口腔修复材料的摩擦机制及其影响因素

口腔修复材料的摩擦机制及其影响因素

0口腔修复材料自身耐磨性的影响因素口腔修复材料可以取代天然牙齿来行使咬合功能。材料的摩擦性能直接影响修复体的功能行使、修复效果和使用寿命。随着口腔材料学的发展,越来越多性能优良的口腔材料应用于临床。但不可避免地,各种材料在口腔复杂的环境中除发生自身磨损外,还造成甚至加速对天然牙的磨损。咀嚼过程就是修复材料和天然牙的磨损过程,耐磨性是选择牙科材料的重要因素。因此,口腔修复材料的耐磨性是摩擦学性能的研究的重要组成部分。在以陶瓷材料、金属材料、树脂材料作为口腔修复材料的临床应用中发现不同口腔修复材料的摩擦性能有各自的特点。以口腔陶瓷材料为例,其具有与天然牙相似的色泽和半透明性、生物相容性好、抗腐蚀、抗老化、耐磨损等优点,在临床上得到广泛应用。不同口腔修复材料的耐磨性受多种因素的影响,主要可从动力、环境和材料因素等方面来考虑。本文就口腔修复材料的摩擦机制及其影响因素进行探讨,从而评价不同口腔修复材料的摩擦性能。1数据和方法1.1标准物质的包含①天然牙与牙科修复材料摩擦学研究的相关文献。②牙科陶瓷材料摩擦学研究的相关文献。③牙科材料耐磨损性能影响因素的相关文献。1.2排除标准重复研究、普通综述或Meta分析类文章。1.4搜索结果和评估经检索共查到相关文献50余篇。经阅读标题、摘要、全文后,排除内容重复、普通综述、Meta分析类文章后筛选纳入21篇文献进行评价。2材料耐磨性测试目前口腔修复材料耐磨性的研究大致分为两类:一类是体内评估,另一类是体外模拟磨损试验,尽管前者方法是获得口腔修复材料耐磨性第一手资料的最直接方法,但本身很难得到系统性的测量结果。随着新型口腔修复材料的不断出现,一种能有效预测口腔修复材料临床性能的体外模拟磨损试验装置变得越来越重要。理想的试验室模拟将有助于可控条件下的口腔修复材料的性能评估和对牙科材料耐磨性的系统认识,也是开发新型口腔修复材料的必要手段。口腔修复材料耐磨性受诸多因素的影响,任何一种因素的改变都可导致材料耐磨性的变化。在临床应用中,评价口腔修复材料耐磨性时应从动力因素、环境因素、材料因素等几方面综合考虑。2.1牙釉质的摩擦学行为天然牙是高度矿化的组织,无机物的含量决定了牙釉质的硬度较高,而高弹性模量和低抗张强度导致了牙釉质脆性较大。Lambrechts等利用三维成像技术测量口腔内牙釉质的磨耗量发现,前磨牙的磨耗量为15µm/年,磨牙为29µm/年,牙釉质平均每年以20~48µm的速度磨耗。适度的磨耗可使上下牙殆面形成均匀广泛的接触,有利于咬合平衡的建立。研究发现,釉柱的排列方式各向异性,造成了天然牙体内部不同部位的硬度、韧性、弹性模量及摩擦因数不同,从牙釉质到牙本质的磨损过程中,摩擦因数逐渐增大。Mair等研究认为牙釉质硬度高,脆性大,随着摩擦接触时间的增长,在牙釉质次表面逐渐引发疲劳裂纹,之后裂纹迅速扩展,渐渐剥落。剥落下来的釉质颗粒成为硬质磨屑附着在接触面上,使得磨损由两体直接接触磨损逐渐转变为三体磨粒磨损。在三体磨损初期,剥落下来的釉质颗粒较大,致使磨损表面粗糙,实际接触面积减小,局部应力增大,釉质磨损加剧。这也就解释了在承受较小的外力时,牙釉质耐摩性优于牙本质;但在承受较大外力时,牙釉质的磨损率却相对较高。Fujii等通过体外试验发现牙釉质的硬度是牙本质的5倍,耐磨性也是牙本质的5倍,且天然牙硬度最高的区域不在釉质的表面,而在距釉质表面100µm深处。