粘结层厚度对纤维桩在根管内剪切粘结强度的影响

张文云，王 琳，杨立斗，肖玉鸿

(成都军区昆明总医院，昆明医学院临床学院，云南 昆明 650032)

纤维桩与根管壁牙本质的粘结强度是影响修复成功的重要因素之一，由于目前使用的纤维桩多为预成形的成品材料，很难与根管治疗后的根管形态完全匹配，使得纤维桩与根管壁之间的树脂水门汀厚度不完全一致，特别当根管较为粗大时，常造成纤维桩与根管壁间的树脂水门汀层较厚。传统粘结理论认为粘结层的厚度对粘结力有明显影响，纤维桩在根管内要获得良好的固位，必需要有一个理想的桩道粘结层厚度［1－4］。本研究通过比较同一直径(1.2 mm)RTD纤维桩在不同直径桩道内的粘结强度，探讨不同粘结层厚度对纤维桩粘结强度的影响。

1 材料和方法

1.1 主要材料和设备

320 g/L磷酸酸蚀凝胶(DMG，德国);树脂水门汀RelyX Unicem(3M，美国);18只直径1.2 mm的玻璃纤维桩(RTD，法国);SYJ－150低速金刚石切割机(沈阳科晶);CMT8502型微机控制万能电子试验机(深圳新三思);薄片推出实验夹具(参照文献设计，新三思加工);LED光固化灯(光强:700 mw/cm2，Beyond，美国);XL30ESEM－TMP 扫描电镜(飞利浦，荷兰);Zeiss金相显微镜(蔡司，德国);CX31光学显微镜(奥林巴斯，日本)。

1.2 方法

1.2.1 离体牙的制备

选取无龋损、无裂纹、冠根比例协调、根尖发育完成的单根管上颌前牙18个，用25 g/L次氯酸钠液(NaClO)浸泡2 h后再用蒸馏水冲洗干净。然后分别用金钢砂片在釉牙骨质界(cementum－enamal junction，CEJ)上方2 mm处截冠，拔除牙髓组织后，15号手用扩大针疏通根管并测量工作长度(至根尖基点处)，使用K3锉以逐步后退法进行根管预备(每更换一次锉均用25 g/L次氯酸钠液和蒸馏水交替冲洗根管)，纸尖彻底干燥根管后，用AH－Plus(Dentsply，德国)加牙胶尖(天津)，以冷侧压法行根管充填，最后用FujiⅡ(GC，日本)玻璃离子封闭根管口，并置37℃恒温蒸馏水中保存1周。

1.2.2 桩道预备和纤维桩的粘结

将根管治疗完成后的18个离体牙按不同桩道直径随机分为3组，分别使用1.2 mm(Ⅰ组)、1.4 mm(Ⅱ组)和1.6 mm(Ⅲ组)直径的 RTD 纤维桩配套钻预备桩道，桩道长度均为13 mm，保留根尖部充填物约4 mm。然后取直径为1.2 mm的RTD纤维桩18根，用950 mL/L乙醇擦拭表面，自然干燥后，分别用酸蚀加自粘结材料(320 g/L磷酸+Relyx Unicem树脂水门汀)将其粘结于桩道内，并尽量让纤维桩位于根管口的中央，指压10 s后再光照固化。最后置37℃蒸馏水中保存24 h，在每组内随机抽取一个样本作扫描电镜观察，其余制作薄片试件。

1.2.3 薄片试件制作和测试

将粘结有纤维桩的牙用黏蜡固定在低速金刚石切割机载物台上，从根管口开始向根尖方向，垂直于牙长轴将牙切割成(1±0.05)mm厚度的薄片试件。每个牙切取6片，分别标记根段部位和冠面，并标明近中、远中和唇腭面。每连续的两片编为一组，分别记录为根管冠部，根管中部和根管尖部3个亚组(图1)。

图1 薄片试件分组示意图

将薄片试件冠面朝下用强力胶固定在万能电子试验机的夹具载物台上，设定加载速度为0.05 mm/min进行测试。记录纤维桩从薄片中央脱出时的力值F，计算薄片的粘结面积A，转化为粘结强度。同时，将测试后的薄片置光学显微镜下观察试件的破坏方式，共分为以下5类:①纤维桩与树脂水门汀间粘结失败;②树脂水门汀与牙本质间粘结失败;③纤维桩的内聚破坏;④树脂水门汀的内聚破坏;⑤混合破坏(即同时有上述两种或以上的失败形态)

