CAD/CAM一体成型纤维桩核对修复下颌前磨牙漏斗状根管的桩核适合性及抗折性能的影响

周露阳， 屈直

(锦州医科大学 附属第二医院 口腔修复科， 辽宁 锦州 121000)

继发龋、桩核冠修复失败、根管治疗失败等大面积牙体缺损可形成漏斗状薄根管.伴随牙体修复技术的不断进步，保存漏斗状根管可有效延长牙齿使用寿命，为有种植需求的年轻患者保存骨量，减缓老年人骨吸收速度与修复提供更多选择.对于薄壁残根多采用桩核系统修复[1]，传统方法多选择金属桩核，拥有较好的桩核适合性，但由于其弹性模量远高于牙本质常导致牙体不可修复性根折且金属材料会影响放射线成像，故已渐被弃用.目前临床多选用弹性模量接近牙本质的预成纤维桩，但其尺寸有相对局限性，无法匹配牙本质大量缺失的残根，需联合树脂才满足修复需求，存在受力时桩核内部材料应力传递不均等弊端.

本实验选择研究弹性模量接近牙本质的可切削新型材料-纤维复合加强树脂块，即应用计算机辅助设计与制作(computer aided design/computer aided manufacture,CAD/CAM)技术，通过精确扫描与数字化设计切削出个性化一体成型纤维桩核，具备良好的根管适合性、无毒害、颜色透明度高，结合了传统修复材料的优点.选用CAD/CAM一体成型纤维桩核与目前临床效果优异的预成纤维桩联合树脂间接法制备桩核分别对离体下颌前磨牙漏斗状根管进行修复，对比两组桩核的根管适合性及体外抗折能力，为临床应用提供实验参考依据.

1 资料与方法

1.1 材料与设备

选取在锦州医科大学附属第二医院完整拔除的颊舌径、近远中径及根长均相近的单根下颌前磨牙22颗.要求患者年龄为20～35岁，牙体无龋坏、牙体缺损及充填体，10倍显微放大镜下观察牙体表面无隐裂，X线确定单根管未做过根管治疗且根管较直，根尖发育完全.

纤维复合加强树脂材料块与预成纤维桩购自北京欧亚瑞康公司;钴铬铸造合金购自德国BEGO公司;SUPER-BOND C&B购自日本NISSIN公司；双固化桩核树脂水门汀,LUXACORE Z-DUAL购自德国DMG公司，常温固化型自凝树脂购自上海齿科材料公司,SO-21金刚砂车针、P钻购自日本玛尼公司；X-SMART根管治疗马达、LED 50 TPC光固化机为美国登士柏公司产品；热牙胶充填仪为德国VDW公司产品；WNB7-45恒温水浴箱为德国MEMENT公司产品；英斯特朗双立柱台式电子万能电子实验机为美国INSTRON公司产品；慢速切割机为美国BUEHLER公司产品；Hitachi S-3000型扫描电子显微镜为日本HITACHI公司产品.

1.2 方法

1.2.1 分组

将符合条件的22颗样本牙按慢速切割机产品使用说明垂直于牙体长轴沿牙釉牙骨质界冠方2.00 mm截冠[2].保留至少14.00 mm牙根.按随机数表法随机均分成两组，每组11颗，A组:CAD/CAM一体成型纤维桩核；B组:预成纤维桩联合树脂间接法制备桩核.两组中各随机抽取1颗用于电镜观察，其余用于抗折性实验.

用精确度为0.01 mm的游标卡尺测量每颗样本牙的根长、齐平-釉牙骨质界的近远中径、颊舌径.用 SPSS 21.0 统计软件对两组数值进行单因素方差(one-way ANOVA)分析，结果显示两组样本无统计学差异(P>0.05，表1).

表1两组样本牙颊舌径、近远中径和根长

组别n颊舌径近远中径根长A组115.11±0.327.51±0.3714.07±0.30B组115.04±0.317.44±0.2414.18±0.38

1.2.2 模具的制作

取牙中牙冠最符合生理形态、根径较大的样本牙，用硅橡胶印模材制取牙冠印模,作为实验统一制作铸造金属全冠的模具[3].持续冷水冲洗条件下预备牙冠：于釉质牙骨质界冠方2.00 mm水平制作宽度1.00 mm直角肩台，颊侧、舌侧、近远中侧高度分别为5.50、3.00、2.50 mm，聚合度为6°.将1.00 mm厚硬质塑料膜片压模制作完成桩核模具.

