本研究由 mansour rismanchian、soufia shafiei、farzaneh nourbakhshian 和 amin davoudi 等人完成,作者分别来自伊朗伊斯法罕医科大学牙科学院的口腔种植研究中心、Torabinezhad 牙科研究中心和牙科学生研究中心。论文以原创研究论著的形式发表于 *The Journal of Advanced Prosthodontics*(《先进修复牙科学杂志》)2014 年第 6 卷第 5 期,页码为 346–350。该研究属于口腔修复学与口腔种植学交叉领域,重点关注后牙区种植支持式全瓷固定修复体中氧化锆支架材料的抗弯强度与可靠性。
在学术背景方面,金属烤瓷修复体长期以来被视为固定修复的金标准,但由于美学需求不断提高,以及部分金属和合金生物相容性受到质疑,全瓷修复材料逐渐受到重视。其中,氧化钇部分稳定的四方相多晶氧化锆(yttrium oxide partially stabilized tetragonal zirconia polycrystalline,Y-TZP)因具有 900–1200 MPa 的抗弯强度和 9–10 MPa·m¹/² 的断裂韧性,被认为是优越的全瓷支架材料。种植支持式固定局部义齿在咀嚼时所承受的冲击力通常高于天然牙支持式修复体,因此支架材料的生物力学性能尤为重要。已有研究表明,支架材料种类、连接体截面积、支持设计等因素均可能影响修复体的抗折性能。然而,针对不同组成配方的氧化锆支架系统在后牙区种植支持式三单位桥中的载荷能力与可靠性差异仍缺乏充分比较。因此,本研究旨在评估并比较 Biodenta 与 Cercon 两种不同氧化锆支架系统在后牙种植支持式桥体中的抗弯强度和 Weibull 可靠性。
在研究流程方面,该研究属于体外观察性实验研究。研究者首先选用两个平台直径分别为 3.8 mm 和 4.5 mm 的种植体基台,分别模拟前磨牙和磨牙,通过平行观测仪将其以 18 mm 间距垂直包埋于自聚合丙烯酸树脂块中。随后对整个模型进行光学扫描,利用 CAD/CAM 系统设计参数,并通过铣削加工机制作带有可拆卸基台的钢质代型,以保证试验条件标准化。研究者分别为 Biodenta 系统和 Cercon 系统制作了 10 个固定局部义齿支架,共获得 20 个三单位后牙桥支架样本。连接体截面积统一设定为 9 mm²,以符合种植支持式修复体对连接体强度的更高要求。在制作 Cercon 样本后,研究者将其中一个样本作为参照模型发往 Biodenta 公司,以确认 Biodenta 支架的适合性和形态一致性。所有样本在烧结完成后接受了 2000 次热循环处理,温度范围为 5–55°C,并在 37°C 人工唾液中浸泡一周,以模拟口腔内温度变化和湿润环境对陶瓷材料的老化影响。力学测试阶段,样本在未粘接的情况下就位于基台上,并在桥体中央放置一个直径 5 mm、高度 2 mm 的聚四氟乙烯圆盘,用于分散加载力并保护支架。随后使用多用途电机力学试验机进行抗弯强度测试,加载杆末端直径为 2 mm,加载点位于桥体正中央,通过数显卡尺精确测量定位。加载过程持续至肉眼可见的断裂发生。数据采用 SPSS 15.0 软件进行分析,统计方法包括 Weibull 模量分析和独立样本 t 检验,显著性水平设定为 α=0.05。Weibull 分析中计算了两个关键参数:特征失效载荷 F₀,即累积失效概率为 63.2% 时的载荷值,用于反映材料的承载能力;以及 Weibull 模量 m,用于衡量失效载荷的离散程度和材料可靠性。
在主要结果方面,Biodenta 组的平均载荷能力高于 Cercon 组,但独立样本 t 检验显示二者差异无统计学意义(P=0.47)。Weibull 分析结果显示,Biodenta 系统的特征失效载荷 F₀ 为 1700 N,高于 Cercon 系统的 1520 N,说明 Biodenta 支架在整体承载潜力上略占优势。然而,在可靠性方面,Cercon 系统的 Weibull 模量 m 为 7.5,高于 Biodenta 系统的 6.0,表明 Cercon 样本的失效载荷分布更为集中,材料性能的稳定性和可预测性更好。相比之下,Biodenta 样本的失效载荷离散程度更大,提示其不同样本之间存在较大的性能波动。从断裂位置来看,Biodenta 组中 7 例断裂发生在桥体与前磨牙连接体区域,2 例发生在桥体与磨牙连接体区域,1 例同时累及两个连接体;Cercon 组中 5 例断裂发生于桥体与前磨牙连接体区域,4 例发生于桥体与磨牙连接体区域,1 例同时累及两个连接体。两组均以桥体与前磨牙之间的连接体为最常见断裂位置,这与该区域几何形态较窄、应力集中程度较高的生物力学特点相符。研究者还通过扫描电镜观察到断裂多从连接体龈侧起始,并向咬合面方向斜行扩展,这一发现与既往文献中关于陶瓷修复体连接体龈侧承受较高拉应力的观点一致。上述结果表明,尽管 Biodenta 在平均承载能力上略高,但 Cercon 在性能一致性上更优,两种系统在后牙种植桥的临床负荷条件下均具备足够的抗折能力。
从研究结论来看,在体外研究小样本量的限制下,可以认为 Biodenta 和 Cercon 两种氧化锆支架系统均能够承受后牙区种植支持式桥体所面临的正常咬合力,甚至包括副功能状态下的高负荷,如磨牙症或紧咬习惯。两种系统之间未发现统计学意义上的显著差异。从临床角度看,这一结果提示两种氧化锆支架材料在后牙种植修复中均具有可接受的生物力学表现,临床医师可结合加工精度、边缘适合性、成本及可获得性等因素进行选择。从科学价值来看,该研究同时采用特征失效载荷和 Weibull 模量两个参数评价陶瓷支架的强度与可靠性,弥补了仅比较平均抗折强度而忽视材料离散性的不足,为脆性陶瓷材料的临床前评价提供了更全面的方法学参考。
本研究的亮点主要包括以下几个方面。首先,研究对比了两种不同化学组成和热膨胀系数的氧化锆支架系统,其中 Biodenta 含有 ZrO₂、Al₂O₃ 和 Y₂O₃,热膨胀系数为 9.8×10⁻⁶/K;Cercon 含有 ZrO₂、Y₂O₃、HfO₂、SiO₂ 和 Al₂O₃,热膨胀系数为 10.5×10⁻⁶/K,有利于理解材料组成对力学行为的影响。其次,研究采用体外标准化钢质代型模拟种植体与修复体连接界面,避免了骨组织模拟材料弹性模量差异对断裂试验结果的干扰。再次,所有样本接受热循环和人工唾液浸泡双重老化处理,增强了实验结果与临床使用环境的相关性。最后,断裂位置与扫描电镜分析揭示了连接体龈侧为应力集中高危区域,为优化后牙种植桥支架连接体设计提供了形态学依据。本研究也提示,未来研究可进一步扩大样本量,并结合动态疲劳加载和长期老化模型,以更全面评估不同氧化锆支架系统的临床耐久性。