1.2.4 粘结层厚度的测量

将切割成1 mm厚的薄片试件置金相显微镜(图2)载物台上，观察到薄片的各个组成部分后，用标记的近中、远中，唇腭面，将薄片上的树脂水门汀分为4个象限，每个象限内选两个点用镜内的刻度尺测量桩周围树脂水门汀的厚度(图3)，取得8个点的值，同时使用显微镜配置的ProgRes软件记录薄片形态，标记测量值，每个薄片计量出最大值和最小值，最后统计取均值。

图2 金相显微镜

图3 金相显微镜下水门汀厚度的测量

1.2.5 扫描电镜观察

将每组中随机抽取出的粘结有纤维桩的牙根用黏蜡固定在低速金刚石切割机载物台上，在流水冷却下沿牙长轴纵向切割成两片。然后将试件放入无水乙醇中超声清洗10 min，再放入300 g/L盐酸(HCl)中浸泡24 h，取出后用蒸馏水冲洗，阴干，再置20 g/L次氯酸钠液中浸泡10 min，使之脱蛋白，取出后再次用蒸馏水冲洗，阴凉干燥，喷金并进行扫描电镜观察。

1.3 统计学分析

使用SPSS 16.0统计软件进行统计分析。不同粘结层厚度和根管深度对粘结强度影响采用两因素方差分析，两两比较用 LSD(least significant difference)检验;各组试件破坏方式比较用Chi－Square检验，检验水准设为 0.05。

2 结果

2.1 不同粘结层厚度对粘结强度的影响

各组粘结层厚度测量结果显示，不同直径桩道的粘结层厚度不同，分别为:I组49～230μm;Ⅱ组71 ～310μm;Ⅲ组180 ～521μm。粘结强度测量结果(表1)，不同的粘结层厚度在不同根管段内均对纤维桩粘结强度有影响，在根管各段均以I组粘结强度最大，Ⅱ组次之，Ⅲ组最小，3组间差异均有统计学意义(P＜0.05)。另外，在同一粘结层厚度组内，不同根管段间的粘结强度亦不同，冠部粘结强度最高，其次为根中部，根尖部最低，3者间差异有统计学意义(P ＜0.05)。

表1 不同粘结层厚度各组纤维桩粘结强度比较(MPa，)

表1 不同粘结层厚度各组纤维桩粘结强度比较(MPa，)

不同字母为组间比较P＜0.05;不同数字为组内比较P＜0.05

组别 根冠部 根中部 根尖部Ⅰ 20.93 ±5.21a1 16.81 ±4.29a2 13.76 ±2.28a3Ⅱ 14.43 ±1.14b1 10.63 ±1.36b2 9.12 ±1.34b3Ⅲ 11.37 ±2.55c1 8.95 ±1.61c2 7.90 ±1.34c2

2.2 不同粘结层厚度对试件破坏方式的影响

Chi－Square检验结果显示:不同粘结层厚度组间试件破坏方式无显著差异(P＞0.05)，各组试件破坏方式构成比见图4。各组中均未发现树脂水门汀材料的内聚破坏，Ⅰ组以混合破坏为主，仅在该组中有5%的桩和树脂水门汀界面上的粘结失败。Ⅱ组和Ⅲ组均以牙本质粘结界面为主要破坏方式，且Ⅲ组中该界面上的破坏率较Ⅱ组高。

图4 各组试件破坏方式构成比

2.3 扫描电镜观察结果

Ⅰ组整个根管壁上都布满了长短不一的树脂突，冠部区长度和密度均高于根中和根尖部，树脂突的表面是粗糙的，有颗粒状的突起(图5)。Ⅱ组和Ⅲ组仅在根管冠部发现表面光滑、数量少的树脂突结构(图6～7)，根管中下部几乎无树脂突结构。树脂水门汀和牙本质粘结界面上还发现了断裂的区域，以及树脂突的断裂(图7)。Ⅰ组树脂与牙本质的粘结界面连续、良好，未发现有裂隙，树脂内部也少有气泡产生(图8)。Ⅱ组粘结层内可以看到显著的大小不等的气泡(图9)。Ⅲ组内气泡的数量和尺寸也远大于其他两组(图10)。

图5 Ⅰ组树脂突表面形态，(表面有颗粒状突起)(×4000)

图6 Ⅱ组根管冠部树脂突形态(×4000)

图7 Ⅲ组根管冠部树脂突形态(白箭头为粘结界面断裂区，黑箭头为断裂的树脂突)(×4000)

图8 Ⅰ组树脂水门汀厚度和形态(×500)

