不同形式高嵌体修复上颌前磨牙腭尖缺损的抗折性能研究

付艺璇 陈志宇 郭晓阳 马晓平 李绍萍 高毛毛 焦建平

上颌前磨牙位于牙弓转角区,牙尖斜度大,牙尖承受较大的侧向力,当存在干扰或有过大力时容易出现牙尖折裂[1],其中腭尖作为功能尖,折裂风险更高,折裂后是否伴有牙髓暴露及其修复效果值得关注[2]。剩余牙体组织量对牙齿修复后抗折性能有重要影响,缺损的牙体组织越多,牙齿的抗折性能越低[3-4]。根管治疗时髓腔预备会减少牙体组织余量,而桩核冠修复还会进一步磨除根管内牙本质,这都可能导致牙齿抗折性能下降[5]。随着瓷材料及粘接技术的不断发展,全瓷高嵌体的5 年生存率可达93%～97%[6-7],因其保留了更多的牙体组织,高嵌体用于修复腭尖缺损的前磨牙应具有较好的抗折表现,但不同形式高嵌体修复后抗折性能的对比研究还少见报道。本研究拟采用IPS e.max Press 玻璃陶瓷制作高嵌体,研究不同设计形式的高嵌体对露髓或不露髓的腭尖缺损前磨牙修复后抗折性能的影响,对比其对基牙的保护作用,以期为上颌前磨牙腭尖缺损的修复方案选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料和仪器

ParaPost玻璃纤维桩、ParaCore双固化复合树脂水门汀/核树脂材料(Coltent齿科,瑞士);Variolink N树脂水门汀、IPS e.max Press 瓷块、Programat P300烧结炉(Ivoclar Vivadent,列支敦士登);高点指示剂Arti-Spray(Bausch,美国);TC-501F自动冷热循环仪(苏州威尔);电子万能材料试验机(Instron,美国);电子游标卡尺[上海赛拓(SANTO)五金工具有限公司];手用牙周刮治器(Hu-Friedy,美国)。

1.2 离体牙的收集

收集正常,无龋坏、隐裂,根尖发育完全且未行根管治疗的新鲜上颌前磨牙,手动牙周刮治器将残留的牙周膜、牙石去除。使用电子游标卡尺依次测量离体牙的牙根长度、颈部宽度及厚度,并进行统计学分析,各项指标差异无统计学意义(P>0.05)。

1.3 离体牙缺损模型制备

1.4 离体牙的处理

A、B组离体牙完成开髓、揭顶、拔髓,依次使用手用不锈钢K锉10#、15#、20#、25#进行根管预备,工作长度为器械尖端肉眼可见达根尖孔的长度减去0.5 mm,所有样本主尖锉均为25#。完成根管预备后使用3%过氧化氢和0.9%生理盐水交替冲洗,超声荡洗去除根管残留碎屑,吸潮纸尖干燥,按照工作长度冷侧压充填根管,Cotosol暂封根管口,置于蒸馏水中保存1 周。

参照纤维桩扩孔钻系统标准进行操作,逐一对离体牙进行桩道预备,保留根管口至少2 mm厚的牙本质壁以及4 mm根尖封闭,桩道直径约为牙根直径的1/3。对于A、B组离体牙,将颊尖至颊侧中央窝均匀降低2 mm。A组:去除根管口下2 mm牙胶,75%酒精清洗、吹干,注入ParaCore树脂水门汀,堆塑形成树脂核,光照固化;B组:选择直径为1.3 mm的预成纤维桩植入根管内,纤维桩能顺利就位并与根管内壁有一定的摩擦力,75%酒精清洗桩道、吹干,使用ParaCore树脂水门汀将预成纤维桩粘接至根管内,并堆塑树脂核,光照固化;C 组:离体牙仅中央窝降低2 mm,不预备颊尖;D组:离体牙颊尖至颊侧中央窝均匀降低2 mm。

图1 缺损预备模式图

1.5 高嵌体粘接与试件包埋

采用失蜡铸造法制作二硅酸锂玻璃陶瓷高嵌体,颊尖及中央窝均匀恢复2 mm厚度。按照临床标准步骤进行修复体的试戴、调磨、抛光、喷砂,Variolink N树脂水门汀粘接。粘接完成后,将离体牙牙根均匀缠绕4圈聚四氟乙烯薄膜,厚约0.2 mm,边缘位于CEJ下2 mm,以模仿天然牙周膜。自凝树脂包埋离体牙根至CEJ以下2 mm处,自凝树脂柱直径为15 mm,高度为20 mm,牙长轴与树脂柱长轴平行(图2)。

