纤维桩表面处理对其修复后牙根抗折裂强度的影响

蔡惠 陈蕾 熊瑛

（1.长沙市口腔医院 修复科；2.中南大学湘雅医院 口腔修复科，长沙410008）

纤维桩以其美观性好、具有耐腐蚀性、生物相容性好、易于取出、不易引起根折等优点，已普遍用于临床残根残冠的修复[1]。目前，众多研究[2]致力于纤维桩的表面处理，以期增强桩与树脂材料的黏结强度，同时提高纤维桩修复的成功率。但是，经过表面处理后，纤维桩修复后牙根的抗折裂强度是否受到影响，目前尚无定论。本实验以离体牙为研究对象，通过对纤维桩采用不同方法进行表面处理，然后模拟口腔环境进行循环加载和冷热循环，研究纤维桩修复后牙根的抗折性能，为临床选择提高牙根抗折性能的方法提供参考。

1 材料和方法

1.1 样本选择及制备

选择2009年4—5月间因正畸需要拔除的完整下颌单根管前磨牙24颗为研究样本。要求无楔状缺损、无龋坏、无裂纹、无内吸收，非氟斑牙，牙根长度和形态基本一致。将离体牙于釉牙骨质界冠方2 mm处沿垂直于牙长轴的方向截断，常规根管预备，用5.25%的次氯酸钠和生理盐水冲洗根管，用AH Plus根充糊剂和不含丁香酚的牙胶尖行侧压充填。充填后用模型蜡封闭根管口和根尖孔，保存在37 ℃生理盐水中1周。用游标卡尺测量各样本的牙根长度（颊侧釉牙骨质界最低点至根尖的距离）、颈部颊舌径（釉牙骨质界处最大颊舌径）和近远中径（釉牙骨质界处最大近远中径）。

1.2 桩道预备

实验中选用与牙根直径相匹配的1.2 mm的Popo纤维桩（北京实德隆科技发展有限公司），使用配套的专用预备钻预备深度为9 mm的桩道，同时在釉牙骨质界上1 mm处预备宽1.0 mm的肩台和高2.0 mm的牙本质肩领。预备过程中用5.25%的次氯酸钠和生理盐水交替冲洗根管。

1.3 纤维桩的表面处理和黏固

将24根纤维桩按照所采用表面处理方式的不同随机分为3组，每组8根。A组（对照组）：纤维桩表面不作任何处理。B组（喷砂处理组）：用笔式喷砂机（天津精工医疗技术设备有限公司）在0.28 MPa压力下，以100目氧化铝砂粒垂直于纤维桩表面进行喷砂处理，喷砂头距离纤维桩30 mm，持续时间为15 s，处理后的纤维桩超声清洗5 s，干燥后备用。C组（过氧化氢酸蚀组）：用棉球蘸体积分数为10%的过氧化氢酸蚀纤维桩表面20 min，干燥后备用。将处理后的纤维桩用帕那碧雅树脂黏固剂（日本可乐丽公司）黏固于根管内并按操作要求形成树脂核。所有样本储存于37 ℃的生理盐水中1周。

1.4 离体牙的包埋

自制直径17 mm、高20 mm的圆柱形不锈钢模具。将釉牙骨质界下2 mm至根尖处的牙根面用医用胶布包裹一层（约0.25 mm），预先占据牙周膜的位置。将模具置于模型观测仪上，观测台与水平面平行；用自凝树脂固定样本牙，要求牙体长轴与观测仪分析杆平行，自凝树脂位于样本牙釉牙骨质界下2 mm。

1.5 全冠的制作和黏固

制作镍铬合金金属全冠，试戴合适后以磷酸锌水门汀黏固就位。将3组试件分别浸泡于生理盐水中，24 h后进行后续步骤。

1.6 循环加载

将3组样本置于万能实验机（日本岛津公司）上进行30万次的循环加载，加载频率为2.33 Hz，循环载荷为100 N，以模拟口内1年的咀嚼次数[3]。加载时要求力垂直加压于试件表面。整个过程均浸泡在37 ℃生理盐水中。

1.7 冷热循环

对样本进行5 000次冷热循环处理[4]。所有样本分别在4 ℃和60 ℃的冷热水中各停留30 s，传递时间为20 s。

1.8 抗折裂强度测试

采用与计算机连接的电子万能实验机（日本岛津公司）对离体牙进行抗折裂强度测试。将包埋有样本牙的自凝树脂置入自制不锈钢金属底座的柱形槽中，柱形槽与水平面成30°，加载位置为全冠颊尖颊斜面的中央，垂直加压，使得加载方向与牙体长轴成30°（模拟下颌磨牙的侧向受力方向），加载速度为1 mm·min-1，加载至样本发生折裂。记录样本折裂时的力值以及折裂模式。

1.9 统计学分析

采用SPSS 13.0统计学软件进行统计学处理。3组样本的牙根长度、颈部颊舌径、颈部近远中径行正态检验和方差齐性检验，然后用方差分析进行统计学分析；不同处理组的抗折裂强度采用方差分析和SNK法进行分析；不同处理组的折裂模式的分析采用卡方检验。检验水准为双侧α=0.05。

