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烤瓷基底冠合金的理化特性及对牙周组织的影响

作者:王敏综述 何惠宇审校 出处:互联网 关键词烤瓷基底冠合金 牙周组织

责编:Chan 发布2011-7-13 11:00:06 阅读5935  [评论] [推荐] [打印] [关闭]

【摘要】金属瓷修复体兼有金属的强度和陶瓷的美观,而受到患者和医生的普遍欢迎,目前在临床上已广泛应用。随着金属烤修复体普遍推广应用也暴露了一系列不容忽视的弊病。本文针对不同种类烤瓷基底冠合金的理化特性及对牙周组织的影响作一综述。

【关键词】  烤瓷修复; 合金; 理化特性; 牙周组织

烤瓷熔附金属全冠(porcelainfusedtometal,PFM)也称金属烤瓷全冠,是一种由低熔烤瓷真空条件下熔附到铸造金属基底冠上的金瓷复合结构的修复体。20世纪50年代美国开始在临床应用低熔烤瓷与烤瓷金合金联合制成的修复体。20世纪70年代以来,在经济发达国家,前牙烤瓷修复的应用率为100%,后牙也达到70%以上。自1977年以来,我国口腔修复技术的不断发展,为烤瓷修复的广泛开展创造了条件。随着人民经济状况的改善,要求烤瓷修复的患者激增。烤瓷修复在目前国内的牙体缺损、牙列缺损修复中为主要形式之一。其特点是兼具金属的强度和瓷的美观,其颜色、外观质感逼真,色泽稳定,表面光滑,耐磨性强,不易变形,抗压力强,具有一定的耐腐蚀性,属“长久性”修复,深受患者和医生们的的欢迎。因此广泛应用于临床,尤其是前牙修复较理想的方法[1]。

1烤瓷修复用合金的种类和组成

根据Craig1997年的分类标准将烤瓷修复用合金分为3类(贵金属元素为金Au、铂Pt、钯Pd、铱Ir、钌Ru、铑Rh)。

1.1非贵金属(贱金属)合金贵金属元素重量百分比<25%,主要有镍铬合金、钴铬合金、钛合金。

1.2低贵金属合金贵金属元素重量百分比≥25%,主要有银钯合金、铜铝合金。

1.3高贵金属合金贵金属元素重量百分比≥60%且金含量≥40%,主要有金钯合金,金铂合金等。

2烤瓷修复用合金的理化特性及优缺点

2.1非贵金属合金

2.1.1镍铬合金镍铬(Nicr)合金为非贵金属烤瓷合金。镍(Ni)约占73.6%~87.6%,为主要成分;铬(Cr)为12.4%~26.4%。其他添加元素有钴(Co)、铝(Al)、铍(Be)、铁(Fe)、钼(Mo)、镁(Mg)、锰(Mn)、硅(Si)、硼(B)等。镍的熔点为1 455℃,耐腐蚀性、热导率良好,具有适当的拉伸强度、伸长率、强度和韧性。铬的熔点为1 875℃,耐氧化。铬可以是金属表面形成保护性氧化膜。当镍基合金中铬含量为16%~27%时,可使该合金具有最强的耐腐蚀性。合金中添加钴时,热处理会能有效硬化。铝也能作为合金的脱氧剂。铍可以改善合金的铸造性能,提高合金与瓷的结合力。镁和钼也可增加该合金的耐腐蚀性[2]。镍铬合金烤瓷冠价格便宜,机械强度高,在我国目前是应用较多的烤瓷合金。一般认为,镍铬合金具有良好的机械性能和物理性能,其硬度、熔点、比重、延伸率、收缩率、抗张强度均适合制作烤瓷冠的金属内冠,在临床上注意其与瓷粉的匹配,不失为一种良好的非贵金属烤瓷内冠。与金合金比较,镍铬合金弹性模量大,在相同应力的情况下,变形的可能性小,金属内冠薄,既减少牙体制备量,又能保留更多的空间完成堆瓷,使修复体更美观;其硬度大,比重轻,抗压强度大,即使在高温下反复烧烤也很少发生挠曲变形,更适合于跨度大的长桥体修复,并且镍铬合金在价格方面占有较明显的优势。

