可塑纤维桩修复前磨牙邻面缺损的实验研究*

李 宁 王 丁 白保晶

前磨牙由于其位置及解剖结构的特点，龋坏率高达30-55%[1-4]，造成的缺损常齐龈或位于龈下较深[5-7]，患者就诊时已经累及牙髓及根尖周组织，此时需要进行完善的根管治疗和桩核冠修复来控制感染和恢复功能。但前磨牙的单根管多为不规则的扁圆形或椭圆形，修复时常用的桩核材料为铸造金属桩、CADCAM 氧化锆桩、预成纤维桩：铸造金属桩和CADCAM氧化锆桩可以恢复牙体缺损的范围较大，与根管壁及牙体组织贴合性好，但其弹性模量明显大于牙本质，远期折裂率较高，且折裂模式不利于再次修复[8,9]；预成纤维桩可以恢复的牙体缺损范围较小，外形为圆柱状，与不规则根管适合性差，可能会影响桩的固位及树脂粘接后的微渗漏等。可塑纤维桩可以塑成与根管形态一致的根桩并恢复较大范围的牙体缺损，弥补了预成纤维桩临床应用中的部分不足。本研究拟通过体外循环加载及静态加载实验，比较前磨牙大面积邻面缺损时，可塑纤维桩核冠与预成纤维桩核冠和铸造桩核冠抗折性能的差别。为临床前磨牙大面积邻面缺损的桩核冠修复提供参考。

1.材料和方法

1.1 材料和器械 新鲜离体上颌第二前磨牙，石英纤维桩（RTD，Macro-Lock Post，法国），可塑纤维（StickTech,everstick C&B，芬兰），K 型扩大针（DENSPLY，美国），牙胶尖（DENSPLY，，美国），树脂水门汀（派丽登，EmbraceTM，美国），硅橡胶印模材（DMG，Silagum，Automix Light，德国），硅橡胶印模材（Dublisil 15，德国），游标卡尺（0-150mm，精度0.1mm），自凝树脂（松风，日本），金刚砂车针（松风，日本），平行研磨仪（BEGO Paraflex，德国），万能实验机（SHIMADZU，AG-X plu日本），冷热循环仪（TC-50MF冷热循环仪，中国），玻璃离子水门汀（3M ESPE,Ketac Cem，美国）。

1.2 样本牙的选择 牙体形态正常，单根单管，根管扁圆形，牙体组织无畸形及发育缺陷，去除牙根部残余的牙周组织，荡洗，体视显微镜下观察确认牙体组织无明显隐裂，置于0.1%麝香草酚溶液中，密闭避光冷藏。使用精度0.1mm的游标卡尺对每颗牙齿进行测量，测量指标包括冠长、冠宽、冠厚、颈宽、颈厚、根长、全长，每项指标取3次测量值的平均值，进行以降低偏倚。

1.3 实验分组 将30颗离体前磨牙按照随机表法分为A、B、C三组，每组10颗。A组为试验组，B、C组为对照组。三组的修复方式分别为：A组：可塑纤维桩核冠；B组：铸造桩核冠；C组：预成纤维桩核冠。对三组样本的牙体测量数据进行均一性检验，结果显示各组数据均呈正态分布，使用重复变量的方差分析进行检验，三组各项测量数据无显著差异。

1.4 实验方法

1.4.1 根管治疗 去净离体牙牙周膜及根面污物，开髓，拔髓，工作长度为断面至根尖长度减0.5 mm，使用Protaper NI-TI锉预备至根尖峡部，0.9%生理盐水和3%双氧水交替冲洗根管，吸潮纸尖干燥根管，垂直加压法热牙胶充填根管，暂封，密闭避光置于0.1%麝香草酚溶液。

1.4.2 桩核预备 在持续水雾冷却下，使用高速涡轮机金刚砂车针去除牙冠部分组织，保留釉牙骨质界上3.5mm的根部，远中邻面截至断面以下2.5mm，断面宽度3mm（如图1所示）。然后使用P钻进行桩道预备，保留4mm根尖封闭，在远中断面水平、断面下5mm水平、断面距根尖4mm水平三个层面，在近中、近颊、颊侧、远颊、远中、远舌、舌侧、近舌八个位点测量根管壁厚度，使根管预备后的根管壁厚度均占根管径的三分之一，各轴角过度平缓（如图1、2所示）。各组的桩核修复方式如下：

