不同纤维桩修复方式影响重度楔状缺损前磨牙的抗折性能

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.25.012

中国组织工程研究 ›› 2014, Vol. 18 ›› Issue (25): 4004-4008.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2014.25.012

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不同纤维桩修复方式影响重度楔状缺损前磨牙的抗折性能

沈晴昳¹，李国强¹，张强²，翁蓓军¹，翁佳炜²

上海市口腔病防治院，1修复科，2技术室，上海市 200031

收稿日期:2014-05-30 出版日期:2014-06-18 发布日期:2014-06-18
通讯作者: 李国强，主任医师，上海市口腔病防治院，上海市 200031
作者简介:沈晴昳，女，1974 年生，上海市人，汉族，2008年上海交通大学医学院毕业，博士，副主任医师，主要从事口腔修复及材料方面的研究。
基金资助:
上海市卫生局资助项目(20114136)

Fracture resistance ability of severe wedge-shaped premolar defects restored with fiber reinforced composite post by different methods

Shen Qing-yi¹, Li Guo-qiang¹, Zhang Qiang², Weng Bei-jun¹, Weng Jia-wei²

1Department of Prosthodontics, Shanghai Stomatological Disease Center, Shanghai 200031, China; 2Technical Studio, Shanghai Stomatological Disease Center, Shanghai 200031, China

Received:2014-05-30 Online:2014-06-18 Published:2014-06-18
Contact: Li Guo-qiang, Chief physician, Department of Prosthodontics, Shanghai Stomatological Disease Center, Shanghai 200031, China
About author:Shen Qing-yi, M.D., Associate chief physician, Department of Prosthodontics, Shanghai Stomatological Disease Center, Shanghai 200031, China
Supported by:
Project of Shanghai Municipal Health Bureau, No. 20114136

摘要/Abstract

摘要：

背景：以往的观点认为桩可以增强根管治疗牙的抗折裂强度，但近年来这种观念已引起争议，许多学者认为，根管的预备削弱了牙根，桩进一步增加了折裂的危险。
目的：评价侧向加载条件下，采用不同纤维桩修复方法对重度楔状缺损前磨牙抗折性能的影响。
方法：将50颗正畸拔除的人上颌前磨牙随机分为5组，每组10颗。A组为正常前磨牙；B-E组40颗牙均制备深达颊舌径1/3深度的重度楔状缺损，B组不做任何处理；C组经根管治疗，保留楔状缺损上方颊侧悬突牙体组织，颊、舌根管内采用LuxaPost高强度玻璃纤维桩、LuxaCore双固化冠核复合树脂修复缺损牙体组织；D组经根管治疗，保留楔状缺损上方颊侧悬突牙体组织，颊、舌根管内采用LuxaPost高强度玻璃纤维桩、LuxaCore双固化冠核复合树脂及金属全冠修复缺损牙体组织；E组经根管治疗，去除楔状缺损上方颊侧悬突牙体组织，颊、舌根管内采用 LuxaPost高强度玻璃纤维桩、LuxaCore双固化冠核复合树脂及金属全冠修复缺损牙体组织。检测各组样本折裂强度。
结果与结论：A-E组抗折载荷分别为(1 002.69±147.62)，(439.28±66.34)，(958.30±101.23)，(1 207.09± 143.48)，(1 056.44±139.30) N。D组抗折载荷最高(P < 0.01)，B组最低(P < 0.01)，A、C、E三组间抗折载荷比较差异无显著性意义。表明纤维桩能增强重度楔状缺损牙的抗折能力，并且保留牙体组织有助于提高修复体的抗折性。

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

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关键词: 生物材料, 口腔生物材料, 重度楔状缺损, 纤维桩, 抗折性能, 悬突牙体, 前磨牙

Abstract:

