ipse.maxpress雙層結(jié)構(gòu)瓷生物力學(xué)行為的初步研究

1、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院 2011 級(jí)碩士學(xué)位論文 1 前言 前言 1886年C.H.Land報(bào)道了第一例全瓷冠修復(fù)體 [1],因其具有良好的美學(xué)特征而被重視，自此陶瓷材料開始應(yīng)用于口腔修復(fù)學(xué)領(lǐng)域，但是當(dāng)時(shí)陶瓷的強(qiáng)度和韌性無(wú)法滿足臨床要求。直到烤瓷熔附金屬冠的問(wèn)世 [2]，牙科陶瓷材料的應(yīng)用才日趨廣泛。但是人們對(duì)口腔修復(fù)體的要求越來(lái)越高，烤瓷熔附金屬冠已不能滿足臨床要求。烤瓷熔附金屬冠的基底是金屬材料，一方面因其不透光，影響修復(fù)體的美學(xué)效果

2、，另一方面金屬基底易游離出微量金屬元素導(dǎo)致牙齦染色 [3]。全瓷修復(fù)體可以有效的彌補(bǔ)以上不足。全瓷修復(fù)體沒(méi)有金屬基底，具有與天然牙牙釉質(zhì)相似的透明度和折射率，改善了修復(fù)體的顏色和層次感，可以達(dá)到良好的美學(xué)效果；同時(shí)陶瓷材料化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕性良好，生物相容性優(yōu)良，硬度高，耐磨損，耐熱性好。因此全瓷修復(fù)體受到越來(lái)越多的患者和醫(yī)師的青睞，具有極為廣闊的臨床應(yīng)用前景。 近年來(lái)，全瓷修復(fù)體的機(jī)械力學(xué)性能得到了很大提高，多種增強(qiáng)增韌的牙科陶瓷材

3、料相繼問(wèn)世。根據(jù)化學(xué)成分的不同，目前的牙科全瓷材料主要分為三類：硅酸鹽基陶瓷、氧化鋁基增強(qiáng)陶瓷和氧化鋯增強(qiáng)陶瓷。硅酸鹽基陶瓷主要有兩種：長(zhǎng)石瓷和玻璃陶瓷。義獲嘉偉瓦登公司在1986年推出Empress系統(tǒng)，該陶瓷材料在長(zhǎng)石瓷中加入白榴石晶體增加強(qiáng)度，具有較好的抗折強(qiáng)度，其表面可上釉著色，具有與牙釉質(zhì)相似的美觀性， 可用于前牙區(qū)域的冠修復(fù)； 1998年該公司研制出IPS Empress Ⅱ熱壓鑄玻璃陶瓷系統(tǒng)，其主要成分為二硅酸鋰晶體與磷

4、酸鋰晶體，其中相互鎖結(jié)的二硅酸鋰晶體含量高達(dá)60%， 其強(qiáng)度可達(dá)300 MPa [4]， 是IPS Empress的2.5倍左右 [5-6]，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可用于跨度較小前牙和前磨牙的固定橋修復(fù)；2005年，該公司在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)出IPS e.max Press系統(tǒng)，其主要成分也為二硅酸鋰晶體，但是通過(guò)特有的燒結(jié)方式其物理特性和透明度得到很大改善，強(qiáng)度提高到400MPa [7]，美觀性更加逼真，因此IPS e.max Pre

5、ss系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的鑄造陶瓷材料。出上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院 2011 級(jí)碩士學(xué)位論文 3 因此，研究牙科陶瓷材料的裂紋產(chǎn)生、演變過(guò)程成為近年來(lái)本領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。 隨著制作工藝的改進(jìn)，全瓷材料由單層結(jié)構(gòu)向雙層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵灿勺畛醯膯螌咏Y(jié)構(gòu)模型向雙層結(jié)構(gòu)模型和三層結(jié)構(gòu)模型改進(jìn)。研究單層結(jié)構(gòu)全瓷材料的裂紋擴(kuò)展模式是研究雙層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)。雙層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)模型是單層結(jié)構(gòu)全瓷材料的進(jìn)一步擴(kuò)展和深入。國(guó)內(nèi)外學(xué)者 [18-

6、20] 針對(duì)單層結(jié)構(gòu)全瓷材料的破裂提出兩種損傷模式：脆性模式(brittle mode)和準(zhǔn)塑性模式(quasiplastic mode). 脆性模式是由拉應(yīng)力驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的，主要表現(xiàn)為接觸區(qū)表面產(chǎn)生環(huán)形裂紋(ring cracks)和錐狀裂紋(cone cracks)，與全瓷修復(fù)體表面崩瓷有關(guān) [20]。準(zhǔn)塑性模式因剪切應(yīng)力驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生，主要表現(xiàn)為接觸區(qū)下方瓷層內(nèi)的局部彌散性損傷，它的出現(xiàn)預(yù)示著放射性裂紋的即將產(chǎn)生 [20]。有研究表

7、明 [19]循環(huán)加載會(huì)促進(jìn)兩種破壞模式的發(fā)展。隨著循環(huán)加載次數(shù)的增加，錐狀裂紋向下、向外擴(kuò)展，但擴(kuò)展較慢；而準(zhǔn)塑性模式擴(kuò)展較快， 其導(dǎo)致的損傷逐漸累積、 聚集， 最終導(dǎo)致放射狀裂紋 （radial crack）的產(chǎn)生。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，占主導(dǎo)地位的損傷模式也不相同。脆性模式多發(fā)生于均質(zhì)陶瓷或是晶粒較細(xì)的陶瓷材料，如細(xì)晶粒的玻璃陶瓷、長(zhǎng)石質(zhì)陶瓷；準(zhǔn)塑性模式多發(fā)生于晶粒較粗的陶瓷材料，如粗晶粒的玻璃陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化鋁陶瓷等 [1

8、9、21]。大量學(xué)者研究了雙層結(jié)構(gòu)模型的損傷模式和破壞載荷，提出雙層結(jié)構(gòu)模型的損傷模式與基底材料的物理性能有關(guān) [22-24]。 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透鶕?jù)基底材料不同主要分為兩大類：一是彈性模量與硬度較小的材料，比如樹脂、聚碳酸酯等 [22、23]；二是彈性模量與硬度較大的材料，比如陶瓷、金屬等 [23、24]。第一類用牙科粘結(jié)劑或環(huán)氧樹脂膠將瓷層粘結(jié)于基底，表現(xiàn)出較明顯的錐狀裂紋和放射狀裂紋，錐狀裂紋產(chǎn)生于瓷層接觸區(qū)表面，較單層結(jié)構(gòu)模型中的錐狀裂