不同树脂核材料影响纤维桩核整体抗折强度的比较

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.21.005

摘要/Abstract

摘要：

背景：纤维桩修复中树脂核材料的选择可能影响桩核的整体强度。
目的：比较5种树脂核材料分别与玻璃纤维桩结合后的整体抗折强度。
方法：将50个viva玻璃纤维桩随机分为5组，分别与MEDENTAL双重固化树脂水门汀、伊蒂娜双重固化树脂水门汀、Bisco BisCem树脂水门汀、3M光固化纳米复合树脂P60及PULPDENT双重固化树脂水门汀黏结，将5组桩核的根管部分分别用自凝塑料包埋，固化后固定于万能试验机上并与牙体长轴成135°角加载于核部，加载速度为1.0 mm/min，直至断裂，测得断裂时受力情况。
结果与结论：MEDENTAL双重固化树脂水门汀组、伊蒂娜双重固化树脂水门汀组、Bisco BisCem树脂水门汀组、3M光固化纳米复合树脂P60组及PULPDENT双重固化树脂水门汀组的抗折强度分别为(83.248±7.857)，(89.230±4.326)，(95.188±5.147)，(76.646±6.463)，(83.064±3.964) N。除MEDENTAL双重固化树脂水门汀组与PULPDENT双重固化树脂水门汀组抗折强度无差异外，其余各组间两两比较差异均有显著性意义(P < 0.05)。结果表明Bisco BisCem树脂水门汀与纤维桩结合后具有较高的抗折强度。

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, 纤维桩, 玻璃纤维桩, 树脂黏固剂, 树脂黏结剂, 复合树脂核, 桩核粘接材料, 折裂抗力, 树脂核, 抗折强度测试, 黏结剂

Abstract:

BACKGROUND: Selection of resin core materials may affect the overall strength of the fiber posts.
OBJECTIVE: To compare the overall flexural strength of five kinds of resin core materials combined with glass fiber posts.
METHODS: Fifty viva glass fiber posts were randomly divided into five groups respectively binding to five different resin materials for repair: group A, MEDENTAL dual curing resin cement + glass fiber post; Group B, Tina dual curing resin cement + glass fiber post; group C, Bisco BisCem + glass fiber post; group D, 3M nano composite resin curing light P60 + glass fiber post; group E, PULPDENT dual curing resin cement + glass fiber post. The root canals were embedded with self-curing plastic, and fixed in the universal testing machine. The load in tooth length axis was added onto the core at a 135° angle with a loading speed of 1.0 mm/min, until the fracture. Then, the stress at fracture and the fracture mode were measured.
RESULTS AND CONCLUSION: The flexural strength was (83.248±7.857) N in group, (89.230±4.326) N in group B, (95.188±5.147) N in group C, (76.646±6.463) N in group D, and (83.064±3.964) N in group E. Except groups A and E, there were significant differences between every two groups (P < 0.05). These findings indicate that Bisco BisCem resin cement binding to the fiber post can obtain a higher flexural strength.

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Key words: biocompatible materials, resin cements, composite resins, glass

