刘小丽 江 燕 张显华

1.南昌大学附属口腔医院·江西省口腔生物医学重点实验室，江西南昌 330006；2.江西省萍乡市人民医院口腔科，江西萍乡 337000；3.南昌大学附属口腔医院种植科，江西南昌 330006

氧化锆陶瓷修复体具有机械性能优、边缘密合、生物相容性好、性价比高等特点，被广泛应用于临床[1-2]。但烧结后其呈现白垩色，与天然牙的颜色差异明显，若依靠表面堆筑饰瓷法染色、遮色，会增加修复体厚度，还会降低修复体物理性能，其中最致命缺点为氧化锆修复体的基底冠与饰瓷结合处易崩裂[3-4]。浸泡染色法具有人为因素影响小、简便等优点，是临床常用的改善白色氧化锆块颜色特征的方法。过渡稀土元素、 金属元素是用于染色作用的主要着色氧化物元素，不同渗透温度、浓度、渗透时间、着色剂种类是氧化锆陶瓷外染色的影响因素，可影响氧化锆的色度与渗透深度[5-6]。目前，临床关于氧化锆材料染色研究很多，但鲜有研究探讨不同浸泡时间染色后试件断面渗透深度。本研究通过分析不同染色时间对氧化锆陶瓷渗透深度的影响，旨在为临床处理氧化锆陶瓷修复体提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 材料和仪器

爱尔创染色剂（辽宁爱尔创医疗服务有限公司，型号：Ⅱ型）；爱尔创Upcera（辽宁爱尔创医疗服务有限公司，规格：ST-白色）；Shade Eye NCC 电脑比色仪（Shofu Inc，Japan，型号：NCC）；X 射线能普仪（日本电子株式会社，型号：JSM-6701F，JEOL）；SELECT 2 型干湿五轴切削设备（德国威兰德公司）；红外线干燥仪（重庆航天航空公司，型号：CQ-30）；数显外径千分尺（日本三丰株式会社，型号：293-340-30）；VGGT-1200H 型超声清洗震荡机（广州固特超声股份有限公司）；204 型南韩打磨机（韩国世新公司）。

1.2 方法

1.2.1 氧化锆试件制作 用3Shape CAD/CAM 软件按照说明书推荐的瓷块烧结收缩比例对烧结前尺寸进行设计，随后导入WIELAND 干湿五轴切削系统，排版后，安插适宜的铸道，选择适宜的切削磨头实施切削，将试件用打磨机的低速挡位从氧化锆瓷盘上取下，用气枪、毛刷清理干净附着于试件的粉末。共制备27 个试件，厚度为2.5 mm，长和宽距均为10 mm。

1.2.2 试件分组 按染色时间分为5、10、15、20、30、60、120、180、240 s 等9 组，每组3 个试件。

1.2.3 试件浸泡染色 将试件中1 个10 mm×10 mm 的面暴露，其他5 个面用指甲油封闭，浸入A2 专用染色液中染色，室温下浸泡，随后按照分组依次取出试件，用纸巾吸干多余的染色液后，置于外线干燥仪下干燥，时间为1800 s。随后横断面切开试件，用打磨机切开，清洁后，置于WIELAND 烧结炉内，用烧结参数相同下温度升至1540℃，冷却后备用。

1.3 观察指标与评价标准

比较各组的染色渗透深度、试件色彩和试件表面元素。①试件超声震荡清洁干燥后，用数显千分尺测量染色渗透深度，随机选取染色后试件横断面上3 个点测量，取三者平均值作为染色渗透深度值。②染色后的试件用超声震荡清洗机浸泡清洗，时间为180 s，将其表面水用干棉球擦拭干净。比色仪的探头用白板的标准校正，随后将其置于试件和A2 色卡的中心，确保垂直于测试面，将MC 测试键按下，获取A2 色卡及试件的L*、a*、b* 值，正常参考值：L* 值为（70.50±0.20），a*值为（-0.73±0.12），b*值为（12.95±0.47）。对各组间与A2 色卡间的色差ΔE 进行计算，E 值标准范围0.0～1.5 NBS，ΔE=[（ΔL）2+（Δa）2+（Δb）2]1/2。③喷金处理后样品表面用X 射线能谱仪（EDS）扫描各组试件的瓷块断面，用定点扫描方式对其晶体形貌观察，分析样品的表面元素。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 统计学软件进行数据分析，计量资料用均数±标准差（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，两组间比较采用SNK-q 检验；计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组染色渗透深度比较

随着试件染色时间延长，渗透深度逐渐加深，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1、图1，封四）。

图1 各组染色渗透深度

表1 各组染色渗透深度比较（mm，±s）

表1 各组染色渗透深度比较（mm，±s）

组别 例数 渗透深度5 s 10 s 15 s 20 s 30 s 60 s 120 s 180 s 240 s F 值P 值3 3 3 3 3 3 3 3 3 0.54±0.21 1.20±0.24 1.30±0.21 1.35±0.22 1.47±0.15 1.71±0.16 1.75±0.12 2.08±0.15 2.18±0.14 54.687＜0.001

2.2 各组试件色彩比较

随着试件染色时间延长，L* 值逐渐下降，a* 值、b*值逐渐升高，差异有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

