玻璃纤维桩经不同表面处理修复牙体缺损的临床效果

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0750

摘要/Abstract

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文题释义：

表面处理：是在基体材料表面人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同表层的工艺方法，表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求，比较常用的表面处理方法是机械打磨、化学处理、表面热处理与喷涂表面等。

背景：目前大多数对纤维桩表面处理的研究都是模拟口腔状况的体外实验，不能模拟真正的口腔环境条件，因此临床研究评估纤维桩的各种表面处理对黏结效果的影响非常重要。

目的：研究玻璃纤维桩经4种不同方法表面处理后修复牙体缺损的临床疗效。

方法：选择完善根管治疗后需行桩核冠修复的牙体缺损患者178例，共201颗患牙，按照纤维桩表面处理方式随机分为4组：A组(51牙)纤维桩粘接前表面不作处理，B组(51牙)粘接前表面进行喷砂处理，C组(53牙)粘接前表面进行过氧化氢溶液处理，D组(46牙)粘接前表面进行硅烷偶联剂涂布。4组患者经纤维桩及全瓷单冠修复后行3个月至 2年的临床随访，观察修复效果。

结果与结论：B组、C组修复成功率高于A组、D组(P < 0.05)，B组与C组、A组与D组修复成功率比较无差异；分析4组患牙修复失败的原因，牙根折断、桩核松脱、桩核折断等是主要原因，但4组间牙根折断、桩核松脱、桩核折断的失败发生率无差异(P > 0.05)；B组、C组修复效果生存率好于A组(P < 0.05)，A组与D组、B组与C组修复效果生存率无差异(P > 0.05)。结果表明，对纤维桩表面进行喷砂和过氧化氢溶液处理均能改善纤维桩修复牙体缺损的临床效果，减少修复失败率。

ORCID: 0000-0002-1601-5798(申林)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 口腔材料, 纤维桩, 表面处理, 喷砂, 过氧化氢, 硅烷偶联剂, 生物材料

Abstract:

BACKGROUND: Most current studies on the surface treatment of fiber posts are in vitro experiments aiming to simulate oral conditions, but it is impossible to simulate the actual conditions of oral environment. Therefore, clinical studies on the adhesion effects of fiber posts with various surface treatments are of great importance.

OBJECTIVE: To evaluate the clinical effect of four different surface treatments of glass-fiber posts on the restoration of tooth defects.

METHODS: A total of 178 patients (201 teeth) with dental defect who were treated by root canal treatment and scheduled for crown repair were randomly divided into four groups according to the surface treatment of fiber posts: no surface treatment in group A (n=51) was performed before bonding; group B (n=51) was restored with glass-fiber posts sandblasted before bonding; group C (n=53) was treated with hydrogen peroxide solution on the surface of the fiber post before bonding; and group D (n=46) was treated with silane coupling agent on the surface of the fiber post before bonding. Clinical follow-up to observe the restorative effect was done for 3 months to 2 years after restoration．

RESULTS AND CONCLUSION: The success rate of dental restoration in groups B and C was significantly higher than that in groups A and D (P < 0.05), but there was no significant difference between groups B and C as well as between groups A and D (P > 0.05). The failure in dental restoration mainly resulted from root fracture, loosening and fracture of the post core. The incidence of root fracture, post core loosening and fracture, however, showed no difference among the four groups (P > 0.05). The survival rate of the patient’s restorative effect in groups B and C was better than that in group A (P < 0.05), and there was no significant difference in the survival rate of the patient's restorative effect between groups A and D as well as between groups B and C (P > 0.05). Overall findings indicate that the surface treatment of fiber posts with sandblasting or hydrogen peroxide solution significantly improves the clinical restoration of tooth defects and reduces the failure rate of glass-fiber posts.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Dental Prosthesis, Post and Core Technique, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

申林，汪婷婷，于淑玲，张放. 玻璃纤维桩经不同表面处理修复牙体缺损的临床效果[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(22): 3485-3490.

Shen Lin, Wang Ting-ting, Yu Shu-ling, Zhang Fang . Clinical effects of glass-fiber posts with different surface treatments on the restoration of tooth defects[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(22): 3485-3490.