BACKGROUND: Previous studies show that the fracture resistant force of endodontically treated teeth can be improved by post. But this idea has been controversial in recent years. Many scholars believe that the root canal preparation might weaken dental root the post increases the risk of tooth fracture.
OBJECTIVE: To evaluate the fracture resistance ability of severe wedge-shaped-defect premolar to oblique loading, which was restored with fiber reinforced composite posts by different therapy methods.
METHODS: A total of 50 human maxillary premolars were randomly divided into five groups, with ten teeth in each group. They were given following treatments: Group A: 10 untreated premolars; Rest 40 premolars of Groups B, C, D and E were prepared 1/3 bucco-lingual distance for artificial severe wedge-shaped defects at the buccal cervix. Group B: untreated severe wedge-shaped defects premolars; Group C: severe wedge-shaped defects premolars were endodontically treated, remaining dentin over hang above the wedge shaped defect, LuxaPost posts reinforced in buccal canal and lingual canal, LuxaCore composite resin restored dentin defect; Group D: severe wedge-shaped defects premolars were endodontically treated, LuxaPost posts reinforced in buccal canal and lingual canal, LuxaCore composite resin restored dentin defect, and then covered with full metal crown; Group E: severe wedge-shaped defects premolars were endodontically treated, removing dentin over
hang above the wedge shaped defect, LuxaPost posts reinforced in buccal canal and lingual canal, restored with LuxaCore composite resin, and then covered with full metal crown. Fracture resistance of each specimen was measured in each group.
RESULTS AND CONCLUSION: The fracture strength of each group were Group A (1 002.69±147.62) N, Group B (439.28±66.34) N, Group C (958.30±101.23) N, Group D (1 207.09±143.48) N, and Group E (1 056.44±139.30) N. Group D had the highest fracture strength (P < 0.01), while Group B had the lowest fracture strength (P < 0.01). There were no significant difference among the fracture strength of Group A, Group C and Group E. Our findings indicated that the fracture resistance of the severe wedge-shaped defected premolar can be improved by fiber reinforced composite post and dentin above wedge shaped defect remained.

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

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Key words: composite resins, bicuspid, root canal therapy

中图分类号:

R318

沈晴昳，李国强，张强，翁蓓军，翁佳炜. 不同纤维桩修复方式影响重度楔状缺损前磨牙的抗折性能[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(25): 4004-4008.

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图/表（结果） 1

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引言

楔状缺损是一种常见的非龋性牙体硬组织缺损，好发于唇、颊面的颈部，主要表现为牙体硬组织的进行性丧失，缺损呈楔形^[1-2]。楔状缺损的发病率为27%-85%，尤以中老年人好发^[3]，是目前发生率最高的非龋性牙体硬组织疾病。楔状缺损是不正确刷牙习惯所导致的慢性机械性磨损，牙合力作用下牙颈部应力集中，内外源性酸蚀和时间等多种因素共同作用的结果^[4-5]。同时，牙颈部薄弱的釉牙骨质界结构也是楔状缺损形成的生理基础^[6]。临床上根据缺损的程度将楔状缺损分为浅型、深型和穿髓型，其中深型和穿髓型楔状缺损常累积牙髓，引起牙髓炎、根尖周炎等疾病，需进行根管治疗^[7]。根管预备过程中对管壁牙本质的切削，再加上颈部牙体组织的严重缺损，明显降低了牙齿的抗折能力，易发生牙体折裂，进而导致牙齿缺失^[8]。因此，有效提高穿髓型楔状缺损牙的抗折强度具有重要临床意义。

以往的观点认为桩可以增强根管治疗牙的抗折裂强度，但近年来这种观念已引起争议，许多学者认为，根管的预备削弱了牙根，桩进一步增加了折裂的危险^[9]。桩能否提高重度楔状缺损牙的抗折性能？哪种修复方式对患牙的保存最有利？

纤维强化树脂桩是一种以有机聚合体为基体、连续型加强纤维为增强相组合而成的复合材料。增强纤维的直径通常为10-20 μm，占容积的40%-60%，沿着桩的长轴呈单一方向紧密排列，具有良好的抗拉伸应力能力。聚合物基质通常为具有高度转化性和高度交联结构的环氧聚合物，抵抗压缩应力的能力较强^[10]。纤维与基质通过良好的化学相容性牢固地结合，使纤维桩能够承受较大的压缩和剪切载荷，达到物理性能上的高强度^[11-12]。有学者通过长时间模仿口腔咀嚼运动的体外实验，发现碳纤维桩具有很高的抗弯曲强度和拉伸强度，显示出比金属桩更好的抗疲劳能力^[13]。纤维桩与牙本质的弹性模量较接近，即使在较大外部作用力下，桩表面与根管壁之间也能保持大面积接触，从而使应力能够沿根管壁均匀传导，有效降低了根折的发生，提高了患牙保存率^[14]。与传统镍铬合金桩相比，纤维桩不会由于电化学腐蚀而释放出镍或铍等金属离子，导致过敏反应或毒性反应，也不会抑制成纤维细胞的增殖，具有良好的抗腐蚀性能和生物相容性^[15]。此外，纤维桩还具有一些传统铸造金属桩不具备的优点，如玻璃纤维桩、石英纤维桩可应用于全瓷修复体，其美学性能要远远优于金属桩；由于纤维桩位于树脂基质内的纤维呈平行排列，采用专用引导牙钻可轻易破坏包埋于树脂基质中的平行纤维，从而达到拆除纤维桩的目的；纤维桩不会影响射频场造成图像的扭曲和变形，使用纤维桩修复患者可以安全地进行核磁共振成像检查^[16]。

