1、氧化鋯含量對氧化鋯滲透陶瓷半透性的影響黃伍旗1 黃云峰1 顏志玲2（單位：1武警四川總隊成都醫院口腔科 聯系電話成都 610041；2四川大學華西口腔醫學院 成都 610041）【摘要】 目的 探討氧化鋯滲透陶瓷基體中氧化鋯質量分數由0%增加至30%，氧化鋯滲透陶瓷半透性的變化。方法 按氧化鋯占基體質量分數0%、2.5%、5%、7.5%、10%、20%和30%分成7個組。各組基體燒結及玻璃滲透后打磨拋光，采用光譜掃描色度儀測量透射率。 結果 隨著氧化鋯質量分數的增加，氧化鋯滲透陶瓷的透射率由0.406%降低至0.058%。氧化鋯含量高于10%后，透射率的下降趨勢變平緩

2、。 結論 氧化鋯含量對氧化鋯滲透陶瓷的透光性有直接影響。氧化鋯含量為10%時，氧化鋯滲透陶瓷已基本不透光。氧化鋯含量高于10%，對透光性的影響作用降低。【關鍵詞】 氧化鋯；滲透陶瓷；透光性；透射率 Influence of zirconia content on translucency of zirconia infiltrated ceramicsAbstract Objective To investigate effects of zirconia content within thirty weight percentage of matrix on translucency of

3、zirconia infiltrated ceramics. Methods Thirty five ceramic discs were divided into 7 groups (n =5) according to different weight percentage of zirconia (0%,2.5%,5%,7.5%,10%,20% and 30%). The transmittance of samples was measured with a spectrophotometer (PR-650). The relationship between transmittan

4、ce and zirconia content was analyzed by univariate analysis of variance (a=.05). Results With the increase in mass fraction of zirconia, spectral transmittance reduced from 0.406% to 0.058%. When zirconia content is more than 10%, transmission rate of the downward trend become flat. Conclusion Zirco

5、nia content has a direct impact on translucency of zirconia infiltrated ceramics. When zirconia content is 10%, zirconia infiltrated ceramics is essentially opaque. When more than 10%, the influence of zirconia content is reduced.Key words  zirconia; infiltrated ceramics ; translucency陶瓷材料的美學性能

6、和色澤穩定性是牙科金屬、塑料和樹脂所無法比擬的，全瓷修復已成為當今口腔固定修復的發展趨勢。全瓷材料的種類較多，各種底層瓷材料具有不同的半透性。底層瓷材料良好的半透性可使修復體更加逼真且富有質感，是決定修復體美觀、自然的重要因素1。有報道氧化鋯滲透陶瓷In-ceram Zirconia（ICZ）底層瓷的CR值等同于烤瓷熔附金屬全冠的底層冠金屬2,3 ，臨床應用中也發現其半透性較差。In-ceram Zirconia（ICZ）是在氧化鋁滲透陶瓷In-ceram Alumina（ICA）中加入了30%的部分穩定氧化鋯，由于利用氧化鋯相變特性提高陶瓷材料的力學性能，ICZ的抗彎強度可以提高到630MP

7、a±58MPa4，基本可以滿足后牙固定橋的修復，但透光性嚴重下降，已不能體現全瓷材料的透光性能優勢。氧化鋯相變增韌機制被發現至今的30多年來，氧化鋯陶瓷已逐漸廣泛用于牙科冠橋修復體的制作中5。利用氧化鋯相變特性提高材料的力學性能已具有普遍意義。雖然普遍認為氧化鋯有較大的遮色性，但含量的多少對全瓷材料透光性的影響尚未有研究報道。本實驗主要探討氧化鋯滲透陶瓷中，氧化鋯含量在30%內的變化對底層瓷透光性的影響。1 材料和方法1.1 實驗材料及設備Vita In-ceram 氧化鋯滲透陶瓷（Vita公司，德國），a -A12O3 、滲透用玻璃粉、專用調拌液及分散劑（四川大學口腔疾病研究國家重

8、點實驗室研制），納博熱真空烤瓷爐（Nabertherm公司，德國），PR-650光譜掃描色度儀及PHOTORESEARCH顏色分析軟件（Photo Research公司，美國）， SPSS V13.0統計分析軟件。1.2 實驗分組及樣本制備取一定量的Vita In-ceram 氧化鋯滲透陶瓷及a -A12O3粉體，按照氧化鋯占總粉體質量的0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、20.0%和30.0%分成七組，每組5個樣本，共35個樣本。充分研磨粉體，使之混合均勻。用專用調拌液及分散劑分別調和以上七組粉體，形成的粉漿澆鑄在自制的圓柱型模具內（直徑12.5mm，厚度約1mm），形成底層瓷基