图/表（结果） 7

2.1 参与者数量分析 178例患者均完成2年随访，进入结果分析。

2.2 试验流程见图1。

2.3 参与者基线资料比较研究中将178例患者共计201颗牙体缺损患牙作为研究对象，所有患牙缺损未至龈下，均为两壁缺损，剩余2壁健康牙体组织厚度为2.0-3.0 mm，且近、远中边缘嵴至少有一侧保留完整性，缺损情况近似，具有可比性。根据检验方法对变量类型的要求，比较性别(分类变量)使用卡方检验，比较年龄(连续变量)使用Kruskal-Wallis单因素方差分析(ANOVA)，4组患者年龄、性别、患牙数目等各基础资料差异均无显著性意义(P > 0.05)，具有可比性，见表1。

2.4 四组患者修复后的效果比较 4组患者采用纤维桩+树脂核+全瓷单冠修复后分别经3，6，12，24个月随访，疗效评价见表2，3：A组7颗失败(3颗根折断，3颗桩松脱，1颗桩折断)，修复成功率为86.3%；B组1颗失败(1颗桩松脱)，修复成功率为98%；C组1颗失败(1颗桩松脱)，修复成功率为98.1%；D组4颗失败(2颗根折断，1颗桩松脱，1颗桩折断)，修复成功率为91.3%。经χ²检验，B组、C组纤维桩修复成功率明显高于A组(P < 0.05)，A组与D组、B组和C组、C组和D组、B组和D组之间修复成功率比较无差异(P > 0.05)。

2.5 四组修复后失败情况比较 B组、C组修复失败发生率明显低于A组(P < 0.05)，A组与D组修复失败发生率无差异(P > 0.05)，分析4组患牙修复失败的原因可知，牙根折断、桩核松脱、桩核折断等是主要原因，但在牙根折断、桩核松脱、桩核折断的失败情况发生率上，4组比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表4。

2.6 四组修复体生存分析 4组患者修复后经3，6，12，24个月随访，其修复效果生存情况采用Kaplan-Meier法进行生存分析，生存曲线如图2所示，不同治疗方法对患者修复效果的生存时间是有影响的，B组、C组修复效果生存状况好于D组、A组。

用表5中的3种方法分别对4组患者组间生存函数的差异性进行检验，结果表明，A组和B组、A组和C组修复效果生存率比较差异有显著性意义(P < 0.05)。A组和D组、B组和C组、C组和D组、B组和D组修复效果生存率比较无差异(P > 0.05)。表明喷砂处理和过氧化氢溶液处理均能改善纤维桩修复牙体缺损的临床效果。

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引言

材料方法

1.1 设计对照病例分析。

1.2 时间及地点选择2013年1月至2015年1月北京市第一中西医结合医院口腔科收治的行完善根管治疗牙体严重缺损患者。

1.3 对象选择行完善根管治疗的牙体缺损患者178例，均为患牙牙体缺损无法采用常规充填治疗而需进行桩冠修复者，其中男95例，女83例，年龄21-63岁；共计201颗患牙，其中切牙68颗、尖牙33颗、前磨牙43颗、磨牙57颗。将201颗患牙按照纤维桩表面处理方式的不同随机分为以下4组：A组(51牙)纤维桩粘接前表面不作处理；B组(51牙)粘接前表面进行喷砂处理组，C组(53牙)粘接前表面进行过氧化氢溶液处理，D组(46牙)粘接前表面进行硅烷偶联剂涂布。研究根据国务院颁发的《医疗机构管理条例》规定，已通过北京市第一中西医结合医院医学临床研究伦理委员会审查批准，在治疗前患者均签署知情同意书，并已向患者详细告知治疗方案的选择，可能风险及预后。

纳入标准：①牙根长度≥牙冠长度，牙根在牙槽骨内的长度≥10 mm者；②牙体缺损未至龈下，均为两壁缺损，剩余2壁健康牙体组织厚度为2.0-3.0 mm，且近、远中边缘嵴至少有一侧保留完整性，缺损壁的牙本质肩领厚度至少≥1.5 mm者；③经过完善的根管治疗，X射线片显示根管根充恰填、密合，根尖周无阴影，根尖发育正常，无根折，无叩痛者；④无牙周疾病或牙周病经过彻底治疗已稳定，无松动，牙周袋探诊深度≤3 mm，牙周组织健康，附着丧失≤2 mm者；⑤咬合关系正常，覆牙合覆盖关系良好，无深覆牙合者；⑥患者依从性好，能够配合随访评估。

排除标准：①有夜间磨牙和紧咬牙病史者；②有常咀嚼硬物习惯者；③不能配合随访者；④有口干综合征、精神疾病、传染病史及严重的全身疾病者；⑤重度深覆牙合患者，包括内倾型深覆牙合者^[10]。

