探秘 4Y - 和 5Y - 氧化锆抛光：粗糙度、色泽与光泽的微妙变化

研究人员探究抛光系统对 4Y-TZP 和 5Y-TZP 氧化锆的影响，发现抛光改变其粗糙度、光泽和颜色，对临床有指导意义。

　　

氧化锆抛光研究：口腔修复领域的新探索

在口腔修复的世界里，氧化锆材料凭借其出色的强度和高效的制作工艺，逐渐成为了修复界的 “明星”。尤其是含有 4mol% 或 5mol% 氧化钇（4Y-TZP 或 5Y-TZP）的氧化锆，不仅具备更高的半透明度，能为患者带来更美观的修复效果，还因其整体加工模式，减少了牙齿预备时的创伤，降低了崩瓷、分层和断裂的风险。然而，在实际操作中，为了达到理想的咬合和邻接关系，修复体往往需要经过精细调整，而这一过程通常会使用金刚石磨头在水冷条件下进行打磨，不可避免地导致表面粗糙。这就好比精心打造的艺术品被蒙上了一层灰尘，不仅影响美观，还可能带来一系列健康问题。

粗糙的表面就像一个 “细菌温床”，当表面粗糙度超过一定阈值（轮廓仪测量的 Ra=0.2μm）时，菌斑更容易堆积，进而引发（继发）龋齿、牙龈炎和牙周病。而且，这种不平整的表面还会影响患者的舒适度，毕竟舌头对于 0.25 - 0.5μm 大小的凹凸就已经相当敏感。此外，粗糙表面还可能影响修复体的光学性能，改变光的反射和折射，进而影响修复体的半透明度、光泽和颜色，破坏整体美观。为了解决这些问题，对氧化锆修复体进行最后的抛光处理就显得尤为重要。

来自德国雷根斯堡大学医院（UKR University Hospital Regensburg）修复牙科系的 Laura Koch、Sebastian Hahnel、Angelika Rauch 和 Martin Rosentritt 等研究人员，针对这一现象展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Clinical Oral Investigations》上，为口腔修复领域提供了极具价值的参考。

研究方法：严谨设计，精准测量

研究人员为了探究抛光系统对 4Y-TZP 和 5Y-TZP 两种氧化锆材料的粗糙度、光泽和颜色的影响，进行了一系列严谨的实验。首先，他们制备了标准化的样本，从 4Y-TZP（DD cube ONE, G824, Dental Direkt, G；强度 1200 ± 150MPa）和 5Y-TZP（DD cubeX2, G714, Dental Direkt, G）材料上切割出直径 5.9mm、高度 3mm 的圆盘形样本，每组 8 个，每种材料共 128 个样本（120 个用于抛光实验，8 个作为烧结对照），并将其分为 15 组。

所有样本在进行不同抛光处理前，都先使用带角度的手机（T1 line, Sirona）配合金刚石磨头（882 - 014F - FG, 27 至 76μm, NTI, Kahla, G）在标准化条件下（50ml/min 的水冷速度、2N 的压力、40,000rpm 的转速、以 500mm/min 的恒定速度进行 18 次往复运动）进行预处理打磨。随后，使用三种不同的口腔内抛光系统对样本进行处理，这些抛光系统在抛光步骤数量（2 步 vs. 3 步）、磨粒尺寸（107 - 181μm vs. 64 - 126μm vs. 27 - 76μm）和基质（天然橡胶、聚氨酯）方面存在差异。同时，通过改变往复运动次数（18 次、42 次、66 次，转速为 10,000rpm）和调整转速（5,000、10,000、15,000rpm，运动次数为 42 次）来模拟不同的应用参数。在整个实验过程中，样本始终以 500mm/min 的恒定速度、2N 的压力和 50ml/min 的恒定水冷速度进行抛光，每次抛光步骤后，抛光方向与打磨方向成 90° 改变。

实验结束后，研究人员使用 3D 激光扫描显微镜（KJ 3D, Keyence, Osaka, Japan；扫描区域 2000x1000μm，λC=0.08mm ）根据 ISO 25178 - 2:2021 标准测量粗糙度（Sz, Sa）；使用光泽度计（ZGM, Zehntner Testing, Sissach, Switzerland）按照 ISO 2813:2014 标准在 60° 角下测量光泽度；利用分光光度计（CM - 3500d, Konica - Minolta, Chiyoda, Japan）在黑色背景下，依据 ISO/CIE 11664 - 4:2019 标准通过 CIELAB 系统测定颜色稳定性，并计算颜色变化（ΔE）。最后，运用 SPSS 28.0 软件进行统计分析，包括 Shapiro - Wilk 检验数据正态分布、单因素方差分析、Bonferroni 检验进行事后分析、Pearson 相关性分析以及单变量方差分析表示中间子效应，显著性水平设定为α=0.05 。

