金属基底冠边缘的适合性：2种制作方法比较

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.25.014

中国组织工程研究 ›› 2014, Vol. 18 ›› Issue (25): 4014-4019.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2014.25.014

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金属基底冠边缘的适合性：2种制作方法比较

石旭旭¹，常靓²，邹高峰³

1大庆油田总医院口腔科，黑龙江省大庆市 163001；2佳木斯大学研究生学院口腔医学专业，黑龙江省佳木斯市 154002；3秦皇岛市海港医院口腔科，河北省秦皇岛市 066000

收稿日期:2014-05-11 出版日期:2014-06-18 发布日期:2014-06-18
通讯作者: 常靓，硕士，佳木斯大学研究生学院，黑龙江省佳木斯市 154000
作者简介:石旭旭，男，1970年生，黑龙江省大庆市人，2001年华西医科大学毕业，硕士，教授，主任医师，主要从事口腔修复学临床及基础研究。

Marginal adaptation of metal crowns: comparison of two production methods

Shi Xu-xu¹, Chang Liang², Zou Gao-feng³

1Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Daqing Oilfield General Hospital, Daqing 163001, Heilongjiang Province, China; 2Department of Stomatology, Affiliated Stomatology Hospital of Jiamusi University, Jiamusi 154002, Heilongjiang Province, China; 3Department of Stomatology, Harbor Hospital of Qinhuangdao City, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, China

Received:2014-05-11 Online:2014-06-18 Published:2014-06-18
Contact: Chang Liang, Master, Physician, Department of Stomatology, Affiliated Stomatology Hospital of Jiamusi University, Jiamusi 154002, Heilongjiang Province, China
About author:Shi Xu-xu, Master, Professor, Chief physician, Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Daqing Oilfield General Hospital, Daqing 163001, Heilongjiang Province, China

摘要/Abstract

摘要：

背景：目前，有关CAD/CAM系统与失蜡铸造法对边缘适合性影响的对比有较多研究，研究结果有着较大差异。
目的：比较3 Shape CAD/CAM系统与失蜡铸造法制作钴铬金属烤瓷单冠基底冠冠边缘的适合性。
方法：按标准预备1颗离体上颌第一前磨牙，用双色硅橡胶法制取50付超硬石膏模型，随机分为CAD/CAM组与铸造组，均以石膏模型为制作模型，CAD/CAM组采用光学扫描仪获取数字印模，计算机设计制作，数控铣床直接切削完成基底冠；铸造组采用传统失蜡铸造法制作金属基底冠。待基底冠完全就位后，用轻体型硅橡胶复制边缘间隙，再用咬合型硅橡胶进行包埋，用体视显微镜测量冠边缘间隙的厚度。
结果与结论：CAD/CAM组垂直间隙为(34.67±7.48) μm，铸造组垂直间隙为(53.70±9.64) μm，两组比较差异有显著性意义(P < 0.05)；CAD/CAM组水平间隙为(37.61±7.63) μm，铸造组水平间隙为(53.02±10.65) μm，两组比较差异有显著性意义(P < 0.05)。表明3 Shape CAD/CAM系统制作的钴铬金属单冠基底冠边缘适合性在临床可接受范围内，均小于120 μm，且CAD/CAM系统制作的金属基底冠边缘适合性明显优于铸造法制作的基底冠。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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关键词: 生物材料, 口腔生物材料, CAD/CAM, 适合性, 金属基底冠, 铸造法

Abstract:

