不同垫底材料和固位深度高嵌体修复上颌前磨牙的抗折性能研究

吴 洁 张 钊 袁 硕 马晓平

上颌前磨牙颈部缩窄，位于牙弓拐角处，在咀嚼运动中受的侧向力较大[1]。食物嵌塞致上颌前磨牙产生龋坏是其根管治疗的常见病因,由此形成的邻a牙合缺损是临床上常见的缺损类型。上颌前磨牙的结构及位置特征致其失髓后折裂的风险较大，为其选择合适的修复方案至关重要。以往多选择全冠或桩核冠进行修复治疗，修复过程中会对牙颈部进一步切削，对于颈部缩窄的前磨牙而言会对其强度产生不利影响，且桩核结构的置入可能会增加根折的风险[2]。高嵌体保留颈部组织不预备，使牙体缺损的修复更加微创，而且对于牙周组织的健康更为有利[3]。以往的体外研究证实在前磨牙和磨牙修复中，高嵌体可获得比全冠更高的抗折强度[4，5]，伴随着材料学及粘接技术的发展，其临床应用逐渐广泛并取得了良好的效果。然而在临床工作中，对高嵌体固位深度及垫底材料的要求尚无统一标准，制备深度过大可能会削弱基牙强度，制备深度不足又可能导致固位力不足，髓腔垫底材料对高嵌体起支撑作用或对基牙-修复体整体结构长期稳定有影响，因此探寻合理的固位深度、适宜的垫底材料对于维护高嵌体的固位和稳定非常必要。本研究围绕以上两个因素进行研究，以期为高嵌体在前磨牙修复中的应用提供一定的指导。

材料和方法

1.实验材料及设备

复合树脂（3M Filtek P60，美国)，流动树脂（3M Filtek Z350 XT Flowable Restorative，美国），树脂粘接剂(3M Single Bond Universal Adhesive，美国），数字化扫描仪（3shape trios，丹麦），标准牙列模型（Nissin，日本），IPS e.max CAD 瓷块（义获嘉，列支敦士登），Programat 数字化研磨仪（vhf，德国），烧结炉（义获嘉，列支敦士登），IPS Ceramic Etching Gel 氢氟酸凝胶（义获嘉，列支敦士登），Mutilink N 树脂粘接套装（义获嘉，列支敦士登），万能力学试验机（OmniTest，英国）。

2.研究对象

收集因正畸需要拔除的新鲜离体上颌第一前磨牙80 颗，要求无牙体缺损，无充填物，无裂纹及发育异常，无变色，根尖发育完全，测量其形态尺寸与王慧芸的统计一致[6]，并对所有样本牙的尺寸指标进行正态检验及方差齐性检验、方差分析，分析结果显示所有样本牙形态无统计学差异。将离体牙逐一置于标准牙列模型上，用口腔扫描仪记录其原始形态STL 数据并保存，同时制作硅橡胶导板用以指导牙体预备。除操作时间外，离体牙置于0.9%生理盐水中，于4℃冰箱中保存，保存时间不超过30 天。本研究已通过伦理学审查（编号：【2020】033），且离体牙的收集均获得了患者的知情同意。

3.洞形制备及分组

随机挑选10 颗离体牙纳入对照组D 组，不进行牙体预备。将剩余70 颗离体牙制备成邻牙合缺损1∕3洞形：牙合面洞近远中径为近远中边缘嵴距离的1∕3,颊舌径为颊舌尖距离的1∕3，预备深度达根管口，尽量保证牙合面洞轴壁与牙齿长轴平行；而后向远中扩展制备邻面洞，控制邻面洞的颊舌径为远中边缘嵴的1∕3,颊舌壁平行，龈阶位于釉牙骨质界冠方2 mm（图1）。

图1 邻牙合缺损洞形制备

行根管治疗后，根据垫底材料和固位深度的不同，将70 颗离体牙随机分为A、B1、B2、B3、C1、C2、C3 组共7 组（n=10）：A 组：无垫底树脂组；B1 组：3M Filtek P60 复合树脂垫底，固位深度2 mm；B2 组：3M Filtek P60 复合树脂垫底，固位深度3 mm；B3 组：3M Filtek P60 复合树脂垫底，固位深度4 mm；C1 组：3M Filtek Z350 XT Flowable Restorative 流动树脂垫底，固位深度2 mm；C2 组：3M Filtek Z350 XT Flowable Restorative 流动树脂垫底，固位深度3 mm；C3 组：3M Filtek Z350 XT Flowable Restorative 流动树脂垫底，固位深度4 mm。

