影響纖維樁抗疲勞強(qiáng)度因素的研究現(xiàn)狀

根管治療技術(shù)的不斷完善，使臨床上越來越多的殘根殘冠得以保存。樁核技術(shù)是修復(fù)殘根殘冠的重要手段，在各種材料的樁中，纖維樁樹脂核制作簡易方便，能夠減少患者復(fù)診次數(shù)，美學(xué)性能優(yōu)良，且較傳統(tǒng)鑄造金屬樁核更有利于牙體組織保存，故逐漸廣泛應(yīng)用于臨床。纖維樁樹脂核修復(fù)體在口腔內(nèi)行使功能過程中可能發(fā)生疲勞或損壞，影響其遠(yuǎn)期修復(fù)效果和使用壽命，它是多種因素如咀嚼力的方向、大小及頻率、口腔環(huán)境溫度變化、長期唾液浸潤產(chǎn)生腐蝕、修復(fù)體自身材料特性、形態(tài)及制作工藝、基牙條件等共同作用的結(jié)果[1-6]。本文就纖維樁抗疲勞強(qiáng)度影響因素的相關(guān)研究現(xiàn)狀作一綜述。

1牙體條件

Carter等[7]通過臨床觀察發(fā)現(xiàn)，根管治療后牙體自身抗折強(qiáng)度降低，當(dāng)樁核系統(tǒng)修復(fù)后，其粘結(jié)界面應(yīng)力分布發(fā)生改變，先使應(yīng)力過度集中部位產(chǎn)生裂紋，隨著應(yīng)力的持續(xù)作用裂紋逐漸增大，再加上微滲漏的不斷腐蝕，而導(dǎo)致修復(fù)體失效破壞。有研究表明，當(dāng)剩余牙體組織較多時，設(shè)計1.5～2.0mm的箍結(jié)構(gòu)，可有效增強(qiáng)樁核修復(fù)后的牙體抗力，余留牙體組織量亦可能對其產(chǎn)生影響[8-12]。

2樁的材料

臨床上根據(jù)材料的不同可將樁分為金屬樁與非金屬樁，其中非金屬樁又有纖維樁和瓷樁。Mannocci等[13]通過疲勞實驗發(fā)現(xiàn)全瓷樁的修復(fù)成功率明顯低于纖維樁。Elisabeth等[14]研究也得出類似的結(jié)論。這說明樁核材料的不同對修復(fù)體的遠(yuǎn)期效果有影響。

2.1 樁的內(nèi)部結(jié)構(gòu):纖維樁是將無數(shù)被拉伸的沿同一方向排列的加強(qiáng)連續(xù)性纖維穩(wěn)固地粘附于環(huán)氧樹脂基質(zhì)中而制成，纖維絲和樹脂基質(zhì)之間的界面為一種有機(jī)組成，通過賦予所有纖維相同的張力，纖維樁可以達(dá)到很高的強(qiáng)度。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，微裂紋發(fā)生幾率就越低，從而抗疲勞強(qiáng)度就越好[15]。實際上，不同類型的纖維所制成的纖維樁，其強(qiáng)度有差別。

2.2 樁的彎曲強(qiáng)度:目前，成品纖維樁的彎曲強(qiáng)度都在400MPa以上，足夠滿足臨床實際應(yīng)用要求。但不同種類纖維樁的彎曲強(qiáng)度又有顯著差異，在一定范圍內(nèi)，纖維樁直徑越大，其彎曲強(qiáng)度越大。Comier等[16]比較了不同纖維樁的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度后指出，碳-石英纖維樁的強(qiáng)度最高，玻璃纖維樁居中，碳纖維樁最低。Purton等[17]指出，直徑同為1mm的鋼樁強(qiáng)度高于碳纖維樁。但Love等[18]的試驗結(jié)果表明，1.4mm碳纖維樁強(qiáng)度比1.25mm的鋼樁強(qiáng)度高，說明適當(dāng)?shù)卦黾永w維樁的直徑可使其強(qiáng)度高于金屬樁，能滿足修復(fù)要求。

