烤瓷套牙寿命【前牙烤瓷修复冠\桥疲劳寿命的测定】

　　[摘要]目的：测定前牙烤瓷修复冠、桥的疲劳寿命。方法：制作前牙烤瓷冠、桥试件各3个进行疲劳寿命测定，分别在实验进行0h、16h、48h、80h、160h时，用体视显微镜下咬合部位瓷层表面状态，至320h后实验结束，在扫描电镜下观察。结果：各组烤瓷冠、桥体均未出现明显的瓷崩裂现象，但在咬合部位及其附近均出现不同程度的微裂隙(列席小于20μm)。结论：前牙烤瓷修复体不仅具有良好的美学特性，而且也具有相当优良的抗疲劳特性。
　　[关键词]前牙；烤瓷；冠；桥；疲劳寿命；疲劳性磨耗
　　[中图分类号]R783 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2011）05-0831-03
　　
　　Measuring the fatigue life of porcelain fused metal crown and bridge of anterior teeth
　　LI Ming-yong1,MA Xuan-xiang2,LI Yu-long3,SUO Tao3,LI Hao-ping1,MENG Yuan1,HUO Li1,LIU Fang-xia1
　　（1.Department of Stomatology, No. 451 Hospital of PLA, Xi"an 710054, Shaanxi,China;2. School of Stomatology,The Fourth Military Medical University;3. Aviation Institute, Northwestern Polytechnical University）
　　
　　Abstract:ObjectiveTo measure the fatigue life of porcelain fused metal (PFM) crown and bridgeof anterior teeth.MethodsPFM crown and bridge of anterior teeth were made for measurement of its fatigue life. The surface of porcelain on bitting area were observed by stereoscopic zoom microscopes after 0h、16h、48h、80h、160h, and by scaning electric microscopes(SEM) after 320h.ResultsEach PFM crown and bridge of anterior teeth had no procelain cracks in evidence after experiment, however there are some microscopic wears by SEM (under 20μm).ConclusionPFM restorationsof anterior teeth have not only esthetics capability but also rather fine anti-fatigue characteristic.
　　Key words:anterior teeth;porcelain fused to metal(PFM);crown;bridge;fatigue life;fatigue wear
　　
　　前牙的大面积缺损、严重变色一般选择烤瓷冠、桥修复。由于前牙的美观要求较高，口腔医学工作者多把注意力集中于其色彩和形态的研究上[1-2]，而对其力学性能关注较少。本实验的目的是通过自行研制的口腔修复体疲劳寿命测试机对前牙烤瓷冠、桥的疲劳寿命进行测定，以全面认识前牙烤瓷修复体的各项性能。
　　
　　1材料和方法
