纳米硅锂喷涂层对高透氧化锆冠内部和边缘密合效果的数字化评估分析，立邦密合色

概括

目的：本研究旨在通过数字评估方法评估纳米硅锂喷涂涂层对高渗透氧化锆冠内部和边缘附着力的影响。

方法：本研究利用口腔数字扫描仪对氧化锆基台三维分析模型进行数字化扫描，设计并制作了30个高透明氧化锆单层烤瓷冠。根据所使用的表面处理方法，将其分为三组（n=10）：（1）无处理：烧结氧化锆，（2）使用50m Al2O颗粒进行氧化铝喷砂，以及（3）纳米二氧化硅锂喷涂。使用口内数字扫描仪获取基台、氧化锆牙冠以及基台上的氧化锆牙冠的三维数据。咬合分析方法用于重建氧化锆冠和基台之间的三维配合，并且三维（3D）偏差分析用于评估氧化锆冠的内部和圆周配合我使用了矫正方法。均方根(RMS) 值的影响。

结果：三组三维方差分析均符合正态分布（P<0.05），方差均为同质（P<0.05）。不同表面处理对高透明氧化锆冠咬合面、轴向和边缘区域的均方根值没有统计学意义的影响（P<0.05）。

结论：采用纳米硅锂喷涂对烧结氧化锆进行表面修饰在临床上是可行的，并且不影响高渗透氧化锆冠的内部或边缘附着力。

临床意义：纳米硅锂喷涂不影响氧化锆冠的适合性，是临床上可行的氧化锆表面处理方法。创建纳米硅锂喷涂氧化锆牙冠时，无需额外的内部或边缘贴合设置。

关键词

氧化锆、有机硅涂层、表面处理、附着力、相容性

二氧化硅基陶瓷是一种与天然牙相似度高、美观性好、机械强度好的陶瓷材料，是现代临床美容牙齿修复的首选材料，使其成为美容牙齿修复的绝佳选择。的门牙。与氧化锆等氧化物多晶材料相比，硅基陶瓷具有优越的结合性能，也可作为氧化锆表面改性材料，提高氧化锆的结合性能。近年来，随着患者审美意识的提高和临床实践中对美观修复体需求的不断增长，口腔修复医师对硅陶瓷的种类和特点、修复体的临床应用特点、粘接技术、未来修复体的认识越来越深刻。前景等必须了解和掌握。本文综述了硅基陶瓷临床应用的现状和前景，为牙医临床应用和详细研究提供参考。

1.首先

高透明氧化锆是一种兼具机械强度和美观功能的材料[1]，可用于制作氧化锆单层烤瓷冠修复体。高透明氧化锆在临床美容牙科修复领域的应用越来越广泛[2]，是未来最有可能取代氧化锆贴面烤瓷修复体的材料之一[1]。氧化锆具有致密的晶体结构，这使得它无法用于微机械保留，并且它不含硅或玻璃相成分[3]。因此，高渗透氧化锆粘结的耐久性是影响临床应用的重要问题[4,5]。

一些研究尝试了机械表面处理、化学改性等方法来提高氧化锆与树脂之间的结合强度[6-11]。氧化锆陶瓷的表面处理方法包括喷砂[6]、酸蚀[7]、等离子技术[8]、激光蚀刻[9]、熔融溅射[10]、化学预处理[11]和硅涂层喷涂[6]。 ]。这些技术的组合。甲基丙烯酰氧基癸基磷酸二氢酯（MDP）是一种高效的氧化锆陶瓷表面化学预处理成分[11]。最近，一些研究研究了摩擦化学硅涂层法[12]、硅涂层溶胶-凝胶法[13]、选择性湿法蚀刻法[14]、内硅涂层法[15]、热化学硅涂层法[16]、化学硅涂层法[16]、气相沉积法[17]、纳米硅涂覆法[18]等。

内部有机硅涂层方法包括用含有机硅的陶瓷成分涂覆氧化锆固定修复体的组织表面，并将其烧结以提高氧化锆树脂的粘附力[15,19]。 Sawada等人最近在预烧结氧化锆表面使用含硅表面调节剂，在氧化锆的分级结构上形成硅涂层，这对提高氧化锆的双轴弯曲强度和晶相稳定性没有影响。然而，涂层厚度和均匀性很难控制[19]。 Kitayama 等人报道，这种方法导致涂层厚度为200 m，这可能会影响临床修复体的放置和密封[16]。此外，该过程需要进一步简化以提高临床适用性。