镍铬合金有明显的缺陷,牙龈变色是镍铬合金烤瓷冠修复后常见的现象,而且金属离子释放可能导致牙龈炎症的发生,牙龈红肿出血。另外,镍铬合金基底冠一般显示灰黑色,即使经过抛光,也是银白色,是一种冷色调,从而对烤瓷冠颜色有一定的影响。镍及其衍生物,铬及其衍生物,铍等均有一定的致敏性和致癌性,目前对此已有比较一致的认识。镍和铬为已知的变应原,人体皮肤接触试验结果表明,20%受试女性和27%受试男性对镍过敏。有较多文献报道口内组织对致敏原有更高的抗力,所以当口内组织暴露于变应原时,可致局部组织过敏症状,出现牙龈红肿,甚至在远离镍铬合金修复体的部位出现荨麻疹、瘙痒、湿疹或疱疹等[3-4]。目前对于龈黑线产生的原因发生机制尚存在争论。一般认为冠颈部牙龈着色的原因主要有:颈部金属遮色不足,光线反射导致牙龈发黑;口腔内酸碱度环境和金属离子释放;颈缘不密合或粘结剂溶解导致局部色素沉积;修复体引起的慢性牙龈炎症;合金在口腔特殊环境中的腐蚀。

2.1.2钛合金纯钛中含有氢(H)、氧(O)、氮(N)、碳(C)和铁(Fe),具有一定的强度和伸长率。纯钛的力学性能与牙科Ⅱ型和Ⅳ型金合金类似,且价格低,生物学性能更优。为了改善其加工性能和提高其强度,还可以进行合金化。钛合金有20余种,为临床应用提供了选择的余地,如Ti6Al4V、Ti5Al2.5Fe、TiZr、Ti13Nb13Zr等。锆(Zr)属于对人体无毒副作用的元素。锆元素的添加对钛(Ti)的铸造流动性影响不大,同时降低了铸造的线收缩率,强化了钛的力学性能,还可以改善钛合金的焊接性能。钛和钛合金表面易形成稳定的氧化膜,具有良好的生物相容性、耐腐蚀性和适宜的力学性能,是较为理想的修复材料。临床应用的结果显示,钛烤瓷修复体在颜色、形态、边缘密合度、黏结力等方面均可达到临床要求,95%以上能获得满意的修复效果[5-6]。钛被公认为有极好的生物相容性和抗腐蚀性,其密度低,化学性质稳定,并有适当的机械性能,来源丰富,价格便宜,纯钛和钛基合金烤瓷冠已用于临床,是一种良好的具有发展前途的口腔用非贵金属铸造材料[3],有望成为新一代的烤瓷合金。在临床应用中,钛合金的强度及加工性能优于纯钛,以其适中的价格及良好的效果而较黄金烤瓷冠显示出更广阔的发展前景,更是一种值得研究和推广的修复体。但钛及钛合金的应用也有其限制性,钛的熔点高,在高温下(>800℃)化学活性大,极易氧化,生成过厚、疏松的氧化膜,影响金瓷结合, 对铸造设备、包埋材料都有特殊的要求,钛的铸造须在真空或氩气保护中进行。钛表面的氧化层硬度高,其牙科铸件的磨光也有一定的难度。因此纯钛和钛基合金在铸造、烤瓷时必须有特殊的设备和低温瓷粉,其应用目前受到一定的限制。口腔中应用最为普遍的龋齿预防剂、预防性抛光和氟化物可以使钛表面形成的氧化膜发生腐蚀[7],这种腐蚀产物可引起组织细胞的变性坏死、非特异性炎症、过敏反应甚至导致肿瘤的形成[8]。

