第三节　传统全瓷修复材料及特点

陶瓷材料由于其良好的光学性能，能比较逼真地模仿牙釉质和牙本质，加上其良好的生物相容性和化学稳定性，长期以来一直在口腔领域广泛使用。初期人们试图用一种既有良好透光性能，又有一定强度的陶瓷材料来制作全瓷修复体，但后来逐渐发现，要增强强度往往要增加陶瓷材料中无机颗粒的含量，相应地就减少了陶瓷中玻璃基质的含量，使陶瓷材料的透光性降低，因此很难在保证高强度的同时又具有良好的透光性。现在有学者将全瓷材料分为两类：①美学陶瓷材料，以强调透光性等美观因素为主，全瓷材料中含有较多的玻璃相结构，传统全瓷材料多为此类；②结构陶瓷材料，以强调强度为主，全瓷材料中几乎不含玻璃相，主要为无机陶瓷颗粒，现代陶瓷材料多属此类。由于结构陶瓷强度高，透光性略差，所以一般多用作美观要求相对低一些的核瓷，而透光性好的全瓷材料堆塑在表面，这样制作的全瓷修复体既有较高的强度，又有较好的美观效果。

一、传统长石质烤瓷全瓷材料

1886年Land用铂箔做底衬，采用大气烤瓷炉烧制成了烤瓷全冠，并获得专利。由于烤瓷全冠良好的美学性能，所以这种方法很快被临床用来制作全瓷甲冠，在当时无疑是口腔修复的一大进步。

传统长石质烤瓷全瓷材料主要是以长石和二氧化硅为基本成分。

1.长石（feldspar）

长石是传统烤瓷材料的主要成分，主要采用天然钾长石（K2O·Al2O3·6SiO2）、钠长石（Na2O·Al2O3·6SiO2）或者二者的混合物组成。长石融化后形成玻璃基质，金属氧化物与钾长石在高温下烧结后形成白榴石（leucite），故传统长石质烤瓷一般也可称为白榴石烤瓷。

2.石英（quartz）

石英的主要成分为SiO2，熔点约1 800℃，由于其熔点远高于长石的熔点，故在烧结过程中不发生变化，呈细晶体颗粒悬混在玻璃基质中，起到增强剂的作用，提高了陶瓷材料的强度。同时，由于石英的折光率较大（约1.55），会在不连续的界面上产生光散射，从而降低了烤瓷的透明度。

3.熔剂

熔剂在烤瓷材料中起助熔的作用，降低陶瓷的熔融温度，减少陶瓷内的孔隙。常用的熔剂有碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙等。

传统长石质烤瓷材料的很多物理机械性能与牙釉质相似，如弹性模量（83GPa）、热膨胀系数（12×10-6/℃）分别与牙釉质的弹性模量（84GPa）、热膨胀系数（11.4×10-6/℃）近似，但其压缩强度（345MPa）低于牙釉质（400MPa）。传统长石质烤瓷材料的弯曲强度仅为55MPa，采用此种材料制作的瓷甲冠易折裂，难以保证长期修复效果。传统长石质烤瓷材料制作瓷甲冠的技术直到20世纪60年代才逐渐被烤瓷熔附金属全冠和铝瓷冠所取代。传统长石质烤瓷全瓷材料的代表有MarkII（Vident）等。

二、白榴石增强长石质烤瓷材料

以Optec HSP为代表的白榴石增强长石质烤瓷材料（leucite-reinforced feldspathic porcelain）是以白榴石为增强相的长石质烤瓷，往往含45%体积比的四方晶系白榴石。白榴石晶体可阻止烤瓷裂纹扩展，增强烤瓷的强度，其增强长石质烤瓷材料的弯曲强度为140MPa。同时，由于白榴石晶体的热膨胀系数（20×10-6/℃）较玻璃基质的热膨胀系数（8×10-6/℃）高，当陶瓷冷却时白榴石晶体周围的玻璃基质会产生切向压应力，处于压缩状态，从而增强了陶瓷强度。白榴石增强长石质烤瓷材料的代表有Ceramco等。

三、氧化铝基烤瓷材料

氧化铝基烤瓷材料是在传统长石质烤瓷全瓷材料的基础上发展起来的，它在全瓷修复材料的发展史上具有较大的影响。

1965年Mclean在传统长石质烤瓷全瓷材料中加入40%～50%的氧化铝微粒（粒径小于30µm），形成核铝瓷Vitadur-N，其强度增加到约118MPa。此种氧化铝基烤瓷材料包括制作核内冠的底层材料和表面饰瓷材料两层。