BACKGROUND: At present, the confrontation of CAD/CAM systems and the lost wax casting method for marginal adaptation has been widely concerned, but the results are controversial.
OBJECTIVE: To compare the marginal adaptation of single cobalt-chromium PFM crowns produced by 3 Shape CAD/CAM systems and the lost wax casting method.
METHODS: A maxillary first premolar was prepared according to the standards. 50 resin-generation models were created by bi-color silicone rubber method and randomly divided into two groups: CAD/CAM group (A1-A25) and cast group (B1-B25). All the models were cast in plaster. In CAD/CAM group, the digital impressions were obtained by optical scanning, then designed through computer and cut directly by NC milling machine. In cast group, metal ceramic crowns were made by the lost wax casting method. When crowns were all seated on the working dies, the marginal gaps were copied with light silicone rubber and then embedded with occlusal silicone rubber. The thickness of crown marginal gap was measured with a stereo microscope.
RESULTS AND CONCLUSION: The average vertical clearance was (34.67±7.48) μm of CAD/CAM group, while (53.70±9.64) μm of the cast group; the difference was statistically significant between two groups (P < 0.05). The average level clearance was (37.61±7.63) μm of CAD/CAM group, while (53.02±10.65) μm of the cast group, and the difference was statistically significant between two groups (P < 0.05). Experimental findings suggest that, the
marginal adaptation of single cobalt-chromium PFM crowns cast produced by 3 Shape CAD/CAM systems is clinical acceptable (< 120 μm), and CAD/CAM systems of metal casting is obviously better than the lost wax casting in building metal based crowns with adaptable margin.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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Key words: dental marginal adaptation, metal ceramic alloys

中图分类号:

R318

石旭旭，常靓，邹高峰. 金属基底冠边缘的适合性：2种制作方法比较[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(25): 4014-4019.

Shi Xu-xu, Chang Liang, Zou Gao-feng. Marginal adaptation of metal crowns: comparison of two production methods[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(25): 4014-4019.

图/表（结果） 2

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引言

随着科学技术的发展及医学设备的不断更新，20世纪80年代，计算机辅助设计与计算机辅助制作(conputer-aideddesign and computer-aided manufacture, CAD-CAM)技术被应用于口腔修复领域，它是将电子、计算机信息处理及自动控制机械加工技术用于制造嵌体、全冠等修复体的一门修复工艺^[1-2]，避免了传统失蜡铸造法制作全冠的繁琐过程，减少了医师与技师的工作强度、患者的就诊时间，能在较短的时间满足患者的要求。金属烤瓷冠兼具金属的强度与瓷的美观，耐磨耐腐蚀，是目前口腔修复中应用最广、最受欢迎的一种临床修复方式^[3]。而钴铬金属又因其不含有对人体有害的镍元素和铍元素，安全可靠且价格低廉，是临床中应用较广的一种金属材料。二者的结合-钴铬金属烤瓷冠是临床应用最广的一种修复方式。修复体成功与否受多方面的影响，如强度、边缘适合性、生物相容性及美观。而边缘适合性是影响修复体成功的重要因素之一，过大的修复间隙可能导致修复体最终的失败。传统的制作工艺失蜡铸造法存在以下不足：①金属在高温下极易氧化，在铸造和烤瓷过程中容易产生气孔，影响修复体质量。②传统的模料是蜡料，因其较软，在制作和包埋过程中易出现变形及收缩问题，影响修复体的精密度，进而影响修复体边缘的密合性。近几年，随着CAD/CAM技术在口腔领域的广泛应用，切削加工技术已成为牙科修复的一种重要加工工艺^[4]，通过光学扫描仪获取数字印模经计算机设计，数控铣床切削加工完成修复体的制作，显著减少了人力物力，在口腔修复领域中具有较好的应用前景。大量学者对于CAD/CAM系统制作全瓷冠边缘适合性的研究较多，国内的研究大多显示CAD/CAM系统制作修复体的边缘密合性较好。但国外也有研究表明，CAD/CAM系统制作的全瓷修复体边缘适合性比其他方法制作的全瓷冠和金属烤瓷冠边缘适合性略低，但仍在临床可接受范围内^[5]。目前，CAD/CAM系统与失蜡铸造法对边缘适合性影响的对比有较多研究，研究结果有着较大差异^[6-7]。Tan等^[6]通过对CAD/CAM、蜡型/CAM 和传统铸造法制作纯钛试件的边缘进行评估显示，传统铸造法较CAD/CAM、蜡型/CAM 法具有更好的边缘适合性。而Han等^[8]对CAD/CAM和传统铸造法制作的各20个纯钛冠研究发现，传统铸造法较CAD/CAM法具有较好的边缘适合性。Biscaro等^[9]对两种CAD/CAM系统制作的全瓷冠和传统铸造法制作的金瓷冠对比研究发现，传统铸造法与CAD/CAM法在边缘适合性上无差异。Bindl等^[10]对4种CAD/CAM系统和传统铸造法制作的全瓷冠研究显示，CAD/CAM与传统铸造法在边缘适合性上无差异。Witkowski等^[11]通过对3种CAD/CAM法和传统铸造法制作并精修的的纯钛冠研究显示，不同制作的边缘适合性有差异，传统铸造法具有更好或相当的边缘适合性。虽CAD/CAM法与传统铸造法在边缘适合性上各有优劣，但通过这些研究可发现传统铸造法具有差异较大的边缘适合性，这与技工的操作熟练程度有关，而不同CAD/CAM系统制作冠的边缘适合性虽有所差异，但均符合临床标准。Zhang等^[7]通过对CAD/CAM法和传统滴蜡法制作的蜡型进行铸造后发现，CAD/CAM制作蜡熔模联合传统铸造工艺能够获得高质量的纯钛冠。但CAD/CAM系统制作的钴铬金属基底冠边缘适合性的研究未见文献报道。本实验采用双色硅橡胶间隙法，分别运用3 Shape CAD/CAM系统与失蜡铸造法制作钴铬金属烤瓷单冠基底冠，通过测量边缘垂直与水平间隙对其边缘适合性进行比较，客观评价CAD/CAM系统制作钴铬烤瓷冠的临床效果，为其更广泛的应用于临床提供一定的参考依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程
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材料方法