2.2低贵金属合金钯基合金也称银基合金或银钯合金,是不含金的钯银系银合金,添加成分为铂(Pt)、铟(In)、锡(Sn)、铜(Cu)、铱(Ir)、钌(Ru)等。钯基合金是新型的半贵金属合金,被称为未来的贵金属合金。按照最新的ADA分类为贵金属合金,以区分于金含量较高的高金合金,故仍把它称为半贵金属。纯银极软,富延展性,在空气中不易被氧化,易硫化,其耐电化学腐蚀能力仅次于金(Au)和铂(Pt)。银(Ag)在高温熔融状态下易吸氧,常在银合金中加入锌(Zn)作为脱氧剂,以防止氧的大量溶入。钯(Pd)具有良好的抗腐蚀性,能减少银合金中的金属离子腐蚀析出;还可以降低合金的热膨胀系数,保证烤瓷面与金属基底面的物理相容性,并能提高合金的机械强度。此外,钯(Pd)是防止银硫化变黑的最有效的金属,钯含量53%以上可完全防止银的硫化[2]。钯(Pd)作为合金的主要成分和其他元素组成合金,可作为金合金的替代品,钯基合金的机械性能甚至比传统的金合金还要好。近年来,临床应用钯基合金的病例增多。秦琥[9]应用Branemark系统进行烤瓷冠桥种植修复,选择了钯基合金,认为它是一种在种植烤瓷修复方面有临床实用价值的合金材料。由于钯基合金在物理、机械、化学性能等方面与金合金相似,铸造性能优良,收缩率小,精度高,而价格便宜,仅相当于金合金价格的三分之一,可代替贵金属合金[10]。但钯基合金自身也存在着问题:在李南[11]的实验中,银钯合金与瓷的结合强度弱于镍铬合金和高金合金,为银钯合金烤瓷冠可能出现崩瓷的现象提供了解释。此外,银钯合金有一定量的离子析出[12],而钯能和氯(Cl)、硫(S)等反应,形成氯化物和硫化物,这种以离子形式存在的钯,可以经过静脉、吸入、食入或皮肤接触而进入体内,引起不良的生物学反应如毒性、致敏、致癌等。丁弘仁等[13]通过静态浸泡实验评价不同合金的腐蚀性能,发现银钯合金的腐蚀以银(Ag)、铜腐蚀为主,铜为选择性析出。国外曾有病例报道1名19岁女孩在AuAgPtPd合金的固定修复6个月后出现过敏反应,经测试是由钯所引起[14]。

2.3贵金属合金患者戴上普通金属烤瓷冠几个月后会有不同程度的腐蚀和变色,出现颈缘发黑, 极大地影响患者的美观,严重时会降低金属机械强度, 不仅给患者带来痛苦,又给医生带来麻烦。使用贵金属烤瓷合金冠就可以很好地避免颈缘发黑这个问题,贵金属烤瓷合金的性能优良(生物相容性好),烤瓷冠基本上无颈缘发黑现象。用于口腔修复的贵金属主要包括贵金属铸造合金和贵金属烤瓷合金。贵金属铸造合金包括金合金、银合金、金钯合金、银钯合金等[2]。贵金属合金中贵金属(金+铂族元素)含量>75%的合金称为高金合金,以金铂钯合金占大多数,此外还有金铂合金、金铂银合金等,添加成分为银、铟、锡、铜、铱、钌等;贵金属含量<75%的合金统称为低金合金,以金钯银合金居多。贵金属包括金(Au)和铂族元素即铂、铑、铱、钌和锇(Os)。金属状态的金为黄色,锇为蓝灰色,其余4种金属均为银白色。一般的金合金为AuAgCu合金。铜可提高合金的硬度和强度,降低合金的熔点,但铜是活泼的染色金属,在陶瓷烧成时,生成氧化铜能使陶瓷着色,降低了合金的抗沾染性,同时铜的存在也降低了其抗腐蚀性并增加了其脆性。因此一般烤瓷金合金不含或含极少量的铜。金合金的主要成分是金,为金黄色,具有优良的抗腐蚀性,这主要是因为金的电极电位高,不活泼,不易被腐蚀。且富有延展性,易加工,熔点为1 063℃,与其他金属易合金化。铂的熔点为1 770℃,可提高合金的熔点,提高金合金的机械性能,增加合金的强度、弹性、硬度,减少合金的膨胀率。钯与铂的作用相似,熔点为1 550℃,但钯价格比铂便宜,能取代铂,而且它的密度小,可减轻修复体的重量。银的熔点为960.5℃,它可以增加金合金的延性,当有钯存在时尤为显著[3]。高金合金是一种生物性能良好的修复材料,其物理、化学性能稳定,具有良好的生物相容性和抗腐蚀性能,作为一种生物性牙科材料,这2个条件是最基本,也是最必须的要求。刘宪等[15]研究发现,高金合金烤瓷冠边缘的密合度优于钛合金、镍铬合金烤瓷冠。高金合金烤瓷冠与金沉积基底烤瓷冠的边缘密合度一致,明显优于镍铬合金烤瓷冠。高金合金的热膨胀系数与瓷粉较匹配,在大气中热处理后产生的金属氧化膜与金属附着牢固,与瓷层结合强度高。金钯合金是新近研制的一种低金合金材料,其金瓷结合强度与镍铬合金、高金合金和银钯合金相比是最低的[11]。在我国由于历史的原因,患者对贵金属合金的修复缺乏了解,且因其价格较高,致使贵金属合金的消费较少,但在发达国家尤其是欧洲国家贵金属合金是主要使用的合金种类,为首选的牙科合金。以后随着我国人们生活水平的提高,其应用将会越来越广泛。但高金合金也有不足之处,其耐磨性、硬度和抗弯强度比镍铬合金低,因此其金属内冠需增加厚度,特别在长跨度桥作高金合金烤瓷桥时,因受力大,就要求有更多的备牙间隙,以容纳加厚的金属层,同时邻接体要做大,使得邻接间隙不能过于分开,冠的外形常常较大,不利于牙周自洁。因此长跨度桥用高金合金烤瓷修复体要慎重。对缺牙区牙槽骨吸收严重者,桥体需要较多的高金合金,将增加修复体的重量和经济成本。

