Abstract
目的
比较临床常用的几种玻璃陶瓷抛光工具对CEREC Blocs陶瓷的抛光效果，为临床抛光工具的选择提供依据。
方法
制作60个陶瓷试件，随机分为6组（n=10），进行不同的表面处理。G组：釉膏上釉；SF组：使用松风Porcelain Adjustment Kit+CeraMaster 组合抛光；3M组：使用3M Sof-Lex™ Discs套装抛光；Tob组：使用道邦玻璃陶瓷套装抛光；EVE组：使用EVE DIAPRO套装抛光；Ivo组：使用义获嘉伟瓦登特OptraFine®套装抛光。测量各组试件表面粗糙度值Ra、Rz并作统计分析，通过扫描电子显微镜（SEM）观测试件并对其表面形态作定性分析。
结果
G、3M、SF、Ivo、EVE、Tob组的抛光后Ra值分别为（0.069±0.008）、（0.073±0.009）、（0.223±0.025）、（0.229±0.022）、（0.491±0.093）、（0.763±0.067）µm，经统计学分析，Ra值从小到大依次为G和3M组<SF和Ivo组<EVE组<Tob组，其中G组与3M组、SF组与Ivo组的差异无统计学意义（P>0.05），其余各组间差异均有统计学意义（P<0.05）。Rz值统计结果与Ra值一致。SEM观察结果与粗糙度值的统计结果一致。
结论
不同抛光工具对CEREC Blocs陶瓷的抛光效果不同，本实验条件下，Sof-Lex™ Discs套装抛光表面最光滑，效果近似釉膏上釉。
Keywords: CEREC Blocs陶瓷, 抛光, 上釉, 表面粗糙度
Abstract
Objective
This study aimed to compare the polishing performance of five different glass-ceramic polishing tools on CEREC Blocs ceramic and provide evidence for clinical polishing tool selection.
Methods
Sixty ceramic specimens were prepared and divided into six groups (n=10). These specimens received different surface treatments, including glazing (group G), polishing with Shofu polishing set, that is, Porcelain Adjustment Kit+CeraMaster (group SF), 3M Sof-Lex™ Discs (group 3M), TobooM polishing set (group Tob), EVE DIAPRO system (group EVE), and Ivoclar Vivadent OptraFine® system (group Ivo). Polishing quality was measured with a profilometer, and we selected Ra and Rz values for statistical analysis. Qualitative surface evaluation was performed by a scanning electron microscope (SEM).
Results
The mean Ra values of each group were as follows: G (0.069 µm±0.008 µm)<3M (0.073 µm±0.009 µm)<SF (0.223 µm±0.025 µm)<Ivo (0.229 µm±0.022 µm)<EVE (0.491 µm±0.093 µm)<Tob (0.763 µm±0.067 µm). No significant difference was observed between G and 3M groups (P>0.05), and SF and Ivo groups (P>0.05), but the remaining treatment groups were significantly different from each other (P<0.05). Statistical results of Rz values were the same as the Ra values, and visual analysis of the images obtained from SEM was consistent with the statistical results.
Conclusion
The polishing performance of different polishing tools for CEREC Blocs ceramic was different. Sof-Lex™ Discs achieved the most remarkable performance, which was comparable to that of glazing.