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 1

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引言

经过根管治疗后的牙常伴有牙冠大面积缺损，为了增加全冠修复体的固位和支持，常常要对其进行桩核修复。长期以来，铸造金属桩核一直在临床上占据主要地位，但其弹性模量比牙本质高，可在根管内产生应力集中，从而产生严重根折^[1] ，因此，学者们开始寻找铸造金属桩的替代品。1990年，Duret等^[2]首先提出了碳纤维加强的树脂桩核系统，它与牙本质的弹性模量相近，能有效分散应力，防止应力集中。目前，纤维桩修复中树脂核材料的选择已经受到越来越多研究者的重视，但有关纤维桩核修复中核材料对桩核整体强度影响的研究报道较少。有关纤维桩修复中抗折性能的研究多集中于预成桩的比较，忽略了树脂核的影响，而且目前仍存在着争议。多数研究认为纤维桩系统与金属桩核系统相比并不能提高修复体的抗折性，但其折裂方式有利于再修复，几乎无不可逆性根折^[3-4]。彭国栋^[5]在不同黏结剂抗折性能研究中得出，不同桩核粘接材料对桩核冠修复后的牙齿抗折强度有影响，当受到强力冲击时，抗压性较大的桩核粘接材料较抗压性较小的桩核粘接材料更能提高牙体的抗折能力。有研究则运用CAD/CAM制作一体化玻璃纤维桩，比较其与预成纤维桩等的抗折力，发现CAD/CAM一体化玻璃纤维桩核修复上中切牙的抗折力与铸造金合金桩核近似，高于预成玻璃纤维桩。多数有关纤维桩研究注重桩的强度，然而树脂核材料有很强的技术敏感性，所以不同实验得出的结论会有所区别，还有待于进一步在核材料选择上进行临床研究，使纤维桩修复更加简便，并且能取得良好的远期效果。
随着现代粘接技术的不断发展，纤维桩树脂核在桩核冠修复中占有越来越重要的地位，纤维桩以其弹性模量小，美学效果好，临床操作1次成型，不影响磁共振成像等优点在临床中应用日趋广泛^[6]。然而核树脂的选择可能影响桩核整体的强度，甚至容易造成折断。通过对不同核材料的对比，可以指导临床选择更合适的核材料，以减少纤维桩修复的失败。实验制作下颌单根管前磨牙根管腔，根管长度不小于 13 mm，内壁涂布分离剂后备用。将50个纤维桩随机分为5组，分别与5种不同树脂材料进行修复。固化后取出，将5组桩核的根管部分分别用自凝塑料包埋，固化后固定于万能试验机上并与牙体长轴成135°角加载于核部，加载速度为1.0 mm/min，直至断裂，测得断裂时受力以及断裂形式。

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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材料方法

设计：对比观察实验。

时间及地点：实验于2012年5月在佳木斯大学完成。

材料：

离体牙：离体牙齿均取自佳木斯大学第二附属医院口腔正畸科拔牙患者，在征求患者同意后获取，牙齿均为下颌第一前磨牙，单根管，牙根长度为13 mm。牙齿形态完好无龋坏及裂痕。常温下置于NaCl溶液中保存。

美国MEDENTAL双重固化树脂水门汀的特点：是超微粒子，双重固化树脂水门汀主要用于复合树脂、烤瓷、纤维桩的黏固，以及嵌体、高嵌体、冠、桥的黏固。

伊蒂娜双重固化树脂水门汀的特点：可一步到位，不用其他步骤，直接粘接；优良的粘接强度；双固化系统，简单去除多余材料，只须三四秒；绝不产生术后敏感；超薄厚度(10 µm)不产生闭塞，不增加咬合高度；永久释放氟离子；绝不产生微渗漏。

Bisco BisCem材料特点：BisCem是一种双固化的自黏树脂黏固剂，它是专为粘接牙冠，牙桥，嵌体，高嵌体及职位(包括预制金属，non-metal/fiber和铸铁职位的)。 BisCem具有出色的操控性能和易于使用。这是一个在一个自动混合的双注射器交付膏/膏配方。BisCem要求所制备的表面没有蚀刻，底漆或粘接。此外，它具有氟化物释放性，且不透射线，能对大多数牙科材料产生牢固的粘接。

3M光固化纳米复合树脂材料特点：是区别于传统树脂的真正纳米树脂，在确保树脂杰出的耐磨性和强度的同时，具有杰出的抛光和抛光保持性，使用寿命长久，可长期保持表面的光亮度，从而更加美观，颜色多样，有牙本质色、牙釉质色、透明色、体部色等，可以满足不同的需求，包括变色牙、四环素牙、氟斑牙和漂白牙齿的美容性充填，套装配有独特设计的选色盘，使分层充填更加容易，20 s光固化深度2.5 mm。

PULPDENT双重固化树脂水门汀材料特点：具有双固化、释放氟元素、X射线阻断、中等或低黏稠度等特点，可用于粘接金属烤瓷、金、CEREC全瓷和强化瓷的冠、桥和嵌体。可在微湿环境中粘接，防止微漏。自粘接时无需底剂，无需硅烷，无需粘接剂。对牙本质自酸蚀，薄厚度只有12 µm。

方法：

实验分组：制作下颌单根管前磨牙根管腔，根管长度不小于13 mm。内壁涂布分离剂后随机将50个纤维桩分为5组，每组10个，分别将MEDENTAL双重固化树脂水门汀、伊蒂娜双重固化树脂水门汀、Bisco BisCem树脂水门汀、3M光固化纳米复合树脂P60及PULPDENT双重固化树脂水门汀5种树脂材料配合纤维桩进行修复。