研究结果：数据背后的抛光奥秘

1. 4Y-TZP 材料的表现
   • 粗糙度：平均粗糙度 Sa 在 2.45 ± 0.93μm 至 6.47 ± 0.26μm 之间变化，与烧结对照组（5.59 ± 0.55μm）相比有显著差异（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）；最大粗糙度 Sz 在 32.92 ± 12.59μm 至 99.32 ± 19.87μm 之间变化，与对照组（58.78 ± 2.42μm）相比差异显著（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）。
   • 光泽度：光泽度值在 28.9 ± 4.23 至 102.39 ± 18.63 GU 之间，与对照组（10.51 ± 2.43 GU）相比差异显著（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）。
   • 颜色变化：ΔE 结果在 0.39 ± 0.34 至 6.30 ± 1.22 之间，各抛光步骤之间存在显著差异（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）。同时，Sa 与 Sz、光泽度、ΔE 均有显著相关性；Sz 与光泽度、ΔE 也显著相关；光泽度与 ΔE 同样显著相关。抛光步骤与所有测试参数相关，抛光参数（运动次数 x 转速）与光泽度和 ΔE 相关。
2. 5Y-TZP 材料的表现
   • 粗糙度：平均粗糙度 Sa 在 2.31 ± 0.19μm 至 6.54 ± 0.22μm 之间变化，与烧结对照组（5.06 ± 0.41μm）相比差异显著（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）；最大粗糙度 Sz 在 31.45 ± 3.02μm 至 90.75 ± 12.59μm 之间变化，与对照组（56.28 ± 2.69μm）相比差异显著（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）。
   • 光泽度：光泽度值在 33.19 ± 3.68 至 101.28 ± 10.00 GU 之间，与对照组（16.01 ± 3.74 GU）相比差异显著（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）。
   • 颜色变化：ΔE 结果在 0.87 ± 0.71 至 7.50 ± 1.67 之间，各抛光步骤之间差异显著（span data-custom-copy-text="\(p0.001\)"p<0.001 ）。Sa 与 Sz、光泽度、ΔE 显著相关；Sz 与光泽度、ΔE 显著相关；光泽度与 ΔE 显著相关。抛光类型仅与光泽度有微弱相关性，抛光步骤与所有测试参数相关，抛光参数仅与光泽度相关。
3. 中间子效应：研究发现，材料抛光类型对 Sa、Sz 和 ΔE 有显著中间子效应；ΔE 还受抛光类型运动次数、材料抛光类型抛光步骤、材料抛光类型运动次数、材料抛光步骤运动次数、材料抛光类型抛光步骤运动次数的影响；光泽度受材料、材料运动次数、抛光步骤运动次数、材料抛光类型运动次数、材料抛光步骤 * 运动次数的影响。

研究结论与讨论：开启口腔修复新征程

通过本次研究，研究人员发现部分原假设不成立，即抛光器类型和加工条件对不同氧化锆的实验结果有显著影响。在粗糙度方面，所有抛光系统在最后抛光阶段几乎都能显著降低粗糙度，含橡胶的抛光系统在降低 Sa 和 Sz 方面表现更优；3 步抛光系统在完成最后一步后粗糙度最低；较高的转速和较多的运动次数倾向于产生更低的 Sa。在光泽度方面，所有抛光系统都能显著提高光泽度，含橡胶的抛光系统在提高光泽度上效果更好；对于 4Y-TZP，3 步抛光系统（CG）在最后抛光阶段能获得更高光泽度，对于 5Y-TZP，2 步（CSD）和 3 步（CG）抛光系统效果相似；较高转速倾向于产生较低光泽度，运动次数与光泽度呈正相关，但在 42 次运动时达到最大值。在颜色变化方面，CG 和 CSD 抛光系统在最后抛光阶段产生的颜色差异最大，所有样本抛光后颜色更绿（-a）、更蓝（-b）和更暗（-L），颜色变化仅与抛光步骤相关，运动次数越多，颜色变化越大。

此外，研究还发现两种氧化锆的抛光结果存在差异，5Y-TZP 的 Sa 低于 4Y-TZP，5Y-TZP 在抛光后的颜色差异大于 4Y-TZP。在抛光步骤方面，2 步抛光系统在某些情况下能达到与 3 步抛光系统相似的效果，可能更具效率。

这项研究为口腔修复领域提供了重要的参考依据，临床医生可以根据这些结果，更合理地选择抛光系统和参数，以优化氧化锆修复体的表面质量，提高修复效果，为患者带来更美观、舒适且健康的口腔修复体验。然而，该研究也存在一定局限性，如使用的是单一制造商的未染色氧化锆材料，且抛光实验在二维平板上进行，并非多维口腔修复体。未来的研究可以在此基础上进一步拓展，以获得更全面、更具临床实用性的结论。