李 智，徐永祥，包旭東△，王曉燕△

(北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·口腔醫(yī)院1.牙體牙髓科，2.材料研究室，國(guó)家口腔醫(yī)學(xué)中心，國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，口腔數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)和材料國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，口腔數(shù)字醫(yī)學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)口腔醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局口腔生物材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

髓腔固位冠是冠核一體且中心固位形伸入髓腔內(nèi)部的一種修復(fù)體，利用髓腔的機(jī)械固位形和粘接獲得固位[1]，常用于臨床冠短、咬合間隙小、根管系統(tǒng)復(fù)雜等根管治療牙修復(fù)[2-5]。髓腔固位冠屬于冠內(nèi)固位修復(fù)體，深入髓腔的中心固位形對(duì)牙體組織產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，因此可能增加牙齒折裂風(fēng)險(xiǎn)。有學(xué)者采用三維有限元法分析了髓腔固位冠中心固位形對(duì)牙體的應(yīng)力分布情況，發(fā)現(xiàn)髓室底區(qū)域會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，于是建議在髓室底應(yīng)用樹(shù)脂或玻璃離子墊底，以圓鈍尖銳線角、減少應(yīng)力集中[6]，但目前復(fù)合樹(shù)脂墊底是否能提高髓腔固位冠修復(fù)牙抗折性能尚未見(jiàn)研究報(bào)道。

近年來(lái)，樹(shù)脂基納米陶瓷CAD/CAM(computer aided design/computer aided manufacture)可切削修復(fù)材料逐漸應(yīng)用于臨床。樹(shù)脂基納米陶瓷兼具了復(fù)合樹(shù)脂的韌性與陶瓷的強(qiáng)度，彈性模量(12.8 GPa)與牙本質(zhì)(5.5～19.3 GPa)相近[7]，可以減少應(yīng)力集中，并有阻止裂紋擴(kuò)展的能力，被逐漸應(yīng)用于制作髓腔固位冠修復(fù)根管治療牙。有體外研究表明，與常用的二硅酸鋰玻璃陶瓷相比，樹(shù)脂基納米陶瓷髓腔固位冠修復(fù)牙齒的抗折性能相當(dāng)或更好[7-9]。髓腔固位冠通過(guò)深入髓腔的中心固位形獲得機(jī)械固位，但是固位深度可能也會(huì)影響抗折性能。Hayes等[10]使用二硅酸鋰玻璃陶瓷進(jìn)行髓腔固位冠修復(fù)，發(fā)現(xiàn)固位深度4 mm時(shí)折裂載荷最高，3 mm時(shí)最低，但de Kuijper等[11]卻認(rèn)為固位深度與修復(fù)牙抗折能力無(wú)關(guān)。有限的研究對(duì)于髓腔固位冠設(shè)計(jì)能獲得最佳抗折性能的固位深度尚無(wú)一致結(jié)論。斷口形貌分析可通過(guò)觀察斷裂面上的特征性結(jié)構(gòu)分析材料折裂和應(yīng)力傳導(dǎo)特點(diǎn)，在口腔修復(fù)領(lǐng)域多側(cè)重應(yīng)用于分析材料本身性質(zhì)對(duì)修復(fù)機(jī)械性能的影響[12-13]，分析髓腔固位冠斷口形貌特征可以幫助學(xué)者們探究不同影響因素下應(yīng)力傳導(dǎo)和分布特點(diǎn)，更好地理解折裂機(jī)制。本研究旨在探究使用樹(shù)脂基納米陶瓷髓腔固位冠修復(fù)磨牙時(shí)，墊底樹(shù)脂和髓腔固位深度對(duì)修復(fù)牙抗折性能的影響。

1 材料與方法

1.1 分組與樣本制備

收集因牙周病或智齒冠周炎而拔除的發(fā)育完成的完整下頜恒磨牙，要求無(wú)齲及無(wú)隱裂，釉牙骨質(zhì)界(cemento-enamal junction, CEJ)水平近遠(yuǎn)中徑及頰舌徑為(9±1) mm，咬合面解剖形態(tài)與下頜第一磨牙相似，均具有近中、遠(yuǎn)中雙根。去除牙周膜及牙石后存放在4 ℃生理鹽水中。隨機(jī)挑選出8顆離體牙，設(shè)為對(duì)照組(組①)， 不進(jìn)行牙體預(yù)備。

