108 年 國立成功大學口腔醫學研究所乙組《牙體復形學》

本題主要在探討牙本質黏著劑的發展歷史、分類、作用機轉以及應用。這是牙體復形學中關於黏著系統的基礎知識，對於理解現代複合樹脂修復至關重要。

核心觀念：
牙本質黏著劑的演進與分類，以及新一代通用型黏著劑 (universal adhesive) 的特性。

詳解：

牙本質黏著劑的分類與演進，大致可分為以下幾類：

1. 酸蝕-沖洗黏著系統 (Etch-and-Rinse Adhesives)

   • 作用機轉：
     • 步驟一：酸蝕 (Etching)：使用磷酸 (phosphoric acid) 蝕刻牙釉質和牙本質。牙釉質形成微觀的凹凸不平，增加表面積；牙本質則移除礦物質，形成膠原蛋白網狀結構，並開啟牙本質小管。
     • 步驟二：沖洗 (Rinsing)：用水將酸蝕劑徹底沖洗乾淨。此時，牙本質的膠原蛋白網會因失去礦物質而塌陷，若未妥善處理（如使用乾燥或黏著劑滲透），可能影響黏著強度。
     • 步驟三：乾燥 (Drying)：用氣槍輕微吹乾牙本質，使其保持濕潤但無積水狀態 (moistened but not dessicated)。
     • 步驟四：塗佈底漆 (Priming)：塗佈含有親水性單體的底漆，使其滲透到牙本質膠原蛋白網和牙本質小管中。
     • 步驟五：塗佈黏著劑 (Bonding)：塗佈含有親水性與疏水性單體的黏著劑，與底漆反應，並與底層的樹脂基底材料形成互穿聚合物網絡 (Interpenetrating Polymer Network, IPN)。
   • 分類：
     • 二步驟系統 (2-step system)：
       • 3-step etch-and-rinse: 分別塗佈酸蝕劑、底漆、黏著劑。
       • 2-step etch-and-rinse: 酸蝕劑獨立，底漆和黏著劑合併為一步。
     • 三步驟系統 (3-step system)：分別塗佈酸蝕劑、底漆、黏著劑。

2. 自酸蝕黏著系統 (Self-Etch Adhesives)

   • 作用機轉：
     • 步驟一：塗佈自酸蝕黏著劑 (Self-etching Adhesive Application)：將含有酸性單體（如磷酸酯單體、羧酸單體、磺酸酯單體）的黏著劑直接塗佈在牙齒表面。這些酸性單體在蝕刻牙釉質和牙本質的同時，也與牙齒組織發生化學反應，同時達到蝕刻和滲透的效果。
     • 步驟二：乾燥 (Drying)：用氣槍輕微吹乾，避免過度乾燥。
     • 步驟三：塗佈黏著劑 (Bonding)：若為兩步驟自酸蝕系統，則此步驟為塗佈不含酸性單體的黏著劑。若為一步驟自酸蝕系統，則前述步驟已包含黏著劑。

本題旨在探討複合樹脂在光聚合過程中產生的體積收縮現象，這是臨床上複合樹脂修復常見且重要的問題。理解其原因、後果及影響因素，有助於臨床醫師採取預防措施。

核心觀念：
複合樹脂聚合收縮的機制、臨床問題及影響因素。

詳解：

複合樹脂的聚合收縮是指在光照或化學引發下，單體分子聚合形成聚合物時，分子間的距離縮短，導致材料整體體積減少的現象。

一、 聚合收縮的發生原因：

1. 分子結構的改變： 複合樹脂的主要成分是單體（如 Bis-GMA, UDMA, TEGDMA 等），這些分子在聚合前具有較大的平均分子間距離，並存在雙鍵。當聚合反應發生時，雙鍵打開，形成長鏈聚合物，分子重新排列，間距變小，從而導致體積收縮。
2. 能量釋放： 聚合反應是放熱反應，同時也是一個能量釋放的過程。分子從低能量的單體狀態轉變為高能量的聚合物狀態，伴隨著分子間距離的緊密結合。
3. 體積變化： 研究指出，複合樹脂的體積收縮約為 2-5%。這種體積上的減少是造成許多臨床問題的根本原因。