1.2.3 漏斗状根管制备

根据产品说明使用根管治疗马达X-SMART安装ProTaper扩大锉进行根管预备，热牙胶充填根管．用#1～4P钻预备直径2.50 mm，深度10.00 mm桩道，保留根尖封闭约为4.00 mm.制备与根截面形态一致厚2.00 mm、宽1.00 mm的环形中空塑料膜片覆盖于根截面上，将手机安装SO-21金刚砂车针标记6.00 mm，由桩道中心均匀向四周敞开根管颈1/3，制备1.00 mm厚薄壁根管，7.00 mm 以下部分至根管封闭区根管壁预备量均匀减少，制成漏斗状根管．根管内壁光滑平整无台阶(图1).

图1 漏斗状根管示意图

1.2.4 桩核与冠的制作与黏固

A组：按文献[4]制备桩核蜡型，冠内桩核部分用桩核模具统一制作.蜡型完成后表面喷涂遮光层置于Shining 3D扫描仪进行立体扫描，整合形态数据通过Exo Cad Dental DBCAM软件创建一体成型桩核CAD 数字模型，转化为stl格式(图2)后应用SUM3D Dental软件在虚拟纤维块内定位铣销位置，通过Aidite CAD/CAM 250i铣销设备制出CAD/CAM一体成型纤维桩核，在0.28 mPa压力下笔式喷砂机垂直于纤维桩表面以粒度为100.00 μm的Al2O3沙粒喷砂处理20 s后备用.

图2 CAD/CAM一体成型纤维桩核CAD模型

B组：将预成纤维桩用体积分数为75%酒精棉球擦拭消毒吹干后同A组桩核喷砂处理备用.硅橡胶翻制漏斗状根管石膏模型，于模型根管壁内涂布一层分离剂，气枪吹干后将双固化桩核树脂水门汀注射头插入根管底部，由下至上缓慢均匀注入至平齐根管口，将预成纤维桩由根截面中心竖直插入至根管底部固定，光照固化60 s.硬固后在根截面覆盖桩核模具(冠顶部制备直径3.00 mm圆孔，可注入树脂及预成纤维桩伸出)分层灌注双固化桩核树脂水门汀堆塑桩核部分，固化后截除多余预成纤维桩，修整桩核边缘，完整取出整体桩核光照固化不同方位各20 s，制备完成预成纤维桩联合树脂间接法桩核，喷砂备用.

试戴桩核，保证桩核完全就位根管内稳定无动度，用体积分数为75%酒精棉球擦拭消毒吹干.将各样本牙根管使用体积分数为75%酒精棉球擦拭，体积分数为2.5%次氯酸钠溶液与体积分数为17%EDTA溶液交替冲洗根管壁10次[5]，用气枪和吸潮纸尖冲洗吹干根管.SUPER-BOND C&B green activator酸蚀两组桩核及根管内壁15 s后冲洗吹干.根据说明使用SUPER-BOND C&B将两组桩核分别对应黏接于竖直固定的漏斗状根管内完全就位，60N压力下保持5 min.(图3、图4).所有牙样本按扫描后的牙冠印模尺寸利用3D打印法统一制作钴铬金属冠，根据说明使用SUPER-BOND C&B 分别黏接于各个样本牙完全就位，50N压力下保持5 min.黏固后去除多余黏接剂.

图3 CAD/CAM一体成型纤维桩核就位示意图

图4 预成纤维桩间接法桩核就位示意图

1.2.5 切片制作

将样本牙牙冠朝上竖直固定于底边边长1.50 cm，高2.50 cm的正立方体模具中央，根尖接触模具底.缓慢注入自凝树脂填满模具.硬固后用慢速切割机沿垂直牙长轴方向分别切取距根尖12.00、9.00、6.00 mm处1.00 mm厚牙切片，即分别取自样本牙根颈部、根中部和根尖部.将切片冠向面确定为扫描电镜观察面，按400～1 000目砂纸顺序进行抛光，清洗吹干后保存于无水酒精中备用.

1.2.6 电镜观察

将两组牙切片分别在扫描电镜下以500放大倍数观察不同部位桩核与根管壁黏接区图像.

1.2.7 抗折裂载荷测试

将样本牙釉牙骨质界下 2.00 mm以下牙根表面均匀缠绕0.20 mm 厚聚乙烯薄膜5周模拟牙周膜.竖直插入装有自凝树脂的边长为3.00 cm的正方体金属试件中，包埋高度为牙釉牙骨质界下 2.00 mm.将试件固定在万能电子实验机特制夹具上，以方向与牙体长轴成30°，直径为2.00 mm的加载头作用于颊尖舌斜面工作尖上，100 kg传感器，加载速度 1.00 mm/min，记录试件破裂时的最大负荷及折裂模式.

1.3 统计学方法

用SPSS 21．0 软件进行统计数据分析，单因素方差(one-way ANOVA)分析,P<0.05 为有统计学差异.