其余離體牙使用金剛砂車針平行于咬合面水平截除距CEJ 3 mm以上冠部組織，斷面至髓室底深度5.5～6.5 mm。用體視顯微鏡SZ61(奧林巴斯，日本)在10倍放大率下觀察，排除有裂紋的牙齒。使用8#、10#、15# K銼(登士柏，美國(guó))在Glyde(登士柏，美國(guó))輔助下探查疏通根管至根尖孔，隨后用M3鎳鈦銼Sx-M3(益銳，中國(guó))進(jìn)行根管預(yù)備，每支銼之間使用2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaOCl根管沖洗10 s，最后用蒸餾水超聲蕩洗20 s。紙尖干燥根管，使用牙膠尖(柳苑，中國(guó))和根管糊劑(登士柏，美國(guó))采用熱垂直加壓法進(jìn)行根管充填，熱牙膠(思博安，美國(guó))回填至根管口，垂直加壓達(dá)根管口下1 mm。

將32顆根管治療后的離體牙分為4個(gè)治療組(組②～組⑤)， 各組離體牙樣本的近遠(yuǎn)中徑和頰舌徑經(jīng)單因素方差分析差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，隨后進(jìn)行牙預(yù)備(n=8)。

無(wú)墊底樹(shù)脂組(組②)：不對(duì)根管口進(jìn)行處理。有墊底樹(shù)脂組：(1)固位深度2 mm組(組③)：用SE-BOND(Kuraray，日本)Ⅰ液預(yù)處理髓室底及根管口內(nèi)側(cè)壁20 s并吹干，涂布SE-BOND Ⅱ液吹勻并光照20 s，然后用一薄層Z350XT流動(dòng)樹(shù)脂(3M，美國(guó))充填髓底不規(guī)則區(qū)域并封閉根管口，再用一定量AP-X復(fù)合樹(shù)脂(Kuraray，日本)充填髓室底，保留髓腔深度為2 mm；(2)固位深度3 mm組(組④)：同法制作墊底樹(shù)脂，自預(yù)備體邊緣至墊底樹(shù)脂表面深度距離為3 mm；(3)固位深度4 mm組(組⑤)：同法制作墊底樹(shù)脂，自預(yù)備體邊緣至墊底樹(shù)脂表面深度距離為4 mm。

對(duì)所有樣本進(jìn)行髓腔預(yù)備，去除側(cè)壁倒凹，使用標(biāo)準(zhǔn)錐度為6°的車針修整側(cè)壁保證髓腔壁均外敞6°,樣本髓腔側(cè)壁厚度2.5～2.8 mm。

1.2 設(shè)計(jì)制作髓腔固位冠修復(fù)體

使用3Shape TRIOS 2(3Shape，丹麥)掃描32個(gè)髓腔固位冠預(yù)備體，選取其中一個(gè)預(yù)備體，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)生成下頜第一磨牙髓腔固位冠修復(fù)體，作為牙合面標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化蠟型，應(yīng)用于另外31個(gè)修復(fù)體牙合面設(shè)計(jì)，使得所有修復(fù)體的牙冠解剖外形相同。