一种新的硅锂热喷涂技术的出现，可以在氧化锆表面形成厚度均匀的微晶玻璃涂层[21,22]。该技术易于操作，并且使用有机和无机溶剂进行超声波清洗后，所得有机硅涂层仍保持稳定[21, 22]。最近，研究报告称这种喷涂方法提高了粘合强度和耐久性[22]。多项研究报道陶瓷涂层模拟了传统微晶玻璃的粘结性能[23,24]并且具有更高的长期粘结强度[22,24,25]。陶瓷涂层与含MDP底漆喷涂相结合，可有效提高氧化锆与树脂结合的耐久性[4]。与传统方法相比，这种替代方法有望改善氧化锆的粘合性[21, 22]。然而，目前还没有确凿的证据表明纳米二氧化硅涂层会影响固定修复体的固位和适应性。

一些研究提出了不同的方法来测量边缘适应性和内部拟合[26-30]。每个都有自己的优点和缺点。然而，目前尚无统一的标准[27,28]。目前，最常用的定量分析方法是替代技术[28]。将轻质聚硅氧烷印模材料注入义齿的组织表面，以替代义齿和基台之间的间隙，然后使用显微镜进行观察和评估。然而，聚硅氧烷材料在关键观察区域可能含有气泡和缺陷[29]。观测区域有限，某些地点可能无法准确观测。分割也会导致替代变形[30]。

近年来，随着牙科数字扫描仪扫描精度的提高以及逆向工程软件的优化，利用数字化方法分析修复体冠的适用性的优势日益明显[31]。在这项研究中，我们使用基于基台三维(3D) 模型的数字评估方法评估了纳米二氧化硅锂喷涂涂层对高渗透氧化锆牙冠内部和边缘贴合的影响。

2.材料和方法

使用口腔数字扫描仪（Trios 4、3Shape，哥本哈根，丹麦）扫描右上第一磨牙（Type 1 Advance，Nissan Chemical，东京，日本）并收集三维数据。根据这些数据，使用计算机辅助设计软件设计基台来制备完整的牙冠。下面详细介绍冠基台的数字化设计方法[32]。全冠基台的参数化设计包括四个步骤：它收集临床牙冠的三维数据并生成需要准备的肩部、咬合面和轴向表面[32]。基台设计参数为：咬合准备深度1.5 mm，收敛角10，肩宽倒角0.5 mm。我们设计了四种适合记录分析的独特标记。这些标记均被设计成三棱柱、长方体、立方体、六棱柱等形状，并且布置在药品主体周围。最后，收集基台、基台和标记的数字模型，以分析三个维度的牙冠贴合度。如图1 所示，牙冠基台模型是使用5 轴计算机数控(CNC) 切割机（AMD-500；Aidite）用预烧结的3 mol% 氧化钇稳定氧化锆四方聚酯切割而成。陶瓷（3Y-TZP）。 ）（APW；艾迪特，中国青岛）并根据制造商的说明完全烧结（图2）。

图1. 牙冠基台的3D 分析数字设计模型。

(A) 俯视图，(B) 侧视图

图2. CNC 切割氧化锆冠基台3D 分析模型

使用口内数字扫描仪（Trios 4、3Shape）扫描氧化锆基台以生成三维模型。根据牙冠形态的扫描数据，使用3Shape设计软件（Dental System，3Shape）设计牙冠。虚拟水泥间隙设置为40m。所有30 个高渗透性氧化锆牙冠均由含有4-5 mol% YO 的预烧结氧化锆（3D Pro，Aidite）根据制造商的说明在5 轴CNC 切割机（AMD-500，Aidite）上切割而成。经过烧结。将氧化锆样品分为三组（每组=10）进行表面处理。样本量(=10) 是根据基于功效分析的试点研究确定的，功效分析具有80% 功效(=0.05) 的统计显着性。表面处理方法如下。 （1）无处理组（NT），烧结高渗透氧化锆冠，组织表面未经表面处理（2）喷砂组（APA），烧结高渗透氧化锆冠，组织表面涂有50 m Al2O（COBRA；Renfert GmbH，Hilzingen） ，德国）喷砂，喷砂设备（Basic classic，Renfert GmbH）压力为0.2 MPa（垂直于冠状组织表面，保持10毫米的距离）。 (3)纳米硅锂喷涂组(SC)采用氧化锆处理的喷涂剂(SiO 55-75%、LiO 5-16%、Al2O 1.2-6%、NaO 1.4-11%、NbO 6)。 -19.8%）准备。均匀喷涂到10个完全烧结的高渗透氧化锆冠纹理表面上并在低温下烧结。将纳米硅锂氧化锆处理剂摇匀，呈Z字形均匀喷涂在氧化锆表面，每个试件喷涂两次（图3）。

