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二硅酸锂玻璃陶瓷因其优异的美学特性、适度的力学行为和成熟的加工工艺在临床上被广泛用于制作各种类型的修复体。然而瓷修复体一旦戴入口内服役,与天然牙之间的磨损就不可避免,且其磨损行为是一个动态的长期存在的过程,磨损造成的材料结构和力学性能的变化和累积,可能会造成修复体崩瓷和折裂,最终导致修复失败。因此,有关齿科陶瓷材料磨损行为的研究已成为近年来口腔修复领域的热点课题。 由于健康人类离体牙的来源有限,有学者曾使用牛牙釉质同齿科陶瓷材料配副进行体外磨损实验,以研究天然牙与修复体的磨损行为。另外,对瓷修复体表面研磨、抛光及上釉处理后的研究结果发现,修复体的表面状态与其磨损行为关系密切。但以往的磨损实验大多为某一特定时间节点的磨损性能比较,而对瓷修复体在口内长期服役的动态磨损行为过程则缺乏系统的研究。 经典摩擦学理论认为,一对摩擦副的动态磨损行为具有时间依赖性,即在不同的磨损阶段有不同的磨损表现。因此,要全面科学的研究瓷修复体和牙釉质的咀嚼磨损状况,就必须研究其动态磨损行为及其相应的微观磨损机制。 研究目的: 研究牛牙釉质和二硅酸锂玻璃陶瓷的动态磨损行为及其相应的微观磨损机制,分析研磨和抛光对二硅酸锂玻璃陶瓷动态磨损行为的影响,为临床合理选择和处理瓷修复体、防止对颌天然牙的过度磨损提供实验参考数据。 研究方法: 1、牛牙釉质和人牙釉质的力学性能及微观形貌比较:利用纳米压入测试仪比较人牙釉质与牛牙釉质的硬度及弹性模量,用扫描电镜观察人牙釉质和牛牙釉质的微观形貌。 2、牛牙釉质和二硅酸锂玻璃陶瓷的动态磨损行为研究:将二硅酸锂玻璃陶瓷和牛牙釉质分别与二硅酸锂玻璃陶瓷配副,在摩擦磨损实验机上进行54万次磨损循环,选取10个循环节点,测量试件在各节点的高度损失量和磨损速率,绘制磨损量和磨损速率曲线。 3、牛牙釉质和二硅酸锂玻璃陶瓷动态磨损行为的微观机制研究:根据实验获得的磨损曲线划分的不同磨损阶段,另制备相应的牛牙釉质和二硅酸锂玻璃陶瓷试件,磨损至相应的磨损阶段后,利用三维形貌仪和扫描电镜,分析不同磨损阶段各组试件的表面大体形貌、表面粗糙度和微观形貌。 4、研磨和抛光对二硅酸锂玻璃陶瓷动态磨损行为的影响:对二硅酸锂玻璃陶瓷试件进行研磨和抛光处理后,分别归入研磨组和抛光组,进行102万次磨损循环,选取16个循环节点,测量试件在各节点的高度损失量和磨损速率,绘制磨损量和磨损速率曲线。 5、研磨和抛光对二硅酸锂玻璃陶瓷动态磨损行为微观机制的影响:根据实验获得的磨损曲线划分的不同磨损阶段,另制备相应的研磨组和抛光组二硅酸锂玻璃陶瓷试件,磨损至相应的磨损阶段后,利用三维形貌仪和扫描电镜,分析不同磨损阶段各组试件的表面大体形貌、表面粗糙度和微观形貌。 研究结果: 1、牛牙釉质的硬度值和弹性模量值分别为(3.33±0.19)GPa和(79.51±3.56) GPa,与人牙釉质硬度值(3.92±0.20)GPa和弹性模量值(93.45±4.75)GPa较为接近;微观形貌显示牛牙釉质和人牙釉质均以釉柱为基本组成单位。 2、牛牙釉质和二硅酸锂玻璃陶瓷的磨损行为在本实验条件下均表现出时间依赖性。牛牙釉质磨损曲线:0~22万转次为“跑合期”,磨损速率较快;22~38万转次为“稳定磨损期”,磨损速率较低;38~54万转次为“剧烈磨损期”,磨损速率加快;二硅酸锂玻璃陶瓷磨损曲线:0~6万转次为“跑合期”,磨损速率较快;6~54万转次为“稳定磨损期”,磨损速率维持在较低水平。54万次循环中各节点的的磨损量牛牙釉质均显著大于二硅酸锂玻璃陶瓷。 3、牛牙釉质的表面粗糙度随“跑合期”→“稳定磨损期”→“剧烈磨损期”的磨损进程呈现出“增大→减小→再增大”的趋势,微观形貌呈现出“宽大的犁沟状磨痕→磨痕消失散在剥脱→凹凸不平大块剥落”的趋势。二硅酸锂玻璃陶瓷的表面粗糙度随“跑合期”→“稳定磨损期”的磨损进程呈现出“增大→减小”的趋势,微观形貌呈现出“密集深犁沟状磨痕→均匀平坦”的趋势。各相同磨损期的表面粗糙度值牛牙釉质均显著大于二硅酸锂玻璃陶瓷。 4、研磨组和抛光组二硅酸锂玻璃陶瓷的动态磨损行为均表现出时间依赖性。研磨组磨损曲线:0~14万转次为“跑合期”,磨损速率快;14~102万转次为“稳定磨损期”,磨损速率慢;抛光组磨损曲线:0~6万转次为“跑合期”,磨损速率快;6~102万转次为“稳定磨损期”,磨损速率慢;每对摩擦副上下试件的磨损曲线均相互适应和类似。102万次循环后中各节点的磨损量研磨组均显著大于抛光组。 5、研磨组和抛光组二硅酸锂玻璃陶瓷试件的表面粗糙度随“跑合期”→“稳定磨损期”磨损进程呈现出“增大→减小”的趋势,研磨组的表面粗糙度Sa值大于抛光组;微观形貌呈现出“密集深大→稀疏较浅”的犁沟状磨痕,研磨组磨痕较抛光组更为密集深大。 结论: 1、牛牙釉质和人牙釉质的力学性能和微观结构相近,加之尺寸大、来源广、加工方便,是人牙釉质用于体外磨损实验的较佳替代品。 2、在54万次磨损循环中,牛牙釉质试件呈现出“跑合期”、“稳定磨损期”、“剧烈磨损期”三个特征性磨损阶段,二硅酸锂玻璃陶瓷呈现出“跑合期”、“稳定磨损期”两个特征性磨损阶段,两种材料的表面粗糙度及微观形貌也显示出与宏观磨损曲线相对应的动态演化规律,表明其磨损行为均符合摩擦学动态磨损规律。 3、相较于对颌为同材料修复体,二硅酸锂玻璃陶瓷与对颌天然牙会产生较大磨损量和较快的磨损速率,因此临床上应注意防止对颌天然牙的过度磨损。 4、表面处理主要影响材料磨损过程中的“跑合期”,抛光较研磨可以有效降低二硅酸锂玻璃陶瓷的表面粗糙度和磨损量,缩短“跑合期”。