大量临床研究表明纤维桩的临床效果是令人满意的^[17]。Malferrari等^[18]对132例180颗用石英纤维桩核修复的患牙进行研究，结果显示30个月后只有3颗牙发生桩脱落，成功率为98.3%，取得了满意效果。葛永红等^[19]在玻璃纤维树脂桩核、金属铸造桩核保留残冠、残根的临床比较研究中发现，玻璃纤维桩的牙根折裂、桩核松动、前牙龈缘灰染情况均明显好于金属铸造桩。但是纤维桩体系也存在不足之处，如在功能负荷下粘接纤维桩的粘接剂容易受到拉应力和剪应力，导致纤维桩边缘的微渗漏，产生根面的牙本质继发龋。此外，在支持修复体的上部结构并防止修复体在承受功能载荷时发生变形方面，纤维桩的强度不如金属桩和瓷桩。

本实验拟通过力学实验研究纤维桩及其不同修复方法对重度楔状缺损牙抗折强度的影响，探索纤维桩在提高患牙抗折性能方面的作用。

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
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材料方法

设计：随机分组设计，对比观察实验。

时间及地点：于2013年9月至2014年2月在上海市口腔病防治院完成样本收集和制备，在上海交通大学机械动力学院数字医学教育部工程研究中心完成试件测试。

材料：LuxaPost玻璃纤维桩、LuxaCore双固化冠核复合树脂(DMG，德国)；万能材料测试试验机(ZWICK Z010，德国)；定制夹具、加载头(上海交通大学机械动力工程学院)。

标本：选取至上海市口腔病防治院就诊，因正畸减数拔除的上颌前磨牙50颗，患者年龄18-22岁，患者对实验知情同意。离体牙除操作时间外，均保存于4 ℃的生理盐水中，以防止干燥造成牙体脱水影响抗折实验，拔牙至实验完成时间不超过3个月。

纳入标准：①上颌双根前磨牙。②根尖发育已完成。③经10倍放大镜检查，牙体完整，无龋、缺损或隐裂纹。④各项牙体测量值均在王慧芸恒牙牙体测量值范围内^[20]。

排除标准：不满足上述纳入标准及存在根管钙化或内吸收等根管异常等。

实验方法：

离体牙模型的均衡性检测：测量50颗离体牙的牙体和牙根长度，釉牙骨质界处的颊舌径和近远中径，对各组数值进行正态性检验、方差齐性检验及方差分析，结果显示50颗样本牙各项指标均无统计学差异，样本均质性好。将50颗离体牙随机分为5组，每组10颗，各组样本牙的牙体和牙根长度、釉牙骨质界处的颊舌径和近远中径差异均无显著性意义(P > 0.05)，排除了组间差异对实验结果的影响。

牙楔状缺损的制备：其中4组40颗牙需制备重度楔状缺损。方法如下：在离体牙颊侧距离釉牙骨质界上2 mm，缺损最宽处2 mm，深度为颊舌径的1/3且底平行于釉牙骨质界，采用慢速轮状砂片流水下片切制备重度楔状缺损模型，最深处已露髓。

实验分组：①A组：正常对照组，无楔状缺损。②B组：重度楔状缺损对照组。③C组：根管治疗后颊、舌根管内分别予以纤维桩复合树脂修复。保留楔状缺损上方颊侧悬突牙体组织，采用LuxaPost专用扩孔钻分别预备颊、舌根管桩道，根尖部保留4.0 mm根管充填材料以保证根尖封闭，使用酸蚀剂酸蚀根管壁20 s，冲洗后用纸捻干燥，使用黏结剂涂布根管壁，光固化20 s，选用Φ1.25 mm的LuxaPost高强度玻璃纤维桩，在纤维桩表面涂布黏结剂，光固化20 s，采用LuxaCore双固化冠核复合树脂注满根管，将纤维桩分别插入颊舌根管，多角度光固化60 s，高速手机在髓室顶水平切断纤维桩，LuxaCore复合树脂修复缺损牙体组织。④D组：纤维桩复合树脂修复、全冠修复。根管治疗，保留楔状缺损上方颊侧悬突牙体组织，酸蚀、冲洗、涂布黏结剂，颊、舌根管内LuxaPost纤维桩加强、LuxaCore复合树脂修复，方法同C组。按照全冠修复要求进行牙体预备后行铸造金属全冠修复。⑤E组：去除颊侧牙体后颊、舌根管内纤维桩复合树脂修复、全冠修复。根管治疗，去除楔状缺损上方颊侧悬突牙体组织，颊、舌根管内采用LuxaPost纤维桩、LuxaCore双固化冠核复合树脂修复，恢复牙体外形。按照全冠修复要求进行牙体预备后行铸造金属全冠修复。

