不同冲洗方法和粘接模式对纤维桩粘接强度影响的实验研究及扫描电镜观察

王情情 李迎梅 陈雨昕 孟庆飞 孟 箭

纤维桩因其良好的美观性、生物相容性和机械性能等优点，已被广泛应用于残根残冠的保存修复治疗，但仍存在一定的失败率，多以粘接失败、桩核脱落为主[1，2]。造成纤维桩粘接失败的因素有很多，如桩道牙本质内壁的清洁程度、树脂粘接剂的选择及其使用方法以及纤维桩的种类及其表面处理等等。因根管治疗、桩道预备等形成的桩道牙本质表面玷污层，会堵塞牙本质小管，影响纤维桩粘接强度，而良好的冲洗有助于玷污层的去除，利于后续粘接剂的渗透[3]。但是，对于临床常用的注射器冲洗（conventional syringe irrigation，CSI）、被动超声荡洗（passive ultrasonic irrigation，PUI）或激光活化荡洗（laser-activated irrigation，LAI）等三种冲洗方法，哪种方法效果更好，目前尚存争议。此外，第八代新型通用型粘接剂因其操作简便，在临床操作中既可以选择全酸蚀模式，也可以选择自酸蚀模式等优势，逐渐被临床医生所青睐[4]；但在应用过程中，选择哪种粘接模式更能提高牙本质与纤维桩之间的粘接强度，亦少见文献报道。为此，本研究拟通过扫描电镜与推出实验研究，探讨不同根管管腔冲洗方法和不同粘接模式对桩道牙本质/纤维桩粘接界面超微结构的变化及纤维桩剪切粘接强度的影响，为提高桩核冠修复成功率提供实验依据。

资料和方法

1.材料：选取年龄20~30岁、徐州市中心医院口腔科一个月内因正畸拔除单根管离体下颌第一前磨牙60颗，其标准为牙齿完整、无龋坏及裂纹、根尖无吸收，刀片去除牙齿表面的结石、软垢及牙周膜，常温下浸泡保存于0.9%生理盐水中，一个月内使用。

2.方法

（1）残根及桩道制备：60颗牙齿均使用低速金刚砂片自颊侧釉牙骨质界冠方1.0mm处截冠，残留根长（14.0±1.0）mm。常规用10#或15# K锉（MANI，日本）进行根管通畅，Protaper锉（Dentsply，美国）统一扩大至F3，干燥根管后以根管糊剂AHPlus（Dentsply，美国）加牙胶尖常规侧压充填，X线片确保根充完善后，用蜡封闭根管口，常温下浸泡于0.9%生理盐水中1周。1周后去除残根根管口暂封蜡块，采用3#纤维桩（3M，美国）配套的Pre shaping钻和Finishing钻进行桩道预备，预备深度10mm，保留根尖封闭区4.0±1.0mm。

（2）分组及样本制作：查阅随机数字表，将经桩道预备后的所有残根随机分为3组，每组20颗。精确测量各组残根根长、近远中径和颊舌径（精确到0.01mm），经统计学分析各组间样本均衡可比（P＞0.05）。3组均以5.25% NaClO溶液（广州贝康生物医药有限公司）和17% EDTA溶液（武汉朗力生物医药有限公司）作为冲洗剂组合。

A组：2ml 5.25% NaClO+2ml 17% EDTA+CSI，交替冲洗3次，每次20s，最后用2ml蒸馏水冲洗20s；B组：2ml 5.25% NaClO+2ml 17% EDTA+PUI，将冲洗液注入根管内后，超声波牙科治疗仪（SATELEC，法国）关闭供液，功率调至中档，将15#超声工作尖（SATELEC，法国）放入根管达到工作长度后，后退2mm，保持平行切勿接触根管壁，以5mm左右的振幅上下移动荡洗20s，共3次，然后用2ml蒸馏水冲洗根管；C组：2ml 5.25% NaClO+2ml 17%EDTA+LAI，选择Er:YAG激光治疗机（Fotona，德国），参数设定为0.3W、20mJ、15Hz，在根管内注入冲洗液，将直径300μm光纤头置于根管内距工作长度3mm，与牙长轴保持平行切勿接触根管壁，反复向上提拉，速度约为1mm/s，每次充分活化冲洗20s，循环3个周期，然后用2ml蒸馏水冲洗根管。所有组别样本冲洗后，吸潮纸尖干燥根管，蜡块封闭根管口，防止外界物质进入根管影响冲洗效果。

