牙本质肩领形态对上颌中切牙抗折性的影响

2021-06-27荆兆君刘耀捷

口腔颌面修复学杂志 2021年3期

荆兆君刘耀捷江泳

1.前言

根管治疗后牙齿的抗折能力受剩余健康牙体组织的量、牙本质肩领的存在与否、牙在牙弓上的位置以及桩核的材料和设计等多方面的影响[1-3]。其中剩余健康牙体组织和牙本质肩领是影响桩核冠远期修复效果的非常重要的因素[4]。牙本质肩领效应可以分散牙体组织应力，减小功能杠杆力，削弱锥形桩的楔应力，降低桩就位时对根管壁施加的侧向力，对根管治疗后牙齿产生正向增强的作用，提高牙齿完整性，有效防止牙齿劈裂[5,6]。公认的牙本质肩领效应要求全冠修复体的边缘至少包过剩余牙体组织断面高度的1.5～2mm，且牙体组织轴面相对平行，360°包绕颈部形成“箍”的效应[5,7-9]。大量研究显示，具备完整牙本质肩领的患牙抗折强度明显优于无牙本质肩领或牙本质肩领不完整的患牙[2,6,10-14]。众多研究者提出，牙本质肩领的高度[9,15-20]和厚度[21-24]与牙齿的抗折性关系密切，而对于牙本质肩领的形态变化对桩核冠修复后抗折性能的影响尚无定论。

对于不具备完整牙本质肩领的患牙，剩余冠部牙体组织的位置可能是根管治疗后上颌前牙预后的重要影响因素[6]。临床中上颌前牙牙体缺损的形式多种多样，可能会出现牙冠中央或邻面的牙体缺损[13]。邻面龋坏发生时会导致缺一个或两个邻面壁；咬合创伤或唇侧颈部龋坏时会导致缺少唇侧壁；上前牙受外伤导致唇面到腭侧颈部的折断或腭侧窝龋坏造成腭侧壁缺损。据此我们对密胺模型牙进行分组，模拟临床中可能出现的缺损情况，分别完成金属桩核冠的修复，进行静态力学加载实验，以探讨牙本质肩领形态对牙齿抗折性能的影响。

2.材料和方法

2.1 主要材料和仪器统一切削加工的试件牙；模型观测仪（福科斯AP100，中国）；包埋树脂（上海新世纪，中国）；硅橡胶（DMG，德国）；玻璃离子水门汀（3M EPSP，美国）；万能力学加载机（Instron 5969，美国）。

2.2 中切牙预备体模型的建立和加工建立拟行金属桩核+金属烤瓷全冠修复的右上中切牙预备体模型，使用数控铣床（F3，Makino，日本）安装特制直径0.8mm 的铣刀将密胺材质的右上中切牙人工牙（A5-500，日进齿科材料昆山有限公司，中国）切削加工成标准试件：牙本质肩领唇腭侧高度4mm、近远中高度2mm，根长14.0mm，颈部为0.5-1.0mm宽的圆角肩台，桩道末端唇腭径1.10mm，近远中径1.36mm，桩道冠方唇腭径1.47mm，近远中径2.33mm，保证牙本质肩领厚度至少1mm。保留5.0mm根尖封闭区，牙根内桩长为9.0mm（见图1）。

图1 模型牙尺寸设计

2.3 分组测量所有试件牙的总长度、根远近中径宽度、根唇腭径宽度、肩领厚度，使用随机数字表将样本分为5 组，每组6 颗。使用单因素方差分析进行组间及组内的差异比较，如果差异不具有统计学意义则分组成功，否则重新分组。

2.4 包埋自制内径长*宽*高为2cm*2cm*2cm 的包埋模具。试件牙根表面均匀包绕2层聚四氟乙烯膜，约0.2mm，用以模拟牙周膜厚度。将试件牙包埋于自凝树脂中，用自凝树脂模拟牙槽骨。包埋过程中使用模型观测仪和自制定位装置（见图2）确保试件牙牙长轴垂直于包埋平面，并指引包埋高度在釉牙骨质界下2mm。在自凝牙托树脂处于橡胶期时取出试件牙，将聚乙烯薄膜去除。

图2 利用观测仪及定位装置进行包埋

2.6 缺损的制备将分组后的试件进行加工,形成不同的牙本质肩领形态，所有缺损部位的牙本质肩领高度均为0（见图3，深色区域代表缺损）：组1：完整肩领（唇腭侧高度4mm，邻面高度2mm）；组2：腭侧肩领；组3：唇侧肩领；组4：近中肩领；组5：无肩领。根据设计的牙本质肩领形态制作相应的缺损制备导板，在导板的引导下制备试件，显微镜下精修。

