3D打印陶瓷牙冠的長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究

魔猴君  行業(yè)資訊   1655天前

陶瓷是一種美觀度高的牙齒修復(fù)材料。由于不含金屬內(nèi)冠，陶瓷義齒的顏色通透性更好，是與天然牙外觀最相似的牙冠修復(fù)材料，并且不會(huì)引起牙齦變色。目前的全瓷冠（如氧化鋯）CAM 銑削加工中，陶瓷零件是由預(yù)制毛坯在預(yù)燒結(jié)狀態(tài)下加工而成的，由于陶瓷固有強(qiáng)度較低，銑削加工中薄邊框可能會(huì)出現(xiàn)斷裂，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)和制造出來的零件之間出現(xiàn)明顯的差異?；谶@個(gè)原因，薄邊框和邊緣通常需要在這些區(qū)域進(jìn)行過度的輪廓設(shè)計(jì)，以防止加工過程中邊緣斷裂。然而，這也導(dǎo)致這些區(qū)域中大量的后處理工作。陶瓷3D打印技術(shù)為牙冠修復(fù)提供了新的設(shè)計(jì)自由度，同時(shí)有望克服標(biāo)準(zhǔn)陶瓷牙冠加工的技術(shù)限制。[1]

從3D打印在義齒加工領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值來看，金屬3D打印技術(shù)在烤瓷牙金屬內(nèi)冠制造中的應(yīng)用獲得了快速發(fā)展。與其他工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒔饘?D打印設(shè)備用于制造高附加值產(chǎn)品的情況不同，目前烤瓷牙內(nèi)冠3D打印的應(yīng)用已成為該領(lǐng)域一種基本的加工手段。雖然在產(chǎn)品性能和生物相容性方面有所提升，但仍無法改變烤瓷牙產(chǎn)品的本質(zhì)。長(zhǎng)期來看，3D打印技術(shù)的應(yīng)用發(fā)力點(diǎn)應(yīng)著眼于更高附加值的產(chǎn)品，例如，通過金屬3D打印技術(shù)制造純鈦支架、種植體、個(gè)性化基臺(tái)。除此之外，基于光固化工藝的3D打印技術(shù)，還有望在能夠滿足更高的美學(xué)和性能要求的陶瓷義齒修復(fù)產(chǎn)品的加工中成為常規(guī)方式。

齒科制造商Bego推出了一種用于光固化3D打印的陶瓷復(fù)合材料，該材料可用于制造永久性單冠、嵌體、高嵌體、貼面。近日，Bego 公開了通過這一材料制造的3D打印陶瓷牙冠的長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究結(jié)果。通過這一研究結(jié)果，我們可以對(duì)3D打印陶瓷義齒的性能進(jìn)行初步了解。

來源：《3D打印與牙科行業(yè)白皮書3.0》

穩(wěn)定性與持久性研究

Bego 針對(duì)陶瓷填充混合材料3D打印牙冠，開展了長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究。旨在類似應(yīng)用條件下，提供有關(guān)膠結(jié)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、脫粘行為以及咀嚼復(fù)雜下微滲漏的趨勢(shì)（形成邊際間隙）。

l 材料與方法

VarseoSmile Crown plus 材料3D打印的陶瓷復(fù)合材料牙冠被粘合在經(jīng)過研磨的Trinia * 牙齒殘端上，材料的彈性模量為18.8 GPa，可與天然牙本質(zhì)相媲美。內(nèi)表面沒有進(jìn)行噴砂預(yù)處理。Bego 開展的研究設(shè)計(jì)基于臨床用途，在50 N負(fù)荷下進(jìn)行了120萬次咀嚼循環(huán)（1.2 Hz）和10,000個(gè)熱循環(huán)的咀嚼仿真，并進(jìn)行了階梯仿真[2]，每次具有40萬次咀嚼循環(huán)和10,000次熱循環(huán)（5°C / 55°C）。

μCT圖像：冠邊緣區(qū)域沒有沖洗掉粘合劑。來源：Bego

仿真完成后，膠合冠被從殘端移出，研究人員測(cè)量了完成移除所需的力，并分析了損壞情況。研究人員使用微型計(jì)算機(jī)斷層掃描（μCT）檢查邊緣間隙，并使用基于計(jì)算機(jī)的有限元分析（FEA）最終驗(yàn)證了結(jié)果的有效性。

l 結(jié)果

確定的所有BEGO VarseoSmile Crown plus 3D打印牙冠的值都在非常高的范圍內(nèi)，這表明牙冠有較長(zhǎng)的臨床保留時(shí)間。

可視化有限元分析：分析冠緣區(qū)域中很小的變形載荷。來源：Bego

平均而言，沒有進(jìn)行咀嚼仿真的退出力大約為800 N，經(jīng)過咀嚼仿真后約為1000N。這些高值是在50 N的咀嚼仿真之后和樓梯的咀嚼仿真之后確定的，這表明抽出力本身落在較高的范圍內(nèi)，甚至隨著磨損時(shí)間的增加而增加。從臨床的角度來看，施加如此高的力可能會(huì)由于粘合失敗而導(dǎo)致牙齒拔出。

檢查的牙冠對(duì)骨折的抵抗力大于生理上的咀嚼力。

在整個(gè)測(cè)試過程中未檢測(cè)到脫粘。

既沒有觀察到冠緣的抬起，也沒有觀察到復(fù)合材料從邊緣間隙被沖刷掉。μCT表明，在任何一種測(cè)試情況下，邊緣間隙都沒有增加，鍵合區(qū)域沒有受到破壞，并且胎冠也沒有由于機(jī)械載荷而發(fā)生移動(dòng)。

FEA分析表明，在VarseoSmile Crown plus 材料3D打印牙冠邊緣區(qū)域，沒有可檢測(cè)到的或沒有臨床相關(guān)的張力或變形。這一結(jié)果保證了3D打印牙冠與殘端之間穩(wěn)定、持久的邊緣閉合。

來源：3D科學(xué)谷