图9 Ⅱ组水门汀厚度和形态(×500)

图10 Ⅲ组水门汀厚度和形态(箭头为粘结层内的气泡)(×250)

3 讨论

关于树脂水门汀形成的粘结层厚度对纤维桩粘结强度的影响目前还没有统一的认识。有研究者认为［1－4］:纤维桩周围树脂水门汀层的厚度影响粘结强度的大小，随着粘结层厚度的增加，粘结强度开始下降，容易出现粘结失败;而 Perez［5］、Perdigao等［6］则认为纤维桩在根管内的粘结强度与桩周粘结树脂水门汀厚度无关。为观察不同粘结层厚度对纤维桩粘结强度的影响，本研究分别用不同直径的桩道预备器械预备桩道，粘结直径1.2 mm的纤维桩，以产生不同的粘结层厚度，然后通过薄片推出试验检测各组的剪切粘结强度。结果显示:与直径1.2 mm纤维桩匹配的桩道钻头产生的粘结层厚度最小，为49～230μm，其粘结强度最高，与其他两组相比，有统计学差异(P＜0.05)。这与Arcangelo等［1］研究结果近似，他认为最佳的粘结层厚度在100～300μm，过大或过小的厚度均不能获得理想的粘结强度。同时，扫描电镜观察也发现，Ⅰ组树脂突结构优于其他两组，树脂突表面还发现有颗粒状的凸起，可有效提高根管壁与树脂水门汀间的机械锁结能力，增加纤维桩的粘结强度。

根管桩道预备完成后大多数呈现为圆锥形，尤其是再次治疗的根管，根管口远大于根尖部，此时如果桩道和纤维桩直径不相匹配，粘结层过厚，尤其是在根管冠部，纤维桩就位后树脂水门汀内部就会出现气泡和裂隙。同时，较厚的粘结层树脂在聚合时会产生较大的聚合收缩力，引起树脂水门汀和纤维桩或(和)根管牙本质在界面上产生裂隙，必将导致粘结强度的下降，而薄的粘结层上该力量的作用会减弱些［7］，对粘结界面的破坏力也较小。另外，当桩和桩道匹配时，桩就位过程中会对水门汀产生一定的“挤压外排”作用，减少了水门汀内部气泡和空隙的产生，提高了粘结层的质量，有利于纤维桩在根管内的固位力。在扫描电镜观察中可见，随着粘结层厚度的增加，树脂水门汀内部的气泡数量增多，尺寸增大。Ⅲ组树脂水门汀在低倍放大条件下即可见大小不等的气泡，该组测得的粘结强度也最低，而且破坏方式也明显的集中在牙本质和水门汀界面上，这可能是因为该组中桩道预备时使用的钻头直径较大，形成了较厚的粘结层空间，在去除了根管充填物后，还将部分根管壁牙本质也一并去除，弱化了牙本质层的机械强度，纤维桩粘结后，只有用树脂水门汀来填补被去除的牙本质，而树脂水门汀的强度，泊松比和弹性模量均低于牙本质，使得树脂水门汀和牙本质界面成为粘结的薄弱区域，在力学加载后，该界面首先出现破坏，导致纤维桩和水门汀一起从薄片试件中央脱落。Ⅱ组中也是水门汀和牙本质界面上的失败为主要破坏方式，但是测得的粘结强度均值明显高于Ⅲ组，有统计学差异。Ⅰ组却完全不同，不仅粘结强度最高，而且其破坏方式也以混合破坏为主，桩和水门汀界面上的失败仅占5%。因此，根管桩道预备时，应该在去净根管壁充填物的前提下，尽量减少牙本质的磨除量，以保证根管壁的强度，并形成合适的纤维桩容纳空间，这对于修复的成功是十分重要的。

［1］D'Arcangelo C，Cinelli M，De Angelis F，et al.The effect of resin cement film thickness on the pullout strength of a fiber－reinforced post system［J］.J Prosthet Dent，2007，98(3):193 －198.

［2］Fredriksson M，Astback J，Pamenius M，et al.A restrospective study of 236 patients with teeth restored by carbon fiber－reinforced epoxy resin posts［J］.J Prosthet Dent，1998，80(2):151－157.

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［4］Ferrari M，Vichi A，Mannocci F，et al.Retrospective of clinical behavior of several types of fiber posts［J］.Am J Dent，2000，13:15B －18B.

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［6］Perdigao J，Gomes G，Augusto V.The effect of dowel space on the bond strengths of fiber posts［J］.J Prosthodont，2007，16(3):154－164.

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