截冠及根管的准备：制作下颌单根管前磨牙根管腔，根管长度不小于13 mm。将标本牙从釉牙骨质界上方2 mm处截去牙冠，修整边缘使界面平整，并用适合的钻头对标本牙的根管进行根管预备。

桩核的制作和准备：内壁涂布分离剂后分别将5种树脂材料配合纤维桩进行修复。首先用树脂核材料借助成型片整塑成所需的形状，树脂核总长度为15 mm，根管口至树脂核顶部为6 mm，直径与根管口直径一致。然后将树脂核的边缘修整光滑圆钝，避免尖锐边缘。最后在颊侧边缘嵴处制备一小凹槽，作为测力机加载头的放置点，见图1A。

加载底座的制作：制作一加载底座(底座材料：自凝塑料)，根管部分分别自凝塑料包埋，并使牙体长轴与加载头成135°角，见图1B，与牙体长轴成135°角垂直加载^[7]。万用测力机能敏感感受到牙齿受力后的变化，如核碎裂、桩脱位、牙体断裂而停载荷，记录下失败时最大抗折强度和失败类型。

测定桩-核复合体的抗折强度：采用WDT-10微控制电子万能测力机进行抗折强度测试。加载头为金属棒，它的横截面积为1 mm×4 mm。加载的部位在颊侧边缘嵴所制备的凹槽内，以1.0 mm/min的速度，与牙体长轴成135°角垂直加载。万用测力机能敏感感受到桩核受力后的变化，当核碎裂或桩脱位时万用测力机停止载荷，并记录下核碎裂或桩脱位时桩核最大抗折强度。

统计学分析：使用SPSS 18.0软件(SPSS公司，美国)进行统计数据分析，单因素方差(one-way ANOVA)分析比较不同组别的抗折强度的平均值，Lsd进行组间两两比较，以P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

