分层堆塑技术对Artglass烤塑树脂机械性能的影响
作者：李 潇 施长溪 赵信义 周 天
单位：第四军医大学口腔医学院修复科 (李 潇 施长溪 赵信义)；中国人民解放军36336部队卫生所 (周 天)
关键词：复合树脂类；机械性能；分层堆塑
实用口腔医学杂志990416 〔摘要〕 目的：探讨分层堆塑技术对Artglass烤塑树脂机械性能的影响。方法：用MTS-880型拉力试验机，测试经古莎光固化箱固化的古莎产Artglass系列材料的牙颈部、牙体部和切端材料，以及三种材料经分层堆塑固化后各自的抗压强度和直径拉伸强度。结果：分层堆塑固化后的抗压强度明显小于牙体部及切端材料，而与牙颈部材料无显著差别；牙颈部材料的抗压强度明显小于相互之间无明显差别的牙体部及切端材料。分层堆塑固化后的直径拉伸强度明显大于三种材料各自的直径拉伸强度，牙颈部材料的直径拉伸强度明显小于牙体部和切端材料，后两者之间无显著差别；结论：分层堆塑技术使直径拉伸强度提高,可以使修复体的抗折裂能力增强；分层堆塑技术与Atglass 系列材料结合可以达到比较满意的临床修复效果。
, 百拇医药
The effects of incremental layering on the mechanical properties of
Artglass metal-photocuring resin
Li Xiao,Shi Changxi,Zhao Xinyi,et al.Department of prosthodontics,Stomatological College,Fourth Military Medical University,Xi'an 710032
〔Abstract〕Objective:To study the effects of incremental layering on the mechanical properties of Artglass metal-photocuring resin.Methods:Compressive strengths and diameter compressive strengths of margin,dentin and enamel materials of Artglass products cured in Dentacolor XS light-curing case,were tested by MTS-880 type tensile testing machine.Incrementally layered samples made with these three kinds of materials were cured and tested in the same way.Results:The compressive strength of the samples made with incrementally layered dentin or enamel materials was significantly lower than that of those without incremental layering,while the diameter compressive strength of the samples made with incrementally layered margin,dentin and enamel materials was significantly higher than that of those without incremental layering respectively.Conclusion:The combination of incremental layering and Artglass mental-photocuring resin enforces the diameter strength, therefore may result in satisfactory effects in clinical application.
, 百拇医药
Key words Composite resin;Mechanical propertios;Incremental layering
Artglass是德国古莎公司1995年推出的一种新型的修复材料，它结合了陶瓷和传统复合树脂的优点，具有良好的耐久性、抗磨耗性，可以直接用于咬合面。