2 结果

2.1 扫描电镜结果

A组3个部位桩核的根管适合度均好于B组.A组3个部位桩核与根管壁间黏接剂厚度无明显变化(图5、图6、图7)；B组3个部位桩核与根管壁间黏接剂厚度按冠根方向依次层厚(图8、图9、图10)；B组根尖区桩核与根管壁间出现明显空隙(图10)，预成纤维桩与树脂联合区及桩核树脂内均可见气泡混入(图11).

A：CAD/CAM纤维桩核；B：CAD/CAM纤维桩核树脂填料；C：CAD/CAM纤维桩核纤维束；D：牙本质.

A:CAD/CAM integrated fiber post and core; B:CAD/CAM fiber post and core resin filler; C:CAD/CAM fiber post-core fiber bundles; D:Dentine.

图5 CAD/CAM纤维桩核根颈部

Fig.5 CAD/CAM fiber post and core neck of root

A：CAD/CAM纤维桩核；D：牙本质.

A:CAD/CAM integrated fiber post and core; D:Dentine.

图6 CAD/CAM纤维桩核根中部

Fig.6 CAD/CAM fiber post and core middle of root

A：CAD/CAM纤维桩核；D：牙本质.

A:CAD/CAM integrated fiber post and core; D:Dentine.

图7 CAD/CAM纤维桩核根尖部

Fig.7 CAD/CAM fiber post and core bottom of root

D：牙本质； E：预成纤维桩联合树脂桩核；F：预成纤维桩联合树脂桩核树脂填料.

D:Dentine; E:Preformed fiber piles and resin post cores; F:Preformed fiber post combined with resin post and core resin filler.

图8 预成纤维桩联合树脂桩核根颈部

Fig.8 Preformed fiber piles and resin post cores Neck of root

D：牙本质； E：预成纤维桩联合树脂桩核.

D:Dentine; E:Preformed fiber piles and resin post cores.

图9 预成纤维桩联合树脂桩核根中部

Fig.9 Preformed fiber piles and resin post cores middle of root

D：牙本质；E：预成纤维桩联合树脂桩核；G：预成纤维桩联合树脂桩核与根管壁间空隙.

D:Dentine; E:Preformed fiber piles and resin post cores; G:Pre-fibre piles combined resin core and root canal wall gap.

图10 预成纤维桩联合树脂桩核根尖部

Fig.10 Preformed fiber piles and resin post cores bottom of root

H：预成纤维桩联合树脂桩核纤维束；I：气泡.

H:Preformed fiber piles combined with resin-cored fiber bundles; I:bubble.

图11 预成纤维桩纤维与桩核树脂联合界面

Fig.11 Prefabricated fiber pile fiber and post-core resin joint interface

2.2 抗折性能测试结果

两组最大抗折载荷(表2).单因素Levene方差齐性检验：F=0.12,P=0.74,方差齐.A组最大抗折载荷大于B组，两组间有统计学差异(F=94.34，P<0.001).两组断裂模式(表3).CAD/CAM一体成型纤维桩核抗折强度较高，两组可修复性断裂样本牙例数分别为：A组7例；B组4例.不可修复性断裂样本牙例数分别为：A组3例；B组6例.

表2两组样本牙最大抗折载荷比较

组别n最大载荷A组10530.50±43.59B组10351.10±38.88

表3两组样本牙的折裂模式比

Table3Comparisonoffracturepatternsbetweenintwogroupsofsamplesteeth

组别n可修复性折断不可修复性折断桩脱落/折断根颈1/3折根中1/3折根尖1/3折A组102530B组102251

3 讨论

漏斗状薄壁残根常见于牙体外伤、根内吸收、龋坏且长期未修复等患牙，由于其缺失牙本质过多，残留部分已无法为修复材料提供足够支撑，需要尽量保存剩余牙体组织完成修复延长患牙使用时间和效果，有研究证明桩核冠可有效保留牙本质，改善牙根应力分布，增加牙体抗折强度，已成为修复漏斗状根管的首选修复方式.漏斗状残根根管口水平高度多低于或齐平釉牙本质界，难以制备有效牙本质肩领[1,6].另有研究说明通过正畸牵引后进行桩核修复效果仍欠理想，故本实验中样本牙均不制备牙本质肩领[7-8].

