【义齿用Ｔｉ－６Ａｌ－７Ｎｂ合金铸件挠度的研究】 打磨固定义齿铸件的基本原则是

　　[摘要]目的：通过对相同长度、宽度、不同厚度的Ti－6Al－7Nb合金铸件挠度的测量，观察铸件厚度与挠度的关系，为确定Ti－6Al－7Nb合金铸造义齿基托的适合厚度提供实验依据。方法：参照ISO关于义齿基托材料挠度的标准，测量不同厚度Ti－6Al－7Nb合金铸件的挠度，并与纯钛、Ti－6Al－4v合金及co－cr合金对比。结果：Ti－6Al－7Nb合金、纯钛及Ti－6Al－4v合金铸件的厚度在0.65mm时可以达到义齿基托挠度的标准；co－cr合金在0.57mm时可达到标准要求。结论：在临床制作Ti－6Al－7Nb合金义齿基托时，厚度应不低于0.65mm。
　　[关键词]Ti－6Al－7Nb合金；挠度；厚度；义齿基托
　　[中图分类号]R783 [文献标识码]A [文章编号]1008－6455(2007)06－0817－03
　　
　　在口腔修复或正畸矫治中，希望对义齿施加中度或较轻度作用力能使修复材料产生极大的形变，而且在反复回折后，材料不致产生断裂。挠度(Transverse Deflection)是物体承受其比例极限(材料在不偏离应力与应变正比关系条件下所能承受的最大应力)内的应力所发生的弯曲应变。它反映了义齿基托材料在口腔内经长期反复咀嚼受力后产生的疲劳性弯曲形变。挠度越好的材料抗断裂能力就越强。国际标准化组织(InternationalOrgani zation for Standardization，ISO)及我国标准已将挠度列为义齿基托材料的性能评价项目之一。
　　Ti－6Al－7Nh合金是符合ISO标准化的医用钛合金，研究表明该合金具有优良的生物相容性、耐腐蚀性和机械性能。本实验参照ISO关于义齿基托挠度的标准，对铸造后Ti-6A-7Nb合金的挠度进行研究，并与临床使用的纯钛、Ti-6Al－4V合金及Co－Cr合金材料对比，为临床确定Ti－6Al－7Nb合金义齿基托厚度提供实验依据。
　　
　　1　材料和方法
　　
　　1．1　材料与设备：纯钛、Ti－6Al－4V合金、Ti－6Al－7Nb合金(宝鸡有色金属加工厂提供)；Co－Cr合金(上海齿科材料厂生产)；LZ－Ⅱ型牙科专用铸钛机(第四军医大学口腔医学院与洛阳涧西四方机械厂联合制造)；高频离心铸造机(天津精工医疗设备公司生产)；挠度测试仪(北京医科大学口腔材料质量检测中心提供)；Multi－vest磷酸盐系包埋料(Dentsply，美国)；锆英石内包埋料(本课题组自行研发)。
　　
　　1．2　方法
　　1．2．1　蜡型的制作：参照ISO标准，制作长65mm，宽10mm，厚度分别为d1(0.35mm)、d2(0.5mm)、d3(0.75mm)的长条状蜡片，每个铸型座分别安插3个厚度的蜡片各1片。
　　1．2．2　包埋铸造：纯钛、Ti－6Al－4V合金及Ti－6Al－7Nb合金包埋铸造采用内层为锆英石、外层为磷酸盐的无圈包埋，铸模温度为300℃，Lz－Ⅱ型牙科铸钛机铸造。Co－Cr合金的包埋铸造采用磷酸盐包埋料一次、无圈包埋，室温冷却后高频离心铸造机铸造。
　　1．2．3　铸件检测：每种测试材料选择完整无缺陷的铸件各6个。将试件从铸道上切取，喷砂、打磨、抛光，使表面及边缘平整光滑。最后对试件进行厚度测量，每片的厚度为任意3点测量的平均值，测量结果见表1。
　　
　　1．2．4　挠度测试：将试件放在挠度仪的上、下压头之间，放下压头，记录15N载荷时的偏转度(A)；在以后的每分钟后30s内增加载荷5－35N时记下偏转度数(B)；再加载至50N时记下偏转度数(C)。按下式计算挠度：35N时的挠度＝B－A，50N时的挠度=C－A。
　　1．2．5　评价方法：参照ISO标准(见表2)，铸件的挠度值符合表中标准的，其厚度属于临床可接受的厚度。
　　
　　
　　
　　2　结果
　　
　　Ti－6Al－7Nb合金、纯钛、Ti－6Al－4V合金及Co－Cr合金3种厚度的挠度值见表3。从表3可知：d2厚度的4种材料都能够满足标准要求；d1厚度的3种钛铸件均有试件在测试过程中折断或严重变形，无法继续读数，但Co－Cr合金没有出现此情况；d3厚度的4种材料铸件的挠度值都低于标准值。
　　
　　3　讨论
　　