设计：体外对比观察实验。

时间及地点：于2014年1至3月在大庆油田总医院口腔修复科门诊和病理实验室及东北石油大学工学院完成。

材料：

主要实验材料和设备：3 Shape CAD/CAM系统：光学扫描仪(威兰德齿科技术有限公司，德国)；低速片切机(SYJ-150沈阳科晶自动化设备有限公司)；尼康SMZ-1500 体视显微镜(尼康公司，日本)；三维打印机(3D system公司，美国)；TegraPol-25型自动抛磨机(Struers 公司，丹麦)；3M 精细硅橡胶材料轻体、3M精细硅橡胶材料重体(3M 公司，美国)；钴铬合金(BEGO 公司，德国)；TF-12 车针、超硬石膏(上海贺利氏公司)；环氧树脂(日本日进齿科材料有限公司)。

实验方法：

代型的设计和制作：选择1颗完整的因正畸治疗拔除的人上颌第一前磨牙，固定在标准上颌模型上进行牙体预备，牙体预备精度为：颊面1.5 mm，舌面1.2 mm，邻面1 mm，高度4 mm，轴面聚合度为12°，90°肩台，宽1 mm^[12]。牙齿供者对实验知情同意。

复制石膏代型：用3M双色硅橡胶复制50付印模，超硬石膏灌注，并将制作好的50付石膏代型随机分成两组，每组25个，A组为CAD/CAM组，随机编号A1-A25，采用CAD/CAM系统切削完成基底冠的制作；B组为铸造组，随机编号B1-B25，运用传统制作工艺失蜡铸造法制作金属基底冠。

复制树脂代型：用3 Shape光学扫描仪对50对石膏模型进行光学扫描，获取每组石膏代型相对应的50组光学数据，继而用三维打印机制作50个树脂代型，对应其原始石膏代型。分别编号为A1¹-A25¹，B1¹-B25¹。