桩核适合性实验中得到A组桩核的根管适合性在根颈部、根中部和根尖部均明显对应好于B组，A组3个部位桩核与根管壁间黏接剂厚度几乎没有变化，而B组由冠至根方向桩核与根管壁间黏接剂厚度明显不断增厚，可能是由于：①A组桩核将桩核蜡型扫描后经计算机控制精确切削纤维加强树脂块制成.精准度较高.B组桩核是通过在体外翻制的根管石膏模型中堆塑光固化桩核树脂制成，Felix等[9]研究表明在光照距离大于6.00 mm时，树脂表面接收到光照能量将下降超过50%，而B组中根管内桩核深度已达到10.00 mm左右，故根中至根尖部分桩核树脂可能未充分固化，虽然延长光照时间可增加固化强度，但120 s后固化程度将不再提高，若根尖部分始终无法固化完全，即使取出整体桩核在体外进行二次固化也无法确保桩核的适合性，且延长了桩核制备时间.②A组桩核材料是由无数条同方向的纤细玻璃纤维互相叠盖，并充分浸润在树脂中融合成一个紧密的整体，切削过程中纤细玻璃纤维没有移位.因此桩核整体材质均匀稳定，形态与根管高度吻合.B组因预成纤维桩直径无法匹配漏斗状根管而用大量桩核树脂充填替代牙体组织，同时充当了预成纤维桩的黏接剂作用，Roberts等[10]认为光固化树脂黏接剂有发生收缩形变的倾向，响桩核适合性，因此不推荐使用其黏接纤维桩.

本实验研究对象为下颌前磨牙，其在咀嚼运动时受力方向多为沿功能面即颊尖颊侧功能性外斜面的侧向咀嚼力，研究得出牙体受到侧向压力比平行牙长轴方向压力对牙体组织伤害更大[11].故漏斗状根管余留牙本质可能对抗折力起到决定性作用，尽量恢复牙体的抗折能力或是提高漏斗状根管远期修复效果的有利前提.

在牙体桩核修复的抗折性研究中，桩核材料的性质是决定修复是否成功的关键因素[12].其中弹性模量是重要的参考指标.正常牙本质的弹性模量约为18.6 GPa，当弹性模量大于牙本质过多时，如铸造金属桩核弹性模量约为100～200 GPa，受力时应力直接沿着铸造金属材料传至牙根下1/3部分的牙本质，造成局部牙本质应力集中升高，最终导致釉牙骨质界下的垂直或斜形不可修复性根折[13-14]，生物材料在使用金属桩核时，应尽量使用生物相容性较好的材料，如金合金、钴基合金或钛合金，但因金属材料还具有影响美观及放射线成像等缺点，故目前临床上已逐渐被弹性模量接近牙本质的材料替代，本实验选择研究的两种桩核材料均满足此条件.然而实验结果A组桩核抗折能力明显优于B组桩核，差异可能来源于下列原因：①A组桩核材料在扫描电镜下观察到桩核横截面整齐排列的纤维束断面，纤维束间隙树脂填料颗粒大小均匀一致，桩核与根管壁紧密结合成一个整体，承受加载力时样本牙内力量传递分散均匀，而B组桩核树脂填料颗粒大小不均导致受力时桩核树脂内传导偏差，且桩核由预成纤维桩和桩核树脂两种材料构成，受力时不同材料间形成应力点导致局部受力集中，导致样本牙整体抗折能力下降.同时，黄靖等[15]与王瑞霞等[16]的研究指出当纤维桩修复占据根管较大空间时，黏结剂厚度普遍增加，牙根的抗折性能随之降低.②扫描电镜下得到A组桩核适合度较好，受力时与根管壁构成同质一体并可替代牙体组织承担一部分载荷，减少对剩余牙体组织破坏的可能.因此样本牙断裂方式多为可修复性断裂.B组桩核适合性较差，且根尖部桩核与根管壁间有明显空隙，受力时在根管壁形成应力集中点，降低抗折能力，且B组发生纤维桩与复合树脂间折断情况，可能由于牙体内界面过多而导致多数样本牙为不可修复性根折.与Turner[17]提出适合性较好的桩核可显著提高牙齿的抗折能力，适合性较差时桩与根管间将形成杠杆力导致牙根更易发生折断的观点一致.人体正常咀嚼力大小约为280 N，因此,本实验中两组桩核修复方法均可满足临床需求.

本实验中桩核与牙冠的黏接均选择使用SUPER-BOND C&B，一种化学固化类黏接剂，无需光照，固化过程对树脂聚合收缩影响小于一般的树脂类黏结剂，其成分为不含填料的聚甲基丙烯酸甲酯树脂，抵抗荷载压力的能力更佳[18].

CAD/CAM一体成型氧化锆桩核研究中，由于氧化锆材料弹性模量相对于牙本质过高且材料脆性较大，拆除较困难等缺点限制了其在临床中的推广.而CAD/CAM一体成型纤维桩核具有良好的根管适合性，接近牙本质的弹性模量、较高的抗折性能、美观无毒、精确、制备快速，增加了患者治疗舒适度，同时提高医生的工作效率.优于传统桩核的加工方式，对于治疗漏斗状根管等复杂病例具有一定发展前景.但对于椅旁CAD/CAM系统应用及多根管牙体的一体化桩核修复效果还有待进一步技术支持和临床实验研究.