图3. 氧化锆冠内表面的纳米二氧化硅锂涂层。

将治疗剂垂直喷洒在冠组织表面10cm处。第一次喷涂后，将氧化锆冠顺时针旋转90，然后再进行第二次喷涂。喷涂后，将牙冠放入氧化锆烧结炉（AGT-L，Aidite）中，在以下条件下进行烧结：30%真空，预干燥1 min，初始温度450，加热速率80/。分钟。然后将温度升至890C 并保持1.5 分钟，然后让牙冠自然冷却至室温。最终，完成了喷涂纳米硅锂的高透明氧化锆冠。将表面处理过的氧化锆冠在75%酒精和蒸馏水中超声清洗10 min，干燥备用。

所有30 个氧化锆牙冠均由同一位牙科技师（拥有超过10 年的经验）制作，以最大限度地减少牙冠制作过程中的错误，并确保每次尝试的成品的一致性。尝试了用各种表面处理方法处理的氧化锆牙冠的植入，并且全部都得到了完美的保留。牙科探针用于检查牙冠，以确保没有明显的突出或间隙。使用光学立体显微镜（SZX7，奥林巴斯，东京，日本）在10倍放大倍数下检查牙冠修复体，其边缘干净，没有明显缺陷，并且倒角肩部光滑且连续。

首先，使用口腔数字扫描仪（Trios 4、3Shape）根据基台3D分析模型上的标记扫描基台和基台部件，并作为基台数据（数据A）如图4所示。保存。

图4. 基台数据（数据A）

接下来，对高透明氧化锆冠的组织表面和外表面进行扫描并保存为冠数据（数据C），如图5所示。最后，将轻质乙烯基聚硅氧烷印模材料（3型，美嘉印，巨齿科，山东，中国）注入氧化锆冠的组织表面，并将冠放置在氧化锆基台上。

图5. 牙冠数据（数据C） (A) 牙冠外表面(B) 牙冠组织表面

使用500 克重物对咬合面施加垂直压力5 分钟，直至乙烯基聚硅氧烷印模完全聚合。从牙冠边缘去除多余的印模材料，留下氧化锆牙冠的组织侧，并用标记扫描底座。这些数据被保存为保留数据（数据S），如图6所示。测量旨在获得干净、无尘的扫描。以上三个数据集均保存为STL格式数据。

图6. 基台3D 分析模型中保留的牙冠数据（数据S）

(A) 俯视图(B) 侧视图

使用三维逆向工程软件（Geomagic Studio 2013；3D Systems，Rock Hill，SC，USA）分析扫描的数据集。根据牙齿模型的特点，我们交互选择数据A和数据S对应的特征点，并利用记录模块对这两个数据点进行初步记录。然后，根据迭代最近点算法的计算，选择放置标记的区域作为公共区域，通过“最佳拟合对齐”将数据A和数据S精确对齐，如图7所示。采用同样的对齐策略，我们使用“虚拟持有坐标”来获取数据C和数据S在同一坐标系中的相对位置。

图7. 数据A 和数据S 的记录(A) 使用记录模块进行初步记录。

(B)数据A和数据S最终通过“最佳拟合对齐”记录。

使用软件重建牙冠和基台的相对位置后（图8），牙冠的组织表面和基台相应的外表面被保留，而其他区域被选择和去除。

图8. 重建牙冠和基台的相对位置。

接下来，使用“绘制曲线”模块反转冠状组织表面区域的法线，并将保留和密封区域划分为咬合区域(Or)、轴向表面区域(AR) 和边缘区域(MR)三个部分（图9）。最后，选择相应的区域进行三维偏差分析，得到该区域内两个表面之间的平均距离，即平均保留紧度。