样本的测定：在所有实验样本包埋前均采用浸蜡法在牙根表面形成厚度约为0.2 mm的均匀蜡层，以便为包埋时提供模拟牙周组织所需的空间。采用自凝塑料包埋样本至釉牙骨质界下2 mm处，待塑料凝固后取出样本，去除牙根表面浸蜡层，硅橡胶导入包埋牙槽窝，固化硅橡胶模拟牙周膜并可重新固定包埋样本^[21]。

用定制专用夹具将包埋试样固定于万能材料测试试验机上，自制专用加载头加载，加载部位为颊尖舌斜面三角嵴的中点，加载方向与牙体长轴成45°角，加载速度 1 mm/min，记录样本破坏时的最大载荷及折裂类型。

主要观察指标：样本断裂发生时的最大载荷及牙的折裂模式。

统计学分析：采用SAS 9.2统计软件进行单因素方差分析，采用SNK法进行组间的差别多重比较，P < 0.05为差异有显著性意义。

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

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讨论

楔状缺损在不同牙位的发病率和严重程度都有明显差异^[22-23]。Borcic等^[24]对18 555颗恒牙的研究发现，约1/3数量前磨牙有不同程度的楔状缺损，发病率明显高于其他牙位。Tomasik等^[25]检查了124例楔状缺损患者，发现在所有患牙中85.1%为前磨牙，其发病率显著高于其他牙位。这可能因为前磨牙位于牙弓转折处，较易受到较大的侧向力和不良刷牙方法的影响，产生应力集中。采用三维有限元对前磨牙牙根形态与楔状缺损的相关性进行研究，发现与单根牙相比，双

根牙牙颈部的应力集中现象更明显，颈部楔状缺损更深^[26]。此外，上颌牙位于下颌牙的唇侧，更易受到外力作用和应力的影响。因此，本实验选择上颌双根前磨牙作为研究对象。

正常咀嚼时除了垂直向牙合力外还有侧向牙合力，且侧向牙合力更易导致牙齿折裂。有限元分析结果显示，斜向载荷是应力集中于牙颈部，并随着加载方向与牙体长轴夹角的增大，牙颈部应力峰值和高应力区范围均明显增大^[27]。

根管治疗在一定程度上破坏了牙体组织的力学性能，因此传统观点认为全冠修复对提高根管治疗后牙体的抗折性具有关键作用。但近年来，随着纤维桩、复合树脂材料性能的不断提高，临床治疗开始倾向于尽量保存剩余牙体组织的保守修复方式。

牙颈部是牙釉质、牙本质和牙骨质3种弹性模量不同硬组织的交界部位，当牙齿承受牙合力时，应力集中于牙颈部^[28-31]。三维有限元分析显示，楔状缺损改变了牙颈部的应力分布，使应力进一步集中至缺损区尖端^[32-33]，并且随着缺损程度的增加，缺损区应力持续增高^[34]，极易导致继发性冠根折。因此，对于此类有明显牙体组织缺损的患牙，需要采用积极的修复方法进行重建^[35-36]。本实验也证实了对于重度楔状缺损前磨牙，采用纤维桩的不同修复方法都能明显提高患牙的抗折载荷。