1.4 材料北京实德隆科技发展有限公司生产的 POPO FIBER POST System纤维桩及配套的根管预备钻系统；UNI-ETCH(32%磷酸)酸蚀剂；ONE-STEP PLUS光固化通用型黏结剂；Duo．Link双重固化树脂水门汀、光固化 LIGHT-CORE桩核树脂(BISCO，美国)；SANDBLASTER双笔式喷砂机(SILFRADENT，意大利)；Monobond-N 硅烷偶联剂(IVOCLAR-VIVDENT，美国)；体积分数10%过氧化氢溶液(汕头市西陇化工厂)。

1.5 临床修复方法

1.5.1 根管预备患者经根管治疗后观察1-4周，对无症状的患牙去净龋坏组织，按全冠标准初步牙体预备，选用与根管直径相应的根管预备钻逐号预备，预备深度应达牙根长度的2/3-3/4，根尖部保留根充材料3-5 mm，桩道直径达牙根直径的1/3^[11]，最后用纤维桩配套的桩道专用钻成形，试戴与专用钻相同型号的纤维桩确保其有足够固位力。

1.5.2 纤维桩粘接超声荡洗清洁干燥根管后，32%磷酸酸蚀根管内壁及剩余牙体组织20 s，冲洗，干燥，隔湿。根管内壁涂抹黏结剂，吹至薄层，吸干多余储留黏结剂，光照20 s。各组纤维桩处理：A组纤维桩表面不作任何处理；B组用笔式喷砂机以粒度70目氧化铝砂粒在0.2 MPa压力条件下对纤维桩表面喷砂，喷砂头角度45°，距离纤维桩 1 cm，反复2次，每次30 s，处理后超声清洗60 s，体积分数95%乙醇干燥后气枪吹干备用；C组将纤维桩浸泡于体积分数10%过氧化氢溶液20 min，取出后流动水冲洗，体积分数95%乙醇干燥后气枪吹干备用；D组用一次性刷子在纤维桩表面均匀涂抹单层硅烷偶联剂1 min，空气中干燥后使用；4组均涂布黏结剂，吹均匀并光固化20 s，根管内注入双固化黏结树脂达根管底部，缓慢插入纤维桩至完全就位，分层堆塑树脂核，固化40 s，磨除超出冠部牙合龈径的多余纤维桩。桩道预备、桩黏结及单冠修复等所有操作均由统一培训的医师及技师完成。

1.5.3 瓷冠修复常规比色，牙体预备，排龈，取模，送技工室制作，试戴并黏固冠修复体。4组患者牙体缺损程度相似，冠修复体均是单冠全瓷材料。

1.6 主要观察指标患者分别于修复后3，6，12，24个月回院临床检查，采用平行投照技术拍摄X射线片进行临床评价。综合参照美国公共健康协会(United States Public Health Service，USPHS)评价标准、美国加州牙科协会(California Dental Association，CDA)评价标准及一部分文献^[12-15]，并略作调整按照以下标准评估临床效果：①治疗成功标准为同时满足以下3项要求：全冠修复体无脱落或松动，咀嚼功能良好、外形良好、边缘密合，邻接正常，牙龈颜色正常，无牙周袋；桩核修复体无脱落及折断，X射线片检查牙根无折裂，根尖区无阴影；患者自觉无症状、无不适感；②失败为至少满足以下一项要求：桩核脱落或松动、桩核折断、牙根折断；排除一些本研究无关的失败方式，例如牙髓疾病、牙周疾病、冠脱落、根尖周疾病等。

1.7 统计学分析采用统计学软件SPSS 21.0对所收集的资料进行分析，4组桩核冠修复患者的临床评价结果采用卡方检验，运用Kaplan-Meier法进行生存分析并绘制生存曲线，以P < 0.05表示差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

桩冠修复是临床上大面积牙冠缺损的主要修复方式，应用传统铸造金属桩会有诸多缺点^[16-17]，例如：因其较高的弹性模量易致应力集中，会引起牙根折断，长期应用于口腔环境中易产生少许游离的金属离子，金属透光性差，影响全瓷冠美学效果等；因此玻璃纤维桩已逐渐替代传统金属桩应用于牙体缺损的修复。