图1

图2

A组：可塑纤维桩核冠，剪取适量长度（约14mm）的可塑纤维，插入根管试戴，根据需要斜向剪出所需锥度、并根据根管大小增加适量的附桩，使可塑纤维充满根管，以充分适应根据根管形态，并恢复适量的冠部组织，牙合向光固化40s后取出，体外再光照固化40s，使之充分固化。向根管内注入适量的自粘接桩核树脂水门汀，将纤维桩充分就位光固化，进行全冠牙体预备。

B组：铸造桩核冠，采取DMG加成硅橡胶印模，灌制石膏模型，制作钴铬合金铸造桩核，于根管内放入适量的Ketac Cem玻璃离子水门汀(速调粘固型)，指压就位，待水门汀完全固化后行全冠牙体预备。

C组：预成纤维桩核冠，选取与根管粗细相匹配的RTD套装中预成纤维桩，向根管内注入桩核树脂水门汀，纤维桩充分就位后光固化，全冠牙体预备。

1.4.3 全冠牙体预备 按照全瓷冠牙体预备标准进行牙体预备，设计宽度为1mm的直角肩台，高度2mm的牙本质肩领，桩核顶部与肩台的垂直高度为6mm（如图3、4所示），使用平行研磨仪保证桩核聚合度为6°，各轴线角圆钝（如图5所示）。远中邻面缺损处用抛光车针高度抛光，减少修复后对牙周组织的刺激。取模制作铸造全冠。

图3

图4

图5

图6

1.4.4 全冠的制作及粘接 制作全冠蜡型（如图6所示）、包埋蜡型、铸造、常规喷砂、抛光,得到标准铸造钴铬金属冠试戴合适后玻璃离子水门汀指压就位,牙合面处沿牙长轴40N加压10min,去除多余水门汀。

1.4.5 冷热循环试验 设置5℃和55℃两个恒温水槽,先将所有试件置于55℃恒温水槽保持30秒,空气中转移5秒,再放入5℃恒温水槽保持30秒,再在空气中转移5秒,以此计一个循环周期。总计进行5000个循环。

1.4.6 试件的包埋 将牙根釉牙骨质界下2mm包裹厚度均匀的熔融蜡,在正方体模具内包埋于自凝树脂中,待蜡凝固后取出试件热水冲去牙根表面的蜡,在自凝树脂的牙窝内注入高流动性硅橡胶,将牙根复位,待硅橡胶凝固后就在牙根表面附着了一层高弹性的硅橡胶,以模拟牙齿的牙周膜。

1.4.7 循环加载试验 使用动态力学试验机,夹具固定包埋牙体组织的自凝树脂块,加载位置为修复体的腭尖颊斜面中间位置,牙体长轴与加载轴的角度为20度,加载力160N,每秒加载10次,总计进行240000次加载。

1.4.8 静态加载试验 夹具固定包埋牙体组织的自凝树脂块,加载点及角度同上,以1mm/min的速度进行加载,直至修复体发生折裂,记录折裂时的最大载荷,测量折裂最低点与冠边缘的垂直距离并记录折裂模式（牙冠脱落和折裂最低点于颈部三分之一时为可再修复折裂,折裂最低点于中三分之一和牙根三分之一为不可再修复折裂）。

1.5 统计分析 采用SPSS 19.0 统计软件对各样本的抗折强度数据进行重复变量资料的方差分析。采用Fisher确切概率法分析对比各组折裂模式。

1.6 结果 三组的最大载荷及折裂深度如表1所示,方差分析结果表明：B组与A组、C组差异具有统计学意义(P＜0.05),而A 组、C 组之间差异无统计学意义(P＞0.05)。

表1 三组桩核冠的抗折强度和折裂深度

A组、C组所有修复体的折裂均为可再修复性折裂;而B组的试件,7个是可再修复性折裂,3个是不可再修复性折裂。Fisher确切概率法分析结果表明：①B组与A组、C组异具有统计学意义(P＜0.05),而A组、C组之间差异无统计学意义(P＞0.05)。