1.核内冠材料

含有40%～50%质量比，粒径小于30µm的氧化铝晶体，烧结温度为1 050℃。氧化铝晶体增加了强度的同时，降低了透光性，故只将此陶瓷用于制作核瓷。

2.表面饰瓷

表面饰瓷分为体瓷材料和釉瓷材料，都含有一定的氧化铝，但含量少于核瓷材料，故烧结温度也较低，一般仅900～950℃左右。

制作时一般采用铂箔成形技术：首先将铂箔片置于代型上，压迫使之与代型密合，然后在铂箔上电镀一层锡，再于炉中氧化形成连续的氧化锡膜，于该膜上烧结氧化铝烤瓷，上饰面瓷，完成修复体的制作。

1973年，Southan和Jorgensen第一次在耐火代型上直接烧烤铝瓷，即Hi-Ceram铝瓷核冠技术，该技术克服了在铂箔上制作、烧烤铝瓷冠时的困难，提高了铝瓷甲冠的强度和适合性，并可用于制作嵌体。Hi-Ceram铝瓷材料氧化铝含量更高（超过50%），抗弯强度达到140～180MPa，具有较好的操作性能和遮色性能。氧化铝基烤瓷材料的代表有Vitadur，Hi-Ceram等。

四、铸造玻璃陶瓷材料

1972年，Grossman报道了用玻璃陶瓷经熔化、铸造制作口腔嵌体、贴面和冠的技术。1984年美国的Corning公司和Dentsply公司联合开发了Dicor铸造玻璃陶瓷，早期Dicor全瓷冠均采用表面染色和粘固剂配色技术，但制作出的全瓷冠缺乏生动性，故后期一般仅用该陶瓷制作核冠，然后再在其表面堆塑表面饰瓷，从而达到良好的美学效果。

铸造玻璃陶瓷是一种结晶化的玻璃，也称微晶化玻璃，其在最初熔化铸造成型时呈一种非晶玻璃态，然后通过一定的温度进行结晶化处理，随着玻璃中的成核及结晶的长大，原有玻璃态结构丧失，形成玻璃相和结晶相共存的玻璃陶瓷。铸造玻璃陶瓷在高温熔化后具有良好的流动性，可采用失蜡铸造法制成各种形态的修复体。铸造玻璃陶瓷主要用于前后牙单冠、贴面、嵌体及高嵌体的制作。

铸造玻璃陶瓷的主要性能如下：

1.铸造玻璃陶瓷具有较好的物理机械性能，如弯曲强度可达152MPa，但由于铸造玻璃陶瓷含有55%的结晶相和45%的玻璃相，晶体形成的强化效果会受到限制，因此后来临床证明存在很高的失败率。但铸造玻璃陶瓷的其他物理性能如硬度、热导率、折光率、透明性和半透明性等与牙釉质接近。

2.铸造玻璃陶瓷在口腔环境中化学性能稳定，生物安全性好。

3.采用失蜡铸造法成型，可以很好地补偿陶瓷的收缩，使修复体具有良好的边缘适合性。

4.对对天然牙的磨耗较普通烤瓷修复体少。

5.铸造玻璃陶瓷具有良好的透光性，比较美观。但因为透明，不能对修复体本身调色及粘固剂调色，会影响修复体的美观性。

不同的铸造玻璃陶瓷具有不同的组成，形成不同的铸造玻璃陶瓷系统。比较有代表性的铸造玻璃陶瓷有：①Dicor系统，主晶相为八硅氟云母（K2Mg5Si8O20F4）；②Cerapearl系统，主晶相为磷酸钙结晶。

铸造玻璃陶瓷在20世纪80年代为多数修复科医师所采用，掀起了全瓷修复的第一个高潮，但后来临床资料显示铸造玻璃陶瓷的失败率较高，故目前已趋于淘汰。铸造玻璃陶瓷材料的代表有Dicor，Cerapearl等。