图3 牙本质肩领缺损形态

2.7 桩核的制作依次使用直径0.9mm、1.0mm、1.12mm 的平行桩道成型车针（ParaPost,Coltene,瑞士）将桩道壁精修光滑。所有试件牙在桩核蜡型制备导板的定位下，制作统一外形的桩核蜡型，使最终预备体的唇腭侧高度为7mm，并进行铸造加工。

2.8 桩核粘结桩核试戴合适后喷砂（110μm Al2O3；0.5MPa）20s，试件牙和桩核进行酒精棉擦拭及高压蒸汽清洗，干燥后使用玻璃离子水门汀进行桩核的粘结，按照说明书进行标准的调拌使用，在5kg 的加载装置下维持粘结，从调拌到粘结完成控制在7min。

2.9 金属冠的制作及粘结预备体稍作修整后表面涂分离剂，制作与常规金属烤瓷冠舌面形态一致的冠蜡型，蜡型唇腭侧高9mm（切端厚2mm）。在腭侧切缘下2mm中央设计2mm直径的加载凹槽。为保证各试件的冠尺寸一致，第一个冠蜡型完成后制作硅橡胶导板，用以复制完成后续所有冠蜡型的制作。冠包埋铸造完成后，试戴喷砂（110μm Al2O3，0.5MPa）20s，戴冠粘结,粘结方法同桩核。

2.10 实验室力学加载试件在万能力学实验机上进行破坏实验。使用45°夹具夹持固定试件牙，保证加载角度与牙长轴呈135°角（见图4）。135°模拟了Ⅰ类咬合关系时上颌切牙的受力方向[4,6]。加载头以1mm/min 的速度加载到冠舌侧的加载凹槽上。通过万能实验机的计算机软件记录载荷-位移曲线，突然下降的点代表破坏载荷。

图4 力学加载图示

2.11 破坏类型分析将试件的破坏模式进行如下分类（见图5）:Ι型为环形折裂；Ⅱ型为斜行折裂；Ⅲ型为纵行折裂。其中当折裂线位于包埋材料内时,则为不可修复性折裂。

图5 环形折裂；斜行折裂；纵行折裂

2.12 统计分析使用统计学软件SPSS 21.0单因素方差分析检测试件的标准一致性；对各小组的破坏载荷平均值进行单因素方差分析，并使用LSD－t 法对各小组进行两两比较（α=0.05）。

3.结果

3.1 各组样本外形数据的统计分析随机分组后,使用0.01mm精确度的游标卡尺测量各样本的外形数据（表1),使用单因素的方差分析进行检验。经检验,5组试件牙的总长度、根远近中径宽度、根唇腭径宽度、肩领厚度等差异均无统计学意义（P>0.05),可以认为各组样本均来自同一总体。

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表1 样本外形数据表

3.2 各组破坏载荷分析各组试件牙的破坏载荷均值、标准差等如表2、图6 所示，组1 最高,为（804.59±110.95）N；组3 最低，为（431.25±100.45）N。单因素方差分析显示，组1 与其他4 组的破坏载荷存在差异，且均具有统计学意义（P<0.05）。当牙本质肩领不完整时，组2 破坏载荷最高，为（598.4±110.40）N，与组3 存在统计学差异（P=0.008），与组4统计学差异无意义（P=0.322）。

表2 破坏载荷数据表

图6 箱线图显示各组最大负载力（破坏载荷）的最小值、中位数及最大值

3.3 折裂模式本实验各组试件牙折裂模式分布见表3。其中组1均为环形折裂，组2有2例是环形折裂，另外4例是斜行折裂，组3、4、5均为邻面纵行折裂。

表3 折裂模式分布表

4.讨论

本研究主要探讨不同牙本质肩领形态对上颌中切牙抗折性的影响。目前实验室模拟研究的样本多选用人类离体牙，但是离体时间、保存方法和牙齿之间的差异性很难把控，个体间差异大[25]。本研究选择商品化的密胺树脂人工牙模拟根管治疗后的天然牙，按照统一的尺寸规格标准进行加工制作,避免了牙根形态、结构、质地差异因素对抗折性的影响,在样本一致性上具有一定的优势。人类牙本质的压缩强度为69～348MPa[26],拉伸强度为 62.7±5.7MPa[27],弯曲强度为 142.8±17MPa[28]。所用人工牙密胺材料（日本株式会社）的压缩强度为186～225MPa,拉伸强度为59～78MPa，弯曲强度为88～118MPa。相较于其他人工材料，密胺材料与牙本质的力学性能更相近，可在一定程度上反映人类牙齿的性能。