根据通用型粘接剂粘接模式不同，将各组经管腔冲洗后的残根随机分为两个小组即全酸蚀模式组和自酸蚀模式组，每小组10颗，具体分组情况见表1。使用Single Bond Universal（3M，美国）粘接剂和RelyX Ultimate树脂水门汀（3M，美国）进行纤维桩粘接，操作流程如下：

表1 实验分组及样本制作（n＝10）

全酸蚀模式组：残根桩道以32%磷酸（Uni-Etch，Bisco）酸蚀15s，冲洗15s，吸潮纸尖干燥，涂布粘接剂20s，吸潮纸尖吸出多余粘接剂，无油空气吹5s，光照20s，树脂水门汀经混合头自底部注射，纤维桩插入桩道，光固化40s。

自酸蚀模式组：残根桩道内不行酸蚀前处理，其余操作同上。

纤维桩粘接完成后的残根，置于37℃、0.9%生理盐水中储存一周。一周后用自凝树脂经精密研磨仪（Bredent，德国）将残根垂直包埋于玻璃管中，保证纤维桩位于玻璃管的中央。用Isomet低速切割机（Buehler，美国）垂直于牙长轴、冠根向连续切取1.0mm厚的薄片样本备用。所有操作均由同一人完成。

（3）扫描电镜观察：从每小组10个残根中随机选取2个残根，按上述要求制成1.0mm薄片样本，依次用600目、800目和1200目的水砂纸打磨切片后，32%磷酸酸蚀15s、冲洗吹干，5%次氯酸钠脱矿2min，乙醇梯度脱水，彻底干燥、喷金。扫描电子显微镜（QuantaTM 250 FEI，美国）观察各实验组分别在根颈1/3、根中1/3及根尖1/3处的桩道牙本质/纤维桩粘接界面的超微结构并分析。

（4）推出实验及断裂模式观察：将每小组剩余的8个残根制备成1.0mm薄片样本，使其冠部朝下用热熔胶固定于特制夹具上。将粘有薄片的夹具置于万能测试仪（MTS 810，美国）加载台上，使特制的圆柱形加载头轻微接触纤维桩表面，以0.5mm/min的位移速度垂直加载直至桩脱落，记录桩脱落时的最大力值。根据公式σ＝C/A计算粘接强度（单位为MPa，其中C为纤维桩从试件中推出的最大力值N，A为实际粘结面积mm），A＝π（R+r）[h2+（R-r）2]0.5（π＝3.14，R：切片冠部纤维桩半径，r：切片根部纤维桩半径，h：切片厚度）[5]。

将推出实验后的薄片置于20倍体视显微镜下，记录各组薄片的断裂模式。断裂模式分为5种[6]:Ⅰ：牙本质内聚破坏；Ⅱ：树脂水门汀内聚破坏；Ⅲ：牙本质-树脂水门汀界面破坏；Ⅳ：树脂水门汀-纤维桩界面破坏；Ⅴ：混合破坏（同时有两种或以上破坏模式）。

3.统计学方法

应用SPSS 24.0软件，采用裂区方差分析（split-plot ANOVA）对不同因素对剪切粘接强度的影响进行统计分析，显著性水平设为α＝0.05。

结 果

1.桩道牙本质/纤维桩粘接界面超微结构观察

从扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）结果可见，经PUI和LAI处理后，进入桩道牙本质小管内的树脂突直径、进入深度与密度均明显优于CSI处理组；PUI处理组样本的树脂突直径较为匀称、排列较为整齐，而LAI处理组树脂突在牙本质小管口处较粗，且有相互熔融连成一体的影像，往深层则逐渐变细，部分树脂突进入深度长于PUI组。同一冲洗方法下，通用型粘接剂采用自酸蚀模式下的树脂突较全酸蚀模式下更为明显，树脂突相对更长且排列均匀。各实验组内比较，自根颈1/3到根尖1/3处，树脂突的长度与密度均逐渐减少（见图1~图3）。