扫描代型和基底冠的设计制作：均以石膏代型为模型，设计制作。由于金属基底冠厚度最低是在0.3-0.5 mm，本实验设计基底冠厚度为0.5 mm，牙冠颈缘以上隙料厚度设计为50 μm。A组采用3 Shape CAD/CAM系统制作钴铬金属基底冠，通过光学扫描仪扫描石膏代型获取数字印模，通过CAD系统中修复体的三维规划，设计软件，由计算机进行设计。继而由数字铣床切削加工，完成虚拟修复体变成口腔修复体。B组采用失蜡铸造法制作钴铬金属基底冠，石膏模型隙料涂布3层，雕刻蜡型，铸件完成冷却后，切除铸道，去除组织面小瘤。然后两组底冠采用Al₂O₃砂粒(直径120 μm)在0.2 MPa压力下，喷嘴距离冠内面2 cm，对冠内面喷砂20 s，高压蒸汽清洗20 s后备用。并且每组冠均由同一有经验的对每种系统很熟悉的技工制作完成。

边缘间隙的复制、包埋：基底冠制作完成后，按其编号就位于其相对应的树脂代型上，待完全就位后(图1)，将轻体型硅橡胶置于基底冠组织面，重新就位于各自代型上，20 N力加压5 min待硅胶凝固，在基底冠与树脂代型上形成一层薄膜，即为两者之间的间隙。将粘固好的基底冠用咬合型硅橡胶沿底座边缘包埋制成20 mm×20 mm的小方块。避免在切割过程中微动，出现误差。

测定方法：在尼康SMZ-1500体视显微镜下放大100 倍，将硅橡胶间隙模型沿冠的颊侧、腭侧、近中以及远中边缘中点切为4份。每个冠修复体分别选取一个近远中、颊腭侧剖面，测量每个剖面上冠修复体边缘到树脂代型肩台边缘之间垂直边缘间隙和水平边缘间隙之间的距离(图2，3)。每个冠修复体测量4个点，每个测量点取测量3次的平均值。

主要观察指标：两组冠边缘间隙的厚度。

统计学分析：采用SPSS 17.0软件进行统计分析，对两组不同部位的测量结果进行单因素方差分析。

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讨论

边缘适合性通常是指牙预备体表面与修复体组织面之间间隙的大小，即修复体黏固于牙预备体以后粘固介质的厚度^[13]，是评价修复体质量的一项重要指标，更是全冠临床成功的最重要标准之一^[14]。其中Holmes等^[15]将边缘适合性分为垂直边缘缝隙、水平边缘缝隙、过长边缘、过短边缘、就位缝隙和完全边缘缝隙，其中以垂直边缘缝隙对全冠的影响较大。临床中没有绝对的适合性，理想的紧密贴合是不可能的^[16]。边缘的适合性不佳会导致菌斑指数升高，引起或加重口腔炎症^[17]；另外，如果边缘间隙过大将导致粘接剂的加速溶解^[18-19]，使得食物储存在边缘缝隙，在其他物质的反应下更易于菌斑的黏附，继而改变龈下菌群，最终导致牙周病继发龋的发生^[20]。良好的边缘适合性受多种因素影响^[21]，除牙体预备、制作工艺及粘接等因素的影响外。还受修复体制作、材料、设计形式及操作者的技术熟练程度等影响，并且制作过程中的每一环节对其边缘适合性都有影响^[22]。临床中检测修复体边缘适合性的基本方法主要有4种：临床探查及肉眼观察法，片切法，双色硅橡胶法，显微镜测量法。本实验应用的双色硅橡胶法，利用轻体型硅橡胶复制边缘间隙，通过测量其厚度反应修复体边缘适合性。May等^[23]指出，硅橡胶印模材作为黏结剂使用不会影响冠的精确就位，能很好地模拟冠黏结后的边缘适合性，该法与临床探查法相比，精确度好，有具体的量化数据；与显微镜测量法相比，可以重现金属内冠内表面与基牙外表面之间的间隙；与片切法相比，费用低廉、操作简便、不需要特殊的片切工具、不破坏基牙且可以重复测量。间隙印模的精确复制、就位时施加的力是重要因素，但国内外对于就位力的大小没有一致的报道。大多数学者认为就位力的大小对于冠修复体的边缘间隙无显著性影响，一些学者在冠修复体就位时，用拇指、食指、中指和无名指施加约8 N的力，这与口内黏结时所施加的力相近，同时与大多数研究报道数据一致。但也有一些学者使用拇指与食指施加20 N的力^[24]。在本实验中选取的是拇指施加约20 N的力。