所有样本的破坏载荷从431.25±100.45N（组3）到804.59±110.95N（组1）不等，与其他以人类离体牙为样本的研究结果相近[4,13,18]。从破坏载荷来看，牙本质肩领完整组（组1）的抗折力最大，与牙本质肩领缺损组（组2、3、4）和无肩领组（组5）的破坏载荷差异均具有统计学意义。这些结果可能很好的解释了完整牙本质肩领的存在可以增强根管治疗后牙齿的抗折能力[4,13,14]。当牙齿缺损量大，不能保证360°完整牙本质肩领时，部分牙本质肩领的存在也在一定程度上增加牙齿的抗折性[1,6,11,29]。研究结果显示，无肩领组与腭侧肩领组的破坏载荷差异有统计学意义（P=0.012），而与唇侧肩领组（P=0.898）、近中肩领组（P=0.111）的差异无统计学意义，其中无肩领组（439.10±116.36N）和唇侧肩领组（431.25±100.45N）的破坏载荷极其相近。另外，腭侧肩领组的破坏载荷为598.46±110.40N，优于近中肩领组（537.61±95.37N）和唇侧肩领组，且与唇侧肩领组的差异有统计学意义。由此看来，牙本质肩领的形态是影响抗折性的重要因素。从剩余牙本质肩领的形态来说，腭侧肩领比唇侧肩领的抗折能力强，这与其他学者的研究结果一致[4,6,20]。产生这一结果的原因可能是实验中模拟的是上颌切牙在正常咬合时受到的力，来自腭侧的45°根向力，使得唇侧组织受到压应力，腭侧组织受到拉应力。研究表明牙本质是抗压不抗拉的[30]，所以断裂多起源于腭侧冠缘玻璃离子粘结界面最薄弱处，然后通过粘结界面向唇面根方扩展[20]。另外，有学者用有限元的方法进行分析，认为相较于唇侧肩领，腭侧肩领对减小根部牙本质峰值应力、减小应力集中更有意义[31]。也有相反的观点，认为唇侧的牙本质肩领抗折能力更强[13,32]，或者肩领的位置对牙齿抗折性没有显著影响[33]。这种研究结果的差异可能源于修复设计的不同。Naumann的实验[13]中颈部肩台的位置是平齐的而不是沿釉牙骨质界（CEJ），在唇腭面肩台与CEJ之间留有大量未预备的牙体组织，这可能会改变牙齿的抗折力。另一研究中未进行冠修复[32]，加载力直接作用于预备体上，没有冠修复的状态下牙本质肩领不能发挥“箍”的效应[7]，牙齿的抗折性也将发生变化。

从卡方Fisher′S 精确概率法的检验结果看，样本破坏模式与肩领完整性及缺损部位密切相关（P<0.001）。完整肩领组发生的是CEJ 下4-6mm 环形折断/裂；腭侧肩领组有2例环形折裂，4例从腭侧颈部到唇侧CEJ 下3-4mm 的斜行折裂；其余3 组均为邻面纵行折裂（达CEJ 下3-5mm）。当存在360°完整牙本质肩领时，冠-桩核-粘接剂-牙体组织是一个整体，应力通过桩均匀分散到根部[6]。而当肩领不完整时，应力集中在薄弱环节，通常是在冠边缘[13]。实验中5 组试件均为不可修复性折裂，这可能是因为实验中选用的是铸造金属桩核。Jasjit Kaur等人对上颌中切牙进行桩核冠修复，比较不同桩核材料修复的抗折性，结果提示铸造金属桩的抗折强度高于纤维桩，但前者90%为不可修复性折裂，而后者仅有10%为不可修复性折裂[34]。以往研究表明金属桩比纤维桩能承受更大的载荷，但更易发生不可修复性折裂[2,33]。破坏模式的差异可能和桩核材料与牙本质弹性模量的匹配度有关：纤维桩的弹性模量与牙本质接近，通过树脂粘接剂的粘结，形成一个牙体-粘接剂-纤维桩同质体，咀嚼产生的应力可以在桩核、牙根中比较均匀地传递；而铸造金属桩的弹性模量较高，粘固后不同界面之间易产生应力集中点，从而发生不可修复性折裂[2,34]。

本文研究了牙本质肩领不同形态对上颌中切牙抗折性的影响，对于临床具有一定的指导意义。本实验结果提示我们在临床操作过程中应注意保留牙本质肩领的完整性，同时要认识到不同位置的牙本质肩领缺损对抗折强度的影响不尽相同。当牙体组织大量缺损时，腭侧牙本质肩领缺损对于牙齿的抗折性能影响更大，这有助于我们评估不同缺损患牙的修复效果及长期预后，并为我们的修复选择提供指导。但需要指出的是，本实验采用密胺树脂人工牙模拟天然牙，人工材料和人类牙体组织在力学性能上存在一定差异，而且人工牙缺乏正常的牙根形态，并不能完全反映天然牙的情况。本研究采用的是体外静态加载实验，没有模拟所有的口腔条件，包括湿度、温度、化学变化和疲劳效应等，不能排除这些因素对牙齿抗折性的影响。另外，本实验的研究对象是上颌中切牙，所有结果都是基于这一条件，关于其他牙位和受力方式的情况有待被进一步研究。而基于密胺人工牙的体外力学模型，有待进一步完善，其准确性、有效性也有待进一步研究和验证。