作者：
Uwe Greitens, DentalDirekt丹特迪瑞有限公司总经理
特邀翻译：李闻汐
近年来，“氧化锆不同于氧化锆”这句话多次作为标题出现在行业期刊上。尽管氧化锆早已成为国际上应用非常广泛的牙科修复材料，但人们往往对氧化锆产生一种刻板印象，认为该材料的质量存疑，并对其应用持保留态度。随着数字化程度的不断提高，许多期刊文章都对氧化锆生产和加工质量的相关标准进行了探讨。
随着时间的推移，人们对氧化锆材料的性能及其处理和加工方法的认知和理解也在不断加深，研究逐渐证明这是一种可供客户使用、美观精致、非常稳定和相对安全的牙科修复材料。DentalDirekt丹特迪瑞早在2008年就加入了这一行列，并以“氧化锆不同于氧化锆”（Zirkon ist nicht gleich Zirkon）为题出版了第一本关于高性能氧化锆陶瓷生产的资料综述（图1）。从那时起，经典的3Y TZP陶瓷已发展成为材料选择的标准，这主要归功于其出色的机械性能。在美国，超过50%的数字化牙冠和牙桥修复体已采用氧化锆材料。在德国，这一数字估计为34%。
在过去的四年中，除了经过验证和充分记载的3Y TZP型（高强度，使用3 mol%的氧化钇稳定）坯料外，市场上还出现了许多新的创新型坯料。对这些坯料的特性和适用性进行全面了解变得越来越复杂，因此，目前很难对各种氧化锆材料的质量和概念进行明确分类和区分。
近来，针对无饰瓷的单层瓷全冠修复进行了优化、且具有更高透光度的氧化锆材料越来越受欢迎。在这种情况下，透光度增加与强度降低之间的关系是专业文献和学术会议上经常出现的主题。高透的5Y TZP型氧化锆（氧化钇含量5 mol%，约50%的晶体为四方晶，50%的晶体为立方晶）自2014年左右开始在进入市场，由于强度有限，在大多数情况下，其适应证仅限于磨牙区三单元固定桥（图2）。氧化锆不同于氧化锆!
那么应以什么标准评估目前适应证广泛——最高可达14单元固定桥（ISO 6872:2019-01所规定的II类5级陶瓷）、同时光学特性显著提高的新一代氧化锆的质量？超透光型的氧化锆是否具有足够的安全性？让我们来参考两个关键的质量标准。
根据研究结果和牙科技师的意见，将抗弯强度（单位：兆帕MPa）作为评判材料质量标准的重点。抗弯强度描述了使具有规定直径的测试样本变形并最终断裂所需的力。对于多单元修复体来说，高抗弯强度是必不可少的特质。口腔修复用陶瓷的主要标准（DIN EN ISO 6872）规定：用于制作四单元及以上固定桥的口腔修复用陶瓷的抗弯强度测试值必须达到800兆帕。毋庸置疑，抗弯强度目前是也应当是一项重要的质量评判标准。
该标准允许在三种不同的测试方法中选择一种来确定抗弯强度。根据测试设置的不同，同种材料的测量值也会不同。这种情况并不影响抗弯强度作为质量标准的相关性，只需在测试中引入用另一种相关的质量标准进行分析，以便在材料选择中实现更好的可比性。除初始强度外，还应将断裂韧性（裂纹韧性）列为相关质量标准。
断裂韧性（裂纹韧性）描述了材料对裂纹扩展的阻力。临界应力强度因子（KIc [MPa√m])的值越高，材料的长期临床表现就越好。抗弯强度和断裂韧性的理想组合是基于材料在受到应力时转变晶相的能力，从而阻止裂纹的发展并使裂纹本身重新闭合。
这种物理机械特性让人联想到有机物的自愈能力。人们可能会觉得无机牙科材料氧化锆的自愈能力是从它的“有机邻居”那里复制过来的。这里可以用骨骼的自愈类比，骨骼在进化过程中形成了能够修复新产生的、微小的裂缝的自生能力，这似乎是对大自然秘方的完美模仿。
这一类比表明，断裂韧性这一相关的质量标准应更得重视。KIc值体现了材料在不同情形下的坚固程度，例如：在技工所加工时或牙医给患者戴牙过程中的坚固程度（图3）。
经典的高强度3Y TZP型氧化锆通常具有较高的断裂韧性（5 MPa√m），这是其临床成功的关键因素。与抗弯强度测试一样，对于断裂韧性也有不同的测试方法。在DIN EN ISO 6872标准中规定：该测试只是一项建议，而非对制造商的要求；制造商没有义务在测试数据表中公布该测试结果。
材料增强相变的特性也与陶瓷的老化有关。超高透光度的5Y TZP型氧化锆具有较低的初始KIc值，推荐用于至少3 MPa√m的磨牙区三单元固定桥。因此，5Y TZP型氧化锆的晶体结构几乎不可能发生相变，也就不可能进行强化。利用模拟咀嚼载荷测试（图4）分析材料的长期性能，这种测试比标准化材料特性测试更实用。通过模拟咀嚼可以对材料在临床应用中的表现得出可靠的结论。口腔修复体的典型老化过程是在人工口腔环境中模拟的，湿度和热（热液）交替的影响结合机械咀嚼载荷，对牙冠提出了更切实的要求。
在该模拟测试中，8个牙冠在咀嚼载荷之前进行了破坏性测试；8个同类型的牙冠在咀嚼载荷之后被破坏。每种情况下直至牙冠破损所需的力都以牛顿（N）为单位测量。使用高强度的3Y TZP（DD Bio ZX2氧化锆；DentalDirekt丹特迪瑞公司）和透光度更高的新型4Y TZP（DD cubeONE® ML氧化锆；DentalDirekt丹特迪瑞公司）时，可以观察到所需的力显著增加。这样一来，咀嚼负荷的机械应力导致了相变，从而阻止了裂纹的产生并封闭了陶瓷中的残留孔隙。而5Y TZP型氧化锆（DD cubeX2 ML）则无法实现这种稳定性的提高。虽然DD cubeX2氧化锆的750到800兆帕的指定抗弯强度已经符合ISO 6872标准“大型固定桥”要求的800兆帕范围。但在“多单元修复体”作为适应证时，其较低的断裂韧性（KIc 4 MPa√m SEVNB）使其被限制用于三单元修复体。在这种情况下，即使经过老化过程，较高的初始强度也能提供足够的稳定性（1000 N），例如可以承受磨牙症患者的极限咬合力（图5）。
DD cubeONE® ML（4Y TZP）具有混合晶体结构，由约30%立方晶体和70%四方晶体组成。KIc ≈ 10 MPa√m SEVNB。其中还添加了均衡浓度的氧化铝（Al2O3）以积极应对老化过程。大立方晶体是透光度增加的关键。由多层渐变氧化锆制成的切缘区域，断裂韧性的KIc值与修复体其他部分一样高，这样做的目的是为修复体咬合面的调整提供理想的稳定性。
在选择相对安全美观的固定桥修复材料时，应始终将抗弯强度和断裂韧性作为相关的质量标准一并考虑。