实验结果证实，采用纤维桩复合树脂修复后，患牙的抗折载荷较修复前有明显提高，与无楔状缺损的正常前磨牙比较差异无显著意义。本实验所采用的LuxaPost玻璃纤维桩是由环氧树脂基质包绕玻璃纤维而成的复合材料，玻璃纤维排列均匀致密，具有良好的抗拉伸应力能力，每平方毫米纤维数量达到7 685根，纤维/基质比值为(54.56± 3.15)%，基质树脂中含有较大比例的大颗粒或者小颗粒填料，具有较强抵抗压缩应力的能力^[37]。在LuxaPost纤维桩生产制造过程中还采取了一些处理技术，如对玻璃纤维进行预拉伸处理，随后将其浸入树脂基质中，待固化后释放，这样可以使纤维桩在受到弯曲外力的情况时可更好地发挥纤维吸收拉伸应力的作用；对玻璃纤维表面进行喷砂粗糙、硅烷偶联剂等处理，从而加强纤维与树脂基质之间的结合力。LuxaPost纤维桩具有良好的物理机械性能^[38]，弯曲强度(1 064.1±155.0) MPa，其弹性模量(18±3.0) GPa与牙本质18.6 GPa接近。因此，采用LuxaPost纤维桩修复重度楔状缺损前磨牙，不仅能有效加强患牙颈部的薄弱缺损区域的抗折能力，还能使原本明显集中于颈部缺损部位的应力，顺着纤维桩内纤维束的排列方向向根方传导，沿牙本质表面均匀分布，从而达到提高患牙保存率的目的。

桩修复的主要目的是保护剩余牙体组织并为修复体提供固位，因此桩核材料弹性模量的选择很重要^[39]。有观点认为金属桩的弹性模量高、挠曲强度大，能承担较大咬合力，可降低牙颈部应力，有助于提高牙颈部的抗折性^[40]。但多数研究发现，桩与牙本质之间弹性模量差异越大，对牙根内应力分布的改变越明显。高弹性模量桩受力时，可使原本集中于牙颈部的应力向桩末端或桩-牙本质界面转移，易造成根折，对牙体的保留与再修复不利^[41-42]。当弯曲应力超过一定的数值，刚性根管桩将不再随着牙齿发生弹性变形，杠杆作用会使桩和根管壁之间由完全的面接触变成点接触，从而在根管内造成局部应力峰值的出现，这些应力峰值可能会最终导致修复的失败，比如根折的发生。本实验结果显示，采用纤维桩复合树脂修复重度楔状缺损前磨牙后，实验样本的折裂模式多为冠折或牙根折裂至釉牙骨质界下2.0 mm以内的可修复性折裂。纤维桩的弹性模量与修复后牙齿在功能状态下的应力分布密切相关，实验中选用LuxaPost玻璃纤维桩的弹性模量与牙本质的弹性模量十分接近，能使应力沿着根部牙本质均匀分布。因此，从牙齿的抗折性和生物力学行为综合考虑，对于牙体组织缺损较多的患牙而言，纤维桩复合树脂修复是目前临床上良好的选择。

临床上为了美观需求多采用烤瓷冠或全瓷冠修复，但在本实验中为了提高实验样本一致性的控制，全冠修复体采用由同一硅橡胶印模复制的金属铸造冠。比较实验中两组纤维桩核全冠修复体的抗折载荷，发现保留楔状缺损上方颊侧悬突牙体有助于提高患牙的抗折载荷。这可能因为，加强的纤维桩树脂仅在楔状缺损穿髓部位未与牙体硬组织接触，其余部分与自身牙体硬组织紧密接触，固化后成为一体，使牙合力能沿着牙体长轴向牙根方向传导；同时，保留的悬突牙体组织有助于保持全冠固位体黏固剂封闭的完整性，增进患牙对动态载荷的抵抗力，降低桩核结合部产生应力集中的可能。去除楔缺上方牙体组织后，缺损部分由桩核树脂恢复，牙合力沿颊侧树脂传导至颈部树脂-牙体界面并集中于该界面部位。此外，没有颊侧牙体组织的支撑，力只能通过桩来抵抗，更易导致桩和牙根的折裂。三维有限元法分析结果显示，随着牙体组织剩余量的增加，应力峰值由颈部向根方转移，可减少颈部应力集中，提高对侧向荷载的抵抗力。

重度楔状缺损前磨牙采用纤维桩复合树脂修复后，患牙的抗折强度虽略小于保留颊侧悬突牙体的纤维桩核全冠修复者，但前者的抗折载荷水平与正常牙基本相当，远远大于前磨牙的生理性最大牙合力。因此，从牙齿的抗折性和生物力学行为综合考虑，该方法不失为是一种简便价廉、切实有效、有利于剩余牙体组织保存的修复方式。

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
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不同纤维桩修复方式影响重度楔状缺损前磨牙的抗折性能

Fracture resistance ability of severe wedge-shaped premolar defects restored with fiber reinforced composite post by different methods

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