分层堆塑技术〔1〕是指将修复材料以小于2 mm的厚度分层进行堆塑和固化，它可以保证材料的充分聚合，使修复体的厚度不再受到限制，并能减少聚合收缩对于修复效果的影响。对于Artglass系列材料而言，则可以使各部分材料分次使用成为可能，在保证机械强度的同时，增加了修复体的美观效果。由于分层堆塑技术使本应为一体的修复材料在不同时间固化，那么各固化层之间的结合与整体固化时有无差别，材料的机械性能是否受到该操作技术的影响，国内外尚未见到此类报道。本研究的目的就在于对以上问题进行初步探讨。
, 百拇医药 1 材料与方法
1.1 材料 Artglass 体部材料(DD4) Artglass 颈部材料(M3)， Artglass 切端材料(EM)均为德国古莎公司生产
1.2 仪器 Dentacolor XS型光固化箱(德国)，MTS-880型拉力试验机(美国)。
1.3 试件制作
1.3.1 抗压强度试件 用塑料模具制作直径3 mm，厚度7 mm的圆柱状试件。整体固化试件在紧密充填后，置于光固化箱中，双面各照射90 s，以保证固化的完全性。用牙颈部、牙体部和切端材料各制作5个试件。分层堆塑固化试件，切端材料厚约0.5～1.0 mm，体部材料厚约4～5 mm，颈部材料厚约1～2 mm(见图1)。
, 百拇医药
图1 抗压强度试件示意图
1.3.2 直径拉伸强度试件 圆柱状试件直径6 mm，厚度3 mm，固化时双面各照射90 s，三种不同部位材料各做5个试件。分层堆塑固化试件，切端材料厚约0.5 mm，体部材料厚约1.5 mm，颈部材料厚约1 mm(见图2)。
图2 直径拉伸强度试件示意图
1.4机械强度的测试
1.4.1抗压强度的测试
用MTS-880型拉力试验机分别测试各试件的抗压强度，记录压力值，并按公式：抗压强度(MPa)＝P/〔π(D.2-1〕换算(P:负荷；D:直径)。
, 百拇医药
1.4.2直径拉伸强度的测试
测试方法同上，换算公式为：直径拉伸强度(MPa)＝2P/(πDT)(P:负荷；D:直径；T:厚度)
2 结 果
2.1 抗压强度测试 结果见表1。
表1 不同固化方式及不同材料的抗压强度(MPa) 分组
整 体 固 化
分层
堆塑固化
颈部材料
体部材料
切端材料
, 百拇医药
1
355.27
527.94
552.52
417.55
2
314.22
605.80
565.60
452.92
3
382.16
523.70
, 百拇医药
580.31
339.69
4
375.08
539.27
591.64
403.39
5
343.94
536.44
552.01
368.00
±s
, http://www.100md.com
354.1±27.03
546.4±33.74
656.4±17.40
369.3±43.91
由表1可发现，体部和切端材料的抗压强度均明显高于分层堆塑固化时抗压强度(P<0.01)，而牙颈部材料与分层堆塑固化时的抗压强度无明显差别(P>0.05)；牙体部材料与切端材料也无明显差别(P>0.05)。
2.2 直径拉伸强度测试 由表2可知，分层堆塑固化的直径拉伸强度明显高于三种材料各自的直径拉伸强度(P<0.001)；三种材料间的直径拉伸强度相比较，牙颈部材料明显高于牙体部和切端材料(P<0.01和P<0.001)，而后两者之间无明显差别(P>0.05)。表2.不同固化方式及不同材料的直径拉伸强度(PMa)
, 百拇医药
分组
整体固化
分层
堆塑固化
颈部材料
体部材料
切端材料
1
65.83
53.80
61.22
71.83
2
, http://www.100md.com
65.12
56.27
53.09
77.15
3
65.83
64.41
51.32
74.32
4
65.83
54.85
55.21
, 百拇医药
72.20
5
65.47
61.93
48.48
70.78±s
65.52±0.32
58.25±4.66
53.86±4.80
73.26±2.53
3 讨 论
, http://www.100md.com
3.1 传统复合树脂的耐磨性比银汞合金的低了1～4倍〔2〕。近年来虽然有许多新型树脂如混合填料、细微填料、细微密填树脂的问世，实验室及临床测试性能均有了明显提高，但其机械性能、色泽匹配等还存有许多不足。陶瓷本身所具有的美观及耐磨性，使该材料在临床得到了广泛应用，但脆性过大，修补困难，所需设备昂贵，操作复杂。另外由于其硬度高于天然牙釉质，导致对颌牙的异常磨损已有报道〔2〕。而Artglass系列材料则结合了以上两种常用修复材料的优点，加入了新的填料，含有70%的铝酸钡超微玻璃颗粒，机械强度明显提高。笔者测试其体部材料的抗压强度和直径拉伸强度分别高达546 MPa和58 MPa，与牙釉质相近的硬度避免了对颌牙的异常磨损。高度的颜色稳定性，完整配套的色调系列、良好的遮色效果，保证了临床使用的美观要求，是修复材料的一个新突破。