Keywords: CEREC Blocs ceramic, polishing, glazing, surface roughness
光滑的瓷表面不仅可以提高患者的舒适度和修复体的美观效果，还可增加修复体的表面强度，减少对颌牙齿的磨耗，减少菌斑积聚，降低牙龈炎和继发龋的发生风险[1]–[3]。瓷修复体制作完成后，一般由技师上釉完成表面处理，而瓷嵌体、瓷贴面等修复方式在临床粘接后尚需调整咬合，其表面处理必须由医师在椅旁抛光完成。随着计算机技术与修复材料的迅速发展，计算机辅助设计和计算机辅助制作（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）技术在口腔修复中的应用越来越广泛。对于可切削瓷材料，临床医师存在选择哪种抛光工具更为合适这一困惑。本研究以此为出发点，比较不同抛光工具对椅旁CAD/CAM工艺常用的CEREC Blocs陶瓷的抛光效果，为临床医师选择抛光工具提供依据。
1. 材料和方法
1.1. 材料
釉膏、釉液（义获嘉伟瓦登特公司，列支敦士登），Sirona CEREC Blocs瓷块（VITA公司，德国）。Programat CS型烤瓷炉（义获嘉伟瓦登特公司，列支敦士登），YS2206B型电动触针式粗糙度测量仪（哈尔滨量具刃具集团公司），Ⅰ类B型超声波清洁机（宁波蓝野医疗器械公司），TR-13EF型金刚砂车针（玛尼公司，日本），JNSX-Ⅲ型金刚石打磨机（天津嘉年公司），FEI型扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM；Inspect F公司，荷兰）。
1.2. 实验方法
1.2.1. 试件制作及粗糙度测定
使用金刚石打磨机切割CEREC Blocs瓷块，制作成12 mm×10 mm×5 mm大小，筛除有裂纹、缺损的试件，选取60块合格试件依次用220和400号水砂纸打磨，三用枪冲洗吹干处理面，用颗粒大小20~30 µm的黄标金刚砂车针，轻压力下注水打磨以模拟临床调
，蒸馏水超声清洗10 min，自然干燥。采用粗糙度测量仪测量试件表面的粗糙度，以轮廓算数平均偏差Ra、轮廓最大高度Rz作为衡量粗糙度的指标，参照GB/T 1031—2009标准[4]，取样长度（lr）为0.8 mm，评定长度（ln）为4 mm，测量方式如图1所示。选取试件处理面中间区域4条线段，每段测量3次，取平均值，表示该试件的表面粗糙度，各试件之间的测量位置与方向相同。将试件随机分为6组（n=10），对试件制备后表面粗糙度值Ra、Rz分别进行单因素方差分析，各组Ra值之间和Rz值之间的差异均无统计学意义（Ra：F=0.014，P>0.05；Rz：F=0.105，P>0.05）。
图 1. 粗糙度测量示意图.
Fig 1 Schematic diagram of roughness measuring
1.2.2. 表面处理及粗糙度测定
表面处理前，所有试件再次采用蒸馏水超声清洗10 min。选取一组试件上釉处理作为对照，标示为G组，表面均匀涂塑釉膏釉液后，放入烤瓷炉预热6 min，从403 °C以100 °C·min−1的速率升温至790 °C的最高温度后保持2 min。余下试件分别采用5种不同的抛光工具进行抛光，抛光工具的参数信息见表1，抛光方法见表2。
表 1. 抛光工具参数信息.
Tab 1 The information of polishing instruments
| 组别 | 抛光套装名称 | 制造商 | 主要材质 |
| SF | Porcelain Adjustment Kit+CeraMaster | 松风公司，日本 | 载体硅橡胶，颗粒氧化铝，金刚石 |
| 3M | Sof-Lex™ Discs | 3M公司，美国 | 载体聚酯膜，颗粒氧化铝 |
| Tob | 玻璃陶瓷抛光套装 | 上海道邦磨料磨具有限公司 | 载体陶瓷，硅胶，橡胶，颗粒金刚石 |
| EVE | DIAPRO | EVE公司，德国 | 载体氧化铝，橡胶，颗粒金刚石，碳化矽 |
| Ivo | OptraFine® | 义获嘉伟瓦登特公司，列支敦士登 | 载体橡胶，尼龙，丙三醇，月桂基硫酸钠，丙二醇，颗粒金刚石，氧化钛 |
表 2. 实验组抛光过程.