表2 各组试件色彩比较（±s）

表2 各组试件色彩比较（±s）

组别 例数 L* 值 a* 值 b* 值5 s 10 s 15 s 20 s 30 s 60 s 120 s 180 s 240 s F 值P 值3 3 3 3 3 3 3 3 3 77.77±0.34 75.65±0.19 74.35±0.10 75.05±0.04 70.71±0.05 70.19±0.08 69.92±0.07 68.53±0.24 64.20±0.18 742.674＜0.001-1.31±0.09-1.14±0.56-1.04±0.52-0.97±0.47-0.80±0.02-0.71±0.01-0.53±0.10-0.10±0.01-0.36±0.14 106.236＜0.001 11.64±0.14 11.82±0.12 11.97±0.44 12.08±0.09 12.42±0.67 13.12±0.29 14.21±0.86 14.52±0.90 15.12±0.53 12.673＜0.001

2.3 各组试件ΔE 值（NBS）和渗透深度（mm）分析

试件浸泡30～120 s 的ΔE 值均处于0.0～1.5 NBS范围内，提示其颜色与A2 比色卡颜色匹配（表3）。

表3 各组试件ΔE 值（NBS）和渗透深度（mm）分析

2.4 试件表面元素

EDS 分析显示，试件横断面仅发现O、Zr 氧化锆陶瓷特有的金属元素，还有C 元素，均未发现氧化物着色剂元素，具体见图2～3。图4～5 为浸泡试件断面电镜图（封四）。

图2 浸泡30 s 试件断面能谱图

图3 浸泡240 s 试件断面能谱图

图4 浸泡30 s 试件断面电镜图

图5 浸泡240 s 试件断面电镜图

3 讨论

与传统金属失蜡铸造法比较，氧化锆CAD/CAM方法具有边缘密合度好、操作快捷、制作精度高的优点，被广泛应用于牙科[7-8]。无论是氧化锆全冠或氧化锆内冠，均需染色处理，以获得预测颜色，进而获得理想的美学效果[9-10]。渗透着色法是常用的染色方式之一，将含有金属氧化物染色剂用浸泡的方式使着色氧化物渗入氧化锆内，改变修复体颜色[11-12]。当染色时渗透深度欠佳时，调磨时易磨除染色层，显露未染色的白垩色，针对此类情况临床多选择外染色补救，但烧结后获得的氧化锆牙存在细腻、光滑的表面，易出现染色不均现象，造成修复体制作失败[13-15]。

本研究将金属氧化物种类加入A2 色染色专用液内，浓度较为恒定，且浸泡染色在室温下进行，变量为浸泡时间，此时对染色渗透深度观察可有效防止试验结果受其他因素影响。本研究结果显示，随着试件染色时间延长，渗透深度逐渐加深，L* 值逐渐下降，a*值、b* 值逐渐升高，提示浸泡染色时间会影响氧化锆陶瓷烧结后染色渗透深度，且随着浸泡染色时间增加明度减弱，色彩逐步变黄、变红。原因在于氧化锆块经低温烧结后的预烧结体气孔率可达50%，结构疏松，强度较小，此时其内部颗粒间的微小间隙与毛细管结构相似，加上染色液可湿润固体氧化锆预烧结体，能够促进染色金属氧化物进入氧化锆，且深入氧化锆深层。浸泡染色可进一步增加氧化锆的气孔率，随着浸泡时间的增加能够使染色氧化物出现过饱和情况，相应增加渗透深度、染色深度。试件浸泡越短则进入氧化锆内的ZrO2晶体中的染色成分越少，而染色剂存在吸光效应，此时被吸收的光线明显减少，增加反射回探头的光线，明度相对较高[16-17]。

因加工过程中的误差，临床试戴最终修复体时需适当调整咬合高度，若染色时无足够的渗透深度，可能会造成调磨后修复体颜色与自然牙颜色之间存在明显色差，影响美观度[18]。本研究结果显示，氧化锆渗透深度在浸泡5 s 时为0.54 mm，10 s 时达1.2 mm。氧化锆全冠由计算机设计而成，存在相对较小的厚度误差，临床试戴时仅需小幅度调整咬合高度，故渗透深＞1 mm 较为安全，但此时颜色与A2 比色板间色度差明显，无法满足临床需求。本研究结果显示，试件浸泡30～120 s 时渗透深度均可达到1 mm 以上，且ΔE值均处于0～1.5 NBS 范围内，提示其颜色与A2 比色卡颜色具有较高的匹配度，渗透深度足够，染色深度相对理想。但时间过长会增加渗透深度，颜色与A2比色板之间存在较大的色度差，可见渗透深度与染色深度之间并不无正相关性，临床需加以注意。本研究EDS 分析显示，试件横断面仅发现O、Zr 氧化锆陶瓷特有的金属元素，还有C 元素，这可能与制作过程中的污染物相关；且未发现氧化物着色剂元素，可能与稀释溶液中金属氧化物含量较低，浸泡染色过程中进入氧化锆中的含量更少有关。本研究仍存在一定不足之处，如未分析A1、A3 及其他比色值，未与他人研究对比，纳入样本量偏小等，后期仍需深入研究。

综上所述，浸泡染色时间会影响氧化锆陶瓷烧结后染色渗透深度、表面色彩特征，其中浸泡30～120 s时渗透深度足够、染色深度相对理想，且颜色与A2比色板颜色更匹配。