9、體。基體在1210下燒結2h后，將玻璃粉用去離子水調拌均勻后涂塑在基體表面，1150下滲透4h。樣本表面多余的玻璃料先用慢速手機和車針仔細打磨，后用氧化鋁噴砂（50mm，2.5bar）完全去除。水砂紙順序打磨至樣本厚度為0.5mm±0.02mm。950下保溫40min消除噴砂引起的單斜相氧化鋯后，取出樣本超聲清洗并干燥。以上7組樣本除氧化鋯含量差別外，制備工藝完全一致。1.3 實驗樣本透射率的測量和計算用PR-650掃描光譜色度儀測量樣本相對于D65標準光源的直接透射率和可見光光譜積分透射率（T%）。T=×100%（I0為光源強度，It為透過物體的光線強度）。固定光源、試件

10、和色度儀之間的相對距離并使三者位于同一水平線上6。光源為標準A光源（色溫2856 K），通過PHOTO RESEARCH顏色分析軟件轉換為D65光源（色溫6500 K）。工作波段為400760 nm，間隔4 nm掃描一次，照度為20001×，10°視場。采用ML0.75和SL0.5鏡頭，使測量區位于樣本中心直徑1.5mm區域。工作環境溫度1825，相對濕度50%60%，測量在暗室中進行。測試前將PR-650掃描光譜色度儀和標準光源預熱30 min。每個樣本正反面分別測量2次，取平均值。全部測量過程由同一人完成。1.4 數據結果統計SPSS V13.0統計軟件進行統計描述及方

11、差分析（a=.05），分析氧化鋯含量與樣本透射率之間的關系。2 結果2.1. 樣本的可見光光譜積分透射率（T%）見表 1表 1 不同氧化鋯含量的七組樣本的透射率（%）分組（ZrO2 vol.%）T（%）1（0%）0.406±0.0142（2.5%）0.320±0.0083（5.0%）0.245±0.0084（7.5%）0.200±0.0115（10.0%）0.148±0.0136（20.0%）0.097±0.0057（30.0%）0.058±0.001方差分析F=785.923 P<0.001 表1結果顯示每組內樣本的

12、透射率差異很小（SD£0.01），回顧文獻發現每組5個樣本即能滿足樣本量要求2，故本實驗設計每組5個樣本。七組之間的透射率均有顯著的統計學差異（P<0.001）。2.2. 由圖 1 可見隨氧化鋯含量增加，透射率逐漸減小。氧化鋯含量為0%10%時，透射率的下降曲線近似于直線。氧化鋯含量為10%30%時，曲線較為平緩。由圖 2 顯示，隨著波長的增大，樣本的直接透射率有增大趨勢。七組樣本之間，隨著氧化鋯的含量增加，樣本在整個可見光范圍內的直線透射率逐漸減小。圖 2 不同氧化鋯含量的七組樣本的透射率（%）Fig 1 The transmittance (%) of seven grou

13、ps with different ZrO2 wt. %圖 3 不同氧化鋯含量的七組樣本的直接透射率隨波長的變化Fig 3 Light transmittance spectral distributions of seven groups with the change in wavelength 3 討論3.1氧化鋯含量對實驗樣本透光性能的影響3.1.1牙科陶瓷的半透性主要取決于光線的散射和吸收11。若經過陶瓷的主要光線中大部分為散射和反射時，材料半透性差。若大部分光線透射，則材料較透明。晶體顆粒與基體的折射系數差異將影響折射光線的數量，晶體的折射系數與基體越接近，發生散射的光線數量越少。

14、氧化鋯的折射系數為2.20，氧化鋁為1.76，而玻璃基質的折射系數約為1.50，相對而言，氧化鋁與玻璃基質的折射系數比較接近，而氧化鋯的折射系數偏大。在保證所有樣本制備工藝一致的前提下，隨著氧化鋯含量的增加，晶體與玻璃基質的折射系數差異增大，發生反射和散射的光線增加，材料半透性逐漸下降。樣本的透射率減小，且由圖2可發現，氧化鋯含量的增加，導致了在整個可見光范圍內，材料直接透射率的下降。所以氧化鋯折射系數與基質折射系數的較大差異對材料半透性有直接且顯著的影響。氧化鋯含量大于10%后，透射率的變化變平緩，究其原因可能是氧化鋯含量在大于10%后，材料已完全失透，數據結果已表現不出明顯差異。因此，10