图9.绘制曲线来界定牙冠的三维固位和密封区域。

(A) 画一条曲线。 (B) 将三维保留/密封区域分为三个区域

使用SPSS（20.0 版，IBM，Armonk，NY，USA）进行均方根（RMS）统计分析，并使用Shapiro-Wilk 和Levene 检验对数据进行正态性和方差齐性检验。采用单因素方差分析（ANOVA）评估不同表面处理方法是否影响高渗透氧化锆冠固位配合均方根值。

样本量(=10) 是根据基于功效分析的试点研究确定的，功效分析具有80% 功效(=0.05) 的统计显着性。对不同表面处理组的保留密封件的均方根值进行多重比较，统计显着性设定为=0.05。

三、结果

NT、APA、SC组的高渗透性氧化锆冠在不调整组织表面的情况下保留良好。牙冠和基台的相对位置是根据逆向工程软件的记录获得的。图10示出了重建的三维固定密封区域的整体和部分放大图。

图10.重建冠的三维固位和封闭区域。

（一）总体观。 (B) 局部放大

如图11所示，固位密封区域分为三部分：咬合区域（OR）、轴向表面区域（AR）和边缘区域（MR）。对这三个区域进行三维偏差分析，创建色度图（图12），并确定区域的均方值。

图11. 三个区域的三维保留和密封。

(A) 咬合区域(B) 轴向区域(C) 边缘区域

图12 冠体三维偏差分析色品图。

(A) 咬合区域(B) 轴向区域(C) 边缘区域。

表1为NT组、APA组、SC组（每组=10）氧化锆冠附着力三维偏差分析结果。每组的RMS 值均呈正态分布(0.05) 和齐次方差(0.05)。 NT、APA、SC组间OR、AR、MR均方根值无显着差异。

表1 不同表面处理方法下氧化锆冠的适用性三维偏差分析（=10）。

NT，无处理，APA，喷砂，OR，咬合，MR，边缘。数据表示为平均值标准差(SD)。

不同表面处理方法下氧化锆冠均方根值方差的单因素分析结果见表2。三个治疗组中三个区域的均方根值没有显着差异（0.05）。

表2 NT、APA和SC氧化锆冠均方根值方差的单因素分析

NT，无处理，APA，喷砂，OR，咬合，MR，边缘。

四。讨论

在本研究中，我们定量评估了纳米硅锂喷涂对牙冠附着力的影响，并给出了使用均方根值和色度图进行三维偏差分析的结果。均方根值反映了两个数据集每个位置的偏差，色品图直观地显示了三个维度的形态偏差[33]。对固定修复体和基台数据模型的分析结果表明，均方根值越小，修复体与基台之间的保留面积越小[34]。 Jang 等人报道，计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）陶瓷牙冠的边缘配合和内部配合的均方根值范围为30.9 m 至52.6 m [34]。这与本研究的结果是一致的。学习。在这项研究中，边缘和内部接触区域的平均均方根值范围为58.541.18m至44.461.93m。

固定义齿的贴合度通常通过边缘差异和内部贴合度来评估[35]。切缘差异过大会导致牙菌斑堆积和微渗漏，影响牙周健康并增加继发龋的风险[36]。因此，临床评估应重点关注固定修复体边缘差异[35,36]。研究表明，临床上可接受的CAD/CAM 牙冠边缘差异范围为30 至150 m [37, 38]。 McLean 等人对1000 多个口腔内固定修复体的适用性进行了为期5 年的临床研究，发现临床上可接受的边缘差异为120 m [39]。尽管缺乏足够的科学证据，大多数研究认为120 m 的边缘差异在临床上是可接受的[26,40,41]。本研究中的MR rms 值结果表明边缘严格符合该范围。

内部气密性对于修复体的长期稳定性也很重要[34,37]。内部配合与义齿固位和抗断裂性有关[42]。过度的内部配合和水泥厚度不均匀会导致固位不良、义齿脱落或义齿断裂[43]。然而，固定修复体临床可接受的最大内部密封尚未确定[41]。文献综述指出，CAD/CAM 修复体的内部配合值范围为23 至230 m [41]。该综述还指出，陶瓷修复体的内部配合值范围为29 至195 m [37]。本研究中，所有三组OR和AR区域内部紧密配合的均方根值均在此范围内，表明临床可接受。