Tab 2 Polishing process of experimental groups
| 组别 | 磨粒粗细（抛光时间） |
|||
| 粗（25 s） | 中（35 s） | 细（20 s） | 精细（20 s） | |
| SF | - | White Stones | PC2 0262、PC2 0265、PC2 0268 | CeraMaster0126 |
| 3M | 2382C | 2382M | 2382F | 2382SF |
| Tob | CD 2024 | SD 2063 | RD 2067A | - |
| EVE | DYP-14m | - | H2DPmf | H2DP |
| Ivo | - | CUP F | CUP P | 尼龙刷抛光膏 |
注：5种工具均按从粗到细的程序依次抛光，采用单向重叠抛光手法，转速为厂商推荐的最大转速；-表示套装中无对应粗细的抛光磨头；SF组中PC2 0262、PC2 0265、PC2 0268磨头各抛光20 s。
试件制备及不同抛光或上釉处理均为同一表面，大小为12 mm×10 mm（如图1所示）。抛光和上釉处理后的试件均用蒸馏水超声清洗干燥后测量粗糙度，测量过程同1.2.1，以上操作均由同一名医师完成。
1.2.3. SEM观察
每组选取1块试件，蒸馏水超声清洗10 min，真空镀膜仪表面喷金，SEM下观察表面形貌并作定性分析。
1.3. 统计分析
采用SPSS 21.0软件对6组试件表面处理后的Ra、Rz值分别进行单因素方差分析及多组均数两两比较的Bonferroni检验，每组试件表面处理前和表面处理后粗糙度值的对比采用配对t检验，检验水准为双侧α=0.05。
2. 结果
2.1. 表面粗糙度值
单因素方差分析结果表明，表面处理后各组Ra值、各组Rz值之间均不完全相同，差异有统计学意义（P<0.05）。各组Ra值从低到高依次为G和3M组<SF和Ivo组<EVE组<Tob组；各组Rz值从低到高依次为3M和G组<SF和Ivo组<EVE组<Tob组，Ra值与Rz值Bonferroni检验结果相同，G组与3M组、SF组与Ivo组间差异无统计学意义（P>0.05），其余各组之间差异均有统计学意义（P<0.05）。配对t检验结果表明，除Tob组表面处理前和处理后的Ra、Rz值无统计学差异（P>0.05）外，其余各组表面处理前、后的差异均有统计学意义（P<0.05），各组测量的具体结果见表3。
表 3. 各组试件粗糙度值及统计结果.
Tab 3 Roughness of different groups of samples and statistical results
| 表面粗糙度值 | G组 | SF组 | 3M组 | Tob组 | EVE组 | Ivo组 | 单因素方差分析 |
| 表面处理前Ra | 0.776±0.033a | 0.779±0.04a | 0.773±0.037a | 0.774±0.054a | 0.772±0.046a | 0.772±0.026a | F=0.014，P>0.05 |
| 表面处理后Ra | 0.069±0.008b | 0.223±0.025b,c | 0.073±0.009b | 0.763±0.067d | 0.491±0.093c,d | 0.229±0.022b,c | F=367.59，P<0.05 |
| 配对t检验 | t=69.19，P<0.05 | t=45.2，P<0.05 | t=62.3，P<0.05 | t=0.37，P>0.05* | t=8.53，P<0.05 | t=33.99，P<0.05 | - |
| 表面处理前Rz | 4.747±0.209e | 4.714±0.255e | 4.703±0.22e | 4.782±0.227e | 4.739±0.287e | 4.741±0.216e | F=0.105，P>0.05 |
| 表面处理后Rz | 0.703±0.144f | 1.643±0.158f,g | 0.647±0.138f | 4.493±0.31h | 3.424±0.447g,h | 1.691±0.185f,g | F=451.49，P<0.05 |
| 配对t检验 | t=46.74，P<0.05 | t=27.3，P<0.05 | t=84.17，P<0.05 | t=2.09，P>0.05* | t=7.45，P<0.05 | t=25.29，P<0.05 | - |
注：每横行中右上角字母标注相同的数值之间差异无统计学意义（P>0.05）；*：差异无统计学意义（P>0.05）。
µm
2.2. SEM分析
SEM结果见图2，与粗糙度值测量结果具有较好的一致性。G组试件表面光滑，形态规则，缺陷最少；3M组试件表面光滑，缺陷较少，浅层可见极细小的凹坑和不明显的浅色条纹；SF组试件表面可见小而不规则的裂隙和碎屑状凹坑，深浅不一；Ivo组试件，稠密不规则的花纹状凹坑裂隙多位于表面浅层；EVE组试件与SF组表面形态相似，而裂隙、凹坑深且密集；Tob组表面可见密集的裂隙和鳞屑状凹坑，面积大而深；SF组、EVE组、Tob组试件放大10 000倍后可见排列规则的条纹状擦痕，其余组试件未观察到此形态。
图 2. 各组试件的表面形态 SEM × 2 000.