3.2 复合树脂的分层堆塑技术，主要应用于冠桥及大面积缺损以及后牙Ⅱ类洞等的修复。它可以减少树脂厚度对固化的影响，降低聚合收缩的不良效果，并能使多种材料重新组合，增强美观〔1〕。不完全的聚合，一方面使游离单体增多，刺激牙髓，另一方面也使机械强度下降。Artglass系列材料的各组份的固化厚度一般为2～3 mm，如果各固化层的厚度超过要求极限，则产生不完全聚合〔3〕。聚合收缩是影响修复体边缘密封性的一个重要因素，由此产生的边缘微渗漏，缩短了修复体的使用年限〔1〕。
, 百拇医药
3.3 在临床操作过程中,各类烤塑树脂的分层堆塑过程,应保证各层之间的良好结合,界面不能有任何污染,可以使用各种材料的专用操作液,增强材料的可操作性和界面的可湿性。同时，应注意各层之间的自然衔接，以期达到较为理想的美观修复效果。
3.4 有研究表明，分层堆塑固化对细微填料树脂的机械强度无明显影响，但可导致大颗粒填料树脂机械强度的下降〔4〕。 Kovarik〔1〕通过进一步研究也指出，当分层堆塑平面与受力方向平行时，混合填料树脂的断裂强度明显下降，当分层堆塑平面与受力方向垂直时，则无明显影响。细微填料树脂的断裂强度仍旧不受分层堆塑方式的影响〔1〕(见图3、4)。这种现象的产生，可能是由于细微填料树脂各层界面的材料组成与层内各部位基本相同，而混合填料树脂界面的基质积聚较多，无机填料粒子较少，机械强度也随之下降。
, 百拇医药
图3 分层堆塑各层方向与受力方向平行
图4 分层堆塑各层方向与受力方向垂直
从物理学角度分析，测试抗压强度时，3种材料做为一个整体承受力(见图5)，当其中任何一种材料发生破坏时，整个试件即被破坏。3种材料中牙颈部材料的抗压强度最低(354.1±27.03) MPa，因而分层堆塑固化的抗压强度与之最接近(369.3±43.91)MPa，二者之间无明显差别(P>0.05)。而在测试直径拉伸强度时，3种材料各自承负一部分压力(见图6)，分层堆塑固化试件的直径拉伸强度是3种材料各自直径拉伸强度的某种方式的“和强度”，表现出测试值明显高于前三者，达(73.26±2.53) MPa。表1～2表明承担外力的主要部位如牙本质和切端材料的抗压强度及直径拉伸强度均高于非主要承力的牙颈部材料，揭示同一组合中的三种材料，牙颈部除了颜色较深外，所含有的填料量及粒度分布同前两种可能也有所不同，具体情况还需要扫描电镜的观察分析。
, 百拇医药
图5 抗压强度测试受力示意图
图6 直径拉伸强度测试受力示意图
Artglass玻璃陶瓷材料的机械强度，受到材料基质、填料粒子与基质结合力、催化体系，特别是填料种类、粒度、尺寸分布、含量多少等多种因素的影响。分层堆塑技术产生的材料机械强度的改变，远非单纯的物理学的受力分析所能完全解释。Artglass系列材料的一个重大突破就在于填料的种类、含量及粒度的合理化改进。那么，这种改变对于分层堆塑固化后材料的机械强度有无影响，如何影响，还需结合临床及扫描电镜观察做进一步的分析。这对于临床合理地使用这种新型材料，达到更完美的修复效果，有着重要的意义。
参考文献
1Kovarik RE, Ergle JW. Fracture toughness of posterior composite resins fabricated by incremental layering. J Prosthet Dent, 1993,69:557
, 百拇医药
2 吉田惠一.ポセレンの研磨が对合齿の磨耗にぇる影响にっぃて. 补缀临床,1995,28(2)：238
3 施长溪.美容牙科与口腔粘接技术.西安：陕西科学技术出版社,1995.28
4 Podshadley AG, Gullett CE, Binkley TK. Interface strength of incremental placement of visable light-cured composites. J Am Dent Assoc,1985,110:932
(收稿：1998-08-30 修回：1998-11-10), http://www.100md.com
单位：第四军医大学口腔医学院修复科 (李 潇 施长溪 赵信义)；中国人民解放军36336部队卫生所 (周 天)
关键词：复合树脂类；机械性能；分层堆塑
实用口腔医学杂志990416 〔摘要〕 目的：探讨分层堆塑技术对Artglass烤塑树脂机械性能的影响。方法：用MTS-880型拉力试验机，测试经古莎光固化箱固化的古莎产Artglass系列材料的牙颈部、牙体部和切端材料，以及三种材料经分层堆塑固化后各自的抗压强度和直径拉伸强度。结果：分层堆塑固化后的抗压强度明显小于牙体部及切端材料，而与牙颈部材料无显著差别；牙颈部材料的抗压强度明显小于相互之间无明显差别的牙体部及切端材料。分层堆塑固化后的直径拉伸强度明显大于三种材料各自的直径拉伸强度，牙颈部材料的直径拉伸强度明显小于牙体部和切端材料，后两者之间无显著差别；结论：分层堆塑技术使直径拉伸强度提高,可以使修复体的抗折裂能力增强；分层堆塑技术与Atglass 系列材料结合可以达到比较满意的临床修复效果。