　　1.1 实验设备、材料：口腔疲劳测试试件选用前牙单冠基牙模型和前牙桥基牙模型、对应下颌选用前牙桥基牙模型[3]、口腔修复体疲劳寿命测试机[4]（自行研制）、YD-15动态电阻应变仪（华东电子仪器厂）、Micro-measurements Division EP-08-031DE-120应变片（Measurement Group Inc. ,U.S.A ）4张、Tektronic K420示波器（Tektronic Inc.,U.S.A）、Nikon SMZ800体视显微镜（Nikon Inc.,Japan），Jeol JSM-5800扫描电镜（Jeol electric Ltd.,Japan）。
　　1.2 方法
　　1.2.1 在选用的下前牙桥基牙模型上制作C1-D2金属铸造桥1个，基牙单冠厚度0.5～1.0mm，形态用标准模型的前牙蜡型翻制；再用上前牙单冠基牙模型和前牙桥基牙模型制作相对应的B区中切牙烤瓷冠、B区中切牙缺失的三单位A1-B2烤瓷桥，单冠和桥固位体金属基底冠厚0.3～0.4mm，烤瓷层厚度1.0～2.0mm[5]，与临床实际情况相符。共2组，每组各3个。
　　1.2.2用薄咬合纸对上、下颌试件上的烤瓷冠、桥和对合的金属桥进行调牙合[6]，使烤瓷冠上切牙的舌面切1/3处与金属桥D1-2下切牙的唇面切端有均匀的、密切的接触；烤瓷桥的双侧基牙固位体与对牙合无咬合接触，而桥体主要功能区舌面切1/3处与对牙合相应部位金属桥D1-2下切牙的唇面切端均匀、密切接触。调牙合后上釉，磷酸锌水门汀粘固。
　　1.2.3在上颌前牙试件的底部铣出一个固定平面，与原底平面成125.4°，固定平面间位置开2个螺丝孔，下颌前牙试件底部平面中间位置开2个螺丝孔。使上下颌前牙试件固定在测试机上时，上下前牙修复体间交角为125.4°[7]。
　　1.2.4 连接贴好应变片的疲劳寿命测试机、校零的动态电阻应变仪、示波器，并接零，具体方法同测试机的标定方法。
　　1.2.5 将弹簧放入疲劳寿命测试机的圆桶中，选择弹性系数为6×104N/m的弹簧用于测试。
　　1.2.6 将上下颌试件分别用螺钉固定在横梁和中心平台上。反复调节推杆和压紧螺母的位置以确定下颌试件相对于上颌的上下位置。用塞规确定上下颌间咬合间隙约为1mm，以使开机试咬合时，测试输出电压差达到210mV左右，即对应咬合力约为35N左右[8]。
　　调节上颌试件在横梁上的左右位置、下颌试件在中心平台上的前后位置，使得上、下颌修复体的咬合达到牙尖交错牙合[9]，即上下颌前牙中线对齐，B1舌面切1/3与D1、D2切缘接触。
　　1.2.7 调整合适后开始测试，调节调速仪上的指针，使其达到800r/min。记录实验持续时间、输出电压差。若输出电压差明显降低，则重复上一步骤。
　　1.2.8 分别在实验进行0h、16h、48h、80h、160h时，取下烤瓷试件，在体视显微镜下，用10～63倍放大率观察咬合部位瓷层表面状态，至320h后实验结束，取下烤瓷试件在扫描电镜下观察。
　　1.2.9 重复以上步骤，烤瓷冠、桥组分别各测试3个。
　　
　　2结果
　　2.1 前牙烤瓷冠、桥测试时，输出电压差波动范围及对应“咬合力”值见表1。
　　2.2 在实验进行320h后，两组烤瓷冠、桥体均未出现明显的瓷崩裂现象，但在咬合部位及其附近均出现不同程度的磨损。肉眼观察：未进行实验时的烤瓷冠表面光滑，无明显缺陷，当开始有咬合接触后，在咬合接触部位出现表面粗糙，釉质层剥脱，咬合部位出现缺损，形状与对合咬合接触区相吻合；随时间的增加，磨损情况逐渐明显，B1舌面切端1/3呈沟状缺损。
　　未进行实验时的烤瓷冠、桥体表面光滑，在镜下反光，可见有少量微小气泡散布在表层下；实验进行中的烤瓷冠、桥体，咬合接触部位可见表面高低不平，呈不规则的波浪形，局部有凹陷（为缺损处）；随着实验时间的增加，粗糙范围加大，程度逐渐加重(如图1)。
　　扫描电镜下可见表面粗糙，晶粒高低错综排列。晶粒间有一定数量的微裂隙。裂隙呈线条状，未发现放射状裂隙。裂隙宽小于2μm，长度小于20μm（如图2）。稍大的裂隙与切缘近乎平行，小裂隙无明显方向性。
　　
　　3讨论