Fig 2 Surface morphology of representative specimens in different groups SEM × 2 000
A：G组；B：3M组；C：SF组；D：Ivo组；E：EVE组；F：Tob组。
3. 讨论
本实验选用粗糙度指标中最常用的两个参数Ra和Rz，评价表面粗糙度相对全面。Ra即轮廓算术平均偏差，是指一个取样长度内被测轮廓上各点到轮廓中线距离绝对值的平均值，是牙科材料表面质量评价公认的参数。Rz即轮廓最大高度，是指一个取样长度内最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和，是评价表面粗糙度最主要的高度参数[4]。
上釉是牙科陶瓷修复体最常用的表面处理方式之一。釉瓷上釉是将调磨合适的瓷表面均匀涂塑一层釉瓷，烧结后形成二氧化硅等氧化物组成的硅酸盐玻璃薄层，具有显著降低表面粗糙度、提高表面光泽、消除表面缺陷从而减少菌斑黏附等优点，是公认的瓷修复体表面处理方式[5]–[7]。本实验中G组取得了最佳的表面效果，Ra值、Rz值最低，SEM下观察试件表面规则平整且无表面缺陷。
牙科陶瓷抛光属于单纯的机械性抛光，抛光工具一般由磨料和黏性结合剂组成，抛光机制目前尚存争议，但达成共识的是磨料和结合剂在一定压力下通过试件表面，利用磨料的刮削作用去除表面凸起从而达到抛光效果[8]。牙科陶瓷完整的抛光程序分为修形、平整、抛光、精细抛光共4个阶段。修形即调整修复体表面形态，磨头磨粒粗，磨削效率高，但会遗留粗大划痕；平整又称预抛光，即清除瓷表面修形后的粗大划痕，平整后表面仍有肉眼可辨的微小划痕；抛光磨头磨粒较细，抛光后瓷表面光滑，无肉眼可辨的划痕缺陷，泛有一定光泽；精细抛光使用磨粒更细的磨头，抛光后瓷表面更加光滑，有近似镜面一样的光泽。
实验组中，3M组试件Ra、Rz值均为最低，与对照组比较，Ra值、Rz值两组之间均无统计学差异（P>0.05），SEM下试件表面平整规则，可见Sof-Lex™ Discs套装抛光性能最佳，效果近似釉膏上釉。这与Flury等[5]和Sarikaya等[9]的研究结果相似。压力是影响抛光效果的因素之一，牙科陶瓷抛光压力多为2 N左右，抛光工具从粗到细压力应逐渐减轻[8],[10]，Sof-Lex™ Discs套装的碟片逐级变软，易于控制压力，可减少因压力过大对瓷表面的损伤；但碟片适合抛光弧度较大的表面，不易于抛光前牙舌窝、后牙
面的解剖结构，这也暴漏了碟片设计的不足。
松风套装组合（SF组）包含5种粗细级别的磨头，从平整到精细抛光的过程中上下级磨头之间平缓过渡，子弹头、轮形等多种形状可完成对复杂
面的抛光。本实验结果可见，该套装磨损低，抛光效果较好，Ra、Rz值仅高于G组与3M组，SEM观察表面缺陷较少。因此，松风套装组合抛光性能全面，对CEREC Blocs陶瓷可取得较好的抛光效果。
Ivo组Ra、Rz值较低，与SF组的差异无统计学意义（P>0.05）。SEM下，浅而稠密的花纹状凹坑是典型的表面特征。OptraFine®套装磨粒最粗的F级磨头对瓷磨削能力有限[11]，因此该磨头能否清除抛光前瓷块表面缺陷至关重要。本实验中，F级磨头可完全去除黄标金刚砂车针调整瓷块后的细小突起，与Flury等[5]未用黄标金刚砂车针的研究结果相比取得了更好的抛光效果。由此可见，临床使用OptraFine®套装抛光前，建议使用黄标金刚砂车针做表面修形。
EVE组Ra、Rz值较大，SEM观察到分布密集、较大较深的凹坑，抛光效果一般。实验中发现二级H2DPmf磨头无法完全清除一级DYP-14m磨头打磨后遗留的划痕，三级H2DP磨头精细抛光后划痕没有变化，且随表面光泽的大幅提高反而更加明显。量化分析和微观形态的观察结果充分反映了划痕残留的影响。建议使用DIAPRO套装时增加一个平整级别的磨头，在DYP-14m修形磨头和H2DPmf抛光磨头之间起过渡作用，彻底清除修形磨头留下的粗大划痕，会提高该套装的抛光效果。
在6组试件中，Tob组Ra、Rz值都最高，与该组表面处理前Ra、Rz值的差异均无统计学意义（P>0.05）。SEM下Tob组试件表面缺陷最深最大，分布密集。从该结果来看，道邦套装对CEREC Blocs陶瓷在黄标金刚砂车针打磨基础上没有抛光效果。这与该组试件抛光后表面存留较多较深的划痕有关，实验中SD 2063平整磨头不能清除CD 2024修形磨头遗留的深大划痕，RD 2067A抛光磨头也不能去除。Tob组与EVE组实验结果表明，划痕残留直接影响抛光效果。因此，套装中不同级别磨头的磨粒粗细应过渡合理，从修形至精细抛光过程中，下级磨头能完全消除上级磨头造成的划痕是取得较好抛光效果的基础。
综上所述，不同抛光工具对CEREC Blocs陶瓷抛光效果差异明显。在本实验条件下，3M Sof-Lex™ Discs套装抛光效果最好，取得了近似釉膏上釉的效果；松风组合抛光工具性能最全面，与义获嘉伟瓦登特公司的OptraFine®抛光套装均取得了较好的抛光效果。
References
- 1.Yilmaz C, Korkmaz T, Demirköprülü H, et al. Color stability of glazed and polished dental porcelains[J] J Prosthodont. 2008;17(1):20–24. doi: 10.1111/j.1532-849X.2007.00237.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 2.Lohbauer U, Müller FA, Petschelt A. Influence of surface roughness on mechanical strength of resin composite versus glass ceramic materials[J] Dent Mater. 2008;24(2):250–256. doi: 10.1016/j.dental.2007.05.006. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 3.薛 莉, 孟 玉坤, 唐 霞. 烤瓷表面抛光和上釉对其表面粗糙度及细菌黏附的影响[J] 华西口腔医学杂志. 2012;30(1):10–12,17. [PubMed] [Google Scholar]; Xue L, Meng YK, Tang X. The influence of glazing and polishing on ceramic surface roughness and bacterial adhesion[J] West Chin J Stomatol. 2012;30(1):10–12,17. [PubMed] [Google Scholar]