不同的预备体轴面聚合度对黏固剂溢出的影响不一样，预备体轴面聚合度越大则溢出道的内径越大，越有利于黏固剂溢出。修复体的固位主要是依靠摩擦力和黏结力，在一定范围内，牙预备体轴面聚合度越大则越有利于就位，但超过范围值则会影响固位。合适的聚合度为6°-8°。但Beuer等^[25]应用片切法研究得出在聚合度为12°时的Cercon氧化锆基底冠边缘适合性优于聚合度6°。过去有学者认为斜面型肩台有利于修复体就位，但Han等^[8]研究凹面型、90°肩台型、斜面型3种边缘类型对CAD/CAM切削纯钛冠和铸造纯钛冠边缘适合性的影响，结果发现斜面型边缘间隙最大。另外Baig等^[26]和Akbar等^[27]对CAD/CAM制作的氧化锆全瓷冠和树脂冠适合性的研究显示，凹面型和90°肩台型对边缘适合性的影响差异没有统计学意义。而本实验中90°直角肩台能保证修复体边缘的准确性、厚度和强度，更加便于测量。石膏模型因其在修整过程中会出现磨损现象，基底冠反复就位也容易引起模型肩台处的些许变化，所以用三维打印机打印相同的树脂代型，避免磨损，又便于测量，保证数据的准确性。传统的失蜡铸造法在雕刻蜡型前要涂布间隙涂料，其目的是为了补偿金属的硬性收缩，并且可以为粘接剂提供一定的空隙和溢出空间，减少固位初期的液体压力，避免出现修复体不能完全就位而产生的边缘间隙过大。本实验设计的隙料厚度为50 μm，采用的间隙涂料一层厚度为10-15 μm，涂布3层，CAD/CAM制作则设定间隙值为50 μm。

目前，临床上可接受的边缘缝隙值一直存在争议，Christensen^[28]报道了临床中可探测到的龈下边缘缝隙范围为34-119 μm，在龈上为2-51 μm。Schaefer等^[29]研究显示可接受的边缘缝隙在50-150 μm之间。Lofstrom等^[30]使用扫描电镜评估临床边缘适合性良好的冠显示，边缘缝隙范围在7-65 μm之间。现在通常采用Mclean和Von Fraunhofer的研究结果：边缘浮出量的最大临床可接受值为120 μm，即铸件边缘至牙预备体边缘的垂直距离应小于120 μm^[31]，并且综合文献报道现代一般认为临床上可接受的边缘差异的上限为100 μm。本实验中两者的适合性均在临床可接受范围内，CAD/CAM系统制作的金属基底冠边缘适合性明显优于铸造法制作的金属底冠，分析推测是由于CAD/CAM系统能够避免蜡型在制作和包埋过程中产生的变形，并且不会出现金属收缩等现象，使修复体边缘适合性更好，更好地保护剩余牙体组织，减少菌斑的生成，维护口腔健康。

CAD/CAM技术是一门新兴的口腔修复技术^[32-44]，它采用光学印模技术代替传统的取模灌模过程，避免了石膏的收缩变形与破损现象；由计算机控制设计的切削系统代替部分技工加工制作过程，避免了人为因素造成的误差；节省了大量的人力、物力；缩短了口腔修复体的制作时间。它的广泛应用为口腔事业跨入一个新的里程，并且由本实验得出，CAD/CAM系统制作的金属烤瓷基底冠冠边缘适合性在临床可接受范围内，可明显提高修复体的边缘适合性，提升修复体的质量。因此，临床中应广为推广运用3 Shape CAD/CAM制作钴铬金属烤瓷冠。

此外，本实验具有一定的局限性，由于是体外实验，无法模拟口腔内的温度湿度和咀嚼压力对于冠边缘适合性的影响，因此，对于口内环境对冠边缘的适合性应进一步研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程
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金属基底冠边缘的适合性：2种制作方法比较

Marginal adaptation of metal crowns: comparison of two production methods

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