2 结果

3组样本的牙根长度、颈部颊舌径和颈部近远中径的测量结果及抗折裂强度的测试结果见表1，其折裂模式见表2。

表1 3组牙齿的牙根长度、颈部颊舌径和颈部近远中径以及抗折裂强度Tab 1 The lengths of root,buccolingual and mesiodistal dimensions at the cemento-enamel junction and the fracture resistances of three groups

表2 3组牙齿的折裂模式Tab 2 The fracture modes of three groups

经统计学检验，3组的牙根长度、颈部颊舌径、颈部近远中径的数据服从正态分布且方差齐（P＞0.05），说明3组样本在各测量数据上的差异无统计学意义。抗折裂强度行单因素方差分析，显示3组间的差异有统计学意义（P＜0.05），继续行均数间差别的多重比较即SNK分析，显示3组的抗折裂强度分成了两个水平：B组和C组在较高水平，而A组在较低水平，B、C组间的差异无统计学意义（P＞0.05），但均高于A组（P＜0.05）。3组的折裂模式均以根颈1/3折裂为主；经卡方检验，卡方值为0.033，P值为0.659，可以认为3组样本的折裂模式没有明显差异。

3 讨论

纤维桩修复成功的关键是纤维桩与黏固材料之间以及黏固材料与根管牙本质之间牢固的黏结[5]。目前可以采用表面处理的方法来提高纤维桩与树脂材料的黏固力。本实验对纤维桩采用表面粗化处理，模拟口腔环境对样本进行循环加载和冷热循环后，探讨纤维桩加树脂核修复后牙根的抗折裂性能。

纤维桩表面的粗化处理方法有喷砂和酸蚀。粗化后的纤维桩表面更易与树脂形成微机械固位，而且粗糙的表面增大了有效的黏结面积，从而增加黏结强度。喷砂的时间、氧化铝砂粒的大小、喷射的压力等都会影响纤维桩的形态、机械强度以及与根管的黏固效果[6]。Radovic等[7]发现：用110目的氧化铝颗粒（Rocatec系统）在0.28 MPa的压力下，距离纤维桩10 mm喷砂5 s，可以提高玻璃纤维桩的黏结固位力。Soares等[8]则认为：经50目氧化铝在0.2 MPa条件下喷砂10 s（距纤维桩10 mm）处理后，树脂基质和纤维桩之间的界面被破坏，部分树脂基质被去除，部分纤维断裂，减少了桩与树脂黏固剂的黏结强度，但这种改变尚未达到影响纤维桩的机械性能的程度。本课题组在前期研究[9]中，采用100目氧化铝砂粒，在0.28 MPa压力下，距离纤维桩30 mm喷砂15 s，结果发现纤维桩与树脂材料的黏结强度增强。本研究在同样条件下，发现纤维桩加树脂核修复后牙根的抗折裂性能提高。有研究[10]表明：经过氧化氢酸蚀处理后，纤维桩表面的树脂被溶解，在纤维桩表面形成无环氧树脂表层，暴露的纤维完整无损，内部纤维之间的空隙内的树脂仍然完整，纤维本身的结构没有被破坏。本研究中，经过氧化氢酸蚀处理组的牙根抗折裂强度增加。

研究[11]认为：纤维桩核系统与金属桩核系统相比，并不能提高修复体的抗折裂强度，但其折裂模式有利于再修复，几乎无不可逆性根折。Hsu等[12]提出了根管桩-黏固剂-牙本质复合体系统，认为根管桩黏固在根管内以后，黏固剂把牙体和桩有机地结合在一起，成为一个整体，因此黏固剂被认为是桩核冠系统的组成部分，它不但可将应力传递到根管再传递到支持组织上，而且可促进桩与根管内部的适应性，即当黏固剂使桩和根管密贴时，可使应力更均匀地分布于整个牙根结构，而不会导致局部应力过于集中或增加。Schmitter等[13]发现：采用经Rocatec系统处理的玻璃纤维桩修复切牙，与天然牙相比，其抗折裂能力增强。本实验的结果与之相一致。与对照组相比，通过对黏结界面和纤维桩表面进行处理，黏结强度增加的同时牙根的抗折强度有明显的提高。本研究中，喷砂和过氧化氢处理对纤维桩核冠修复后牙根的抗折裂能力的影响无明显差异，可能是因为两种处理都是使纤维桩表面的环氧树脂基质层被去除，暴露的树脂黏固剂内的异丁烯酸酯在纤维桩表面形成了相同的微机械固位之故。

临床制作全冠后可以有效地降低冠部破裂的可能性，而桩核冠的失败主要是由于牙根的折裂。本实验中制作镍铬合金全冠以模拟临床修复，各组的牙根折裂模式均以根颈1/3折裂为主，提示根颈1/3处为受力薄弱区。笔者分析，一方面是制作桩核所进行的牙体预备削弱了根颈牙体组织的强度，另一方面在承受侧向载荷时桩在牙颈部形成了应力集中区，导致根颈1/3处易折裂。但是，这种折裂模式有利于修复体失败后的再修复，较大程度地保护了天然牙根。此外，各组均出现了桩或桩核折裂以及桩核脱位的现象，说明更高的纤维桩修复成功率需要更强的黏结强度和树脂核本身的强度。

本研究提示：临床上可以对纤维桩进行简单的椅旁处理，如喷砂或10%过氧化氢酸蚀，在获得更大的黏结强度的同时，也可增强牙根抗折裂强度。

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