牙釉质具有非常优良的摩擦学性能,耐磨性好,牙本质的耐磨性较差,天然牙在磨损过程中,牙本质一旦暴露,磨损将会加快。因此,选择耐磨性与天然牙相匹配的牙科修复材料至关重要。口腔修复材料磨损的机制:2.2陶瓷表面检测Heintze等研究了3种不同粗糙度的玻璃渗透型氧化铝陶瓷材料对牙体的磨损情况,发现牙釉质的磨损量随着陶瓷材料表面粗糙度的增加而增大。Heintze等研究了喷沙、打磨、抛光、上釉等多种陶瓷修复体制作工艺,表明抛光的陶瓷修复体表面比上釉等其他加工方法制成的陶瓷表面更光滑,挠曲强度更高。因此建议临床椅旁调殆后应该将修复体表面抛光而不仅仅是重新上釉,尤其是计算机辅助设计及制造制作加工的陶瓷冠。但釉瓷和抛光的表面在口腔功能状态下最终会被磨损,从而暴露出下层粗糙的陶瓷表面,因此如何获得陶瓷修复体最佳光洁表面并使其长久保持的修复工艺仍待深入研究。动力因素对口腔修复材料耐磨性的影响:2.3纯钛的摩擦学性能Ghazal等研究显示铸造金合金的摩擦学性能优于陶瓷材料,对对殆牙造成的磨损也最小。材料与天然牙进行摩擦运动的接触时间是影响耐磨损性能的另一重要因素。接触时间越长,磨损量越大,但不同材料磨损量的变化和时间的关系各不相同。口内材料与天然牙在咬合接触区域和咬合非接触区域都发生磨损,前者的磨损量一般是后者的3~5倍。以金合金为对照研究钛合金的摩擦学性能时,发现金合金的耐磨性优于钛合金。张杰等分析纯钛金属磨损量及磨损形貌的结果表明,纯钛的耐磨性低于天然牙,但又接近天然牙。推测纯钛、钛合金与天然牙的摩擦学性能接近,使用该类材料制作的人工牙将不易导致天然牙的快速磨损,也不会快速被天然牙磨损,是与天然牙匹配良好的生物材料。口腔中发生的咀嚼运动是一个有食物参与的三体磨损,食物颗粒即磨损介质。咀嚼界面间的压力转移到介质颗粒上,部分转变成颗粒与材料的压力,引起材料的磨损。在不同年龄段,釉质三体磨损的摩擦系数、磨痕深度均较二体磨损低,抗三体磨损性能较好;而复合树脂则完全相反,抗三体磨损性能差,摩擦因数、磨痕深度均较二体磨损大。环境及材料因素等对口腔修复材料耐磨性的影响:2.4型树脂材料的临床应用复合树脂材料自身耐磨性较差,对天然牙的磨损较小,因此对复合树脂材料的研究主要集中在提高其自身耐磨性上。新型树脂材料物理性能不断提高,有些树脂材料的耐磨性已接近牙釉质。临床应用范围也更广泛,不仅用于牙齿的充填,而且也用于冠和桥的制作。Turssi等采用合成填料质量分数为(20~87.5)%的实验性复合树脂进行研究,发现填料的质量分数在(80~87.5)%之间时,复合树脂的耐磨性最佳,过高过低都会造成自身的耐磨性降低。3口腔修复材料的选择口腔修复体长期在口内行使功能,其潜在的磨损相当大,直接影响修复效果,因此耐磨性是选择牙科修复材料的关键因素。牙科材料耐磨损性能受诸多因素的影响,任何一种因素的改变都可导致材料耐磨损性能的变化。临床上,评价材料耐磨损性能时应作综合考虑。理想的口腔修复材料应具备与天然牙近似但又略低于天然牙的摩擦学性能。由于咀嚼磨损是一个很难模拟的复杂过程,选择合适的摩擦磨损实验设备及相应的评价手段对评价口腔材料磨损性能尤为重要。理想的口腔修复材料应具备与天然牙近似但又略低于天然牙的摩擦学性能。由于咀嚼过程的复杂性及口腔修复材料的多样性,口腔修复材料的耐磨性受多种因素的影响,因此以口腔陶瓷材料、口腔金属材料、口腔树脂材料为例,了解天然牙与口腔陶瓷材料、口腔金属材料、口腔树脂材料的摩擦磨损特性,选择相匹