2.3 樁的彈性模量與應(yīng)力分布:使用不同彈性模量的樁核材料修復(fù)，牙根內(nèi)應(yīng)力分布不同，遠(yuǎn)期效果亦不同。有研究結(jié)果表明，纖維樁修復(fù)后牙齒的抗折強(qiáng)度雖然低于金屬樁，但高于瓷樁，能滿足臨床要求[19]。根折率與樁材料彈性模量有關(guān)，彈性模量過高，會在粘結(jié)界面產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋甚至牙根折斷。彈性模量過低，在功能活動中，可能由于邊緣形變后致粘固劑崩解，產(chǎn)生繼發(fā)齲。因此，理論上來說，彈性模量與牙本質(zhì)最接近的纖維樁能使牙本質(zhì)應(yīng)力分布更均勻，修復(fù)后更不易發(fā)生牙折與微滲漏[20]。在纖維樁和金屬樁的對比觀察試驗中發(fā)現(xiàn)，用纖維樁的患牙發(fā)生折裂率明顯低于用金屬樁者。

2.4 樁的耐腐蝕性:金屬樁核長時間在口腔內(nèi)會發(fā)生電解，最終導(dǎo)致腐蝕。而纖維樁的耐腐蝕性、生物相容性及高電阻性，使纖維樁很難被腐蝕，增加了樁核的使用壽命，同時也防止了腐蝕后的有害物質(zhì)進(jìn)入人體，提高了樁核的生物安全性。

3樁的粘結(jié)與微滲漏

纖維樁與金屬樁相比有更好的粘結(jié)界面。電鏡下，纖維樁表面呈多孔性， 粘結(jié)樹脂能滲透進(jìn)入微孔中形成樹脂突，增強(qiáng)機(jī)械固位。同時，纖維樁中環(huán)氧樹脂基質(zhì)同粘結(jié)劑中的BIS-GAMA或DAMA成分不但化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，且彈性模量也相似，故其表面對牙科粘結(jié)劑有良好的表面潤濕性[21]，能取得更好的粘結(jié)效果，降低微滲漏的發(fā)生。由于纖維樁具有與牙本質(zhì)相近的彈性模量，故當(dāng)纖維樁通過復(fù)合樹脂粘固于根管內(nèi)牙本質(zhì)時，會形成一個功能復(fù)合體而使得應(yīng)力均勻分布以減少修復(fù)體根折的發(fā)生。這時，纖維樁與牙本質(zhì)的粘結(jié)界面就對修復(fù)體的遠(yuǎn)期使用有相當(dāng)大的影響。當(dāng)樁核粘結(jié)界面發(fā)生微滲漏時，空氣中的水分及其他腐蝕介質(zhì)不斷對應(yīng)力作用下材料的微裂紋進(jìn)行腐蝕，降低裂紋尖端部位抵抗斷裂的能力，使微裂紋逐漸長大[2]，同時，纖維樁中的環(huán)氧樹脂吸水后可發(fā)生降解，對纖維樁的強(qiáng)度會造成影響[22]，還可能產(chǎn)生根面繼發(fā)齲，將導(dǎo)致修復(fù)體失敗。所以，在樁核粘固前，如何通過根管充填材料與充填方法的選擇，樁道的預(yù)備，粘結(jié)劑的選擇，操作全程粘結(jié)界面不被唾液污染和其他操作因素來盡量減少或避免微滲漏的發(fā)生值得臨床醫(yī)師詳加揣摩。

4循環(huán)應(yīng)力與疲勞破壞

在應(yīng)力作用下，材料中逐漸出現(xiàn)微裂紋，隨時間的延長，微裂紋緩慢增大，當(dāng)其達(dá)到臨界值時，材料發(fā)生疲勞破壞。在行使咀嚼功能時，牙體組織承受的是低強(qiáng)度、高頻率的負(fù)荷，有循環(huán)應(yīng)力的特點(diǎn)。有研究表明，在相同的應(yīng)力加載時間和相同的最大應(yīng)力載荷下，循環(huán)疲勞損傷要大于靜態(tài)疲勞損傷[2]。

5樁的生物力學(xué)研究方法

目前國內(nèi)外對于樁核生物力學(xué)性能的研究方法主要有光彈應(yīng)力分析法、有限元法、靜態(tài)加載試驗和疲勞試驗[23]。光彈應(yīng)力分析法和有限元法受其試驗材料與試驗前提條件的限制，與實際功能狀態(tài)有一定差別。

