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CAD/CAM 陶瓷材料 – Celtra Duo
Chairside CAD/CAM Materials - Celtra Duo

隨著 CAD/CAM 技術的成熟,牙醫師已可於 Chair-side 獨立完成臨床上大部分的贋復物;在這同時,由於不再受限於包埋蠟型壓鑄成型方式,贋復材料的選項也增加了,這是一個很大的優點,但同時也開始考驗著牙醫師對材料的認識,為了增進牙醫師對這些新材料的認識,我們會有一系列的文章介紹這些瓷塊。

本文介紹一種新型態的混合陶瓷  Celtra Duo,雖然目前相關文獻還不多,內文簡單的整理了目前能取得的資料。

 


前言

一般來說,影響 CAD/CAM restorations 長期成功率主要有幾項因素:牙齒修磨的品質、材料的選擇及後製過程、黏著的方式、以及臨床的操作等。截至目前臨床上最常見的 CAD/CAM 贋復物失敗原因為材料的 Chipping 與 Fracture。因此,尋找機械性質更好的材料便成為近年來材料研發領域的目標之一,而混合型陶瓷材料也逐漸在現今的牙科治療中嶄露頭角,Celtra Duo 便是此類混合型陶瓷材料的產品之一。

 


Celtra Duo

Source: https://www.dentalcadcam.de/en/blocks-for-cerec-inlab/degudent/celtra-duo-cad.html

Celtra Duo 成份為氧化鋯強化矽酸鋰 (Zirconia-reinforced lithium silicates, ZLS),於玻璃陶瓷內融入 10% 氧化鋯,為一混合型陶瓷材料。

 

融入的氧化鋯,因其微粒高度溶解於玻璃陶瓷中,使得氧化鋯微粒之間並不會形成結晶,反而是影響矽酸鋰 (Lithium silicates) 微粒之間的結晶型態,所形成的結晶大小約為二矽酸鋰晶體 (Lithium disilicates) 的五分之一,進而達到良好的光學性質(如半透明度 (Opalescence)、螢光 (Fluorescence)、變色龍效應 (Cameleon effect) 等),同時也提升了材料的可拋光性 (Polishablility)。

圖一. 於電子顯微鏡下,可以觀察到氧化鋯強化矽酸鋰 (Zirconia-reinforced lithium silicates, ZLS) 與二矽酸鋰 (Lithium disilicates, LS2) 不同的結晶大小。左側爲二矽酸鋰 (LS2) ,主要組成晶格明顯較大;右側為氧化鋯強化矽酸鋰 (ZLS) ,主要組成晶格較為細小,但依然保有高度矽酸鋰晶體成分。 Source: Celtra Duo Dentist Brochure from Degudent. Edited.

 

除了強化結構之外,加入氧化鋯另一個重要的理由,是為了改善二矽酸鋰最為人詬病的的可加工性 (Machinability),增加材料韌度讓機器研磨時減少 Chipping,使得贋復體能擁有更高的邊緣穩定性 (Edge Stability)。

圖二.  Celtra Duo 與 Empress CAD (Leucite)、VITA Mark II (Feldspar)、e.max CAD (LS2) 等材料的邊緣穩定性比較。 Source: Celtra Duo Dentist Brochure from Degudent. Edited.

 


機械性質

在 2017 年 Dr. Marc Schmitter 於 Heidelberg University 所做的口外實驗研究中,比較了 Celtra Duo (ZLS)、IPS e.max CAD (LS2)、以及 VITA Mark II (Feldspar) 三種陶瓷材料所製作而成的前牙牙冠,經過 Artificial aging cycle(以平均 70 牛頓、 120 萬次撞擊循環,模擬口內咬合力量)及 Thermal cycle(攝氏 6.5 – 60 度、1 萬次溫度循環,模擬口內環境)前後其材料的 Fracture strength。

結果顯示不論是否經過 Artificial aging cycle,混合了氧化鋯的 Celtra Duo 的強度表現都優於其他兩種材料。

圖三. Celtra Duo、IPS e.max CAD、VITA Mark II 三者於 Artificial aging cycle 前後,材料 Median fracture strength 的比較。 Source: Celtra Duo Dentist Brochure from Degudent.

 


適應症以及修磨建議

根據原廠的建議,Celtra Duo 多用於單牙冠贋復物,例如:ant./post. crown、inlay/onlay/overlay、veneer。

圖四. 原廠建議適用於 Celtra Duo 的 Indication。 Source: http://www.celtra-dentsplysirona.com/Duo/The_material.htm

 

為了達到理想的抗撓強度 (Flexural strength),Celtra Duo 於各種不同適應症之下有不同的最小厚度需求。

圖五. 原廠建議之各種贋復物最小厚度。 Source: Celtra Duo Preparation Guide.

