天然牙的磨耗是一个自然过程，但是天然牙的过度磨损可以引起机体自身器官的损伤。全瓷修复体美观、颜色和层次感好，生物相容性高，已成为牙科修复的发展趋势。理想的修复体应该具有和牙体组织接近的磨损率，既可以很好地发挥修复功能，又不对天然牙造成过度磨损。研究天然牙和全瓷饰面瓷材料的摩擦磨损特性并探讨有关影响因素，具有重要的理论意义和实际临床应用价值。目的：通过体外摩擦磨损实验，观察天然牙磨损特性及增龄性变化；观察三种全瓷饰面瓷材料(Vintage-al，Vita-alpha，Cercon)与天然牙的磨损性能差异，并对其有关力学指标包括断裂韧性、三点弯曲强度、以及维氏显微硬度进行检测；观察载荷和频率的变化对天然牙和饰面瓷的磨损特性的影响；观察制作工艺对全瓷饰面瓷磨损特性的影响，以探讨影响其摩擦磨损行为的因素，为临床应用及材料优化提供摩擦理论依据。材料和方法：采用改进后的MM-200摩擦磨损实验机，观察天然牙牙釉质／牙本质的摩擦磨损行为(人工唾液润滑／干摩擦)；观察天然牙磨损性能的增龄性改变；观察全瓷饰面瓷材料(Vintage-al，Vita-alpha，Cercon)与天然牙釉质的摩擦磨损行为；进一步观察不同的载荷／频率下天然牙和全瓷饰面瓷的磨损行为；探讨制作工艺对全瓷饰面瓷磨损性能的影响，包括表面处理、烧结温度、烧结真空度以及烧结次数四种制作因素的影响。实验参数依据实验的要求设定。记录摩擦力矩数，计算摩擦系数，绘制摩擦系数-时间变化曲线；测量磨斑宽度；(扫描电镜)(scanning electron microscopy，SEM)／原子力显微镜(atomic force microscopy，AFM)观察；能谱分析(energy dispersion spectrometry，EDS)分析实验前后样品元素变化。检测有关力学指标包括显微硬度，断裂韧性和弯曲强度。结果：1在两种实验条件下，牙釉质和牙本质人工唾液润滑状态下磨斑均较干摩擦小(p＜0.05)；牙釉质的磨斑宽度值小于牙本质(p＜0.05)。牙釉质的维氏显微硬度高于牙本质(p＜0.05)。SEM结果发现牙釉质和牙本质磨斑形貌特征主要为犁沟和磨粒，其中牙釉质的变化较牙本质明显。不同年龄组的天然牙，磨斑宽度最小的是中年组天然牙，其次是年轻恒牙组，最大的是老年恒牙组，老年组和其他两组比较存在统计学差异(p＜0.05)；硬度值成年组与其他两组存在统计学差异(p＜0.05)。3D-AFM结果发现年轻恒牙的磨痕犁沟粗大清晰均匀，犁沟内可见到颗粒状磨屑；中年恒牙磨斑观察发现主要是犁沟为主，犁沟内少见颗粒状物质；老年恒牙磨斑形貌结果，犁沟不如前两组清晰，缺损和磨粒均明显增多。2 Enamel、Cercon、Vita-alpha和Vintage-al四种样本维氏显微硬度值比较存在显著差异(p＜0.05)；饰面瓷强度具有统计学意义(p＜0.05)；在断裂韧性比较中，Cercon与另外两种全瓷饰面瓷存在统计学差异(p＜0.05)。四种材料摩擦系数趋势由高到低排列如下：Vintage-al，Cercon，Vita-alpha，Enamel。磨斑宽度比较由高到低排列顺序依次为：Enamel、Vita-alpha、Cercon、Vintage-al，结果具有统计学意义(p＜0.05)。AFM结果Vita-alpha摩擦面可见大量的磨粒，犁沟效应较小；Vintage-al的犁沟效应却很明显，犁沟粗大而深，磨粒相对较少；Cercon的饰面瓷磨斑结果显示为磨斑清晰，犁沟均匀可见，磨粒散在分布，界于Vita-alpha和Vintage-al之间。EDS结果发现饰面瓷摩擦前后试件表面检测发现Al和Si降低，O元素增多；Cercon饰面瓷的Zr元素比例在摩擦后有所加大，说明Zr元素有较强的抗磨损特性。3天然牙在四种实验条件98N／200rpm、98N／400rpm、137N／200rpm和137N／400rpm进行摩擦磨损实验，高载荷高频率组的摩擦系数明显高于其他组。前三组实验状态实验进行平稳，磨斑表面比较光滑，牙釉质早期可以看到小的白色磨屑，后期可看到片状剥离块，局部见组织烧焦，偶伴随较大的黑色组织块出现，褐色磨屑出现，润滑液变浑浊；137N／400rpm组的牙釉质组织的摩擦学行为发生了较大的变化，磨斑增长速度加快，磨屑增多，颜色加深，磨斑表面有明显的氧化物覆盖，出现组织裂块。同一载荷不同频率和同一频率组不同载荷组磨斑宽度进行检验，除频率为200rpm在不同载荷时比较不具有统计学意义外，其他各组均具有统计学差异(p＜0.05)。磨斑表面形貌SEM观察天然牙在137N／400rpm组，磨斑表面出现了大量的组织裂片剥脱后形成的坑状结构及裂纹。Cercon饰面瓷在不同载荷不同频率时的摩擦系数-时间变化曲线图可以看出，高载荷组曲线变化较大，低频率组时在实验的40-50分钟左右达到峰值，然后再稳定在相对较低水平；高载荷高频率组则曲线直到70分钟左右才达到峰值，然后保持在相对高的水平。