类型b:学术综述报告
本文由希腊亚里士多大学(Aristotle University of Thessaloniki)的Eleana Kontonasaki(通讯作者)与Panagiotis Giasimakopoulos、Athanasios E. Rigos合作完成,发表于2020年的《Japanese Dental Science Review》(第56卷)。文章题为《Strength and aging resistance of monolithic zirconia: An update to current knowledge》,是一篇系统性综述,旨在更新当前关于单斜氧化锆(monolithic zirconia)陶瓷的强度与抗老化性能的研究进展,并分析影响其性能的关键因素。
单斜氧化锆陶瓷根据透明度和成分可分为两类:
- 高不透明氧化锆(opaque zirconia):含3 mol%氧化钇(yttria, Y₂O₃),具有更高的弯曲强度(900–1200 MPa),适用于后牙修复。
- 高透明氧化锆(translucent zirconia):含3–8 mol%氧化钇,立方相(cubic phase)比例增加,透明度提升,但机械性能显著降低。
支持证据:
- 多项研究(如Zhang et al. 2016, Carrabba et al. 2017)表明,氧化钇含量超过3 mol%时,材料强度下降,但抗老化性能可能提升。
- 高透明氧化锆(如Prettau Anterior、Katana HT)的弯曲强度仅为传统3Y-TZP的50%,但适合前牙单冠修复(Sulaiman et al. 2017)。
单斜氧化锆的制备流程包括纳米粉体合成、CAD/CAM切削、烧结和着色,每个环节均影响最终性能:
- 纳米粉体合成:共沉淀法(co-precipitation)、水热法(hydrothermal treatment)等影响粉体纯度与粒径分布,进而影响烧结密度。
- CAD/CAM切削:预烧结块(pre-sintered blocks)切削后需收缩20–25%,而全烧结块(fully sintered blocks)因硬度高导致刀具磨损严重(Munoz et al. 2017)。
- 烧结方法:微波烧结(microwave sintering)可缩短时间并减少温度梯度;等离子体活化烧结(spark plasma sintering)能获得无裂纹的高透明结构(Kim et al. 2015)。
支持证据:
- Almazdi et al. (2012) 发现微波烧结的氧化锆晶粒分布更均匀,但与传统烧结的断裂韧性无显著差异。
- Ebeid et al. (2018) 证明预烧结阶段的表面处理(如喷砂)可提升最终修复体的强度。
着色可通过预染色块(pre-colored blocks)或浸渍染色液(coloring liquids)实现,但可能引入机械性能风险:
- 染色液成分:含铁、铈等金属氧化物,可能增加晶格氧空位,降低强度(Ban et al. 2016)。
- 喷砂与抛光:50 μm氧化铝喷砂可提升强度,但粗磨后未抛光会加速老化(Khayat et al. 2017)。
支持证据:
- Kumchai et al. (2018) 发现过度上釉(overglazing)会显著降低弯曲强度。
- Zucuni et al. (2017) 指出抛光可消除研磨裂纹,疲劳强度提高30%。
氧化锆的老化(low-temperature degradation, LTD)表现为四方相(tetragonal phase)向单斜相(monoclinic phase)的转变,导致微裂纹和强度下降。老化测试多采用高压蒸汽灭菌(autoclave,134°C/2 bar),1小时相当于3–4年口腔环境暴露。
支持证据:
- Guilardi et al. (2017) 发现研磨后的氧化锆表面单斜相比例升高,但精细研磨可延缓老化。
- Pereira et al. (2018) 指出高透明氧化锆(如Katana UTML)在20小时老化后强度反而提升,可能与残余压应力有关。
作者提出以下临床选择原则:
- 高强氧化锆(3Y-TZP):适用于后牙长跨度修复体。
- 高透明氧化锆(>5Y-TZP):仅推荐用于前牙单冠或短跨度固定桥(如Sulaiman et al. 2015)。
支持证据:
- Rohr et al. (2018) 的种植体支持冠研究表明,树脂粘接剂的高压缩强度可提升修复体断裂抗力。
- Weigl et al. (2018) 证实0.5 mm厚单斜氧化锆冠在循环载荷下仍能满足临床需求。
本文系统整合了2012–2019年间单斜氧化锆的研究,揭示了成分-工艺-性能的关联性,为临床选择提供了循证依据。其核心价值在于:
1. 科学价值:阐明了氧化钇含量与相变稳定性的非线性关系,挑战了“高透明必低强度”的传统认知。
2. 应用价值:提出了针对不同修复场景的材料选择框架,并强调表面处理的重要性。
本文的局限性在于部分结论基于体外实验,需更多长期临床数据验证。未来研究可探索纳米结构改性(如Al₂O₃掺杂)对透明-强度权衡的优化潜力。