2.讨论

椭圆形或者扁圆形单根管在前磨牙的占有率较高,临床中使用预成纤维桩进行修复时贴合性较差,较厚的粘接层会对桩核的固位和抗力造成影响[10-14]。为了达到颊舌向与根管的贴合,就需要过多的扩大桩道,这样会使本来厚度偏薄的根管侧壁强度更差。采用失蜡技术制作的铸造桩核以及使用计算机CAD-CAM制作的氧化锆桩核,与根管适合性良好,对牙体大面积缺损具有独特优势。但是由于其弹性模量与牙本质差异较大,造成修复体的应力分布不均匀,远期根管折裂的发生率较高,且折裂模式不利于再修复。

本实验中使用的可塑纤维具有良好的可塑性,可以塑成与根管形态一致的根桩,成为个体化的纤维桩,并恢复一定范围的牙体组织缺损。可塑纤维桩具有独特的互渗透聚合物网络结构,形成类似钢筋水泥的机构,固化前有一定的可塑性,固化后的挠曲强度可达到700-1280MPa[15],完全可以满足牙齿行使功能时的咀嚼力[16,17];其独特的网络结构使纤维束表面能够被树脂部分溶解,树脂可以深入纤维内部,在树脂和纤维之间既形成化学结合力,也形成机械结合力,使其粘接强度可以达到22.8MPa[18];其弹性模量为16GPa,牙本质的弹性模量为18.6GPa,两者接近,可有有效的分散咀嚼压力[19],在发生桩核折裂或者继发根尖炎症时,可以方便的进行再次牙根治疗或修复;桩道预备时可以保留根管原始的形态,通过塑形纤维桩来提高贴合性,尽可能保留根管壁的厚度,增加牙体组织的抗力性,符合现代修复学的微创理念。本实验中所用的预成纤维桩弹性模量为20GPa,弹性模量为1600MPa。

修复体在口腔中难免产生老化,研究人员将修复体置于冷热交替的环境中来模拟口腔咀嚼时的温度变化,以验证修复体的长期稳定性[20]。ISO11450规定,修复体在5℃和55℃水中循环500次即可满足要求,但随着粘接技术的发展,500次不足以造成粘接界面的破坏,因此本试验将冷热循环的次数定为5000次。另外,在日常行使正常咀嚼功能时,牙体组织承受的是低强度、高频率的负荷。因此与静态加载试验相比,循环加载试验可以更好地模拟这种低强度、高频率的负荷。成年人的上颌第二前磨牙在生理条件下的最大合力为33.7Kg[21]。试验中模拟上颌前磨牙行使咀嚼功能时的受力情况,选择载荷为160N,加载次数24万次,模拟1年正常咀嚼的咬合次数[22]。

力学测试结果表明,可塑纤维桩核冠的最大载荷为1100.5±351.8N,远远大于前磨牙约320N的最大牙合力,完全可以满足修复体在口腔中的应用要求。前磨牙远中大面积缺损在不影响牙周状况的情况下进行直接桩核冠修复,没有360度的牙本质肩领,三组在经历冷热循环和循环加载后均能满足临床抗力需求。可塑纤维桩核冠与传统的预成纤维桩核冠在折裂模式、折裂深度及抗折强度方面无明显差异,与铸造桩核冠存在统计学差异。

本实验中可塑纤维桩核冠与传统预成纤维桩核冠的抗折强度及折裂模式、折裂深度无统计学差异。预成纤维桩核冠的抗折强度值低于可塑纤维桩核冠,分析其原因：桩核的挠曲强度越高,抗折强度越高,可塑纤维桩核虽然挠曲强度较低[23],但因其无需过多的预备根管,最大程度的保留了根管侧壁的厚度,与根管的贴合性较好,较预成纤维桩更粗;可塑纤维表面富含未固化的聚甲基丙烯酸树脂[24,25],树脂可以渗入纤维,光固化后形成化学粘接和机械结合,增加粘结强度。可塑纤维桩核冠的断裂深度小于预成纤维桩核冠,分析其可能的原因：两者的弹性模量虽都接近于牙本质,均有利于分散咀嚼压力,但可塑纤维桩的弹性模量较牙本质稍低,其对根管壁的保护作用稍有优势。

由于本研究的局限性,可塑纤维桩核在抗脱位、微渗漏和牙周方面与预成纤维桩核是否存在差异,还需要试验进一步验证。

3.结论

本研究的结果提示,可塑纤维桩可以满足前磨牙邻面大面积缺损临床修复的力学需求,且折裂模式优于传统铸造桩核冠。