牙齒的損壞和缺失，這不僅影響人們正常的咀嚼功能，而且影響容貌美觀。隨著現代科技的進步和人民生活水平的提高，齒科修復材料的發展經歷了金屬材料、高分子材料和生物陶瓷材料三個主要階段。

金屬烤瓷和全瓷材料是目前最主要的兩種齒科修復陶瓷。但金屬烤瓷有諸多缺點：

①金屬與陶瓷存在熱膨脹系數不匹配造成金瓷結合性能不好，易出現烤瓷剝落現象；

②金屬屬于不透明物質，使修復體半透明度較低，影響修復冠的美觀；

③金屬烤瓷義齒會影響頭顱核磁共振和X射線檢查等。

全瓷修復材料的優勢：

①不存在金屬內冠，陶瓷屬于惰性材料，具有良好的生物相容性；

②全瓷修復體由于陶瓷內冠和瓷粉結合屬于瓷瓷結合從而結合性能較好，很少出現崩瓷現象；

③由于陶瓷內冠色澤接近基牙，因此修復體半透明度較好，得到的修復體美觀逼真。

圖1 金屬烤瓷牙和氧化鋯全瓷牙

根據使用基材的不同，齒科全瓷材料可以分為氧化鋁陶瓷、氧化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷等。在諸多全瓷修復材料中，氧化鋯陶瓷由于存在特殊的應力誘導相變增韌效應，使其力學性能遠高于其他全瓷修復材料，同時其還具有較低的導熱系數、良好的抗腐蝕、較高的透光度和極佳的生物相容性等優勢，成為目前制作全瓷牙冠和橋的主流材料。

1. 醫用氧化鋯陶瓷的穩定

氧化鋯陶瓷中常用的穩定劑為稀土及堿金屬氧化物，如：氧化釔、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈰等。穩定劑在氧化鋯陶瓷中的穩定機理研究并不明朗，通常認為是穩定劑中陽離子與Zr⁴⁺兩者離子半徑相差不超過40%時形成置換固溶體。形成的置換固溶體能夠阻礙四方相氧化鋯自發向單斜相轉變，使四方相氧化鋯能夠穩定存在于室溫下。加入不同摩爾分數的穩定劑，可獲得不同穩定類型的氧化鋯陶瓷。若使部分四方相氧化鋯穩定于室溫，則為部分穩定氧化鋯（PSZ）；若使四方相氧化鋯陶瓷全部穩定于室溫，則為四方氧化鋯陶瓷多晶體（TZP）；若使立方相氧化鋯全部穩定于室溫，則為全穩氧化鋯陶瓷（FSZ）。其中部分穩定氧化鋯和四方相氧化鋯多晶體含有可發生馬氏體相變的四方相，因而具有增韌效果。

2. 醫用氧化鋯陶瓷的成型

氧化鋯陶瓷成型就是將氧化鋯陶瓷粉體通過模具成型變成一定幾何形狀的成型體。氧化鋯陶瓷粉體成型目前有兩種方法，分別是干法成型和濕法成型。

干法成型工藝的代表為“等靜壓成型”和“模壓成型”。

干法成型工藝優點：工藝較簡單，適合工業化大批量生產；缺點：成型后的氧化鋯透光率較低，性能不穩定。

濕法成型工藝的代表為“注漿成型”。

濕法成型工藝優點：生產出來的氧化鋯瓷塊燒結后透光性好，整體力學性能較高；缺點：整個生產工藝復雜，不適合工業化大批量生產。

（1）模壓成型

模壓成型是將氧化鋯粉體倒入精密鋼模中，依靠外部壓力實現成型。

圖2 模壓成型示意圖

這種方法操作簡單，生產效率高，適合大規模工業化生產。但模壓成型生產尺寸較厚的坯體有較差，模具磨損大，成本高。由于徑、軸方向的壓力分布不均勻，成型后的坯體常出現分層、裂紋等缺陷。

