崔广博士：椅旁数字化修复系统经过不断的迭代升级与更新，已成为了口腔修复新技术的热点与潮流，它通过口内扫描技术获取患者口内数字化印模，由软件设计虚拟修复体，利用CAD/CAM技术或3D打印技术结合各类新型材料快速制作精密美观的修复体，目前已实现了嵌体、高嵌体、贴面、全冠等多种牙支持式甚至是种植体支持式全瓷修复体的设计制作，为广大患者提供了快捷、高质量的临床治疗体验。我们特别策划《椅旁数字化修复宝典》文章系列，全面向大家介绍椅旁数字化修复中的技术、材料与临床流程，今天分享的是该系列的第一篇文章：《椅旁全瓷材料的选择和最新进展》（1），对椅旁数字化修复全瓷材料做一综述，并对椅旁可切削全瓷材料进行详细介绍。在此，特别感谢我的同事张丽丽医生的辛勤工作！

计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer-aided design andComputer-aided manufacture，CAD/CAM)技术在口腔医学领域的应用发展迄今已30 余年；椅旁数字化系统经过不断的迭代升级与更新，目前已实现了嵌体、高嵌体、贴面、全冠等多种牙支持式甚至是种植体支持式全瓷修复体的设计制作。技术的发展推进了材料的发展，目前临床上可供选择的椅旁材料可谓琳琅满目，下面将分3个部分就椅旁数字化修复全瓷材料做一综述，希望能作为大家在临床上合理选择和使用椅旁全瓷材料的参考。

一.全瓷材料分类 

全瓷材料按照玻璃相和晶相的组成比例不同，在微观结构上分为三大类：主要为玻璃相的长石质瓷、含有晶体的玻璃陶瓷、不含玻璃相的多晶陶瓷。陶瓷的美学效果主要取决于玻璃相，而其强度主要是取决于晶相，一般来说，晶体含量越高，强度越大。

图1 不同晶体含量的全瓷材料构成模式图  

 1.长石质瓷  

长石质瓷是由天然的长石、石英、高岭土三组分经高温烧结而成，主要成分为二氧化硅、不同比例的氧化铝、钠、钾，通常以铝硅酸盐的形式存在，又称为铝硅酸盐陶瓷，其结构是非晶形的3D原子网络，其光学性能非常接近于牙釉质和牙本质。它的机械性能较差，挠曲强度通常只在60～70 MPa，弹性模量为40~50 GPa，但透明性高，主要适用于烤瓷冠或全瓷冠的饰瓷及贴面。为满足椅旁切削材料的强度要求，在长石质瓷粉中添加少量的晶体(通常质量分数不超过20%)，压缩成长石质瓷块，材料的光学性能几乎不受影响，但机械强度显著提高(＞100 MPa)，被用作椅旁可切削材料。

 2. 玻璃陶瓷 

玻璃陶瓷，是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料。通过在玻璃相中添加晶体填料，使陶瓷的机械性能提高，并可以改变其光学性能，例如颜色、乳光性和半透性等。根据晶相成分的不同，玻璃陶瓷有以下几类：

（1）白榴石增强型玻璃陶瓷

最初在玻璃相中添加17~25%的白榴石，用于烤瓷熔附金属冠的饰瓷，后来白榴石的质量分数提升到35%～55%，用于全瓷冠。选择白榴石作为增强相的原因有二，首先其折射率与长石质瓷非常接近，可以达到非常好的透明度，同时它更容易被酸蚀，更有利于树脂粘接。由于晶体的加入，其机械性能得到提高，挠曲强度可达到120～180MPa，弹性模量为60~70 GPa。尽管临床研究表明白榴石增强型玻璃陶瓷折裂率较低，但用于后牙的成功率显著低于前牙，因此主要用于嵌体、高嵌体、贴面和前牙的单冠修复。

（2）二硅酸锂玻璃陶瓷  

通过在玻璃晶相中添加体积分数70%的二硅酸锂形成，因此其挠曲强度可达300～400MPa，弹性模量高达95GPa。虽然晶相含量高，但由于二硅酸锂的折射率较低，因此材料的透明度仍很高，可直接作为全瓷修复体或在其表面饰以氟磷灰石玻璃陶瓷。适应症较为广泛，嵌体、高嵌体、贴面、前后牙单冠以及前牙区的三单位固定桥，但作为固定桥其临床成功率显著下降。

（3）玻璃渗透陶瓷  

通过将55 % ~70 %氧化物烧结渗透到玻璃相中得到的玻璃陶瓷。由相互烧结在一起的晶体微粒（约占75%）构成基本架构，渗透玻璃位于晶体微粒的间隙之间，两者形成一种相互贯穿、互渗的结构。