二、 聚合收縮可能造成的臨床問題：

1. 邊緣適應不良 (Poor Marginal Adaptation)：
   • 收縮會使樹脂從修復體邊緣向中心收縮，與牙齒結構之間產生縫隙（margin gap）。
   • 後果：
     • 繼發性齲齒 (Secondary Caries)：細菌和食物殘渣容易滲入縫隙，導致新的齲齒。
     • 術後敏感 (Post-operative Sensitivity)：牙本質小管暴露，受到冷、熱、機械刺激，引起牙齒敏感。
     • 邊緣染色 (Marginal Staining)：滲入的色素導致修復體邊緣變色。
     • 修復體鬆動或脫落 (Restoration Loosening or Debonding)：長期下來可能影響修復體的穩定性。
2. 應力產生 (Stress Generation)：
   • 收縮會對牙齒結構和材料本身產生內部應力。
   • 後果：
     • 釉質裂紋 (Enamel Cracking)：尤其是在牙釉質邊緣，可能產生微裂紋。
     • 修復體內的應力集中 (Stress Concentration within the Restoration)：可能導致修復體斷裂。
     • 牙本質應力 (Dentinal Stress)：將應力傳遞至牙本質，可能引起術後敏感。
3. 咬合干擾 (Occlusal Interference)：
   • 聚合收縮可能導致修復體的高度或形態發生微小變化，引起咬合的不協調。
   • 後果：
     • 咬合創傷 (Traumatic Occlusion)：可能引起對咬牙的過度磨損或牙周問題。
     • 顳顎關節不適 (TMJ Discomfort)。

三、 影響聚合收縮的因素：

1. 單體種類與分子量 (Type and Molecular Weight of Monomers)：
   • 低分子量單體 (Low Molecular Weight Monomers) (如 TEGDMA)：聚合收縮率較高，因為分子間距小，聚合後收縮明顯。

本題考查牙科美白治療的相關知識，包括其分類、所使用的藥劑及其潛在的副作用，是牙體復形學中涉及美學修復的重要部分。

核心觀念：
牙科美白的原理、分類、藥劑種類及臨床上可能出現的併發症。

詳解：

牙科美白 (dental bleaching) 是指利用化學氧化劑來改變牙齒的顏色，使其變得更白亮。其原理主要是通過氧化劑分解牙齒表面和深層的色素分子，將大、有色、不飽和的色素分子分解成小、無色、飽和的分子。

一、 牙科美白治療的分類：

牙科美白治療主要根據施作地點和方式分為兩大類：

1. 診室美白 (In-office Bleaching) / 專業美白 (Professional Bleaching)

   • 特點： 在牙醫診所由專業人員操作，使用高濃度的美白劑，治療時間短，效果顯著且快速。
   • 操作方式： 通常使用高濃度過氧化氫 (hydrogen peroxide, HP) 或過氧化脲 (carbamide peroxide, CP) 的美白凝膠，並可能輔以光照 (light curing) 或雷射 (laser) 加速反應。
   • 優點： 效果顯著，可在一次或數次治療中達成目標顏色。
   • 缺點： 費用較高，可能增加術後敏感的機率，需嚴格的牙齦隔離。

2. 居家美白 (At-home Bleaching) / 自我美白 (Home Bleaching)

   • 特點： 由患者在家中自行操作，通常使用低濃度的美白劑，治療時間較長（數天至數週）。
   • 操作方式：
     • 客製化牙托配合美白劑 (Customized Trays with Bleaching Agent)： 牙醫製作與患者牙弓緊密貼合的牙托，患者將低濃度的美白劑（通常是過氧化脲，CP，因其釋放速度較慢，對牙齒結構較溫和）置入牙托中，每日配戴數小時或夜間配戴。
     • 預充式牙托 (Pre-filled Trays)： 市售的預充式牙托，方便使用，但貼合度可能不如客製化牙托。
     • 美白牙貼 (Whitening Strips)：將含美白劑的薄片貼附於牙齒表面。
     • 美白牙膏 (Whitening Toothpaste)：含有輕微研磨劑或極低濃度美白成分，主要用於維持美白效果或輕微去除表面染色。
   • 優點： 費用相對較低，患者可自行控制治療進度，術後敏感機率相對較低。
   • 缺點： 效果較慢，需要患者配合，若使用不當可能造成牙齦刺激或吞食美白劑。