　　3．1　钛及钛合金义齿基托材料的性能特点：目前临床常用的义齿基托材料主要有树脂(塑料)和金属两种。树脂基托材料主要是加热固化型的；金属基托材料主要有Co－Cr合金、纯钛和Ti-6Al-4V合金等。金属基托的机械强度明显优于树脂基托，所制义齿的厚度可以做的更薄，患者戴用更为舒适，且长期使用不易发生变形及断裂。Co－Cr合金基托虽然强度好，但其含有的Co、Cr等元素可能会引起过敏反应，因而限制了其在临床的应用。纯钛、Ti－6Al－4V合金与Co－Cr合金相比具有明显的优势。主要表现在以下几点：良好的生物相容性和耐腐蚀性；密度低，质量轻，利于义齿固位和口腔硬软组织的保健，戴用舒适；对X线呈半阻射，有利于检查基托内部缺陷；无磁性，戴有钛修复体的患者接受CT扫描或核磁共振检查时不会干扰图像，不会影响疾病的诊断；膨胀系数低，铸造后的基托适合性好。但也存在一些不足：Ti－6Al－4V合金中所含的V元素具有一定的毒性；纯钛强度略显不足，制作义齿支架的细小部件如卡环、支托等容易折断。因此，为开展钛义齿而研究新的钛合金材料是必然趋势。
　　
　　3．2　Ti－6Al－7Nb合金铸造后挠度的评价：Ti－6Al－7Nb合金是ISO标准化的医用钛合金，该合金用生物安全性好的Nb元素代替有毒性作用的V元素，解决了Ti－6Al－4V合金的不足。其强度是纯钛的两倍，能提高义齿卡环、支托的强度。但目前尚无关于Ti－6Al－7Nb合金制作义齿基托时的适合厚度的报道。孙风等对50例牙列缺损和缺失患者戴用的63件纯钛支架可摘义齿进行了1年的随访，发现纯钛卡环除了同常规的铸造卡环一样要求外型良好、厚薄粗细协调一致外，对其厚度也有一定的要求，既不能过薄(卡环容易折断)，又不能过厚(虽然卡环的强度增加，但其弹性下降达不到应有的固位力)。建议前牙、前磨牙卡环的厚度应达到0.8mm，磨牙卡环厚度应达到1.0mm。Yamauchi等用纯钛制作义齿基托，提出基托厚度在0.7mm时才能达到临床要求。奥野对纯钛、Ti－6Al－4V合金、金合金与Co－Cr合金进行了比较，结果认为在宽度相同，加载相同的弯曲应力时，纯钛及Ti－6Al－4V合金需比Co－Cr合金增加26％的厚度，才能达到与Co－Cr合金相同的弯曲变形量。而Mahmoud等对Ti－6Al－7Nb合金、Co－Cr合金及金合金的卡环疲劳强度的测试，结果表明在厚度及长度相同的情况下Ti－6Al－7Nb合金更不易发生永久变形。Aridome等对Kennedy Ⅱ类的Ti－6Al－7Nb合金支架连接体部位进行各种形式的加强(增加宽度、增加厚度、加厚部位在中间、加厚部位在前或后和普通设计)，然后与Co－Cr合金比较，结果认为加强设计后的Ti－6Al－7Nb合金支架可以达到同Co－Cr合金相近的强度。Iijima等用减重率的方法对纯钛及Ti－6Al－7Nb合金的耐磨性能进行研究，结果表明Ti－6Al－7Nb合金的减重率明显低于纯钛，提示Ti－6Al－7Nb合金的耐磨性优于纯钛。
　　由于挠度能够反映出基托在何种厚度时能够满足临床义齿机械性能的需要，本实验还通过对铸造后Ti－6Al－7Nb合金挠度的研究对该合金在制作义齿基托时的适合厚度进行了探讨。实验结果显示，Ti－6Al－7Nb合金与纯钛及Ti－6Al－4V合金在厚度为0.65mm时都能达到义齿基托挠度的标准(加载载荷为15～35N，变形量1.0～2.5mm；加载载荷为15～50N，变形量2.0～5.0mm)。这并不表明3种材料的强度相同，而是由于3种材料的弹性模量比较接近的缘故，但Ti－6Al－7Nb合金的疲劳强度、耐磨性能要优于纯钛，具有强度方面的优势。Co－Cr合金在0.57mm时就能够达到标准要求，且在厚度为0.42mm、加载载荷为35N时的挠度值同样符合标准，加载载荷至50N时的挠度值(5.14mm)稍大于标准值(5.0mm)。由于本实验的试件厚度未做过细的选择，但由以上结果可推论Co－Cr合金的厚度在0.45～0.5mm时即可达到标准。因此本实验结果与奥野所提出的结论基本一致。Ti－6Al－7Nb合金制作基托的厚度值(0.65mm)虽高于Co－Cr合金(0.57mm)，但该合金具有生物相容性、弹性模量、耐腐蚀性能等方面的优势，有望成为临床新的义齿基托材料。建议在临床应用Ti－6Al－7Nb合金制作义齿基托时，厚度应选择在0.65mm以上。