图2 试件完成包埋 图3 电子万能材料试验机

1.6 老化试验与力学测试

将试件在5～55 ℃水浴之间进行5 000 次冷热循环,水浴箱中停留时间为20 s,中间传递时间为10 s,一个循环周期为60 s。冷热循环结束后进行水储存老化试验,将试件置于常温蒸馏水中储存5 个月,每7 天更换1 次储存液。

所有试件均固定与万能力学试验机上进行力学加载,加载角度与牙长轴成20°角,位点于腭尖顶颊斜面1/3处(图3),速度1.0 mm/min,当试件发生断裂时,读取相应的力值为最终的断裂载荷数值并检查折裂模式。可修复性折裂模式:折裂线未超过CEJ下2 mm;不可修复性折裂模式:折裂线超过CEJ下2 mm。电镜下观察粘接界面的失效模式。

1.7 统计学分析

2 结 果

2.1 各组抗折性能的比较

在根管治疗后高嵌体组别中,预成纤维桩高嵌体组的抗折性能最高,但与树脂核高嵌体组差异无统计学意义(P>0.05)。在未经根管治疗组别中,只恢复腭尖高嵌体组抗折性能最低,与完整离体牙抗折性能相似(P>0.05),均显著低于覆盖颊尖组(P<0.05)。根管治疗组别的抗折性能均高于未经根管治疗组别,且差异有统计学意义(P<0.05)。只恢复腭尖高嵌体组抗折性能与对照组相似(P>0.05),其余3 组抗折性能均远高于对照组(P<0.05)(表1)。

2.2 各组折裂模式的比较

只恢复腭尖高嵌体组(C组)发生2 例不可修复性折裂,折裂自腭侧边缘向下延伸超过釉牙骨质界下2 mm(图4)。其余各组别(A、B、D组)均未见不可修复性折裂的发生。

2.3 各组粘接界面失效模式的比较

扫描电镜下观察各组粘接界面,树脂核高嵌体组、预成纤维桩树脂核高嵌体组(A、B组)属于修复体内聚破坏和粘接界面破坏的混合破坏,扫描电镜见粘接剂层覆盖于牙体组织表面(图5);只恢复腭尖高嵌体组(C组)的折裂模式70%为粘接破坏(断裂面位于树脂水门汀层),30%为混合破坏;覆盖颊尖高嵌体组(D组)的折裂模式30%为粘接破坏,70%为混合破坏。且C、D组中腭侧牙本质斜面均为粘接破坏,扫描电镜见部分粘接剂存留于牙本质面,并可见树脂钉突于牙本质小管内(图5)。

图5 各组牙本质面扫描电镜图

3 讨 论

本研究针对上颌前磨牙不同腭尖折裂缺损模式,对比不同设计的嵌体修复方式对修复体系抗折性能的影响,结果显示完整离体牙组抗折性能最低约1 000 N,与未露髓只恢复腭尖高嵌体组无显著差异。预成纤维桩树脂核+高嵌体组抗折性能最高,但与树脂核+高嵌体组无显著差异。在实际咀嚼运动中,一般认为功能状态下前磨牙所承受的咬合力最小值约为400 N[8],在紧咬牙的状态下,咬合力可达到800 N[9]。本研究中,所有样本在经过老化处理后修复体系抗折性能远高于400 N,甚至高于紧咬牙状态下的力,因此本实验中各组高嵌体修复后的抗折性能均能满足功能需求。

在传统的机械固位受到限制的情况下,使用粘接固位也可获得良好的固位力,而粘接界面的耐久性是影响修复体寿命的重要因素。有学者指出[10]在粘接后3～5 年甚至6 个月树脂-牙本质粘接界面可能发生树脂基质吸水、未反应单体溶解、不饱和碳碳双键破坏甚至填料暴露、脱落等改变,从而导致粘接性能下降。本实验观察到缺损未露髓设计中,只恢复腭尖高嵌体组的折裂模式70%为粘接破坏,30%为混合破坏;覆盖颊尖高嵌体组别的折裂模式30%为粘接破坏,70%为混合破坏。并且在腭侧牙本质斜面上,扫描电镜下观察到均为粘接剂层与牙本质脱粘接的粘接破坏,在本实验C、D组中,腭侧牙本质斜面所受力为剪切力,牙本质与瓷材料粘接界面的破坏模式与唐仁韬等[11]的研究结果相似。

