過(guò)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(chǎn)品有：Vita Suprinity 和Celtra Duo。
圖8 氧化鋯加強(qiáng)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(qiáng)型硅酸鋰玻璃陶瓷。通過(guò)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(bào)道其撓曲強(qiáng)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(wěn)定性和精確性。同時(shí)具有良好的透明性、熒光性、乳光效果。Nazmiye Sen（2017）測(cè)得其雙軸彎曲強(qiáng)度510MPa，其半透性與長(zhǎng)石質(zhì)瓷相近，高于e.max CAD。
Celtra Duo(睿瓷，Densply Sirona)，也是一種氧化鋯加強(qiáng)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(xì)小，可以切削成各類(lèi)型修復(fù)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(jié)晶的材料，切削完成之后可以直接拋光，其撓曲強(qiáng)度為210MPa，也可以進(jìn)行上釉燒結(jié)，撓曲強(qiáng)度達(dá)到370 MPa。
3，多晶陶瓷
(1) 氧化鋁陶瓷
Procera All Ceram：最早用于牙科領(lǐng)域的多晶陶瓷，含有99～99.5%高純度致密氧化鋁陶瓷，強(qiáng)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(yōu)良的穩(wěn)定性、耐磨損性和生物相容性，撓曲強(qiáng)度可達(dá)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(fù)。代表產(chǎn)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(fù)體在切削后需要較長(zhǎng)時(shí)間的結(jié)晶過(guò)程，通常約8小時(shí)，無(wú)法滿(mǎn)足椅旁修復(fù)的需要。但近期研發(fā)的氧化鋯快速燒結(jié)爐，在30-45分鐘左右即可完成氧化鋯修復(fù)體的結(jié)晶過(guò)程。因此，氧化鋯目前已經(jīng)被列入椅旁修復(fù)材料的行列，可以實(shí)現(xiàn)在椅旁完成設(shè)計(jì)和制作的全鋯修復(fù)體。
自2016年以來(lái)出現(xiàn)了一些高透氧化鋯材料。e.max Zir-CAD是3mol%氧化釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯；愛(ài)爾創(chuàng)公司的TT-LT玉瓷，是一種晶體結(jié)構(gòu)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(diǎn)彎曲強(qiáng)度大于600MPa，可滿(mǎn)足臨床前后牙修復(fù)治療的各種需要，通過(guò)外染色并配合椅旁快速燒結(jié)爐，可以實(shí)現(xiàn)使用氧化鋯進(jìn)行椅旁美學(xué)修復(fù)。
圖9 愛(ài)爾創(chuàng)椅旁快速燒結(jié)氧化鋯瓷塊
來(lái)源：原創(chuàng) 張麗麗 DEFT