近年来，伴随着纤维加强树脂研究的进展，纤维桩在临床上得到了广泛地应用，它具有单一材料没有的良好性能：①纤维桩的尺寸变化及线胀系数都很小，不会因为口腔内的物理及化学因素影响发生过多的形变，引起修复体的不密合、松动甚至脱落。在口腔环境中存在异种金属修复体相互接触时，由于不同金属之间的电位不同，将会出现电位差，导致微电流产生。纤维桩不含有金属成分，因此避免了因为流电现象而给患者带来的不适。口腔修复不仅要恢复软硬组织的形态和功能，而且对审美的要求更高。掌握色彩的和谐性，获得美感是非常重要的。纤维桩的颜色更接近于自然牙齿，其透光性好，可使冠修复体呈现更自然的外观，患者的满意度高，因而其美学性能远好于金属桩。很多弹性模量研究都表明纤维桩的弹性模量最接近牙本质的弹性模量，有利于保护牙体组织。其应力在基牙根部牙本质上更容易均匀分布，减少根折的发生。在纤维桩和金属桩的对比观察试验中发现，用纤维桩的患者发生折裂率明显低于金属桩患者^[8] 。纤维桩具有极好的性能，同时在美观方面，纤维桩具有近似于天然牙的颜色和半透明，它的使用能够使修复后的牙齿与天然牙相协调，纤维桩的这些优点决定了其具有很大的应用前景^[9] 。
目前，最大限度地保存根管治疗后的薄弱残根，成为口腔修复学发展的必然要求。对于这类余留牙体组织较少的残根，临床上一直采用金属桩核加全冠的修复方法，短期临床效果较好^[10] 。但是长期观察发现，金属桩容易腐蚀，并且导致修复体边缘软组织染色，长期使用引起牙根折的病例报道逐渐增多^[11] 。也正因为如此，纤维桩等非金属材料也越来越多的应用到临床修复中。如今在黏结材料飞速发展的前提下，研究者们通过提高纤维桩本身的物理性能和机械性能，使纤维桩更适宜修复学。核桩冠修复的远期效果需要对残根有足够的保护作用。临床上对于漏斗状的薄弱残根，为防止桩-牙本质交界面应力集中导致根折，宜选用接近牙本质的低弹性模量桩核材料。实验结果表明，纤维桩的抗疲劳性能优于金属桩，生物力学性能与牙本质更加匹配，对根管治疗牙的保护能力较好。因此，临床上对于薄弱残根建议采用纤维桩核-全冠系统修复，其远期成功率还需要更长期的临床观察验证^[12] 。Monticelli等^[13]的研究发现，流动性树脂与纤维桩交界面形成的气泡与空洞最少，桩/核界面间很少有不连续的现象。流动性树脂较混合型树脂与纤维桩间有更好的密合性。该作者分析后认为，由于树脂具有润湿性，低黏滞的树脂单体可以穿透并进入互穿聚合物网状组织，从而增加了两者的密合性。有研究表明，流动性树脂与纤维桩之间的粘接强度高于混合型树脂。有学者还发现，与双重固化树脂相比较，光固化树脂与纤维桩之间会发生更多的早期破坏(早期破坏即在实验中，试件加力前已发生断裂。形成原因是在制备时试件受到振动、侧向力等的不利影响，使试件断裂)。但也有学者分析认为，流动性树脂含有较高的树脂成分，会导致材料在聚合时产生显著收缩，收缩产生的应力会影响纤维桩与流动树脂间的粘接强度，所以与流动性树脂相比较，低黏滞、高填料核材料和混合型树脂是最好的选择。高填料核材料聚合时所产生的收缩应力小，并且收缩力的方向指向纤维桩内部，聚合产生的应力促进了与收缩相关机械锁合的形成，而且高填料含量也可改善核材料的机械性能，这些都加强了纤维桩与树脂核间的粘接强度^[14] 。纤维桩与树脂核间粘接强度的大小受多种因素的影响。目前，用来增加桩/核间粘接强度的方法较多，各有其特点。随着研究的进一步深入，将会有更多的依据来指导临床。
纤维桩-树脂核修复成功的关键有两点：一是纤维桩与树脂之间存在牢固的黏结力，二是核材料具有足够的机械强度以承载口腔内的各种功能应力。这些都与复合树脂核材料的种类和性能密切相关。作为核构建材料应该具有好的适应性，并且和纤维桩结合具有足够的强度。从传统的微填料混合型到流动性树脂，从光固化组分到化学固化组分，都可以用于制作核。硬度相对高的自凝树脂可能会给外面的牙冠提供一个稳定的支持，而更具弹性的树脂如流动性树脂和光固化树脂则有更好的操作性和与纤维桩良好的密合性。在临床工作中预成纤维桩无法随意更改桩的尺寸和形态，造成在牙颈部根管口敞开的位置与根管壁的间隙较大，然而这一部分间隙就需要树脂材料来充填。有文献报道不同桩核黏结材料对桩核冠修复后的牙齿抗折强度有影响。当受到强力冲击时抗压性较大的桩核黏结材料比抗压性较小的桩核黏结材料更能提高牙体的抗折能力^[3] 。核树脂与纤维桩的结合力，以及核树脂的抗压性能会对修复体的强度有影响，核树脂与纤维桩之间存在黏结界面，在功能状态下可能会发生树脂核碎裂，导致全冠脱落，由此可见纤维桩修复中核材料选择是非常重要的。在实验中根据数据分析可看出Bisco BisCem树脂水门汀组的抗折强度明显高于其他4组，MEDENTAL双重固化树脂水门汀组与PULPDENT双重固化树脂水门汀组没有明显差异，但小于伊蒂娜双重固化树脂水门汀组和Bisco BisCem树脂水门汀组，然而大于3M光固化纳米复合树脂P60组。一般说来，弹性比较大的流动性树脂材料，如实验中所使用的MEDENTAL双重固化树脂水门汀、伊蒂娜双重固化树脂水门汀、Bisco BisCem树脂水门汀和PULPDENT双重固化树脂水门汀，与基牙和纤维桩之间都会形成一个具有较少气泡、裂缝相对连续、完整的黏结界面，从而获得比较理想的黏结强度^[3] 。但是流动性树脂比起混合型高黏度树脂产生的聚合收缩也比较大^[15] ，因而有形成界面收缩裂缝的隐忧。另一方面，刚性比较大的高填非流动性材料，如实验中所使用的3M光固化纳米复合树脂P60，具有更高的机械强度，可以给修复冠提供牢固的固位支持。但是非流动性材料在纤维桩表面的润湿作用较差，因此界面适合性也较差^[16] ，并且实验中所使用的3M光固化纳米复合树脂P60需要分层加压堆积，操作过程中可能因为操作者的原因产生界面裂缝，这些可能是导致实验中3M光固化纳米复合树脂 P60与玻璃纤维桩黏结后抗折强度较低的原因。
另一方面，复合树脂核材料的固化方式也对其与纤维桩的黏结性能产生影响。光固化材料的可操作性强，但是其聚合收缩比较大。化学固化材料聚合收缩相对小，但是操作受材料固化时间的限制，因而对临床医生的操作技术有很高的要求。近年来新推出的双固化型材料含有两种引发体系，兼顾了化学固化材料和光固化材料的优点：材料光照聚合前有较充裕的操作时间，光照完成大部分聚合，化学引发剂确保光照不能到达的部分也获得较高的聚合程度。使用弹性模量较高的黏结剂会造成黏结剂层应力增加，导致黏结界面长期高应力，对于远期修复效果是不利的，因此，在保证黏结效果的前提下，选用低弹性模量的黏结剂会提高纤维桩修复长期成功率^[17] 。实验中所使用的MEDENTAL双重固化树脂水门汀、伊蒂娜双重固化树脂水门汀、Bisco BisCem树脂水门汀和PULPDENT双重固化树脂水门汀就是这一类的双固化型流动性复合树脂材料。这一类材料的另一个优点是可以同时用作树脂水门汀和核材料，纤维桩的黏结和树脂核的制作可以一步完成，兼具牢固的黏结强度及足够的机械强度，并使操作更为简捷可行。但是实验结果显示，虽然为同一类型的材料，Bisco BisCem树脂水门汀与纤维桩结合后的抗折强度高于其他几组，这可能与它们的基质、填料种类及比例不同有关^[18-49] 。
综合实验结果显示，双固化型流动性复合树脂材料因具有较低的黏度及较强的抗折力，是临床进行桩核修复核材料的理想选择，但是几种材料抗折强度有着差异，临床选择应根据需要而定。