（2）等靜壓成型

等靜壓成型是通過液體介質施加壓力得到成型體。

圖3 等靜壓成型示意圖

由于液體具有各向同性的優點，因此等靜壓成型后的氧化鋯成型體密度均勻，致密度高，外觀良好。等靜壓成型體表面光滑，不會出現掉角或裂紋等缺陷，但是等靜壓成型是在高壓容器中進行，能耗大，設備維護費用高。由于上述特點，等靜壓成型仍是目前工業生產中最主要的一種成型方法。

（3）注漿成型

注漿成型為將具有一定流動性的氧化鋯料漿注入多孔石膏模具中，通過石膏模具將料漿中的水分排出，石膏模具內表面的形狀即為成型體的形狀。

圖4 注漿成型示意圖

石膏模具的氣孔大小非常關鍵，氣孔太大排水過快，成型體容易開裂，氣孔太小排水過慢，容易造成成型體的強度過低，因此要選擇具有適中氣孔的石膏模具。

3. 醫用氧化鋯陶瓷的燒結

全瓷氧化鋯牙冠的普遍制備方法是由氧化鋯粉末通過模壓成型和預燒結等過程獲得氧化鋯瓷塊，然后進行二次燒結來提高其致密度和力學強度。燒結過程中伴隨發生成型體內所含有機溶劑、粘合劑等成分的揮發和分解，陶瓷顆粒中的原子獲得足夠的能量進行遷移，陶瓷中的粉體顆粒能夠相互黏結形成燒結頸，從而使得晶粒長大，晶界縮小，孔隙率降低，體積縮小而致密度提高，最后形成致密、堅硬的全瓷氧化鋯陶瓷牙冠。

（1）燒結初期階段

在此階段氧化鋯陶瓷顆粒開始發生粘結，顆粒間的接觸點通過形核和晶粒長大等過程逐漸形成燒結頸，但顆粒的外形和內部晶粒并未發生明顯的變化。此時陶瓷的線收縮率一般為2～3%左右，并無明顯的致密化過程。

（2）燒結中期階段

當粉末顆粒處于燒結中期時，隨著燒結頸的逐漸長大，其內部的原子加速向顆粒間的結合面發生遷移，使得顆粒間的距離不斷縮小，最終形成連續的孔隙網絡。在整個過程中，晶粒的尺寸不斷增加，顆粒的密度和強度都得到提高，整個成型體的線收縮率超過10%。

（3）燒結后期階段

當燒結行為到達后期時，顆粒間的孔隙不斷球化和縮小，大部分孔隙被分隔形成閉氣孔，晶界上的物質繼續向氣孔處遷移，促使晶粒繼續長大。在此階段孔隙減少，收縮率進一步降低，陶瓷致密度非常高。

4. 醫用氧化鋯陶瓷的齒科陶瓷切削技術

計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助制造（CAM）即CAD/CAM技術是融合了數學、物理學、計算機圖像識別和自動控制等多學科的先進制造技術。

圖5 齒科CAD/CAM系統制作過程及真機

氧化鋯內冠采用齒科CAD/CAM系統制作，具體的制作流程如下：

（1）采用數字激光掃描儀對口腔牙體或體外牙模進行掃描，直接獲得牙冠數據；

（2）根據獲得的牙冠三維數據采用專業設計軟件在基牙上設計出良好形態的牙冠；

（3）根據預燒結氧化鋯燒結體的二次燒結收縮率，將設計好的牙冠導入到相應規格尺寸的預燒結氧化鋯燒結體中進行排版；

（3）將排版后的數據轉化為刀具加工路徑信息導入四軸聯動數控機床，進行切削加工，制成全瓷義齒內冠；

（4）將制作好的氧化鋯內冠放入高溫結晶爐中進行燒結，達到所需要的強度和半透明度；

（5）最后將瓷粉用毛筆涂覆到氧化鋯內冠上，放入烤瓷爐中進行上釉操作，使氧化鋯牙冠美觀逼真。

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參考文獻：

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