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The effects of incremental layering on the mechanical properties of
Artglass metal-photocuring resin
Li Xiao,Shi Changxi,Zhao Xinyi,et al.Department of prosthodontics,Stomatological College,Fourth Military Medical University,Xi'an 710032
〔Abstract〕Objective:To study the effects of incremental layering on the mechanical properties of Artglass metal-photocuring resin.Methods:Compressive strengths and diameter compressive strengths of margin,dentin and enamel materials of Artglass products cured in Dentacolor XS light-curing case,were tested by MTS-880 type tensile testing machine.Incrementally layered samples made with these three kinds of materials were cured and tested in the same way.Results:The compressive strength of the samples made with incrementally layered dentin or enamel materials was significantly lower than that of those without incremental layering,while the diameter compressive strength of the samples made with incrementally layered margin,dentin and enamel materials was significantly higher than that of those without incremental layering respectively.Conclusion:The combination of incremental layering and Artglass mental-photocuring resin enforces the diameter strength, therefore may result in satisfactory effects in clinical application.
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Key words Composite resin;Mechanical propertios;Incremental layering
Artglass是德国古莎公司1995年推出的一种新型的修复材料，它结合了陶瓷和传统复合树脂的优点，具有良好的耐久性、抗磨耗性，可以直接用于咬合面。
分层堆塑技术〔1〕是指将修复材料以小于2 mm的厚度分层进行堆塑和固化，它可以保证材料的充分聚合，使修复体的厚度不再受到限制，并能减少聚合收缩对于修复效果的影响。对于Artglass系列材料而言，则可以使各部分材料分次使用成为可能，在保证机械强度的同时，增加了修复体的美观效果。由于分层堆塑技术使本应为一体的修复材料在不同时间固化，那么各固化层之间的结合与整体固化时有无差别，材料的机械性能是否受到该操作技术的影响，国内外尚未见到此类报道。本研究的目的就在于对以上问题进行初步探讨。
, 百拇医药 1 材料与方法
1.1 材料 Artglass 体部材料(DD4) Artglass 颈部材料(M3)， Artglass 切端材料(EM)均为德国古莎公司生产