二、 美白治療使用的藥劑：

牙科美白的主要活性成分是氧化劑，它們可以分解色素。

1. 過氧化氫 (Hydrogen Peroxide, HP)

   • 濃度： 診室美白中常用濃度為 15% - 40% HP。居家美白中濃度較低，約 3% - 10% HP。
   • 作用機制： HP 分解產生自由基 (free radicals)，這些自由基會攻擊色素分子中的雙鍵，使其氧化分解，顏色變淺。HP 的分子量較小，可穿透牙釉質和牙本質，作用較快。
   • 優點： 作用快，效果顯著。
   • 缺點： 濃度高時刺激性較強，容易引起牙齒敏感和牙齦灼傷。

2. 過氧化脲 (Carbamide Peroxide, CP)

本題主要在探討氧化鋯陶瓷 (zirconia ceramics) 的材料科學特性，包括其相組成、獨特的增韌機制以及在牙科臨床上的應用。這是關於全瓷修復材料的重要內容。

核心觀念：
氧化鋯陶瓷的相結構、相變韌化原理及其在牙科修復中的應用。

詳解：

氧化鋯 (Zirconium dioxide, ZrO₂) 是一種具有優異機械性能和生物相容性的陶瓷材料，因其高強度、高斷裂韌性，在牙科領域獲得廣泛應用。然而，純氧化鋯在不同溫度下存在三種晶體相：單斜相 (monoclinic)、四方相 (tetragonal) 和立方相 (cubic)。這三種相的穩定性受溫度影響，且在相變過程中體積變化很大，這對材料的應用是不利的。為了克服純氧化ZrO₂的穩定性問題，通常會添加穩定劑（如 Yttrium, Y₂O₃；Magnesium, MgO；Calcium, CaO）來穩定特定的晶體相，從而獲得具有優異性能的氧化鋯陶瓷。

(a) 相組成 (Phase Composition)

穩定化的氧化鋯陶瓷主要有以下幾種相組成，根據穩定劑的種類和含量不同，會形成不同的相：

1. 部分穩定四方相氧化鋯 (Partially Stabilized Tetragonal Zirconia, PSZ)

   • 穩定劑： 通常是 Y₂O₃ (如 3mol% Y₂O₃)。
   • 相組成： 在室溫下，主要為亞穩態的四方相 (tetragonal phase, t-ZrO₂)。少量單斜相 (monoclinic phase, m-ZrO₂) 可能存在於晶界。
   • 特性： 具有相變韌化能力，是目前牙科應用最廣泛的氧化鋯。

2. 全穩定立方相氧化鋯 (Fully Stabilized Cubic Zirconia, FSZ)

   • 穩定劑： 通常是 Y₂O₃ (如 8mol% Y₂O₃) 或 MgO。
   • 相組成： 在室溫下，主要為穩定的立方相 (cubic phase, c-ZrO₂)。
   • 特性： 具有較好的透光性，但強度和韌性較 PSZ 低，且無相變韌化能力。早期用於製作仿鑽石。

3. 四方相多晶氧化鋯 (Tetragonal Zirconia Polycrystals, TZP)

   • 穩定劑： 通常是 Y₂O₃ (如 3mol% Y₂O₃)。
   • 相組成： 在加工和燒結後，在室溫下為亞穩態的四方相。
   • 特性： 透過相變韌化機制，具有極高的強度和斷裂韌性。

牙科領域最常用的是基於 Yttria 的部分穩定四方相氧化鋯 (Y-TZP)，其主要的相組成是在室溫下穩定存在的亞穩態四方相 (t-ZrO₂)。

(b) 相變韌化 (Transformation Toughening) 機制

這是氧化鋯陶瓷最重要的特性之一，也是其高強度和高斷裂韌性的來源。