用于计算机辅助设计与制造咬合贴面粘接至切削牙本质模拟材料的准静态力学测试

我们希望开发一种机械测试技术，用于研究微创修复体或任何粘接在牙齿模拟材料上的固定义齿修复体的实际抗力和行为，而非使用天然牙齿以及通用的标准测试方法（如单轴和双轴弯曲试验）。由CAD/CAM技术切削而成的1毫米厚纳米陶瓷咬合贴面，因其较低的有效应变，其实际抗力优于传统的二硅酸锂材料。然而，两种材料均表现出足够的实际应变能力，无论是主动还是被动的最大咬合力条件下，均有望成为微创方案下后牙修复的优良材料。

对于希望测试新型修复材料的初学者牙科研究人员而言，这是一种简单且可重复的方法。首先，使用粗粒度和细粒度金刚砂车针，将牙科模型下颌第一磨牙的咬合面解剖结构均匀磨除1 mm，并对边缘进行斜面处理。接着，使用牙科实验室扫描仪对预备好的牙科模型进行扫描。

使用CAD软件中的OrthoAnalyzer打开扫描文件。在雕塑工具包窗口中，选择蜡刀工具，然后将直径设置为2.6毫米，层级设置为63微米。逐渐将每条根面相互拉近，使分叉的根融合为单根，以方便铣削过程。

接下来，使用五轴铣床从高压玻璃纤维层压材料中铣削出牙齿模拟染色体。在Autodesk Inventor Professional 2025中，设计一个夹具，使其能够贴合模型牙齿的牙根部分，并与聚氯乙烯端帽内部的空间对齐。然后，使用3D打印机以聚甲基丙烯酸甲酯或具有相似模量的材料为每颗测试牙齿打印一个夹具。

将根部结构与染料同聚氯乙烯端帽结合。混合冷固化低黏度环氧树脂，并将其浇注至模型牙齿的釉牙骨质界区域，注意避免污染咬合面。在室温下静置，使环氧树脂至少固化24小时，确保完全固化。

将牙齿代型的扫描文件导入CAD软件。在“方向”菜单中，确定咬合贴面的就位方向。在“界面”下，选择边缘线并标记扫描牙齿代型的边缘线。

然后，选择染色界面。在高级设置中，将粘接间隙调整为 0.025 毫米，额外粘接间隙调整为 0.050 毫米。接下来，在解剖设计下，从微笑库中的模板创建一个厚度为 1 毫米的𬌗面贴面。

根据需要使用工具调整饰面并进行雕刻。首先，将修复体置于已备好的主模染色体上，在万能测试机中，于硅胶填充的压缩头下施加40牛顿的载荷进行就位。使用发光二极管在正常模式下以1,000至1,200毫瓦每平方厘米的光强照射1至2秒，完成修复体的固化。

去除多余的粘接剂，并对每个表面继续光照固化20秒。固化后，将修复体从万能试验机上取下，置于37摄氏度的蒸馏水中保存48小时，以使粘接剂充分固化。测试前，使用细头永久性记号笔在修复体上用不同颜色绘制三条中-侧向参考线和三条前-后向参考线。

将测试样本置于配备5 kN载荷传感器并设置为压缩测试的力学试验机下压板中心位置。然后，将一个直径为5.5 mm的不锈钢球放置在修复体的中央窝处，使其与中心参考线的交点对齐。在样本周围放置一个保护性丙烯酸环，并在试验机前方安装碎片防护罩，以防止可能飞溅的碎片。

降低横梁，直至其几乎与钢球接触。然后将载荷和位移均设为零。接着以每分钟一毫米的速率施加压缩，直至修复体发生断裂，以载荷突然下降为标志。

记录骨折载荷。骨折后，移除碎片防护罩和丙烯酸环。小心收集测试样本及其碎片。

将目镜相机安装到体视显微镜上。使用体视显微镜软件以20倍放大倍数采集样品的俯视图和侧视图图像。进行扫描电子显微镜观察时，在釉质-牙骨质交界处切割样本，并将其置于超声波清洗机中的丙酮浴内。

标本空气干燥后，在其表面镀一层金。在250至300倍放大倍数下采集标本的正面和侧面图像。LD和RNC组断裂的咬合贴面的体视显微镜图像显示，在中央窝中央参考线交点处存在环形表面裂纹。

该裂纹属于赫兹锥形裂纹系统，延伸至修复体更深层。断裂面分析显示，除一个呈颊舌向断裂的RNC样本外，LD和RNC均一致地在远中舌侧部位发生断裂。扫描电子显微镜图像显示，由于纳米陶瓷填料的浸润，RNC的断裂表面呈现粗糙且呈纤维状，表明发生了塑性变形。

相比之下，LD断裂扩展得较为直接，形成了多个明显的断裂碎片。