1.2 仪器 Dentacolor XS型光固化箱(德国)，MTS-880型拉力试验机(美国)。
1.3 试件制作
1.3.1 抗压强度试件 用塑料模具制作直径3 mm，厚度7 mm的圆柱状试件。整体固化试件在紧密充填后，置于光固化箱中，双面各照射90 s，以保证固化的完全性。用牙颈部、牙体部和切端材料各制作5个试件。分层堆塑固化试件，切端材料厚约0.5～1.0 mm，体部材料厚约4～5 mm，颈部材料厚约1～2 mm(见图1)。
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图1 抗压强度试件示意图
1.3.2 直径拉伸强度试件 圆柱状试件直径6 mm，厚度3 mm，固化时双面各照射90 s，三种不同部位材料各做5个试件。分层堆塑固化试件，切端材料厚约0.5 mm，体部材料厚约1.5 mm，颈部材料厚约1 mm(见图2)。
图2 直径拉伸强度试件示意图
1.4机械强度的测试
1.4.1抗压强度的测试
用MTS-880型拉力试验机分别测试各试件的抗压强度，记录压力值，并按公式：抗压强度(MPa)＝P/〔π(D.2-1〕换算(P:负荷；D:直径)。
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1.4.2直径拉伸强度的测试
测试方法同上，换算公式为：直径拉伸强度(MPa)＝2P/(πDT)(P:负荷；D:直径；T:厚度)
2 结 果
2.1 抗压强度测试 结果见表1。
表1 不同固化方式及不同材料的抗压强度(MPa) 分组
整 体 固 化
分层
堆塑固化
颈部材料
体部材料
切端材料
, 百拇医药
1
355.27
527.94
552.52
417.55
2
314.22
605.80
565.60
452.92
3
382.16
523.70
, 百拇医药
580.31
339.69
4
375.08
539.27
591.64
403.39
5
343.94
536.44
552.01
368.00
±s, http://www.100md.com
354.1±27.03
546.4±33.74
656.4±17.40
369.3±43.91
由表1可发现，体部和切端材料的抗压强度均明显高于分层堆塑固化时抗压强度(P<0.01)，而牙颈部材料与分层堆塑固化时的抗压强度无明显差别(P>0.05)；牙体部材料与切端材料也无明显差别(P>0.05)。
2.2 直径拉伸强度测试 由表2可知，分层堆塑固化的直径拉伸强度明显高于三种材料各自的直径拉伸强度(P<0.001)；三种材料间的直径拉伸强度相比较，牙颈部材料明显高于牙体部和切端材料(P<0.01和P<0.001)，而后两者之间无明显差别(P>0.05)。表2.不同固化方式及不同材料的直径拉伸强度(PMa)
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分组
整体固化
分层
堆塑固化
颈部材料
体部材料
切端材料
1
65.83
53.80
61.22
71.83
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65.12
56.27
53.09
77.15
3
65.83
64.41
51.32
74.32
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54.85
55.21
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72.20
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65.47
61.93
48.48
70.78
±s65.52±0.32
58.25±4.66
53.86±4.80
73.26±2.53
3 讨 论
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3.1 传统复合树脂的耐磨性比银汞合金的低了1～4倍〔2〕。近年来虽然有许多新型树脂如混合填料、细微填料、细微密填树脂的问世，实验室及临床测试性能均有了明显提高，但其机械性能、色泽匹配等还存有许多不足。陶瓷本身所具有的美观及耐磨性，使该材料在临床得到了广泛应用，但脆性过大，修补困难，所需设备昂贵，操作复杂。另外由于其硬度高于天然牙釉质，导致对颌牙的异常磨损已有报道〔2〕。而Artglass系列材料则结合了以上两种常用修复材料的优点，加入了新的填料，含有70%的铝酸钡超微玻璃颗粒，机械强度明显提高。笔者测试其体部材料的抗压强度和直径拉伸强度分别高达546 MPa和58 MPa，与牙釉质相近的硬度避免了对颌牙的异常磨损。高度的颜色稳定性，完整配套的色调系列、良好的遮色效果，保证了临床使用的美观要求，是修复材料的一个新突破。