Smith最早于20世纪60年代报道纤维桩^[18]，是由具有可塑性的聚合基质包裹连续性加强纤维而组成。纤维桩通过树脂水门汀黏结剂黏固于根管内，可形成“纤维桩-树脂水门汀-牙本质”这一结构^[19-20]，其具有两个界面，即纤维桩/树脂水门汀界面及树脂水门汀/根管牙本质界面^[21]。黏结效果由两界面之间的微机械固位的紧密程度决定，而纤维桩表面高度聚合、交联的聚合基质化学性质稳定，很难与树脂材料产生化学结合^[22]，所以纤维桩/树脂水门汀这一交界面容易脱离连接，有数据表明约60%的修复失败是这一因素导致的^[23-24]。因此对纤维桩表面进行处理以提高纤维桩与树脂黏结材料两界面之间的黏结效果，是目前最多、最广的一种方法，亦成为目前研究的重点。目前大多数对纤维桩表面处理的研究都是模拟口腔状况的体外研究，体外实验并不能模拟真正的口腔环境条件，因此，临床研究评估纤维桩的各种表面处理对黏结效果的影响非常重要。表面喷砂、过氧化氢处理、硅烷偶联剂涂布等都是现今常用的表面处理方法^[25]。此次实验着力于评价表面喷砂、过氧化氢处理、硅烷偶联剂涂布3种纤维桩表面处理方式应用于牙体缺损的临床效果。

3.1 喷砂喷砂操作简便，可以有效使各类修复体表面粗糙化。其可以通过选择不同粒度的氧化铝砂粒，调整不同喷射条件来控制表面粗糙程度^[26]。已有实验表明，纤维桩经过喷砂处理形成了凹凸不平的粗糙表面，增大了黏结有效面积；同时，喷砂去除了纤维桩聚合基质的表层结构，

在纤维桩表面形成微机械固位的空隙，当渗入到这些细微空隙里的黏结剂固化后，与凹凸部位可产生微机械嵌合，这些均增加了纤维桩与树脂粘接剂的黏结力、机械嵌合力和摩擦力^[27-28]。喷砂压力和(或)喷砂粒度增大可提高纤维桩表面的粗糙度，且两者有叠加效应；但需要注意在粗糙度增加的同时，由于喷砂对桩表面的磨蚀，有可能减少纤维桩的直径，降低桩强度^[10]，也降低了桩与根管的密合度，纤维桩与牙本质根管内壁之间的间隙增加，黏结剂厚度增

加，因而对桩的黏结固位有不利影响。除了喷砂的压力和氧化铝砂粒的大小这两个因素，喷射时间、修复体与喷砂头之间的距离、角度等都会影响黏结效果^[26，29]。国内已有体外研究探讨在不同喷砂条件对纤维桩黏结固位力的影响^[10，28]，用Al₂O₃在70 μm/0.2 MPa 条件下对玻璃纤维桩表面进行喷砂处理，可使纤维桩在根管内与复合树脂产生的黏结力最大；因此此次试验采用这一喷射条件，以粒度为 70目Al₂O₃砂粒在0.2 MPa压力条件下对纤维桩表面进行喷砂粗化处理，结果显示相较于A组，表面喷砂可显著提高纤维桩修复成功率，延长纤维桩使用时间，减少纤维桩修复失败的发生。但此次研究并未观察对比其他喷砂条件处理纤维桩后对其黏结固位临床效果的影响，这有待于更为远期的研究。

3.2 过氧化氢溶液处理很多研究显示，过氧化氢可以溶解纤维桩表面的聚合基质，使更多的纤维成分暴露，增加了纤维桩表面粗糙度，同时形成了大量的微小间隙，树脂

粘接剂进入这些间隙增加了微机械固位，从而使纤维桩与树脂的黏结强度得到有效加强^[29-35]。过氧化氢性质温和，去除表面聚合基质后，纤维结构本身没有被破坏，纤维桩深层的形态规则、完整，而且临床操作简单易行，无需复杂试剂和器械，费时少，与氢氟酸等酸蚀技术相比具有一定的优势，因此此次研究选取过氧化氢溶液处理纤维桩。

已有研究表明，过氧化氢溶液处理浓度(体积分数)和处理时间两个因素可影响纤维桩的最终黏结强度，在处理时间相同的前提下，浓度较高的H₂O₂溶液处理后的纤维桩与树脂黏结强度显著提高^[32]；此次研究只选取体积分数10%的过氧化氢处理20 min这一条件与其他表面处理方法相比较，在今后的实验中可以继续探索其他处理条件，寻找最佳的处理强度，即最佳处理时间和溶液浓度及二者如何相互影响。

最终此次研究结果显示相较于A组，过氧化氢表面处理后的纤维桩失败率明显较低(P < 0.05)，而B组、C组之间无差异(P > 0.05)，这一结果表明：喷砂和过氧化氢溶液处理均是有效提高纤维桩修复临床成功率的表面处理方法，但两者对临床效果的影响尚未见明显差别，分析其原因可能是因为两种处理方法的原理都是去除纤维桩表面的聚合基质层，暴露的纤维桩表面与树脂粘接剂均形成了相同的微机械嵌合固位之故，这与国内外已有的研究结果相一致^[35-37]。