冷热循环是对粘接界面进行人工老化的常规方法,温度反复变化会加速树脂基质的水解破坏,且由于不同材料热胀系数不同,粘接界面处会产生破坏性应力[12],反复的热膨胀和收缩会造成破坏性应力积累,降低试件粘接界面的粘接强度[13]。除此之外,水老化后修复体边缘微渗漏增加,水分进入到树脂粘接剂中,也会导致修复体的粘接强度降低。对于腭侧牙本质斜面的脱粘接破坏,这可能还与固化光渗透不充分有关,树脂粘接剂光聚合不充分,从而降低粘结强度[14]。Kilinc等[15]研究发现增加瓷层厚度会显著影响光固化和双固化树脂粘接剂的聚合。体外研究[16]报告,增加光照时间或光照强度LED(1 200 mW/cm2),可使光固化和双固化树脂粘接剂充分聚合。本研究中使用双固化树脂水门汀,光照时间均按照材料操作指南设定,未增加光照时间或提高光照强度,因此对于修复体存在较厚颊尖的情况,延长光照时间或增加光照强度是否可以提高粘接强度有待进一步深入研究。

腭侧及髓室内堆塑树脂核可吸收应力,避免嵌体嵌入髓室内部产生楔力。有学者认为[17],当修复体设计了嵌入髓腔部分时,在修复体受力过程中会对髓腔产生楔力,形成应力集中,从而导致牙冠甚至牙根的劈裂。Nuran等[18]通过对腭尖缺损不同材料高嵌体修复的三维有限元研究发现,当修复体受力时,最大主应力集中在腭侧树脂材料中,由于其弹性模量与牙本质接近,可通过吸收应力来降低根折的发生率。在本实验根管治疗后高嵌体的修复设计中,树脂核在吸收应力改善应力分布的同时不会对髓腔产生楔力,减少不可修复性折裂的发生。本实验中A、B组未发生不可修复性折裂且腭侧树脂核折裂而颊侧及剩余牙体组织完好也印证了这一结论。

以往研究认为,根管治疗会使牙体产生组织生物学变化导致韧性和强度明显降低,且髓腔入路的预备破坏了冠部牙体的完整性,导致修复体系抗折性能降低[19]。但本实验结果中,未经根管治疗两种修复方式的抗折性能均显著低于根管治疗后的两种修复方式,与以往研究结果有差异。在本实验中,为了保护缺损的腭尖,避免过大的侧向力,选择与牙长轴呈20°的角度加载,该角度接近半解剖式牙尖的角度,可近似模拟前磨牙咀嚼运动中的主要受力[20],此时修复体所受剪切力较小,主要分力方向为轴向。对于根管治疗后树脂核或纤维桩树脂核修复方式来说,树脂核的堆塑可以形成较规整的预备体外形,当牙尖受力时,平坦的面及肩台承担咬合力,且与牙本质弹性模量接近的树脂核或纤维桩可以吸收应力并改善应力分布[18],避免完全由冠部剩余牙体组织受力。而对于未经根管治疗的两种修复方式来说,咬合力完全由冠部剩余牙体组织承担,并且为了避免牙髓暴露,不能做更多的牙体预备形成平坦的洞型底壁,因此粘接面为斜面,承受的剪切力较大,故而C、D组的抗折性能低于A、B组,且C、D组的破坏模式均包含粘接界面破坏。C组粘接面积较小且洞型没有D组规则,并且以往研究显示增加牙尖覆盖会使修复体系受力分布更加均匀,保护剩余牙体组织[21-22],因此C组仅恢复腭尖高嵌体较D组覆盖颊尖高嵌体的折裂模式稍差。

综上,经根管治疗后的修复方案更有利于应力的广泛分布,但未经根管治疗修复方式的抗折性能也均满足临床需求。在选择修复方案时应考虑:当缺损露髓时,树脂核高嵌体修复或预成纤维桩树脂核高嵌体修复均可达到较好的临床效果;当缺损未露髓时,覆盖颊尖高嵌体修复方式更有利于应力分布。修复过程中需尽量减小牙尖斜度,避免修复体系的折裂。

除此之外,虽然未经根管治疗组保留了更多的牙体组织,但由于牙齿离体时间较长,丧失了牙髓的营养来源,牙本质小管内的有机物发生降解,牙本质渗透性增强等[23],并且还经历了冷热循环及水储存老化,牙齿的理化性质均发生了改变,因此对于C、D、E组的抗折性能会产生一定的影响,对于真正的活髓牙在抗折性能方面的表现值得进一步探究。