根据氧化物晶体的组成分为三类——尖晶石基：挠曲强度300MPa，半透明性较高，适用于前牙单冠；氧化铝基：挠曲强度450MPa，弹性模量95GPa，中度透明，适用于前后牙单冠以及前牙三单位桥；氧化锆基：挠曲强度650MPa，半透明性较低，前后牙全冠以及三单位桥均可使用。尽管In-Ceram系列有较高的临床成功率，但随着近几年氧化锆及其他新型材料的发展，该材料的临床使用已逐渐减少。

 3. 多晶陶瓷         

多晶陶瓷是一种由高纯度的氧化铝或氧化锆粉末在高温高压下烧结而成的单相晶体结构。这类材料因为缺乏玻璃相，透明度很低，通常需要饰瓷。但它拥有很高的强度和硬度，运用CAD/CAM设备切削。切削完成后需要烧结，多晶陶瓷在烧结过程中体积收缩30%左右，因此需要设计时非常精确。主要分为两类：

（1）氧化铝 

挠曲强度600~700 MPa，弹性模量380GPa，中度或低度透明，适用于前后牙冠桥的基底制作以及冠修复等。

（2）氧化锆  

挠曲强度900~1100 MPa，弹性模量210GPa，透明性较低，适应症广泛，包括前后牙单冠或多单位固定桥的修复等。

二. 椅旁可切削全瓷材料 

1.长石类 

自从1980年Cerec问世以来，CAD/CAM这种技术就深受临床医生和技师的喜爱。像二硅酸盐类的玻璃陶瓷需要在专门的烤瓷炉中进行再结晶，需要一定时间；有些材料则需要在专门的烤瓷炉中进行烧结或玻璃渗透，而只有长石质瓷切削完成后进行简单的修整和抛光即可戴牙，非常适合椅旁快速使用的要求。长石类的产品主要有两种：

(1) Vitablocs 系列(Vita，德国)

图2   Vitablocs瓷块  

Vitablocs 系列是含有4μm细颗粒的长石质瓷，晶相质量分数低于20w%，组成成分为56-64% SiO?，20-23% Al?0?，6-9% Na?O，6-8% K?O，其挠曲强度为137MPa，弹性模量57GPa，断裂韧性1.25MPa.m½。2017年Nazmiye Sen测得Vitablocs Mark II 双轴弯曲强度为97 MPa，Franz体外测试Vitablocs Mark II前牙冠在冷热循环老化前后的抗折强度均高于200N，可满足临床要求。

(2) CerecBlocs系列(Sirona，德国)

图3   Cerec Blocs瓷块  

Cerec Blocs是由细粒度的无空隙陶瓷粉压成，2013年Vichi在国际标准装置中测得Cerec Blocs的挠曲强度为112.68±7.97 MPa。

图4   长石类椅旁修复体只需简单打磨、抛光即可戴用，但强度偏低

 2.玻璃陶瓷 

由于玻璃陶瓷机械强度和半透性均较高，在临床应用中最为广泛。主要产品有以下几类：

（1）白榴石基玻璃陶瓷 

最早于1991年，代表产品为IPS Empress CAD 和IPS ProCAD (IvoclarVivadent)。IPS Empress CAD中白榴石晶体约5-10μm，挠曲强度为137.5 ± 23.3MPa(Charlton et al. 2008) ，断裂韧性1.4 ± 0.07 MPa.m½ (Uno et al. 2012)。2013年Vichi在国际标准装置中测得其挠曲强度为125.10±13.05MPa 。

（2）硅酸锂基玻璃陶瓷 

最具代表性的产品IPS e.max CAD，晶相达 70%，具体组成成分为58-80% SiO?，11-19% Li?O，0-13% K?O，0-8% ZrO?，0-5% Al?0?。平均挠曲强度为360MPa，断裂韧性为2.0 - 2.5 MPa.m½，双轴弯曲强度为415 MPa(2017，Nazmiye Sen)。

图5   义获嘉公司IPS e.max蓝瓷块

IPS e.max CAD在烧结前，挠曲强度为130MPa，方便研磨，切削之后可以试戴，这提高了椅旁就诊效率。之后在840 °C烤瓷炉中烧结25 min即可完成结晶，达到360MPa的挠曲强度，适应于贴面、嵌体、高嵌体、前后牙单冠以及前牙三单位固定桥。

IPS e.max CAD瓷块中的硅酸盐在烧结前为中间状态单硅酸盐Li2SiO3，烧结后生成二硅酸盐Li2Si2O3，这个结晶过程主要由两部分组成：成核和晶体生长，由成核剂控制反应，确定最终晶体的形状、大小和含量，因此可以通过使用不同浓度的成核剂，对玻璃陶瓷进行改性，改变其机械性能和美学特性。近年来IPS e.max CAD又出现了不同的遮光度和半透性的瓷块，包括低透瓷块LT、中透瓷块MT、高透瓷块HT及中度遮色瓷块MO等。2016年Vichi测试了不同半透性瓷块的平均挠曲强度，结果是MO：281.19 ±47.94MPa，LT：381.04 ±42.02MPa，MT:397.48±62.61MPa，HT：346.21±35.14MPa，可见 MO瓷块的挠曲强度低于300MPA，符合ISO分类中的第二条，只能用于单个牙修复，并不能用于固定桥修复。