五、渗透陶瓷核瓷材料

渗透陶瓷是一种高铝瓷，传统的高铝瓷是在玻璃中加入一定的氧化铝颗粒，但往往加入的量有限，铝瓷中仍有大量玻璃基质，晶粒并没有起到很好的颗粒增强作用，所以传统铝瓷的强度仍然较低。1988年法国Sadoun采用粉浆涂塑玻璃渗透铝瓷技术，反其道而行之，首先将氧化铝调拌成粉浆在代型上涂塑成型，预烧形成氧化铝立体网络，然后利用毛细管作用将镧系玻璃渗透进入氧化铝颗粒间的孔隙中，形成网状立体交联结构，最终使修复体内的孔隙基本消除，形成相互渗透相复合体，使渗透陶瓷具有良好的物理机械性能，将不透光的氧化铝陶瓷变成有一定透光性的渗透陶瓷，氧化铝的白色变为牙本质色。此法可使渗透陶瓷的氧化铝含量达到75%左右，弯曲强度可达450MPa。1989年德国Vita公司对该法进行部分改进后正式推出了In-Ceram渗透陶瓷技术［渗透铝瓷（In-Ceram Alumina）］。以后又陆续推出了适合前牙美学修复的渗透尖晶石瓷（In-Ceram Spinell）和适合修复后牙的渗透锆瓷（In-Ceram Zirconia）。国内由杜传诗教授和巢永烈教授领衔的课题组从1990年就开始了渗透陶瓷的研究，成功研制出GI系列渗透陶瓷材料，并应用于临床，取得了良好的效果。

现以In-Ceram渗透陶瓷技术为例介绍In-Ceram体系。

1.粉浆涂塑型In-Ceram材料的组成

粉浆涂塑型In-Ceram产品包括In-Ceram Alumina，In-Ceram Spinell，In-Ceram Zirconia。其材料主要包括专用代型材料、陶瓷粉末及其调拌液、渗透玻璃粉末、饰面瓷。

（1）专用代型材料：

主要成分为二水硫酸钙（CaSO4·2H2O），烧结烧烤时失水收缩比陶瓷粉末烧结收缩大得多，有助于二次代型与多孔陶瓷分离，便于取下。

（2）陶瓷粉末：

不同的In-Ceram产品由不同的陶瓷粉末组成。In-Ceram Alumina为纯α氧化铝，粒度2～5µm。In-Ceram Spinell含1～5µm粒度的尖晶石粉末。In-Ceram Zinconia含67%氧化铝、33%氧化锆，粒度为1～5µm。

（3）渗透玻璃粉末：

主要含氧化硅、氧化镧、氧化铝、氧化钙等成分。不同In-Ceram底层材料含有各自的玻璃粉，如In-Ceram Alumina早期有16种颜色，现改为4种：AL1、AL2、AL3、AL4。In-Ceram spinell含有4种颜色：S11、S12、S13、S14。In-Ceram Zinconia的4种瓷粉编号是：Z21、Z22、Z23、Z24。每种颜色都与Vitapan 3-MASTER和传统比色板（Vita classical shade guide）相配，以模拟相应比色下的牙本质颜色。

（4）饰面瓷：

开始为Vitadur N，后来又推出了Vitadur-ALPHA，后来采用VM7，专门与In-Ceram底层配套使用，使修复体更逼真自然。饰面瓷热膨胀系数为（6.9～7.3）×10-6/℃，与全瓷底层［热膨胀系数（7.2～7.9）×10-6/℃］匹配。

2.粉浆涂塑型In-Ceram的工作原理

（1）粉浆涂塑技术：

将陶瓷粉末与其调拌液按一定比例混合，所调拌成的混合物叫粉浆。把粉浆用毛笔涂塑到代型上，粉浆中的液体通过毛细管作用被代型材料吸收，粉浆中的粉末就附在代型表面，此过程叫涂塑。这种成形技术称粉浆涂塑。

（2）陶瓷粉末的烧结烧烤：

以In-Ceram Alumina为例，将涂塑完毕的代型放入专用炉内烧结烧烤：由35℃升至120℃（约8小时），再升到1 120℃保持2小时。在1 120℃时，陶瓷粉末颗粒间仅初步熔接，颗粒间间隙仍保留，形成稳定的多孔陶瓷底层。其具有一定强度，便于调磨，而且收缩率极小，完全可以被代型材料的一般膨胀量补偿。

（3）玻璃渗透：

以In-Ceram Alumina为例，将调磨好的多孔陶瓷底层表面涂上玻璃粉浆（玻璃粉加蒸馏水），放在铂箔上置于专用炉内渗透烧烤。先从室温升到600℃维持数分钟，再在半小时内升到1 100℃，渗透冠维持4小时，桥则维持6小时。玻璃在1 100℃熔化，并通过毛细管作用渗入多孔陶瓷底层中，填满全部颗粒之间的间隙，形成相互渗透相复合体，使陶瓷底层的强度比渗透前提高13倍以上，并使陶瓷由不透光变为透光，由白色变为牙本质色。这是In-Ceram的最大特点，In-Ceram（infiltrated ceramic）由此得名。