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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目前，最大限度地保存根管治疗后的薄弱残根，成为口腔修复学发展的必然要求。对于这类余留牙体组织较少的残根，临床上一直采用金属桩核加全冠的修复方法，短期临床效果较好。但是长期观察发现，金属桩容易腐蚀，并且导致修复体边缘软组织染色，长期使用引起牙根折的病例报道逐渐增多。也正因为如此，纤维桩等非金属材料也越来越多的应用到临床修复中。如今在黏结材料飞速发展的前提下，研究者们通过提高纤维桩本身的物理性能和机械性能，使纤维桩更适宜修复学。核桩冠修复的远期效果需要对残根有足够的保护作用。临床上对于漏斗状的薄弱残根，为防止桩-牙本质交界面应力集中导致根折，宜选用接近牙本质的低弹性模量桩核材料。实验结果表明，纤维桩的抗疲劳性能优于金属桩，生物力学性能与牙本质更加匹配，对根管治疗牙的保护能力较好。因此，临床上对于薄弱残根建议采用纤维桩核-全冠系统修复，其远期成功率还需要更长期的临床观察验证。Monticelli等的研究发现，流动性树脂与纤维桩交界面形成的气泡与空洞最少，桩／核界面间很少有不连续的现象。流动性树脂较混合型树脂与纤维桩间有更好的密合性。该作者分析后认为，由于树脂具有润湿性，低黏滞的树脂单体可以穿透并进入互穿聚合物网状组织，从而增加了两者的密合性。有研究表明，流动性树脂与纤维桩之间的粘接强度高于混合型树脂。有学者还发现，与双重固化树脂相比较，光固化树脂与纤维桩之间会发生更多的早期破坏(早期破坏即在实验中，试件加力前已发生断裂。形成原因是在制备时试件受到震动、侧向力等的不利影响，使试件断裂)。但也有学者分析认为，流动性树脂含有较高的树脂成分，会导致材料在聚合时产生显著收缩，收缩产生的应力会影响纤维桩与流动树脂间的粘接强度，所以与流动性树脂相比较，低黏滞、高填料核材料和混合型树脂是最好的选择。高填料核材料聚合时所产生的收缩应力小，并且收缩力的方向指向纤维桩内部，聚合产生的应力促进了与收缩相关机械锁合的形成，而且高填料含量也可改善核材料的机械性能，这些都加强了纤维桩与树脂核间的粘接强度。纤维桩与树脂核间粘接强度的大小受多种因素的影响。目前，用来增加桩／核间粘接强度的方法较多，各有其特点。随着研究的进一步深入，将会有更多的依据来指导临床。

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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