洞壁涂布3M Single Bond Universal Adhesive 粘接剂，依据分组设计，B1-B3 组离体牙用3M Filtek P60 复合树脂、C1-C3 组离体牙用3M Filtek Z350 XT Flowable Restorative 流动树脂参照硅橡胶导板将窝洞充填完整。而后行全瓷高嵌体牙体预备，牙合面均匀磨除2 mm,边缘采用对接形，固位深度按设计分别制备成2 mm、3 mm、4 mm（图2）。牙合面洞壁预备至与充填树脂交界的牙体组织，并尽量保证洞壁与牙长轴平行，自牙合面洞远中缘向远中扩展至远中邻面，邻面洞颊舌壁预备至健康牙体组织，外展度约6 度，龈阶位于龈上约2 mm，宽度1 mm。A 组不垫底，直接行高嵌体牙体预备，方法同上。

图2 固位深度示意图

4.修复体制作与粘接

牙体预备完成后，固定于标准牙列模型上用口腔扫描仪制取数字化印模，参照牙体预备前STL 数据以三维配准复制模式行高嵌体设计，数字化研磨仪切削IPS e.max CAD 瓷块,烧结后完成制作。高嵌体试戴合适后粘接，行粘接面处理（IPS Ceramic Etching Gel 氢氟酸凝酸蚀20s 加Monobond 硅烷偶联剂涂布反应60 s），预备体表面处理（primer A、B处理剂1：1 混匀后涂布牙釉质30 s、牙本质15 s），将适量Multilink N 树脂涂布至粘接面，施压至修复体就位，去除多余粘接剂，每个面光固化20 s，静置24 h。

5.包埋与抗折强度测试

将全部样本釉牙骨质界根方2 mm 以下包埋于自凝树脂底座中，置于万能力学试验机上进行抗折强度测试，为模拟上颌前磨牙咀嚼受力模式，以腭尖顶为加载点，选用直径为5 mm 的加载头，加载速度1.0 mm∕min，角度与牙长轴成20 度[7](图3）。记录修复体折裂时的载荷值及折裂模式，将折裂模式分为以下两类（图4、图5）。I 类折裂模式即可修复性折裂模式（折裂线未超过釉质牙骨质界根方2 mm）：Ia修复体脱落；Ib仅修复体折裂；Ic修复体及基牙折裂未超过釉牙骨质界根方2 mm；II 类折裂模式即不可修复性折裂模式（折裂线位于釉牙骨质界根方2 mm以下）：IIa根纵折；IIb根横折；IIc混合根折。

图3 抗折强度测试

图4 可修复折裂模式

图5 不可修复折裂模式

6.统计学分析

应用SPSS21.0 软件进行统计学处理。单因素方差分析比较各组高嵌体抗折强度，两两比较用LSD-t 检验。配对t检验比较同种固位深度两种垫底材料高嵌体抗折强度的差异。各组可修复折裂率应用Fisher精确概率检验。以P＜0.05为具有统计学意义。

结 果

1.各组抗折强度力值（表1）

表1 各组抗折强度力值（±s，N）

表1 各组抗折强度力值（±s，N）

组别A B1 B2 B3 C1 C2 C3 D样本量10 10 10 10 10 10 10 10抗折力值（N)697±104 859±113 1021±132 1101±127 714±107 844±119 972±122 807±111

不同固位深度抗折强度比较，单因素方差分析结果显示：复合树脂垫底组中，B2、B3组抗折强度显著大于B1 组（P＜0.05），B2、B3 组间无统计学差异（P＞0.05）；流动树脂垫底组中，C3组抗折强度显著大于C1、C2组（P＜0.05），C2组抗折强度显著大于C1组（P＜0.05）。

同种固位深度不同垫底材料抗折强度比较，配对t检验结果显示：同种固位深度以复合树脂做为垫底材料的高嵌体抗折强度显著高于流动树脂垫底组（P＜0.05）。

无垫底树脂高嵌体（A 组）抗折强度最低，除与C1 组强度无显著性差异外（P＞0.05），其强度显著小于其他组（P＜0.05）。

2.各组折裂模式（表2）

表2 各组折裂模式

随着固位深度的增加，不可修复折裂模式数量增多，C3 组仅有1 例可修复折裂样本，A 组、B3 组全部发生不可修复折裂。无垫底树脂组与4 mm 固位深度组不可修复折裂数量占比明显高于2 mm、3 mm固位深度组（P＜0.05）。

