不同桩核材料及箍结构对前牙抗折强度的影响

李 铮 侯晓薇 刘 璇 张婉君 高琳青 刘 静

上颌前牙位于牙弓前部易受外伤而折断，由于其所处的解剖位置，修复时对美观的要求和功能上的恢复同样重要[1]。目前，对于上颌前牙冠折主要采用桩核冠方法修复。桩核冠修复体的成功与否受许多因素影响，其中桩核的固位与牙体组织的抗力是最为关键之处，临床失败病例多为修复后牙体组织折断、桩折断和修复体松动脱落[2]。影响桩核冠修复后患牙抗折强度的因素主要包括牙体结构的变化、剩余牙体组织的多少、冠修复体的设计、牙本质肩领的形态、桩的材料、桩的形态、咬合关系等[3，4]。桩核修复时的一个关键因素是制备牙本质肩领，已有多数实验肯定了完整牙本质肩领对牙体抗折力的作用，而对折裂线位于龈下的不完整牙本质肩领的抗折作用研究较少。临床中发现前牙冠折往往腭侧断端位于龈下，唇侧断端位于龈上。本课题以桩核冠修复舌侧劈裂的前牙残冠，通过体外破坏性实验，比较不同桩核材料和箍结构对上颌前牙的抗折强度及牙折形式的影响，为临床修复设计方式的选择提供参考依据。

资料和方法

1.样本选择及分组

选择完整的上颌中切牙28 颗，在放大镜下进行检查，要求无龋坏，无楔状缺损，无牙折，无隐裂，无充填体或修复体，无内吸收，无根管堵塞，牙根无明显变异以及未做过根管治疗。将所有的离体牙浸泡在0.9%生理盐水中，并在整个实验过程中注意保持离体牙的湿润，防止其脱水干燥，影响抗折性。用卡尺测量每颗牙的牙根长度、牙颈部的唇舌径和近远中径，用方差分析处理数据，统计学显示无显著性差异（P＞0.05）。

将以上28 个样本随机分为四组，每组7 个样本两种因素的两个水平交互组合进行处理：A1 组：剩余釉牙骨质界上8mm 牙体组织即去除冠部2mm 左右牙体组织+镍铬合金桩核冠修复组；A2 组：剩余釉牙骨质界上8mm 牙体组织即去除冠部2mm 左右牙体组织+低金合金桩核冠修复组；B1 组：剩余釉牙骨质界上2mm 牙体组织+镍铬合金桩核冠修复组；B2 组：剩余釉牙骨质界上2mm 牙体组织+低金合金桩核冠修复组。

2.试件制备

对各组实验牙进行常规根管治疗，操作过程中用湿纱布包裹牙根，在非操作时间将实验牙室温下储存于0.9%生理盐水中保存2 周。A 组用高速涡轮机金刚砂片由唇侧向腭侧斜形片切，形成腭向斜折的残根（片切面最高点位于釉牙骨质界上8.0mm，最低点位于釉牙骨质界处，即相当于龈下2mm 处）；将B 组实验牙同样用高速涡轮机金刚砂片由唇侧向腭侧斜形片切，形成腭向斜折的残根（片切面最高点位于釉牙骨质界上2.0mm，最低点同A 组）。预备桩道保留约4mm 的根尖封闭，直接法常规制作桩核蜡型，分别铸造Ni-Cr 合金和Au-Pd 合金桩核，喷砂，桩核试戴合适后磷酸锌水门汀粘固，指压10min 左右至硬固后行牙体预备。冠缘止于唇面釉牙骨质界上0.5mm，肩台宽度为lmm。唇面观核的总切龈向高度8mm，切向聚拢度约6°，镍铬合金铸造（图1）。将所有实验标本保存于室温生理盐水中24 小时待用。于各试验样本唇侧釉牙骨质界下2mm 平面作标记，用小毛刷在此标记下的牙根表面均匀涂一层硅橡胶以模拟牙周膜，厚度约0.2mm。自凝塑料包埋待凝固打磨修整，制作成完整的样本（图2）。