 


後製處理

研磨完成後的 Celtra Duo ,可依據是否再次進爐分為兩種處理方式:
Hand Polish  以及  Stain & Glaze /  Dry Firing。 這也是它為何命名為 Celtra “Duo” 。

Source: http://www.celtra-dentsplysirona.com/Press/Features_Benefits.php
  • Hand Polish

Celtra Duo 本身具有良好的可拋光性,因此經過簡單的拋光程序處理後,不需要再次進爐即可減少大部分研磨時表面所造成的微小裂紋 (microfracture),大幅降低對於對咬牙的磨耗,但贋復物的強度相對較低,大約為 220 MPa。

 

  • Stain & Glaze / Dry Firing

和傳統玻璃陶瓷材料一樣,Celtra Duo 也能夠經由外染與上釉的處理,使贋復物外觀表現更趨自然。

因為 Celtra Duo 是已完全結晶化 (fully-crystalized) 的瓷塊,再次進爐後並不會造成體積的改變,所以可直接放置於燒結盤上而不需要以任何支撐物支撐。當瓷爐溫度達到攝氏 820 度時,會讓 Celtra Duo 表面的晶格進入熔融狀態,使得研磨時於 Celtra Duo 表面所造成的微小裂痕 (microfracture) 被 “ 治癒 (healed) ”,以達到提升贋復物強度的效果。經過此程序處理的 Celtra Duo,贋復物強度大約為 370 MPa。

而 Dry Firing 是一種相對快速的後製過程,不經過外染與上釉的步驟,處理時間縮短至大約 15 分鐘內可完成。Celtra Duo 表面經過簡單的拋光處理後,直接再次置入瓷爐內,也可達到類似的強度。經過此程序處理的 Celtra Duo,贋復物強度大約也是 370 MPa。

 

圖六. 比較 Celtra Duo 和二矽酸鋰 (LS2) 陶瓷,經研磨後所需的處理時間及可到達的強度。 Source: Celtra Duo Dentist Brochure from Degudent. Edited.

 


黏著

根據 2015 年 Dr. Martin Rosentritt 所做的口外實驗研究指出,相較於使用 Glass-ionomer cement 或者 Self-etch/self-adhesive cement,使用 Dual-cure resin cement(此篇研究使用 Ivoclar Vivadent Variolink II)能讓 Celtra Duo 擁有較高的 Fracture load。

雖然臨床上的研究報告目前仍不足,但在有更多證據證明 Non-adhesive cements 也同樣擁有良好的黏著能力前,臨床上還是會先建議使用 Dual-cure resin cement 黏著 Celtra Duo 贋復物。

 


結語

當牙科治療進入數位時代,材料的發展已由傳統的長石類玻璃陶瓷 (Feldspar)、二矽酸鋰 (Lithium disilicates)、和氧化鋯 (Zirconia) 等單一材料逐漸轉向混合型陶瓷材料的研發,藉由融合各種不同類型陶瓷的優點及特性,使贋復材料的性質更趨理想。

綜合所有目前可用文獻,經氧化鋯強化的矽酸鋰 (Zirconia-reinforced lithium silicates) 能提供略高於二矽酸鋰 (Lithium disilicates) 的機械性質以及可拋光性,更重要的是改善玻璃陶瓷的可加工性,減少研磨邊緣的 Chipping,是一種專為 CAD/CAM 而生的材料,目前能使用的適應症為單顆贋復物。Celtra Duo 為完全結晶化的瓷塊,因此可根據臨床狀況以及強度的需要,決定是否要進爐加工,提供更多的自由度。黏著目前建議以 Dual-cure resin cement 為主。目前在臨床上的成功率尚未有太多的文獻,仍需要更進一步的研究。

 


Reference

1. Dennis J. Fastbinder, Concepts for Maximizing Longevity With High-strength Ceramic Restorations Using Celtra Duo, CEREC Doctors Magazine, 2016;Q4:50-56
2. Dentsply Celtra Duo Dentist Brochure.
3. Dentsply Celtra Duo Dental Ceramics Fact File.
4. Preis V, Behr M, Hahnel S, Rosentritt M. Influence of cementation on in vitro performance, marginal adaptation and fracture resistance of CAD/CAM-fabricated ZLS molar crowns. Dent Mater 2015 31:1363-1369.
5. Schwindling, F. S., Rues, S., & Schmitter, M.. Fracture resistance of glazed, full-contour ZLS incisor crowns. Journal of Prosthodontic Research, 2017.
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