全瓷材料分类你知道吗?

主要参考 《口腔修复用全瓷材料分类及应用专家共识(征求意见稿)》
一位粉丝在后台问我聚合瓷为啥不是树脂陶瓷?我真不知道。知之为知之,不知google知。那就搜吧。一搜就搜到这篇文章。注意这是“征求意见稿”,没有最终定稿的。以下是笔记。

全瓷材料的分类:

  • 按材料的结构和组成成分分类:
    • 长石质瓷(feldspathic ceramics):
      • 成分:长石、石英和高岭土
      • 结构:玻璃相为主,晶体相含量较少。
      • 优点:透光性好。
      • 缺点:强度最低,70-90MPa
      • 用途:饰面(上釉)、嵌体、贴面。
    • 玻璃陶瓷(glass ceramics):
      • 二硅酸锂玻璃陶瓷(lithium disilicate glass ceramics)
        • 成分:二氧化硅-二氧化铝系统,五氧化二磷为核剂。有氧化锆增强型产品。
        • 强度:300-420MPa
        • 用途:嵌体、高嵌体、贴面、前牙和前磨牙单冠以及前牙三单位固定桥的制作。
      • 白榴石增强长石质瓷(leucite reinforced feldspathic glass ceramics)
        • 成分:长石质瓷增加成核密度,增加白榴石晶相(大于35%体积)。
        • 优点:增加透光性。
        • 强度:120-170MPa。
        • 用途:主要用于饰面、嵌体、贴面、前牙单冠的制作。
      • 氟磷灰石玻璃陶瓷(fluorapatite glass ceramics)
        • 成分:主晶相为氟磷灰石,磷酸钙结晶类玻璃陶瓷。
        • 强度:120MPa
        • 用途:主要用于饰面、嵌体、贴面、前牙单冠的制作。
      • 云母基玻璃陶瓷(mica-based glass ceramics)
        • 成分:主晶相为硅氟云母。
        • 强度:120-150MPa
        • 用途:主要用于嵌体、贴面、前牙单冠的制作。
    • 玻璃渗透陶瓷(glass-infiltrated ceramics)
      • 成分:在陶瓷晶体骨架中渗透入玻璃。根据玻璃渗透陶瓷中晶体骨架材料的不同,又分为氧化铝基玻璃渗透陶瓷(alumina based glass infiltrated ceramic)、尖晶石基玻璃渗透陶瓷(spinel based glass infiltrated ceramic)和氧化锆增韧氧化铝玻璃渗透陶瓷( zirconia toughened alumina glass infiltrated ceramic)。
      • 强度:氧化铝基玻璃渗透陶瓷弯曲强度约为 500Mpa;尖晶石基玻璃渗透陶瓷弯曲强度约为 400Mpa;氧化锆基增韧氧化铝玻璃渗透陶瓷弯曲强度达 600Mpa。
      • 用途:氧化铝基玻璃渗透陶瓷:前后牙单冠和前牙三单位固定桥的修复;尖晶石基玻璃渗透陶瓷:可用于前后牙单冠修复;氧化锆基增韧氧化铝玻璃渗透陶瓷:用于前后牙单冠和三单位固定桥修复。临床基本不使用了。
    • 氧化物多晶陶瓷(oxide polycrystalline ceramics):由一个以上氧化物晶体组成的陶瓷,不含或者含有很少量的非晶相。
      • 氧化铝多晶陶瓷(alumina polycrystalline ceramics):
        • 成分:由高纯度的(>99.5%)α-氧化铝构成的一种近于惰性的生物陶瓷。
        • 强度:500-600MPa
        • 用途:美观性能较差且强度不足,临床失败率较高,临床已不再使用。
      • 氧化锆陶瓷(zirconia ceramics):
        • 成分:由高纯氧化锆构成的一种近于惰性的生物陶瓷。
        • 分类:
          • 根据氧化锆稳定剂的种类不同
            • 氧化钇稳定的氧化锆
            • 氧化铈稳定的氧化锆
            • 氧化镁稳定的氧化锆
            • 氧化钙稳定的氧化锆
          • 根据氧化锆晶体相组成的不同
            • 四方相氧化锆 (tetragonal zirconia polycrystals, TZP):口腔氧化锆陶瓷以 3mol%氧化钇稳定的四方氧化锆最为常用,又称 3Y-TZP,是氧化钇稳定氧化锆陶瓷中强度最高的一种,其完全强度为 900-1200Mpa,断裂韧性 8-12 MPa·m1/2。主要用于基台、前后牙单冠、桥以及多单位固定桥基底的制作。