3.破坏性力学测试

用自制夹具将试验样本固定于CMT7104 型电子万能材料测试机（图3）上，加载点为全冠腭侧切1/3 与中1/3 交界处，加载方向与牙体长轴呈135°角，加载速度1.0mm/min，持续加载至试验样本发生折裂（图4）。记录折裂时的瞬间力值并观察其折裂类型（图5）。

图1 试验牙齿样本

图2 试验样本

图3 CMT7104 型电子万能材料测试机

图4 破坏性力学测试

图5 试验样本折裂类型

4.统计分析

采用SPSS13.0 版统计软件处理，对4 组样本的最大抗折裂载荷进行两因素析因设计与方差分析，并进行两两比较（t检验），采用费歇尔精确概率检验法（Fisher’s exact test）对各组的牙折形式进行统计学分析。

结 果

1.破坏性力学实验的测试结果（表1、2）

各组样本的折裂力值依次为：614.79±39.03N，438.73±28.20N，430.13±32.99N，411.94±47.46N，A1 组的抗折裂值最大。对四组样本之间的折裂力值进行析因分析：桩核材料因素P＜0.05，即桩核材料对折裂强度有显著影响；箍结构形式因素P＜0.05，即箍结构形式对折裂强度有显著影响。两因素交互作用P＜0.05，可认为桩核材料和箍结构形式两个因素之间存在交互效应。

2.牙折形式的观察结果（表3）

牙折形式包括可修复性牙折（根颈1/3 的根折）和破坏性牙折（根中1/3 和根尖1/3 的根折）。利用费歇尔精确概率检验法（Fisher’s exact test）对各组破坏性牙折的发生率进行统计学分析，发现各组之间无显著性差异（P＞0.05）。

表1 各组样本的折裂力值

表2 各组样本折裂力值的统计学分析

表3 个组样本的牙折形式

讨 论

随着年龄的增长，牙周膜厚度变薄，如在青年人中牙周膜厚约为0.21mm，在成年人厚约为0.18mm，到老年时，厚度减少到0.15mm 左右[5]。在本实验中，用0.2mm 厚的硅橡胶来模拟牙周膜，既满足了牙周膜厚度的要求，又能提供适当的缓冲能力，提高了实验的准确性。

生物学宽度即从龈沟底到牙槽嵴顶之间的恒定距离，包括结合上皮和牙槽峭顶以上的牙根结缔组织，其宽度约为2mm。本实验在包埋实验离体牙时，为模仿正常的生物学宽度，使自凝塑料包埋至釉牙骨质界下2mm 处。自凝塑料边缘相当于牙槽峭顶的位置，使实验牙齿受力状态更接近于口腔内的情况。

本实验设计基于以桩核冠修复腭侧劈裂的前牙残冠，以上颌中切离体牙制备实验模型，试样的加载点及加载方向模仿天然牙的生理咬合状态，加载点为全冠腭侧切1/3 与中1/3 交界处，加载方向与牙体长轴呈135°角，此角度模拟I 类咬合上下前牙的平均接触角。静态负荷实验中加载速度是关键参数之一，加载速度减小抗折力会增大。对于牙的抗折实验lmm/min 是比较合适的加载速度[6]，本实验即采用这一速度，持续加载至试验样本发生折裂。通过比较不同桩核材料和箍结构形式对前牙残冠修复后抗折强度和折裂形式的影响，寻求更好的修复方法，为临床工作提供一定的实验参考。

目前有些学者建议使用纤维桩（20～50GPa）进行牙体缺损的修复。但是对桩核冠临床修复设计时，需要对其牙体组织剩余量进行评价，如果牙体剩余量较少，箍结构不完整或无箍结构时，采用纤维桩进行修复后修复体的抗折能力较差，容易造成桩折断，影响修复效果。所以本实验选择镍铬合金桩核材料和低金合金桩核材料作为非贵金属桩核材料和贵金属桩核材料的代表，比较两者对舌侧劈裂的前牙残冠进行桩核冠修复后，其牙齿抗折强度和折裂形式的区别，以指导临床的选择。