5.1 靜態(tài)加載試驗:靜態(tài)加載實驗采用恒速加載，加力方向單一，靜止載荷與口腔實際功能狀態(tài)存在差異，其結(jié)果通常只反映最大承載力。但由于該方法相對簡便、易行，仍是目前采用較多的方法。Heydecke 等[24]認(rèn)為靜載荷實驗?zāi)軌蚍从巢煌迯?fù)方法間抗力值的差異。

5.2 疲勞試驗:疲勞強(qiáng)度是指材料抵抗疲勞斷裂的能力。在正常的咀嚼活動中，經(jīng)修復(fù)的牙每天要承受數(shù)百次的循環(huán)載荷，同時伴隨口內(nèi)環(huán)境溫度的變化、酸堿度的變化及長時間的唾液浸潤，故長期使用的修復(fù)體可因疲勞而導(dǎo)致修復(fù)失敗。sorensen等[25]認(rèn)為疲勞試驗是評估和預(yù)測口腔環(huán)境對修復(fù)體影響的標(biāo)準(zhǔn)方法。與靜態(tài)加載實驗相比，疲勞試驗可以較好地模擬臨床情況。目前用于樁研究的疲勞試驗主要是循環(huán)加載試驗和溫度循環(huán)試驗。

5.2.1 循環(huán)加載試驗:目前常用的牙合力循環(huán)實驗主要有兩種方式:①在一定的循環(huán)載荷下反復(fù)循環(huán)加載直至試件破裂，記錄下試件破裂時的加載次數(shù);②在一定的循環(huán)載荷下反復(fù)循環(huán)加載一定次數(shù)后，將未破裂的試件靜態(tài)加載直至斷裂，記錄下試件破裂時的力值。前者可以反映出修復(fù)體的疲勞極限和使用壽命，但是比較耗時;后者雖只能模擬修復(fù)體在口內(nèi)使用一段時間后的狀況，但是仍能反映出牙體抗折強(qiáng)度隨時間變化的趨勢，是模擬口內(nèi)咀嚼的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法[26]。

5.2.2 溫度循環(huán)試驗:有研究[27]發(fā)現(xiàn)相同的核材料在空氣中測試與在水中測試的抗壓強(qiáng)度不同，而口腔是一個濕性的環(huán)境，隨著進(jìn)食食物的不同，口內(nèi)溫度也隨之變化。溫度循環(huán)試驗即通過改變周圍環(huán)境溫度的方法來對比試驗前后修復(fù)體的性能變化。

綜上所述，多因素共同作用影響了樁核修復(fù)體的抗疲勞強(qiáng)度，對它們的了解有助于臨床醫(yī)師在治療過程中對適應(yīng)證的正確選擇和準(zhǔn)確操作，能夠在一定程度上延長樁核修復(fù)體的使用壽命，保護(hù)牙體組織。但由于纖維樁需借助復(fù)合樹脂形成纖維樁-樹脂核復(fù)合體才能在基牙根管中粘固而形成功能整體，所以復(fù)合樹脂(包括粘結(jié)劑和成核樹脂)的選擇不僅對試驗結(jié)果會有影響，同樣也在一定程度上影響著樁核修復(fù)體的預(yù)后，所以有關(guān)纖維樁-復(fù)合樹脂的粘結(jié)界面的研究也亟待完善。

[參考文獻(xiàn)]

[1]馬軒祥.我國瓷修復(fù)的問題與展望[J].中華口腔醫(yī)學(xué)雜志，1999，34:261.

[2]孫夢華.咬合因素對崩瓷的影響淺析[J].口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志.2004，5(4):126-130.

[3]劉偉才.牙科陶瓷循環(huán)和靜態(tài)疲勞的對比實驗[J].中華口腔醫(yī)學(xué)雜志，2005，40(6):508-510.

[4]White SN，Zhao XY，Zhaokun Y，et al.Cyclic mechanical fatigue of feldspathic dental porcelain[J].Int J Prosthodont，1995，8:413-420.

[5]Ozcan M.Fracture reasons in ceramic-fused-to-meta1 restorations[J].J Oral Rehabilitation，2003，30:265-269.

[6]Kelly JR，Tesk JA，Sorensen JA.Failure of all-ceramic analysis and modeling[J].J Dent Res，1995，74(6):1253-1258.

[7]Carter JM，Sorensen SE，Johnson RR，et al.Punch shear testing of extracted vital And endo- dontially treated teeth[J].J Biomech，1983，16(10):841-848.