選擇樹(shù)脂基納米陶瓷材料(Hyramic，愛(ài)爾創(chuàng)，中國(guó))切削制作修復(fù)體，打磨拋光，超聲清洗。試戴髓腔固位冠，確認(rèn)邊緣密合。修復(fù)體組織面用≤50 μm的氧化鋁顆粒(Ronvig，丹麥)噴砂處理10 s，無(wú)水乙醇沖洗除去砂粒，無(wú)油空氣干燥30 s。然后用3M Universal (3M ESPE，美國(guó))通用粘接劑(含硅烷偶聯(lián)劑)處理上述修復(fù)體組織面20 s，吹干。牙體組織表面用37%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))磷酸(Dentex，中國(guó))酸蝕15 s，蒸餾水沖洗30 s，無(wú)油干燥空氣輕輕吹干，保持牙本質(zhì)濕潤(rùn)狀態(tài)。在牙體組織表面涂布3M Universal(3M ESPE，美國(guó))， 光固化(義獲嘉，德國(guó))10 s(800mW/cm2)。最后將RelyX U200(3M ESPE，美國(guó))雙重固化樹(shù)脂水門(mén)汀均勻涂布于修復(fù)體組織面，正確就位于預(yù)備體，預(yù)固化(義獲嘉，德國(guó))1～2 s后去除多余水門(mén)汀，然后每個(gè)軸面光固化20 s。

將粘接完成的離體牙及對(duì)照組完整牙牙根(距CEJ ≥ 2.0 mm)部分包埋固定在自固化丙烯酸樹(shù)脂(飛鷹，中國(guó))內(nèi)，以模擬牙槽骨，放置于4 ℃ 100%濕度環(huán)境下，24 h后進(jìn)行靜態(tài)加載。

1.3 靜態(tài)加載

使用萬(wàn)能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)(5969，Intron，美國(guó))進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)，每次加載均將樣本固定放置于水平金屬底座的同一位置，加載頭為直徑6 mm的不銹鋼球，垂直于咬合平面放置。先施加5 N預(yù)載荷固定加載位置和加載接觸點(diǎn)，使加載頭與咬合面形成穩(wěn)定的遠(yuǎn)中頰尖、近中舌尖和遠(yuǎn)中舌尖三點(diǎn)接觸。由于修復(fù)體咬合面解剖形態(tài)相同，每個(gè)樣本加載均為相同的加載接觸點(diǎn)位置。加載頭以1 mm/min的速度加載，直至牙齒折裂，記錄斷裂載荷。

1.4 體視顯微鏡觀察折裂模式

使用體視顯微鏡(SZ61，奧林巴斯，日本)(6.7倍)觀察樣本折裂模式，將折裂模式分為可修復(fù)型折裂(延伸至CEJ以上的斷裂)和不可修復(fù)型折裂(裂紋延伸至牙根兩種類型，圖1)。

A, repairable fracture; B, irrepairable fracture.圖1 髓腔固位冠修復(fù)牙折裂類型Figure 1 Fracture modes of teeth restored with endocrown

1.5 掃描電鏡觀察修復(fù)體斷口形貌

選擇體視顯微鏡下觀察斷裂面有放射狀分布裂紋的碎片(圖2)，干燥后表面鍍金處理5 min(JLC-1100，JEOL，日本)， 然后置于掃描電鏡(EVO 18，Carl Zeiss，德國(guó))下觀察(加速電壓20 kV)，識(shí)別斷裂表面特征性標(biāo)志。

Radial cracks in fracture section under the stereomicroscope (white arrows).圖2 篩選掃描電鏡觀察樣本Figure 2 Select samples for SEM observation

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 26.0(SPSS Inc.，美國(guó))，采用單因素方差分析(One way-ANOVA)比較組間差異，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

A and B, typical irrepairable fracture of the sample without resin base. The central retainer was intact and debonded. C and D, typical irrepairable fracture of the sample with resin base. The endocrown fracture piece and the broken pieces of teeth remianed bonding.圖3 折裂樣本示例Figure 3 Samples of fracture

2 結(jié)果

2.1 靜態(tài)加載斷裂載荷

完整牙斷裂載荷為(3 069.34±939.50) N，無(wú)樹(shù)脂墊底和樹(shù)脂墊底后不同固位深度各組斷裂載荷范圍為2 331.55～3 537.18 N。無(wú)墊底樹(shù)脂組斷裂載荷為 (2 438.04±774.40) N，有墊底樹(shù)脂時(shí)固位深度為2 mm組斷裂載荷為 (3 537.18±763.65) N，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；有樹(shù)脂墊底固位深度為3 mm組斷裂載荷為 (2 331.55±766.39) N，固位深度4 mm組斷裂載荷為 (2 786.98±709.24) N，與無(wú)墊底樹(shù)脂組斷裂載荷相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在不同固位深度的組間比較中，固位深度為2 mm的樣本斷裂載荷最高，固位深度3 mm的樣本斷裂載荷最低，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。固位深度4 mm組斷裂載荷大小介于固位深度2 mm和3 mm組之間，與后兩者相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 髓腔固位冠修復(fù)牙靜態(tài)加載折裂模式