            • 部分稳定的氧化锆(partially stabilized zirconia, PSZ):根据氧化钇稳定剂含量的不同分为 4Y-PSZ 和5Y-PSZ 等,即 4mol%氧化钇稳定的部分稳定氧化锆和 5mol%氧化钇稳定的部分稳定氧化锆等。随着氧化钇含量的增加,立方相含量增高,四方相含量降低,材料的强度降低,透光率增加。如 5Y-PSZ 的强度和韧性约为 3Y-TZP 的一半,但透光率相比 3Y-TZP 提高 20-25%。主要用于前后牙单冠及前后牙三单位固定桥的制作。
            • 全稳定氧化锆(fully stabilized zirconia, FSZ):当氧化锆中加入的稳定剂足够多时(如氧化钇含量>6mol%),形成主要有立方相组成的氧化锆陶瓷,消除了四方相向单斜相的转变,此时材料韧性和强度均较差。
          • 根据氧化锆陶瓷材料透度的不同
            • 传统氧化锆主要为 3Y-TZP,1mm 厚氧化锆材料的透光率为 35%左右
            • 高透和超透氧化锆主要是通过增加稳定剂(氧化钇)的含量,提高立方相氧化锆晶体含量来实现,但是强度也相应降低,一般情况高透性氧化锆的透光率在 40%左右。
            • 超透性氧化锆的透光率可高达 50%。
        • 强度:1000MPa以上。
      • 氧化锆氧化铝复合陶瓷(zircona alumina composite ceramics)
        • 分类:可分为氧化锆增韧的氧化铝陶瓷(zirconia toughened alumina,ZTA)和氧化铝增韧的氧化锆陶瓷(alumina toughened zirconia,ATZ)。
        • 强度:弯曲强度可达 1500MPa,断裂韧性 18 MPa·m1/2。
        • 用途:透光性较差,目前主要用于基台、前后牙单冠、桥以及多单位固定桥基底的制作。
  • 按修复体加工或制作工艺分:
    • 烧结陶瓷(sintered ceramics):是采用粉料烧结方法制作全瓷修复体的陶瓷,目前主要是指长石质瓷。
    • 热压铸陶瓷(hot-pressed, injection-molded, or castable ceramics),即铸瓷,是采用注射成型法(热压工艺),将陶瓷在熔化状态加压注入型腔制作全瓷修复体的陶瓷。主要包括二硅酸锂热压铸陶瓷和白榴石增强热压铸陶瓷。
    • 玻璃渗透或粉浆涂塑陶瓷(glass- infiltrated ceramics or slip-cast ceramics)
    • 可切削陶瓷(machining ceramics):是指能够用普通金属加工机械进行车、刨、铣、钻孔等工艺加工的特种陶瓷。主要包括长石质切削瓷、二硅酸锂切削瓷、氟磷灰石切削瓷、玻璃渗透切削瓷、氧化锆切削瓷以及可切削氧化锆氧化铝复合陶瓷等。
    • 增材制造陶瓷(additive manufactured ceramics):也叫三维打印陶瓷 (3D printed ceramic)。是指能够通过增材制造技术进行加工的陶瓷材料。三维打印氧化锆。CAM用的。
  • 按完成全瓷修复体最终结构划分
    • 单层瓷结构(monolayered or monolithic structure):是利用直接粉浆涂塑、热压铸、CAD/CAM 等加工工艺直接形成修复体最终的外形和结构,然后再通过染色形成最终修复体。长石质瓷和二硅酸锂陶瓷具有较好的美学性能和可粘接性能,但相比氧化锆陶瓷具有较低的力学强度,多用于前牙美学区域的修复。氧化锆陶瓷具有较好的强度,虽然当前氧化锆陶瓷也能做出美学性能较好的修复体,但多用于后牙和多单位固定桥的修复。近年来出现的多层色可切削瓷材料,模拟牙体切端到颈部的颜色和透明度渐变,使得单层瓷结构修复体具有更佳的美学效果。
    • 双层瓷结构(bilayered structure):由牙科核瓷和饰瓷构成的双层瓷结构,多利用粉浆涂塑玻璃渗透、热压铸、CAD/CAM 等加工工艺先形成一个强度较高但透明度较低的冠核或核基底(core or coping),然后在其上涂塑烧烤或粘接切削成形的透明度更高的长石质瓷(veneered with more translucent feldspathic frit)或高玻璃含量瓷形成与天然牙类似的半透明层特性和层次。此类修复体美观效果好,但由于饰面强度较低会带来饰面破损的风险,多用于需要实现更好美学效果且对力学性能要求不高的临床情况。