[8]Hu S，Osada T，Shimizu T，et al.Resistance to cyclic fatigue and fracture of structurally compr-omised root restored with different post and core restorations[J].Dent Mater，2005，24(2):225-231.

[9]Stricker EJ，Gohring TN.Influence of different posts and cores on marginal adaptation， fractu- re resistance， and fracture mode of composite resin crowns on human mandibular premolars: An in vitro study[J]. J Dent Res，2006，34(5):326-335.

[10]Mezzomo E，Massa F，Suzuki RM.Fracture resistance of teeth restored with 2 different post- and core designs fixed with 2 different luting cements: an in vitro study.Part Ⅱ[J].Quintessence Int，2006，37(6):477-484.

[11]段明麗，陳樹國，沈文靜，等.不同樁核系統(tǒng)修復(fù)對根管治療牙的影響[J].現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志，2007，21(3):304-306.

[12]Naumann M，Preuss A，F(xiàn)rankenberger R.Reinforcement effect of adhesively luted fiber reinf orced composite versus titanium posts[J].Dent Mater，2007，23(2):138-144.

[13]Mannocci F，F(xiàn)errari M，Watson TF.Intermittent loading of teeth restored using Quartz fiber，carbon-quartz fiber，and zirconium dioxide ceramic root canal Posts[J].J Adhe Dent，1999，l(2):153-158.

[14]Elisabeth J，Stricker，Till N，et al.Influence of different posts and cores on Marginal adaptati on，fracture resistance，and fracture mode of composite resin crowns on human mandibular Prem- olars [J].J Deni，2006，34(5):326-335.

[15]張磊，張少鋒，陳建軍.上頜尖牙全瓷冠可靠性分析初探[J].臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2008，24(4):212-214.

[16]Cormier CJ， Burns DR， Moon P. In vitro comparison of the fracture resistance and failure mode of fiber， ceramic， and conventional post systems at various stages of restoration[J].J Prosthodont， 2001， 10(1):26-36.

[17]Purton DG， Love RM. Rigidity and retention of carbon fiber versus stainless steel root canal posts[J]. Int Endod， 1996，29(4):262-265.

[18]Love RM， Purton DG. The effect of serrations on carbon fibre posts-retention within the root canal， core retention， and post rigidity[J].Int J Prosthodont， 1996，9(5):484-488.

[19]Fokkinga W A， Kreulen CM， Vallittu PK， et al. A structured analysis of in vitro failure loads and failure modes of fiber， metal， and ceramic post-and-core systems[J].Int J Prosthodont， 2004，17(4):476-482.

[20]杜啟蓮. 非金屬樁核修復(fù)的生物力學(xué)研究進(jìn)展[J]. 國外醫(yī)學(xué)口腔醫(yī)學(xué)分冊，2004，31(增刊):142-144.

[21]王寧，駱小平，俞長路，等.高強(qiáng)度纖維樁樹脂核的臨床應(yīng)用研究[J].口腔醫(yī)學(xué)，2005，25(3):149-151.

[22]Lassila LV，Tanner J，Le Bell AM，et a1.Flexural properties of fiber reinforced root canal posts[J].Dent Mater，2004，20(1):29-36.

[23]Fernandes AS，Dessai GS.Factors affecting the fracture resistance of Post-core Reconstructed teeth:a review[J].Int J Prosthodont，2001，14(4):355-363.

[24]Heydecke G，Butz F，Hussein A，et al.Fracture strength after dynamic loading of endodontically treated teeth restored With different Post-and- core systems[J].J Prosthet Dent，2002，87(4):438-445.

[25]Sorensen JA，Ahn SG，Berge HX，et al.Selection criteria for post and core materials in the restoration of endodontically treated teeth [J].Dent Materials，2001，15:67-84.

[26]Naumann M，Sterzenbach G，Proschel P.Evaluation of load testing of Postendodontic restoratio- ns in vitro:linear compressive loading，gradual cycling Loading and chewing simulation[J].J Biomed Mater Res，2005，74(2):829-834.

[27]Ottl P，Hahn L，Lauer HCH，et al.Fracture characteristics of carbon fiber ceramic and non-palladium endodontic post systems at monotonously increasing loads [J].J Oral Rehabil，2002，29(2):175-183

[收稿日期]2010-03-22 [修回日期]2010-05-12

編輯/李陽利