137N组的摩擦系数明显大于98N组；同一载荷时高频率组的摩擦系数值大于低转速组。高载荷高频率磨屑出现最早最多，润滑液最先浑浊，磨斑扩展最快。磨斑宽度由高到低排列顺序依次为137N／400rpm组，137N／200rpm组，98N／400rpm组，98N／200rpm组，同一载荷不同频率和同一频率不同载荷组间比较磨斑差异均具有统计学意义(p＜0.05)。磨斑形貌表面观察137N／400rpm组则除犁沟磨粒外，可见大量裂纹，提示在高载荷高频率组饰面瓷的疲劳磨损逐渐成为主要磨损类型。4在实验的最初阶段，上釉组磨斑扩展较快，表面形成的磨屑出现较早，润滑液较早变浑浊；在实验进行到一定时间，约30分钟左右，抛光组和上釉组的磨斑表面扩展和磨屑生成基本同步，到实验的最后阶段，材料的表面均可见到较均匀的摩擦磨损面，表面附着褐色的磨屑。上釉组的磨斑大于抛光组，但经SPSS 12.0软件，配对t检验(Paired Samples Statistics)，α=0.05为检验水准，进行统计分析，差异不具有统计学意义(p=0.056，p＞0.05)，说明两种表面处理方式对陶瓷材料的磨损性能的总体影响不大。烧结温度改变实验中磨斑扩展基本相同，但是烧结温度变化最大的两组820℃和860℃出现磨屑较早，润滑液浑浊早。磨斑宽度值间比较不具有统计学差异(p＞0.05)；说明在本实验范围内，温度的升降不能影响摩擦磨损性能的改变。形貌观察发现正常烧结的试件，磨斑清晰、犁沟和磨粒明显；温度降低者试件表面可见大的孔状结构，犁沟粗大，有中断；温度升高可见组织缺损，犁沟不明显。不同真空度烧结的试件在磨损实验中发现，随着实验的进行，磨斑扩展速度不一致，真空度低的试件扩展快，尤其是真空度为零时，实验中可见组织的崩脱，大片磨屑，摩擦表面不均匀，润滑液较快出现浑浊。磨斑宽度比较由高到低依次为：0Kpa组、37Kpa组、67Kpa组和97Kpa组，具有统计学差异(p＜0.05)；随着真空度的降低，磨斑宽度加大，经Pearson线性相关分析，二者之间存在着显著负性相关，相关系数为-0.773(p＜0.01)(2-tailed)；组间存在统计学差异(p＜0.05)。LSD法比较，发现除真空度为0Kpa和37Kpa，67Kpa和97Kpa两组比较不具有统计学意义(p＞0.05)，其他各组两两比较，差异均具有统计学意义(p＜0.05)。金相显微镜对烧结完成的试件进行观察，发现在不同真空度烧结下的试件最大差别，就是孔隙的比例和直径大小。真空度越低，孔隙比例越高，直径越大。形貌观察结果发现真空度低试件表面不均匀，犁沟深而且粗大，犁沟以及周围存在坑状结构；真空度高的试件组犁沟清晰，均匀，磨粒散在分布。烧结次数的增加，摩擦系数依次增大，摩擦系数由高到低顺序排列：饰面瓷烧结7次组，烧结5次组，烧结3次组，烧结1次组。磨斑宽度随着烧结次数的增加而增加，经Pearson线性相关分析，两者间存在正性相关，相关系数为0.584(p＜0.01)；磨斑结果经One-wayANOVY分析，差异具有统计学意义(p＜0.05)；LSD法比较发现烧结5次和5次以下的样品间，磨斑宽度差异不存在统计学意义(p＞0.05)；但是烧结7次组的磨斑比较与其他3组均存在统计学意义(p＜0.05)。扫描电镜发现随着烧结次数的增多，烧结3次、5次和7次的试件，则犁沟慢慢少见，组织裂隙较大。结论：牙釉质和牙本质具有良好的摩擦磨损性能，磨损类型主要为磨粒磨损、疲劳磨损和粘着磨损，牙釉质的耐磨性优于牙本质，唾液发挥着重要减摩耐磨作用。天然牙摩擦磨损性能呈现明显的增龄性，而且同天然牙表面硬度密切相关；成年恒牙的耐磨性最佳，年轻恒牙的耐磨性次之，老年恒牙的耐磨性最差。Vintage-al、Cercon、Vita-alpha三种全瓷饰面瓷呈现良好的摩擦磨损性能，耐磨性由高到低排列为：Vintage-al、Cercon、vita-alpha。磨损类型主要为磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损，磨损模式属温和磨损；磨损能力与其力学性能(如硬度、断裂韧性和强度)有一定的相关性。载荷／频率增加可以促进天然牙和全瓷饰面瓷磨损。天然牙由简单的二体磨损变成复杂的三体磨损，磨损类型由磨粒磨损和粘着磨损为主，转化为疲劳磨损、磨粒磨损和粘着磨损。饰面瓷磨损类型由磨粒磨损和粘着磨损为主，转化为疲劳磨损为主，其次是磨粒磨损和粘着磨损。制作工艺可以影响饰面瓷磨损行为：上釉和抛光影响早期陶瓷材料的磨损性能；实验温度跨度内烧结对饰面瓷的磨损性能无明显影响；烧结真空度的降低可以降低饰面瓷的抗磨损性能，磨斑宽度增大，二者间存在负线性相关；烧结次数增多可以降低全瓷饰面瓷的抗磨损性能，两者间存在正线性相关。