临床操作:

对于长石质瓷和玻璃陶瓷,由于含有玻璃成分,其修复体的粘接可采用氢氟酸酸蚀和硅烷偶联剂处理以增加粘接强度,具体可参考如下步骤:采用 4%-10%的氢氟酸在口外酸蚀处理全瓷修复体组织面20s-120s;95%的乙醇、丙酮或蒸馏水超声振荡清洗(工作频率至少 40kHz)3min-5min;无油无水的三用枪吹干;使用硅烷偶联剂或含硅烷的瓷处理剂进行修复体组织面的硅烷化处理 30s。
氧化锆修复体的粘接一般采用 50 微米氧化铝颗粒喷砂,压力为 0.1MPa、距离 10mm、持续 20 秒;
然后在 99%异丙醇中超声清洗 3 分钟,再用加压无油无水空气干燥;最后使用含 MDP 的粘接树脂直接粘接或者使用含 MDP 的处理剂处理后树脂粘接。

总结一下

全瓷材料按成分主要分三类:长石质瓷、玻璃陶瓷和氧化锆瓷。强度逐渐增加,美观性逐渐降低。按加工方法主要分为烧结、压铸、堆塑渗透、切削、增材制造。按修复体结构分为单层瓷结构和双层瓷结构。

那位粉丝的问题,正好文章引言里有了,我全文引用吧:

例如当前快速发展的可切削树脂陶瓷复合材料,中文学术名称就有“树脂陶瓷、树脂基陶瓷、树脂渗透陶瓷、混合陶瓷、复合树脂块、树脂块”,商品名包括“优韧瓷、聚合瓷、弹性瓷、润瓷等”,从而产生是“瓷”还是“树脂”的巨大争议,严重影响了口腔修复全瓷材料的规范应用和健康发展。针对该问题,起草组认为该类材料属于树脂陶瓷复合材料,根据其微结构不同,又可划分为树脂基陶瓷增强复合材料(ceramic-reinforced resin matrix composites)和树脂渗透陶瓷复合材料(polymer infiltrated ceramic networks, PICNs),并分别给予了相关定义,即树脂基陶瓷增强复合材料是由有机树脂和无机陶瓷组成的、经预先固化成形的可切削块状复合材料,其中有机树脂作为连续相,主要起到连接的作用,赋予材料一定的强度和形状,无机陶瓷主要起到增强的作用。树脂渗透陶瓷复合材料是将树脂通过毛细管作用渗入长石质陶瓷骨架中,经加温加压固化成型的一种树脂和陶瓷互穿网络结构的复合材料。树脂渗透陶瓷复合材料因其特殊的显微结构,大部分学者把该类复合材料归为特殊的一类, 也有学者称之为树脂渗透陶瓷,但其本质为树脂陶瓷复合材料。树脂陶瓷复合材料具有优异的可切削性能,融合了树脂和陶瓷材料的部分优势,其机械强度显著高于间接复合树脂,接近玻璃陶瓷,美学性能接近传统玻璃陶瓷,但其色泽长期稳定性略逊于陶瓷材料,也无法使用高温方式上釉瓷。

参考文献:
中华口腔医学会.口腔修复用全瓷材料分类及应用专家共识(征求意见稿). http://f6z.cn/yMlF7

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