弹性模量作为桩核材料的重要力学参数之一，对桩的性能有重要影响。在其它条件相同时，桩材料的弹性模量越高，刚性就越大，在外力作用下保持其固有尺寸和形状的能力就越强[7]。在本实验中，剩余牙体组织较多的情况下，镍铬合金桩核冠修复后牙体抗折强度高于低金合金桩核冠修复后，可能与两种桩核系统的弹性模量有关。其原因可能是当桩核修复后的根管治疗牙受到外力作用时，桩与牙本质承受与其弹性模量成正比的应力[8]。实验中使用的是镍铬合金铸造桩，其弹性模量较高，因此它是载荷的主要承载体，牙本质内的应力峰值也就相应地降低了，由于牙体发生折裂尤其是前牙发生折裂主要是因为受到了过大的冲击载荷造成的，所以应力峰值的降低对于防止牙体折裂具有重要意义。另一个原因可能是高弹性模量的镍铬合金铸造桩核具有较高的抗弯强度，可以增强试件整体对抗弯曲应变的能力，从而提高破坏力值[9]。但是镍铬合金桩核冠修复后的牙体折裂形式大多为破坏性根折。

人类一般日常咀嚼食物所需要的牙合力约为30～300N[10]。两种桩核系统的抗折强度均高于300N，说明在有一定剩余牙体组织条件下，这两种桩的抗力均可以保证前牙修复体功能的完成。

保留冠部牙本质肩领可增强牙齿的抗折强度，降低牙颈部以下牙本质的压缩应力，提高腭侧颈部牙本质的拉伸应力，减少唇侧牙本质和根管壁受到的应力，防止修复体移位，进而增强牙齿的抗折强度，提高桩核修复的成功率[11，12]。在本实验中，镍铬合金桩核冠修复后，剩余牙体组织的多少即不同形式的箍结构其抗折力有差别，剩余更多的牙体组织有助于提高牙根的抗折性能。其原因可能是：桩长是桩在牙体内的长度，它由两部分组成：根管内桩的长度和牙本质领所包绕的桩的长度。剩余牙体组织较多可以增加牙本质领所包绕的桩的长度，即一定程度上增加了桩的长度。陈新民等[13]认为，桩长度的增加使桩细长比增大，从而使桩周抗力性增大，即提高了桩根联合体的水平承载力，随着桩长度的增加核桩冠修复体水平承载力明显增加。因此临床上应尽量保留冠部剩余牙体组织，以增加牙本质肩领高度，获得最大的箍效应。

该试验中尽管四组的破坏性牙折发生率没有统计学差异，但是数据还是有一定差别，其原因可能是：由于镍铬合金的弹性模量大于低金合金，在受到载荷时，高弹性模量材料吸收的应力较低，将载荷更多地传导至根部牙体组织导致根折发生，且其折裂模式中多数患牙不能进行再次修复[14]。桩核材料的弹性模量小，负荷时牙根中上部承担的荷载就越大，而桩尖周围应力峰值则随之减小，这种应力分布模式有利于对牙体组织的保护。

本实验中牙折的折裂线多为从冠边缘或根颈1/3 起始，其原因可能是：天然牙的牙颈部本身就存在应力集中现象；载荷力直接通过全冠施加至牙体肩台处，金属全冠的锐边可能导致应力在此处集中；弹性模量的不同使得应力在刚性的全冠与弱刚性的牙本质交界处发生集中。

不同的桩核材料和箍结构的形式这两个因素对牙的抗折强度有交互作用。据实验结果来看，我们应当尽量保存剩余牙体组织，使用弹性模量相对较小的桩核，以提高远期修复效果。在本实验中对离体牙施加的是集中载荷， 而在口腔内修复体实际受到的是动态的、更为复杂的力的作用， 而且对于口腔内温度、湿度及牙周组织的模拟，由于实验条件的限制与真实情况还是有一定的差别，更精确的结果，还有待进一步的实验研究。