3.粉浆涂塑型In-Ceram的性能和用途

（1）强度：

In-Ceram最突出的性能就是修复体底层陶瓷强度较高，是其他几种全瓷系统（如Dicor、Cerestore、IPS Empress等）的2～6倍，基本解决了以往全瓷材料强度低的问题，不仅可以制作嵌体、前后牙冠，还可以制作前后牙桥。

（2）临床成功率：

In-Ceram的高强度大大提高了其临床成功率。Levy等报道In-Ceram Alumina前牙后冠失败率仅为0.01%，前牙桥为1%，远较其他全瓷系统（单冠）的失败率低。Probster等报道In-Ceram Alumina 28个前牙冠，68个后牙冠使用2～4.5年未见底层冠破损折裂。也有人报道，4年内In-Ceram Alumina前牙桥生存率98%，后牙桥生存率80.2%；8年内In-Ceram zirconia前牙桥生存率100%，后牙桥生存率97.5%。

（3）边缘适合性：

In-Ceram边缘适合性好。该体系粉末组成和烧结温度使陶瓷粉末颗粒在烧结时仅初步熔接，烧成后收缩极小，完全可以被代型材料膨胀所代偿，因而边缘适合性好。In-Ceram嵌体的边缘适合性为35～50µm，In-Ceram Alumina单冠的边缘适合性为18.6～44.5µm，桥的适合性为58µm，远低于100～120µm的临床要求。

（4）光学性能：

In-Ceram体系的半透明性和透光性好，色泽逼真自然。陶瓷底层有半透明性，能选择不同的牙本质颜色，可以很好地再现天然牙色泽，尤其是牙颈部。结合使用Vitadur-ALPHA或VM7作为饰面瓷，使其色泽更逼真自然。In-Ceram Spinell中尖晶石的透光性很好，使修复体光学性能进一步提高，但其强度相对较低，主要用于强度要求不高而美观要求较高的牙位或患者，如嵌体、高嵌体、前牙冠修复。In-Ceram Zirconia虽然强度很高，但氧化锆的加入使透光性降低，主要用于强度要求高而美观要求不高的牙位或患者，如后牙冠桥。In-ceram Alumina的光学性能介于In-Ceram Spinell与In-Ceram Zirconia之间。

（5）生物相容性：

In-Ceram Alumina在体内的生物学反应与一般烤瓷一样，而且在人工唾液中析出量少，作为非种植修复体不会影响龈缘、口腔和人体健康。

（6）不同产品的适用范围

厂家建议的适用范围如下（表1-3-1）：

也有人将In-Ceram用于制作全瓷核桩、全瓷粘接桥及多单位前后牙桥。

In-Ceram作为全瓷修复体系品种多，性能好，可堆塑饰面瓷。其强度高，边缘适合性好，美观，临床成功率高，根据不同要求可以制作嵌体、高嵌体、前后牙冠、前后牙桥，曾经一度被认为是一种极有前途的口腔固定修复材料。但随着氧化锆陶瓷的出现，渗透陶瓷的强度优势就荡然无存，且美学效果与铸瓷等相比又较差，渗透陶瓷逐渐被临床淘汰。渗透陶瓷核瓷材料的代表有In-Ceram、玉冠等。

六、高纯铝瓷核瓷材料

高纯铝瓷一般是指氧化铝含量大于95%的铝瓷。渗透陶瓷尽管通过渗透已使铝瓷氧化铝的含量从传统的50%提高到75%左右，但渗透陶瓷仍有25%左右的玻璃基质，此为陶瓷的薄弱环节。如果能进一步提高氧化铝含量，并解决好其加工烧烤工艺，铝瓷的强度还有望得到提高。基于此，1993年Adersson和Oden报告了一种致密烧结高纯铝瓷核冠材料（Procera Allceram），该核瓷材料由纯度大于99.9%的高纯氧化铝微粒构成，粒径4µm，瓷粉经干压成型技术成型后在高温下行致密烧结（烧结温度1 550℃，保温时间1小时），致密烧结后核瓷的密度为3.94g/cm3，达到理论密度的99%，挠曲强度达601～687MPa。致密烧结后铝瓷的线收缩率达15%～20%，无法通过代型材料的膨胀所补偿，实际上该收缩是通过计算机精密设计，采用放大代型及素坯尺寸来予以补偿的，因此必须要有计算机系统辅助制作。

由于透光性的原因，高纯铝瓷仍只用于制作核瓷底层，表面堆塑修饰瓷完成修复。高纯铝瓷由于氧化锆陶瓷的出现而逐渐被氧化锆陶瓷取代。高纯铝瓷核瓷材料的代表有Procera Allceram等。