讨 论

高嵌体是由嵌体发展而来的一种微创修复形式,机械固位形包括冠外固位形与冠内固位形两种形式。高嵌体冠外结构覆盖基牙部分或者全部牙尖，对失髓牙有保护作用[8]，冠内结构伸入牙齿内部获得机械固位力的同时会对牙体组织产生拉应力，专家建议选择弹性模量低的玻璃全瓷材料作为高嵌体修复材料可减少冠折的风险[9]。IPS e.max CAD 玻璃陶瓷是义获嘉公司生产的以数字化切削工艺制作的玻璃陶瓷材料，抗折强度可达360 Mpa，较树脂基材料具有更高的硬度与耐磨性，且具有良好的粘接性能，因此本研究选用IPS e.max CAD 玻璃陶瓷作为修复材料。本研究牙体预备在硅橡胶导板指导下进行，高嵌体设计制作采用数字化复制配准模式，减少了样本间的误差。高嵌体边缘形式有平面对接形和肩台形两种，对接形的边缘设计虽然无法获得包绕机械固位力，但因其制备形态同咬合面平行，分解侧向力的能力更强[10]，而且制备简单，在临床操作便利性及牙体保存上具有优势[11]，更适合用于体积较小的前磨牙，因此本实验高嵌体选用对接式边缘设计。由于牙齿倾斜度不同，其口内受力方向并非与牙长轴一致，上颌前磨牙腭尖为功能尖，本实验选用功能尖为加载点，加载角度与牙长轴成20 度角，接近半解剖牙尖的角度，用于模拟上颌前磨牙在咀嚼状态下的受力情况[7]。

大量研究证实垫底材料有承托修复体及缓解应力的作用[12∽14]。本研究结果显示无垫底树脂高嵌体抗折强度最低，可能是因为失去垫底树脂的缓冲作用、修复体与牙体组织界面易产生应力集中引起折裂。树脂材料因其卓越的理化性能普遍应用于直接或间接修复的垫底。流动树脂的粘附性和流动性好，与牙齿贴合度更好；复合树脂稠度大、固化时体积收缩小、有良好的边缘封闭作用。本研究显示复合树脂垫底组高嵌体抗折强度较流动树脂垫底组高，且超过了完整离体牙的抗折强度，有以下几个原因：首先，复合树脂固化后较流动树脂强度高，可为上方修复体提供更坚硬的支持；除此以外，由垫底材料弹性模量不同引起的应力分布差异是另一原因，三维有限元研究证明高弹性模量的垫底材料更有利于应力的分布[15]。流动树脂的弹性模量较复合树脂低，低弹性模量的垫底材料在受力时发生的形变量大，更容易把应力传递至下方的牙体组织。弹性模量大的复合树脂在受力时形变量小，可吸收应力避免向牙体组织传递。姜又升的研究指出选择与牙体组织尽量接近的复合树脂垫底材料有利于缓解牙体组织所受应力[16]，同本研究的结论一致,在临床工作中应优先选用复合树脂作为高嵌体垫底材料。在垫底材料存在时，本研究结果显示，固位深度大的高嵌体抗折强度更高，分析其原因如下：固位深度大的高嵌体可获得更长的嵌入固位内核，强度更高；固位深度越大，高嵌体所获得的机械固位力越大，抗旋转能力更强，可降低负载时与粘接层的应力[17]；固位深度大的高嵌体粘接面积大，有利于粘接固位和力量的传导。然而有学者的研究认为树脂基陶瓷修复体2 mm固位深度较4 mm 固位深度可获得更高的强度[18]，可能是由于树脂基陶瓷弹性模量与牙本质更为接近，应力分布更为均匀，2 mm 的固位内核可避免牙体组织受到过大的侧向力。张丹的研究指出低弹性模量垫底材料厚度的改变对于应力改变影响要大于高弹性模量的垫底材料[19]，这一论断可以解释本研究中流动树脂垫底组3 种固位深度的高嵌体抗折强度之间均存在显著差异。

本研究各组抗折力值均超过了前磨牙区域生理范围内的咀嚼压力[6]，虽然都可满足临床需要，但是随着固位深度的加深，不可修复折裂模式数量增加。4 mm 固位深度组高嵌体及无垫底树脂组高嵌体不可修复折裂数量占比较2 mm、3 mm 固位深度组明显增加。这是由于随着固位深度增加，修复体受力时支点下移、力臂增长，在受相同大小的力量加载时，髓室底受到的侧向力更大且折裂位置更低，随之发生不可修复性折裂的风险变大，且伴随着固位深度的增大，垫底材料厚度变小，其缓冲应力的作用会被明显削弱，洞底应力集中发生根折的可能性较大[20]。这提示医师在进行高嵌体修复设计时，既要保证修复的长期稳定，又不可一味追求强度而忽视不可修复折裂发生的风险，制备高嵌体固位深度不宜超过3 mm。观察不可修复折裂样本的折裂线方向，在冠方以近远中向的折裂为主，分析是由于失髓后的前磨牙受力时力量落在边缘嵴上[21]，远中邻牙合缺损洞形的制备使边缘嵴受力更为集中，加载时折断即从边缘嵴开始、最终表现为近远中方向的折裂。

本研究采用体外研究的方式以离体牙作为研究对象，对比不同垫底材料和固位深度高嵌体的抗折强度，易操作且可控性强，但这种方法也存在一定的局限性，无法完全模拟口腔环境、牙齿的生理动度及动态循环的加载力等，因此关于前磨牙高嵌体修复设计仍需更深入的研究。