图1 A1、A2组在根颈、根中、根尖区粘接界面的SEM图（×2000）

2.剪切粘接强度及断裂模式

根据裂区方差分析结果，“不同冲洗方法”对纤维桩剪切粘接强度的影响具有显著性差异（F＝33.770，P＝0.000），LAI组样本的纤维桩粘接强度最高，PUI组次之，CSI组的粘接强度最低；“不同粘接模式”对纤维桩粘接强度亦存在显著性影响（F＝10.938，P＝0.001），自酸蚀模式组均高于全酸蚀模式组；同一组间、不同根段比较，自根颈1/3、根中1/3到根尖1/3，纤维桩剪切粘接强度均呈逐渐降低的趋势（F＝50.937，P＝0.000）。采用Er:YAG激光活化荡洗桩道，使用Single Bond Universal通用型粘接剂以自酸蚀模式进行纤维桩的粘接，所得的残根颈1/3区纤维桩剪切粘接强度最高（表2、图4）。

表2 各组纤维桩剪切粘接强度均数（MPa）

各组薄片样本的断裂模式分布情况见图5，CSI组以Ⅲ型破坏为主，PUI组和LAI组以Ⅴ型破坏为主，各组在Ⅲ型破坏模式的比例逐渐减少，同一冲洗方式下Ⅲ型破坏模式自酸蚀模式比全酸蚀模式比例小。

图5 各组样本断裂模式比例分布图

讨 论

纤维桩核冠修复的成功要求清洁的桩道牙本质面和良好的粘接。桩道预备时，操作器械不可避免的会产生碎屑和玷污层，5.25% NaClO与17%EDTA交替冲洗是目前去除玷污层较好的冲洗剂组合[7，8]。除了合适的冲洗剂，冲洗方法的选择对去除玷污层尤为重要。临床中常用的冲洗方法有CSI、PUI和LAI等。CSI因注射器尖部接触面积有限，具有一定的局限性。PUI是通过超声锉在根管内形成涡流，产生声流、空穴和协同效应，从而有效清理根管壁的玷污层[9]。LAI是使用激光治疗仪，在根管内通过形成的蒸气泡，发生微爆炸，进而产生空化效应，达到清理管腔的作用[10]。与Nd:YAG激光、二氧化碳激光等激光相比，Er:YAG激光的波长为2940nm，对水具有高吸收性且接近羟磷灰石吸收红外线的峰值，当其作用于牙本质表面时，热量被水和羟磷灰石吸收，通过热机械烧蚀作用，蒸发牙本质中的水分，造成其体积的膨胀和结构的破裂，从而引起微爆炸，达到牙本质小管开放、去除玷污层的效果，被认为是清洁牙本质的较好选择[10～12]。

从本研究结果可见，采用PUI或Er:YAG激光荡洗联合“5.25% NaClO+17% EDTA”冲洗液清洁残根桩道并行纤维桩粘接，两者均可有效地去除牙本质表面玷污层，开放牙本质小管，进入小管内的树脂突在长度、密度、粗度等方面均明显优于CSI处理组；而因树脂突的进入与牙本质小管形成了有效的机械嵌合力、化学结合力和摩擦力等，PUI或LAI组纤维桩的剪切粘接强度亦显著高于CSI组。此外，由各组样本的断裂模式分布图可见（图5），自CSI组到LAI组，牙本质-树脂水门汀界面的破坏比例逐渐减少。这充分说明了PUI或Er:YAG激光活化荡洗在清洁根管、提高纤维桩粘接强度方面的显著优势，提示在临床工作中对残冠残根桩道冲洗时，应优先选择PUI或Er:YAG激光荡洗。

