全瓷冠断裂失效行为的断口形貌分析(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】1.5 主要观察指标 ①寻找锥状裂纹、放射状裂纹、饰瓷崩瓷、饰核瓷分离、结构缺陷等疲劳损伤形貌的典型标志;②分析针排状尾迹、止裂线,推断裂纹起
1.5 主要观察指标 ①寻找锥状裂纹、放射状裂纹、饰瓷崩瓷、饰核瓷分离、结构缺陷等疲劳损伤形貌的典型标志;②分析针排状尾迹、止裂线,推断裂纹起源和扩展方向;③观察比较核瓷与饰瓷的厚度。
2 结果 Results
2.1 临床失效全瓷冠的一般情况 锥形裂纹表现为全瓷材料的表面磨损和小面积崩瓷,准塑形模式对全瓷材料强度损伤及裂纹传播距离比锥形裂纹严重,伴有全瓷材料大面积脱落,放射状裂纹出现在全瓷与黏结剂层之间,与全瓷材料垂直。在收集到的12 例全瓷冠断裂片中均可观察到不同类型的循环疲劳损伤模式,将它们的失效表现按以下特征进行归纳总结,见表1,2,包括锥形裂纹、饰瓷崩瓷、饰瓷与核瓷分离、放射状裂纹、结构缺陷。结果表明全瓷冠的疲劳损伤模式并不是单一模式存在,而是多种损伤模式混合存在。
2.2 疲劳损伤模式的临床特征 所有全瓷冠的咬合接触区均可发现饰瓷的表面磨损,在饰瓷区域可见类似表面磨损区域的微裂纹分布,没有向饰瓷内部扩展,只造成饰瓷表面的微小缺损,粗糙不平,裂纹尺寸大小不一,裂纹之间伴有小面积的饰瓷碎屑(图2),一般不是全瓷冠失效的起始位置。除病例1 外,其余11 例全瓷冠的折裂片均可发现饰瓷的锥形裂纹,源于较钝的接触压力,裂纹的分布呈倒锥形状,起始位于咬合接触区的中央,可以部分或完全贯穿饰瓷(图3,4),饰瓷基本上完好无损或者是小面积崩瓷。随着全瓷冠继续受到高强度的拉伸或弯曲负荷,锥状裂纹在饰瓷内部快速扩展,最终造成了大面积饰瓷崩瓷,表现为准塑形模式,有9 例全瓷冠折裂片可以观察到饰瓷崩瓷(图5)。在咬合接触区,裂纹扩展穿过较薄的饰瓷到达饰瓷和核瓷界面,并沿着界面扩展引起饰瓷的大面积剥脱,导致饰瓷与核瓷界面的结合变差,有时伴有部分核瓷暴露(图6),试验发现有4 例全瓷冠发生饰瓷崩脱和部分核瓷暴露。
全瓷冠表面受到高能源的应力集中,在核瓷与粘接剂层之间出现放射状裂纹(图7),该裂纹几乎垂直于材料,并且破坏程度超过任何锥形裂纹。试验中有8 例全瓷冠发生了完全断裂,造成修复体最终断裂的裂纹起始于核瓷,是造成全瓷冠口内失效的主要模式。
饰瓷表面缺陷包括气孔和污染颗粒,最常见的是气孔缺陷形成饰瓷结构缺陷。在5 例全瓷冠折裂片中发现了气孔缺陷(图8),可见一簇小的气孔,直径范围从10-100 μm 不等,位于咬合接触区的气孔通常可见微裂纹和饰瓷小缺损。
表1 | 临床失效全瓷冠的概述Table 1 |Overview of clinical failure of all-ceramic crowns表注:根据FDI 系统记录牙齿位置
表2 | 断口形貌分析总结Table 2 |A summary of fractographic analysis
3 讨论 Discussion
循环疲劳的模式根据全瓷材料的结构不同表现不一,DENG 等[7]在对单层结构全瓷进行赫兹循环疲劳实验中发现了脆性模式和准塑形模式。脆性模式由拉应力驱动和化学腐蚀促进而产生,在接触区表面主要表现为锥形裂纹,在疲劳载荷反复作用下特别是在口腔内的水环境协同作用下,这些锥状裂纹慢慢的向下、向外扩展,降低全瓷的抗破碎能力而造成小面积崩瓷。准塑形模式由剪切应力驱动和全瓷材料的损伤积累而引起,在接触区下方表现为局部弥散性损伤,呈快速扩展,与材料表面的成角及裂纹传播距离比锥状裂纹大,所以对材料强度的损伤更明显,常伴有大面积的材料脱落。
所有的全瓷修复体都必须通过牙科黏结剂将瓷层黏结在牙体表面,通常黏结剂的硬度及弹性模量比牙本质小,因此在循环载荷下黏结剂产生明显的弹性形变而对较硬的瓷层形成张力[9],由此出现第三种模式——放射状裂纹,位于瓷层与黏结剂层之间。放射状裂纹与材料表面几乎垂直且裂纹传播距离较大,使全瓷材料的强度显著降低,因此被认为是口内全瓷修复体失效的主要模式。放射状裂纹对瓷层厚度高度敏感[10],当瓷层厚度小于1.0-2.0 mm 时放射状裂纹首先出现,修复体失效的可能性增加。因此牙体预备要保证全瓷有足够的厚度,例如全瓷冠修复时后牙咬合面预备量一般为1.5 mm,后牙牙尖和前牙切端一般为2 mm,唇颊面一般为1.0-1.5 mm,颈部边缘宽度至少为1 mm[11]。
对于双层结构的全瓷冠,核瓷和饰瓷厚度比是控制破坏处初始的显著因素[12]。修复体由高强度的核瓷和低强度的饰瓷组成,与黏结剂层形成3 层复合结构。在口腔内咀嚼过程中,咬合力直接作用在饰瓷上,饰瓷因为强度低、脆性大容易出现锥形裂纹和准塑形模式,而在核瓷与黏结层之间出现放射状裂纹。在保证整体瓷层厚度等量条件下,产生循环疲劳损伤的临界载荷随着核瓷和饰瓷厚度比的增加而增加[10],同时裂纹起点随着比值增加由饰瓷逐渐移向核瓷[13]。当核瓷和饰瓷厚度比越小、饰瓷相对厚时,裂纹起点多位于饰瓷表面,表现为锥形裂纹和饰瓷崩瓷,随着循环载荷的增加,最终导致核瓷表面产生放射状裂纹;当核瓷和饰瓷厚度比越大即核瓷相对厚时,能承受更大的临界载荷,裂纹起点多位于核瓷组织面,表现为放射状裂纹,而在饰瓷表面很少出现锥形裂纹。有研究认为,核瓷和饰瓷厚度比为2 ∶1 时能承受较大的外力[14]。因此,临床医生正确的牙体预备和技师合理分配饰瓷与核瓷厚度对全瓷修复体的成败有着重要作用。
文章来源:《材料保护》 网址: http://www.clbhzzs.cn/qikandaodu/2021/0622/856.html
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