完整牙及3 mm固位深度樣本靜態(tài)加載折裂均有2例可修復(fù)型折裂，無(wú)墊底樹(shù)脂樣本及2 mm固位深度樣本靜態(tài)加載折裂均有1例可修復(fù)型折裂，其他樣本均為不可修復(fù)型折裂(表1)。固位深度為4 mm時(shí)，組內(nèi)所有樣本均為不可修復(fù)型折裂。

表1 對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組折裂模式Table 1 Fracture modes of control group and experimental groups

無(wú)墊底樹(shù)脂組修復(fù)牙不可修復(fù)型折裂時(shí)，可見(jiàn)修復(fù)體的髓腔固位體完整，與髓腔側(cè)壁組織脫粘接，有墊底樹(shù)脂組修復(fù)牙不可修復(fù)型折裂時(shí)，髓腔固位體內(nèi)部裂開(kāi)，與髓腔側(cè)壁組織依然保持粘接(圖3)。

2.3 髓腔固位冠修復(fù)體斷裂面特點(diǎn)

有墊底樹(shù)脂時(shí)斷裂面上止裂線和細(xì)小的扭轉(zhuǎn)扭曲較多，裂紋均向根方擴(kuò)展；無(wú)墊底樹(shù)脂時(shí)斷裂面除了有較多止裂線、細(xì)小的扭轉(zhuǎn)扭曲和向根方擴(kuò)展裂紋之外，還可見(jiàn)較多平行于咬合面的橫向裂紋，自髓腔固位體中心指向外側(cè)(圖4)。

3 討論

臨床或體外實(shí)驗(yàn)中，修復(fù)體發(fā)生折裂后，可通過(guò)斷裂面上的特征裂紋或應(yīng)力痕跡識(shí)別裂紋來(lái)源和大小來(lái)區(qū)分?jǐn)嗔堰^(guò)程的不同階段，分析應(yīng)力傳導(dǎo)和分布特點(diǎn)[14-15]。本研究通過(guò)掃描電鏡觀察修復(fù)體斷面特征，推測(cè)不同預(yù)備條件下髓腔固位冠修復(fù)牙的內(nèi)部應(yīng)力傳導(dǎo)和分布情況，與折裂載荷、折裂特點(diǎn)等結(jié)果互為印證。

雖然樹(shù)脂基納米陶瓷的強(qiáng)度和彈性模量低于常用二硅酸鋰玻璃陶瓷，但并不代表其修復(fù)牙齒的抗折強(qiáng)度低。有學(xué)者在對(duì)髓腔固位冠修復(fù)磨牙的疲勞試驗(yàn)中，分別采用與咬合面夾角35°和90°的不同加載方向進(jìn)行加載，均發(fā)現(xiàn)與長(zhǎng)石瓷、二硅酸鋰玻璃陶瓷和氧化鋯增強(qiáng)硅酸鋰玻璃陶瓷相比，樹(shù)脂基納米陶瓷制作的髓腔固位冠修復(fù)磨牙具有更高的抗折性能，發(fā)生可修復(fù)性折裂的比例更高[7]，三維有限元分析亦支持這一結(jié)論[16]。有學(xué)者報(bào)告在進(jìn)行溫度循環(huán)疲勞后，分別對(duì)髓腔固位冠修復(fù)磨牙進(jìn)行0°與90°方向的加載，顯示二硅酸鋰玻璃陶瓷、樹(shù)脂基納米陶瓷髓腔固位冠修復(fù)磨牙的抗折性能與二硅酸鋰玻璃陶瓷相當(dāng)[8]。也有學(xué)者認(rèn)為二硅酸鋰玻璃陶瓷彈性模量大，從而削弱了應(yīng)力向周圍結(jié)構(gòu)的傳遞，在髓室底產(chǎn)生了較多的應(yīng)力集中，使得此處易發(fā)生折裂[17]。本研究選擇了樹(shù)脂基納米陶瓷材料，進(jìn)一步深入探究髓腔處理對(duì)樹(shù)脂基納米陶瓷固位冠修復(fù)磨牙抗折性能的影響。