图6  爱尔创公司“锂瓷”椅旁瓷块

中国口腔全瓷第一品牌-爱尔创公司也推出了硅酸锂基玻璃陶瓷-“锂瓷”；具体组成成分为58.5-72.5% SiO?，13-15% Li?O，3-5% K?O，7.5-25%其他氧化物。双轴弯曲强度为360±60MPa，晶化条件为840-850 °C下烧结20 min，提供高透光HT A1-D4 16色 、低透光 LT A1-D4 16色 、中度不透光 MO 0-MO 4  5色

、高度不透光HO 0-HO 2 3色等4个系列的瓷块，具有良好的理化与美学性能，可制作贴面、嵌体、高嵌体、前后牙单冠以及前牙三单位固定桥；能充分满足椅旁全瓷修复的需要

图7    使用爱尔创“锂瓷”制作的46椅旁嵌体

（3）氧化锆加强型硅酸锂玻璃陶瓷  

近年来通过在二硅酸盐玻璃陶瓷中添加氧化锆形成的新型二硅酸锂陶瓷，代表产品有：Vita Suprinity 和Celtra Duo。

图8    氧化锆加强型硅酸锂玻璃陶瓷电镜照片

Vita Suprinity（琥珀瓷），是Vita于2013 年推出的CAD/CAM 成型的氧化锆加强型硅酸锂玻璃陶瓷。通过特殊的工艺，在玻璃陶瓷中加入氧化锆成份，组成成分为56-64% SiO?，1-4% Al?0?，15-21% Li?O，8-12% ZrO?，1-4% K?O。Elsaka(2016) 报道其挠曲强度为445 MPa，断裂韧性为2.31 MPa.m½，由于氧化锆的加入，具有更高的边缘稳定性和精确性。同时具有良好的透明性、荧光性、乳光效果。Nazmiye Sen（2017）测得其双轴弯曲强度510MPa，其半透性与长石质瓷相近，高于e.max CAD。

Celtra Duo(睿瓷，Densply Sirona)，也是一种氧化锆加强型硅酸锂基玻璃陶瓷，除了二氧化硅、氧化锂之外，还含有约10%的二氧化锆，均匀分散于玻璃相。Celtra Duo中晶粒大小约为0.5-0.7μm，小于e.max CAD的晶粒(2-4μm )，由于其晶粒细小，可以切削成各类型修复体，甚至可以切削边缘仅为0.3mm的超薄贴面。CeltraDuo瓷块是完成结晶的材料，切削完成之后可以直接抛光，其挠曲强度为210MPa，也可以进行上釉烧结，挠曲强度达到370 MPa。

3，多晶陶瓷  

(1) 氧化铝陶瓷

Procera All Ceram：最早用于牙科领域的多晶陶瓷，含有99～99.5%高纯度致密氧化铝陶瓷，强度大约为600MPa，此外还有inCoris AL(441.78MPa)、In-Ceram AL (541.64MPa)，由于其弹性模量大，易碎裂，因此临床上的使用已逐渐被氧化锆替代。

(2) 氧化锆陶瓷

氧化锆具有优良的稳定性、耐磨损性和生物相容性，挠曲强度可达900～1200Mpa，断裂韧性为9～10 MPa.m½，是致密氧化铝的2 倍，是二硅酸锂玻璃陶瓷的3倍，多用于后牙冠和多单位固定桥修复。代表产品Cercon、Lava、Cerce、Vita In-CeramYZ(1112.46 MPa)、inCoris ZI(1227.83MPa)、IPS e.maxZir-CAD(1174.23 MPa)。

这些氧化锆陶瓷修复体在切削后需要较长时间的结晶过程，通常约8小时，无法满足椅旁修复的需要。但近期研发的氧化锆快速烧结炉，在30-45分钟左右即可完成氧化锆修复体的结晶过程。因此，氧化锆目前已经被列入椅旁修复材料的行列，可以实现在椅旁完成设计和制作的全锆修复体。

自2016年以来出现了一些高透氧化锆材料。e.max Zir-CAD是3mol%氧化钇稳定的四方相氧化锆；爱尔创公司的TT-LT玉瓷，是一种晶体结构为50%四方相和50%立方相的高透氧化锆材料，具有49%的透光性能，与玻璃陶瓷相近，三点弯曲强度大于600MPa，可满足临床前后牙修复治疗的各种需要，通过外染色并配合椅旁快速烧结炉，可以实现使用氧化锆进行椅旁美学修复。

图9 爱尔创椅旁快速烧结氧化锆瓷块

来源：原创  张丽丽 DEFT