3.2 复合树脂的分层堆塑技术，主要应用于冠桥及大面积缺损以及后牙Ⅱ类洞等的修复。它可以减少树脂厚度对固化的影响，降低聚合收缩的不良效果，并能使多种材料重新组合，增强美观〔1〕。不完全的聚合，一方面使游离单体增多，刺激牙髓，另一方面也使机械强度下降。Artglass系列材料的各组份的固化厚度一般为2～3 mm，如果各固化层的厚度超过要求极限，则产生不完全聚合〔3〕。聚合收缩是影响修复体边缘密封性的一个重要因素，由此产生的边缘微渗漏，缩短了修复体的使用年限〔1〕。
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3.3 在临床操作过程中,各类烤塑树脂的分层堆塑过程,应保证各层之间的良好结合,界面不能有任何污染,可以使用各种材料的专用操作液,增强材料的可操作性和界面的可湿性。同时，应注意各层之间的自然衔接，以期达到较为理想的美观修复效果。
3.4 有研究表明，分层堆塑固化对细微填料树脂的机械强度无明显影响，但可导致大颗粒填料树脂机械强度的下降〔4〕。 Kovarik〔1〕通过进一步研究也指出，当分层堆塑平面与受力方向平行时，混合填料树脂的断裂强度明显下降，当分层堆塑平面与受力方向垂直时，则无明显影响。细微填料树脂的断裂强度仍旧不受分层堆塑方式的影响〔1〕(见图3、4)。这种现象的产生，可能是由于细微填料树脂各层界面的材料组成与层内各部位基本相同，而混合填料树脂界面的基质积聚较多，无机填料粒子较少，机械强度也随之下降。
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图3 分层堆塑各层方向与受力方向平行
图4 分层堆塑各层方向与受力方向垂直
从物理学角度分析，测试抗压强度时，3种材料做为一个整体承受力(见图5)，当其中任何一种材料发生破坏时，整个试件即被破坏。3种材料中牙颈部材料的抗压强度最低(354.1±27.03) MPa，因而分层堆塑固化的抗压强度与之最接近(369.3±43.91)MPa，二者之间无明显差别(P>0.05)。而在测试直径拉伸强度时，3种材料各自承负一部分压力(见图6)，分层堆塑固化试件的直径拉伸强度是3种材料各自直径拉伸强度的某种方式的“和强度”，表现出测试值明显高于前三者，达(73.26±2.53) MPa。表1～2表明承担外力的主要部位如牙本质和切端材料的抗压强度及直径拉伸强度均高于非主要承力的牙颈部材料，揭示同一组合中的三种材料，牙颈部除了颜色较深外，所含有的填料量及粒度分布同前两种可能也有所不同，具体情况还需要扫描电镜的观察分析。
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图5 抗压强度测试受力示意图
图6 直径拉伸强度测试受力示意图
Artglass玻璃陶瓷材料的机械强度，受到材料基质、填料粒子与基质结合力、催化体系，特别是填料种类、粒度、尺寸分布、含量多少等多种因素的影响。分层堆塑技术产生的材料机械强度的改变，远非单纯的物理学的受力分析所能完全解释。Artglass系列材料的一个重大突破就在于填料的种类、含量及粒度的合理化改进。那么，这种改变对于分层堆塑固化后材料的机械强度有无影响，如何影响，还需结合临床及扫描电镜观察做进一步的分析。这对于临床合理地使用这种新型材料，达到更完美的修复效果，有着重要的意义。
参考文献
1Kovarik RE, Ergle JW. Fracture toughness of posterior composite resins fabricated by incremental layering. J Prosthet Dent, 1993,69:557
, 百拇医药
2 吉田惠一.ポセレンの研磨が对合齿の磨耗にぇる影响にっぃて. 补缀临床,1995,28(2)：238
3 施长溪.美容牙科与口腔粘接技术.西安：陕西科学技术出版社,1995.28
4 Podshadley AG, Gullett CE, Binkley TK. Interface strength of incremental placement of visable light-cured composites. J Am Dent Assoc,1985,110:932
(收稿：1998-08-30 修回：1998-11-10), http://www.100md.com