本研究在采用樹(shù)脂基納米陶瓷材料制作髓腔固位冠修復(fù)磨牙時(shí)，髓底復(fù)合樹(shù)脂墊底可以提高修復(fù)牙的抗折性能。髓腔固位體受到軸向壓力后會(huì)發(fā)生橫向變形，從而在固位體表面粘接層及髓腔側(cè)壁產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致修復(fù)體脫粘接或牙體組織折裂。當(dāng)有墊底樹(shù)脂時(shí)，由于墊底樹(shù)脂的緩沖作用，分散了一部分應(yīng)力，使得髓腔固位體內(nèi)部軸向應(yīng)力減小，相應(yīng)的粘接層拉應(yīng)力和對(duì)側(cè)壁的側(cè)向力減小，這與體式顯微鏡和掃描電鏡觀察結(jié)果一致。無(wú)墊底樹(shù)脂時(shí)，修復(fù)體斷面有較多橫向裂紋，而且修復(fù)體和牙體組織折裂的同時(shí)，還發(fā)生了脫粘接。復(fù)合樹(shù)脂層應(yīng)力中斷或應(yīng)力緩沖的作用減少了傳導(dǎo)至下方牙體組織的應(yīng)力[3,18]，從而提高了髓腔固位冠修復(fù)牙的整體抗折性能。

本實(shí)驗(yàn)使用復(fù)合樹(shù)脂墊底以產(chǎn)生不同固位深度時(shí)，2 mm固位深度的髓腔固位冠修復(fù)根管治療磨牙抗折性能更好。在樣本制備中，2 mm的固位深度對(duì)應(yīng)充足厚度的墊底樹(shù)脂，應(yīng)力中斷和緩沖作用較明顯[3]，且墊底樹(shù)脂與髓腔側(cè)壁的粘接力一定程度上阻止髓腔側(cè)壁裂紋擴(kuò)展及折裂，從而提高牙齒抗折性能。

也有學(xué)者的研究表明，使用二硅酸鋰玻璃陶瓷髓腔固位冠修復(fù)根管治療牙，因?yàn)殡S著髓腔固位深度由2 mm增加至4 mm，修復(fù)牙的斷裂載荷增加，可能是由于修復(fù)體與牙齒粘接面積增大，這有利于粘接固位和咬合力傳導(dǎo)[11,19]。而本研究當(dāng)固位深度為4 mm時(shí)，修復(fù)后根管治療牙的斷裂強(qiáng)度反而低于固位深度2 mm組，這可能是由于使用的修復(fù)材料不同。本研究采用樹(shù)脂基納米陶瓷制作髓腔固位冠，材料本身的彈性模量與牙本質(zhì)接近，應(yīng)力分布相對(duì)均勻，并且不容易產(chǎn)生應(yīng)力集中[7]。另外本研究4 mm固位深度組不可修復(fù)型折裂的比例高，固位深度為4 mm時(shí)，髓腔固位體接近髓室底，受力支點(diǎn)下移使得力臂增長(zhǎng)。當(dāng)冠方受到同樣大小和方向的加載力時(shí)，杠桿作用使得髓室底受到更大的側(cè)向應(yīng)力，并且折裂位置降低，因此容易出現(xiàn)不可修復(fù)型折裂[20]。

綜上所述，使用樹(shù)脂基納米陶瓷髓腔固位冠修復(fù)磨牙時(shí)，進(jìn)行樹(shù)脂墊底和預(yù)備2 mm固位深度，修復(fù)后牙齒的斷裂強(qiáng)度最高，達(dá)到與完整牙近似的抗折水平與折裂模式。