但对于PUI与LAI在去除玷污层、改善纤维桩粘接强度方面的差异性，目前存在争议。Akyuz等[12]认为LAI对牙本质粘接强度的提升优于PUI，Keles等[13]则认为两者对去除玷污层、清洁牙本质表面方面没有显著性差异。在本研究中，由图2～3可见，PUI通过在根管内产生涡旋，对牙本质没有损伤，因而产生的树脂突比较匀称、排列基本整齐；而因Er:YAG激光对牙本质表层产生的烧蚀微爆破作用，在SEM上可见牙本质表层树脂突较粗，部分呈熔融联合状态，其产生的机械嵌合力可能优于PUI处理组，这可能导致了推出实验中LAI组纤维桩剪切粘接强度高于PUI组。

图2 B1、B2组在根颈、根中、根尖区粘接界面的SEM图（×2000）

牙本质粘接剂自问世以来，经历了全酸蚀技术和自酸蚀技术。全酸蚀技术是通过磷酸酸蚀冲洗、去除牙本质表面玷污层，使粘接剂渗透到牙本质胶原纤维网中形成粘接力；自酸蚀粘接机理是通过酸溶解牙本质表面玷污层但不去除，使偶联作用与脱矿作用同时产生，形成混合层和树脂突来达到粘接目的[14]。采用三步法（酸蚀-冲洗-粘接）的全酸蚀粘接技术一直被认为是粘接系统的金标准。在第八代通用型粘接剂使用过程中，增加酸蚀前处理，能否提高粘接强度，目前尚存争议。Chen等[15]认为酸蚀与否不能提高此类粘接剂的粘接强度，Rosa等[6，16]则认为酸蚀处理只能提高超温和通用粘接剂（如All-Bond Universal）与牙本质的粘接强度，对其他温和型通用粘接剂无效。Daneshkazemi等[17，18]对Single Bond Universial通用粘接剂进行研究发现，与酸蚀处理相比，采用自酸蚀模式的粘接剂/牙本质剪切粘接强度更高。这一结果与本研究结果基本一致。经“5.25% NaClO+17% EDTA”的冲洗剂配合相应的冲洗方法进行根管冲洗后，桩道牙本质内壁已经获得较好的清洁效果，有效地保证了后续树脂粘接剂的深入与树脂突的形成。在此相对较为清洁的牙本质表面，增加磷酸蚀刻处理，可能会因酸蚀后的酸蚀剂难以保证是否冲洗完全，以及牙本质表面的湿润度难以把控等因素，反而阻碍了粘接剂与树脂突在牙本质小管内的渗透，所以，在SEM图像上显示自酸蚀模式组更为突出的树脂突超微结构形态，而依靠相对较长且密集的树脂突的微机械嵌合作用，不仅提高了自酸蚀模式组纤维桩的剪切粘接强度，还在一定程度上减少了牙本质-树脂水门汀界面的破坏比例。

此外，化学结合力也是粘接力的一部分。Single Bond Universial通用型粘接剂的功能性单体是10-甲基丙烯酰氧癸基磷酸酯（10-MDP），其一端为亲水性磷酸基团，与牙本质的羟基磷灰石结合形成钙盐，另一端为疏水性甲基丙烯酸酯，与树脂结合。有文献研究认为，10-MDP与牙本质中钙离子之间的化学结合力有助于形成较强的具有疏水性的纳米层，进而提高了粘接强度及其粘接耐久性[19，20]。

与冲洗方式和粘接模式无关，自根颈部向根尖区，粘接强度呈逐步降低的趋势，这可能与根尖牙本质小管数量少、小管密度低、残余封闭剂、碎屑等难以彻底清除等因素有关[21，22]。

本研究结果是基于“不同冲洗方法和粘接模式对纤维桩粘接强度影响”的离体牙体外实验研究，其对残冠残根保存修复的临床指导价值有待进一步临床研究。