3烤瓷基底冠合金牙周组织的影响

很多临床工作者观察,患者可在修复后的不同时间内出现牙龈红肿、出血、龈缘形态连续性弧线中断或者牙龈萎缩等现象,上述症状均系龈炎造成,如果继续发展可导致牙周炎。因此PFM修复与牙龈炎症的发病率存在着一定关系。袁玉妹等[16]报道,PFM修复后远期(平均13.5年)牙龈萎缩和炎症的发生率为28.8%。有多种因素与修复后牙龈炎症的发生有关,例如:修复体颈部的设计、冠边缘的位置、及形态等。

3.1非贵金属合金

3.1.1镍铬合金众多学者发现,临床上合格的镍铬合金烤瓷冠对患牙牙周组织有不利影响。从20世纪70~80年代以来国外做了许多关于镍和铬的生物安全性和生物相容性的研究,并一直持续到90年代。徐军等[17]研究发现,烤瓷用镍铬合金氧化膜不完整,其组织面与颈部肩台处难以抛光,戴入患者口腔时氧化膜仍存在,牙用各种黏结剂均有一定的溶解性,在不完整氧化膜与牙体组织及颈部肩台间存在微小缝隙,导致在唾液及龈沟液中发生电化学腐蚀,导致离子析出。邓旭亮等[12]也发现镍铬合金修复体戴入口腔后,浸渍在唾液中,合金就会发生电化学腐蚀,使金属离子析出,其中镍离子析出量最大,也析出一定的钼,其他还有少量的铬及微量的锰和铟。特别是当基牙或邻牙中有银汞合金充填物时,金属之间的电化学腐蚀加剧。大量的实验结果显示,镍铬合金修复体损伤牙龈组织的机制是镍铬合金析出的金属离子介导了组织细胞的免疫反应,析出液有一定的细胞毒性,它降低了乳酸脱氢酶的活性,增加了一氧化氮的含量,诱导了细胞凋亡,与炎症的发生密切相关[18]。由于对镍铬合金生物安全性存在担心等原因,在发达国家已较少使用。但由于经济方面的原因,镍基合金仍是我国当前口腔修复中最常用的合金。鉴于其不佳的临床修复效果和较差的生物相容性,我国口腔界也正在逐步淘汰镍铬合金。

3.1.2钛合金钛是非常稳定的元素,从合金中析出非常少,因此由钛构成的合金稳定性好,表现出良好的耐腐蚀性,溶液中检测到的离子水平很低,持续时间也较短,表明它具备理想的生物相容性。黄河长等[19]研究报道,钛合金底层冠烤瓷冠牙龈的出血指数低于镍铬合金底层冠烤瓷冠,且差异有统计学意义,从临床应用效果上证实了钛合金底层冠烤瓷冠比镍铬合金底层冠烤瓷冠具有更好的生物相容性,更有利于维护牙龈健康。钛合金的表面在常温条件下即可形成完整的氧化膜,防止腐蚀,钛合金析出的主要是钛离子,量很微小,对周围不会产生毒性作用[20],对龈组织的影响极少,几乎不产生龈缘着色。

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