本研究利用色度图清晰地显示基台与牙冠之间的三维偏差的分布和大小，有助于评估牙冠的适应性。色品图显示OR、AR、MR区域全冠的偏差分布比较均匀且较小，具有相似的分布特征。这与均方根值的分布特性是一致的。现有研究中，关于有机硅涂层对氧化锆冠适合性影响的报道很少[44-46]。 Bottino 等人报道，12 m 厚的有机硅涂层不会影响氧化锆牙冠的固位力和边缘贴合度[45]。这项研究的结果与之前的研究结果一致。 Toyama 等人报道，氧化锆表面上约6 m 的硅渗透层预计不会影响修复体的固位和密封[46]。然而，这项研究的重点是硅涂层对氧化锆的弯曲强度和晶体结构的影响[46]。有机硅涂层对氧化锆冠内侧和边缘之间粘附力的影响是推测性的，没有确凿的证据。 Vanderlei 等人的结果与目前的研究不同，该研究报道低熔点玻璃陶瓷粉末的应用增加了氧化锆牙冠的边缘贴合度，但仍处于临床可接受的范围内[44]。这可能是由于该方法制备的烤瓷涂层较厚，影响了烤瓷牙冠的固位以及烤瓷牙冠边缘的紧密度，烤瓷牙涂层组与未治疗组之间出现显着差异[44]。 ]。本研究中，色度图、均方根值和单因素方差分析结果表明，纳米硅锂喷涂层对氧化锆冠的附着力没有影响。这些结果支持了纳米二氧化硅-锂喷涂技术的临床可行性。

均方根值结果重复性强，可以综合反映固定修复体的适应性[47]。但由于测量方法和原理不同，很难将本次实验的有效值与以往研究中测得的差异数据进行直接比较。多项研究已经证明了数字评估方法对于牙冠和固定桥修复体适用性的可行性[45-47]。梁等人[46]报道，修复体和基台的相对位置可以通过三次光学扫描和数据记录来获得。此外，使用360度可视化测量固定义齿的边缘差异提供了更全面的测量数据[46]。 Li等[47]比较了上述数字和模拟方法的测量结果，发现两种方法之间没有显着差异，表明使用口腔数字扫描仪进行数字化评估冠适合度的可靠性得到证实[47]。需要注意的是，当使用三维偏差分析来评估固定修复体的适用性时，扫描数据和记录技术的准确性至关重要。这些因素直接影响牙冠数字化设计和牙冠适配三维偏差分析的准确性。

硅锂喷涂技术已被证明可以增强氧化锆的润湿性，有效提高其结合强度和耐久性[22]。采用硅烷预处理剂的粘结性能优于传统喷砂，因为该涂层富含硅，可以模拟传统的微晶玻璃粘结[19]。此外，这种涂层改善了氧化锆的表面粗糙度，而不会引起从四方相到单斜相的转变，并且该技术不会影响机械强度，并且不会导致表面损伤和微裂纹的形成[20,22,24]。通过硅锂喷涂结合冷烧结对致密烧结氧化锆进行改性是提高氧化锆与树脂之间粘结耐久性的潜在替代方案[21,22]。

这项研究有其局限性。这意味着测量过程涉及大量的人机交互，需要人员具备软件操作技能。这是大多数牙医需要随着时间的推移学习的东西。随着3D图像分析系统等计算机分析技术的发展和应用，测量方法变得无损、分辨率更高、自动化程度更高，数字3D偏差分析方法有望进一步优化。未来的方向包括开发软件和集成功能模块，以轻松快速地对固定义齿的质量进行临床评估。

五。结论

硅锂喷涂不影响高渗透氧化锆冠的边缘或内部附着力，是临床上可行的氧化锆表面处理方法。创建纳米硅锂喷涂氧化锆牙冠时，无需额外的内部或边缘贴合设置。

研究经费

该研究得到国家重点研发计划[52035001]和首都科技领军人才工程[Z191100006119022]的资助。

CRediT 作者的贡献

梁珊珊：概念化、方法论、软件、形式分析、研究、资源、数据管理以及—— 份原稿的写作。

Fukumatsu Hara：方法论、软件、形式分析、资源、数据管理和写作—— 审查和编辑。

胡晨：验证、可视化、监督、项目管理、撰写——评论和编辑。

孙玉春：构思、研究、教学、项目管理、资助、撰写——篇评论、编辑。

利益冲突作者声明不存在利益冲突

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❖ 慎重声明：文章发布于Journal of Dentistry 132 (2023) 104503
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