15、%、20%和30%三組之間的透射率差異減小。3.1.2 氧化鋯含量達到10%時，材料就已經基本失透。現有的氧化鋯滲透陶瓷（ICZ）中，氧化鋯含量為30%，雖然ICZ的強度已基本達到后牙固定橋的強度要求，臨床也推薦ICZ使用于后牙固定橋的修復以取代烤瓷熔附金屬固定橋，但是由于半透性的喪失，則無法充分體現出全瓷材料的優勢。在全瓷材料的使用中，不僅要考慮材料的強度，目前的研究也越來越開始關注美學性能尤其是半透性對臨床材料選擇的影響。故從材料半透性的角度來看，材料研制過程中氧化鋯增韌機制的使用就值得慎重考慮。3.1.3 目前的全瓷材料依賴相對不透明的底層瓷材料作為全瓷修復體的底層冠以提供較高的強度，表

16、面飾瓷來改善美觀。例如滲透陶瓷的底層瓷厚度為0.5mm，飾面瓷的厚度為1.0mm9。由于飾面瓷目前仍存在強度較低，容易產生微裂紋，與底層瓷瓷結合界面性能不穩定等缺點10，故提高目前氧化鋯滲透陶瓷底層瓷的半透性，對于整個修復體的顏色再現至關重要。考慮通過適量添加氧化鋯，在保證氧化鋁滲透陶瓷強度一定程度增加的基礎上，使底層瓷材料達到天然牙本質的半透性，則可以更大程度上依靠底層瓷本身達到材料整體的半透性。并且同時可以加大較高強度的底層瓷的厚度，減小飾面瓷的厚度。減少臨床牙體預備量的同時，底層瓷厚度增加，材料所能承受的斷裂力值將增大，彌補飾面瓷強度低的缺點，更可以在整體上提高材料的強度。3.2 陶瓷材

17、料半透性的測量指標目前在牙科材料半透性的研究中，測量方法有直接法和間接法。直接法是采用分光光度計對透過物體的光譜進行測量，得到直接透射率和光譜積分透射率T（%），透射率越高，說明材料的透光性能越好8；間接法是通過測量光波穿過半透性物體后，到達不透明層并折射回來的光的總量百分比，常用CR值，CR值越接近于1，說明材料半透性越差。1,2,9。各種測試方法均有學者運用，但相互之間缺乏可比性。本實驗采用PR-650光譜掃描色度儀測量材料的透射率，相對于間接法采用非接觸式測量6，結果能直接反映光線穿透樣本的情況，且可以發現整個可見光范圍內透射性能的改變。間接法的測量方法相對簡單，在目前全瓷材料的透光性能

18、研究中被廣泛應用。但有學者提出，通過材料的光反射率來表述半透性，所得結果在很大程度上依賴背景的光學性質且受待測材料與背景之間界面的影響6。4 結論氧化鋯含量對ZTA滲透陶瓷的透光性有直接影響。氧化鋯含量為10%時，ZTA滲透陶瓷已基本不透光。氧化鋯含量高于10%，對透光性的影響作用降低。【參考文獻】1 Kelly JR, Nishimura I, Campbell SD. Ceramics in dentistry: historical roots and current perspectives J. J Prosthet Dent, 1996, 75(1):18-32.2 Heffern

19、an MJ, Aquilino SA, Diaz-Arnold AM, et al. Relative translucency of six all-ceramic systems. Part I: Core materials J. J Prosthet Dent, 2002, 88(1):4-9.3 Chen YM, Smales RJ, Yip KHK, et al. Translucency and biaxial flexural strength of four ceramic core materials J. Dent Mater, 2008, 24(11):1506-151

20、1.4 Guazzato M, Albakry M, Quach L, et al. Inuence of surface and heat treatments on the exural strength of a glass-inltrated alumina/zirconia-reinforced dental ceramic J. Dent Mater 2005, 21(5):45463.5 Denry I, Kelly JR. State of the art of zirconia for dental applications J. Dent Mater, 2008, 24(3):299307.6 Xiong F, Chao YL, Zhu ZM. Translucency of newly extracted maxillary central incisors at nine locations J. J Prosthet Dent, 2008, 100(1):11-17.7 Ozturk O, Uludag B, Usumez A, et al. The