- 4.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会 . 产品几何技术规范（GPS）表面结构，轮廓法，表面粗糙度参数及其数值 GB/T 1031—2009[S] 北京: 中国标准出版社; 2009. pp. 2–5. [Google Scholar]; General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China, Standardization Administration of the People's Republic of China . Geometrical product specifications (GPS)—surface texture: profile method—surface roughness parameters and their values. GB/T 1031—2009[S] Beijing: China Standards Press; 2009. pp. 2–5. [Google Scholar]
- 5.Flury S, Lussi A, Zimmerli B. Performance of different polishing techniques for direct CAD/CAM ceramic restorations[J] Oper Dent. 2010;35(4):470–481. doi: 10.2341/09-373-L. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 6.蓝 巧瑛, 阳 佳兴, 袁 艺, et al. 不同抛光及上釉方法对牙科陶瓷表面粗糙度的影响[J] 中华口腔医学研究杂志(电子版) 2011;5(3):280–287. [Google Scholar]; Lan QY, Yang JX, Yuan Y, et al. Effect of different polishing and glazing techniques on the surface roughness of dental ceramic surface[J] Chin J Stomatol Res(Electron Ed) 2011;5(3):280–287. [Google Scholar]
- 7.葛 懿, 杨 瑞, 郁 慧珍, et al. 不同的表面处理对Sirona CEREC Blocs陶瓷表面粗糙度的影响[J] 口腔材料器械杂志. 2013;22(4):181–184. [Google Scholar]; Ge Y, Yang R, Yu HZ, et al. Influence of different surface treatments on surface roughness of Sirona CEREC Blocs[J] Chin J Dent Mater Device. 2013;22(4):181–184. [Google Scholar]
- 8.赵 鑫. 牙科陶瓷磨抛后表面性状的实验研究[D] 西安: 第四军医大学; 2007. pp. 14–43. [Google Scholar]; Zhao X. The surface characters of dental ceramic after finishing and polishing[D] Xi'an: The Fourth Military Medical University; 2007. pp. 14–43. [Google Scholar]
- 9.Sarikaya I, Güler AU. Effects of different polishing techniques on the surface roughness of dental porcelains[J] J Appl Oral Sci. 2010;18(1):10–16. doi: 10.1590/S1678-77572010000100004. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
- 10.Silva TM, Salvia AC, Carvalho RF, et al. Polishing for glass ceramics: which protocol[J] J Prosthodont Res. 2014;58(3):160–170. doi: 10.1016/j.jpor.2014.02.001. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 11.Amaya-Pajares SP, Ritter AV, Vera Resendiz C, et al. Effect of finishing and polishing on the surface roughness of four ceramic materials after occlusal adjustment[J] J Esthet Restor Dent. 2016;28(6):382–396. doi: 10.1111/jerd.12222. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]