3.3 硅烷偶联剂涂布临床上在纤维桩表面涂布硅烷偶联剂操作简便，易椅旁即刻应用，因此目前对硅烷偶联剂研究较多，已有研究证实硅烷偶联剂可提高瓷和金属修复体的黏结效果^[38]，但是其对于纤维桩粘接效果的作用仍有争议。有学者认为硅烷偶联剂能提高纤维桩和树脂粘结材料间的粘接强度^[39-40]，硅烷偶联剂是一类具有两种不同性质官能团的物质，硅烷分子式为R´-Si-(OR)₃，一部分官能团与无机物表面的吸附水反应，发生水解反应，产生R´-Si-(OH)₃ ，其中-R´可与树脂黏结材料中的甲基丙烯酸树脂产生化学性连接，而-OH则可与玻璃纤维中的二氧化硅反应，形成Si-O-Si的牢固共价键，进而在树脂黏结剂与纤维桩的界面间架起“分子桥”，通过化学性黏结有机聚合物和无机物，增加纤维桩表面润湿性，提高纤维桩与树脂材料的黏结强度^[41]，常用作环氧树脂聚合物的黏结促进剂^[29^，^39]。

另一部分学者表示，纤维桩表层的聚合基质高度聚合、交联，阻碍了硅烷偶联剂与纤维桩发生共价健结合，影响硅烷作用的发挥，因此硅烷偶联剂活化纤维桩表面的作用较弱^[42-44]，对提高纤维桩与树脂粘接剂界面间的黏结强度作用较差^[24]。已有相关体外实验证实，只有运用化学或物理的方法先去除纤维桩表层的惰性聚合基质，暴露纤维成分后，才有可能提供硅烷化位点，硅烷偶联剂才有作用，他们认为纤维桩表面经过氧化氢溶液处理或喷砂后再应用硅烷偶联剂比单独使用过氧化氢处理或喷砂，其黏结强度提高明显^[45-47]。此次研究只对比了硅烷偶联剂单独处理纤维桩的临床效果，在今后的的研究中可继续观察硅烷偶联剂与其他表面处理方式联合使用的效果。

研究严格按照偶联剂的使用方法处理纤维桩表面，结果显示硅烷化处理组与对照组之间差异无显著性意义 (P > 0.05)，硅烷偶联剂并没有提高玻璃纤维桩修复的临床效果，这可能与未能去除表层的聚合基质，纤维暴露不到位有关。这与Perdigao等^[24]和Bitter等^[43]的研究结果相似。

3.4 结论试验选择使用了3种表面处理方法与对照组比较，探讨对纤维桩修复牙体缺损临床效果的影响，结果显示：随着时间的推移，70目氧化铝砂粒在0.2 MPa压力条件下对纤维桩表面喷砂粗化处理和体积分数10%过氧化氢浸泡纤维桩20 min两种方法都会提高纤维桩在根管内的固位力，提高纤维桩和树脂粘接材料临床黏结效果；而纤维桩表面涂布硅烷偶联剂(1 min)对提高纤维桩修复成功率的作用并不显著。临床使用时，可以在椅旁对纤维桩表面进行喷砂处理或过氧化氢溶液处理，以提高桩与树脂粘接材料之间的粘接力及桩在根管内的固位力，这有望成为一种可改善纤维桩临床固位性能的简易、有效、价廉的方法。

生存分析多用于全身系统疾病随访研究，此次研究参考近些年国内外学者将其运用到口腔疾患的治疗随访中^[48-49]，遂利用生存分析方法更加准确分析纤维桩表面处理如何影响纤维桩修复的临床效果，弥补了既往研究仅比较最终成功率、失败率的不足^[38]，未考虑发生失败时间对临床修复效果判断的影响。试验虽然进行了大量的研究工作，但仍存在不足和可进一步改进的方面，未来的研究方向是：①可增加其他处理条件，进一步研究对纤维桩黏结的影响，例如不同的喷砂压力、时间、不同体积分数的过氧氧化氢溶液等；②24个月毕竟是个短期观察，各组之间更长期的效果尚未比较，未来的研究可进行更长的随访期临床对照研究，以验证上述结论；③试验对于桩的选择比较单一，只研究了POPO玻璃纤维桩，今后可以选择多种类型的纤维桩(玻璃纤维桩、碳纤维桩等)进行研究，为其临床广泛应用提供意见。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程