　　3.1实验条件的相似性：人们对于疲劳的认识，始于19世纪中期，但在口腔医学中尚未引起人们足够的重视。而疲劳测试作为对材料或结构的一项重要的性能测试在工程上应用已久。对于烤瓷修复体而言，国内外尚未有类似的实验进行。本实验应用自行研制的口腔修复体疲劳测试机对前牙烤瓷冠、桥体进行了疲劳寿命测定。
　　疲劳测试是采用等幅加载形式，在相同的实验条件下，对一组相同的试件测定他们的疲劳寿命。为了避免由于实验条件和试件的差异，影响疲劳寿命的分散性，加载的精度、试件的性能等应得到相同或相似的保证[10]。在本实验中，修复体的制作由同一组技师完成，加载的“咬合力”控制在一定范围内，保证了实验条件的相似性。
　　由于本实验重点在于测定烤瓷修复体的疲劳寿命，而铸造用金属的疲劳性能则远远优于烤瓷的，因而可以将金属桥作为模拟对其进行实验。
　　在疲劳寿命实验中，可以通过实际测得的疲劳寿命的分散系数校核试件数是否满足要求。本实验在给定的时间（20年）范围内，两组共6个试件均未达到破坏，其变异系数接近于0，因而3个试件数即可满足置信度γ=95%的要求[10]。
　　根据王蕙芸教授统计[9]，正常成人每天咀嚼2 400次，即上下颌牙齿咬合接触2 400次。本实验中调速电机的实际转速为900r/min（15Hz），因而在实验进行16h、48h、80h、160h、320h时，上下颌试件咬合接触了8.64×105、2.59×106、4.32×106、8.64×106、1.73×107次，相当于进行了1、3、5、10、20年的咬合，并且达到一般疲劳实验所需要的足够大的有限循环数Nc（107次）[10]。本研究输出电压差在190～240mV，对应咬合力则为32～40N。而咬合力约为35N时，可以粉碎核桃仁（1.99kg）、杏仁（2.46kg）、鸭梨（3.58kg）、萝卜（2.84kg）、饼干（2.78kg）、锅巴（3.03kg）等食物[11]。因而在本实验中将其确定为前牙行使功能时的咬合力。
　　3.2疲劳性磨耗与疲劳的时间累积效应：疲劳性磨耗(fatigue wear)是指当一个物体在另一个物体表面滑动时，在运动方向的前方有一个压缩区，材料的弹性形变运动的后方有一个拉伸区。在表面下发生裂隙集结，并在重复循环下发生裂隙传播，最后裂隙传至表面，于是该材料裂隙周围的材料丧失，这一过程本身会产生残渣，从而引起磨耗。瓷材料以疲劳性磨耗为主[12]。
　　White、李振春等[13-14]用VMK烤瓷材料制作试件进行材料的疲劳实验，结果显示标本的压痕长度或表面损坏面积随循环次数的增加而扩大。本实验体视显微镜结果表明：烤瓷修复体耐受相当于20年的咬合后，在其表面产生疲劳性磨耗。且随着循环次数的增加、疲劳时间的延长，磨耗程度加大，范围扩大，是疲劳的时间累积效应的结果。这与White[13]等的实验结果相一致。
　　3.3 前牙烤瓷修复体的疲劳分析：从结构上来看，烤瓷修复体由金属基底层和瓷层两大部分组成。无论采用何种金属基底，当义齿形式功能时，咬合应力主要集中在金瓷结合界面[15]。因而相应部位为疲劳破坏和断裂易发生的部位。以往国内关于烤瓷修复的远期临床疗效观察[16]中，瓷崩裂可高达失败率中的22%，仅次于修复体的松动脱落，主要集中在金瓷交界处和边角部位。可能是由于临床医师未能进行完善的调牙合、患者咬合用力过大的原因所造成的。由实验结果可以看出，在正常咬合力的作用下，前牙烤瓷冠、桥体均能耐用达20年之久。如果从疲劳S-N曲线上分析，可能是由于正常咬合力尚未达到烤瓷修复体的疲劳极限，因而在此应力的作用下，疲劳寿命相当长久。
　　
　　4结论
　　经受相当于20年的正常咬合力的作用后，在肉眼及低倍显微镜下，冠、桥表面未见有明显的疲劳性破坏，扫描电镜下仅有一定数量、长度小于20μm的微裂隙。证实烤瓷修复体不仅具有良好的生物相容性、美学特性，而且也具有相当优良的抗疲劳特性。
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　　[收稿日期]2011-03-10[修回日期]2011-04-25
　　编辑/何志斌
　　 注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”