CAD/CAM一體成型纖維樁核對修復下頜前磨牙漏斗狀根管的樁核適合性及抗折性能的影響

周露陽， 屈直

(錦州醫(yī)科大學 附屬第二醫(yī)院 口腔修復科， 遼寧 錦州 121000)

繼發(fā)齲、樁核冠修復失敗、根管治療失敗等大面積牙體缺損可形成漏斗狀薄根管.伴隨牙體修復技術的不斷進步，保存漏斗狀根管可有效延長牙齒使用壽命，為有種植需求的年輕患者保存骨量，減緩老年人骨吸收速度與修復提供更多選擇.對于薄壁殘根多采用樁核系統(tǒng)修復[1]，傳統(tǒng)方法多選擇金屬樁核，擁有較好的樁核適合性，但由于其彈性模量遠高于牙本質常導致牙體不可修復性根折且金屬材料會影響放射線成像，故已漸被棄用.目前臨床多選用彈性模量接近牙本質的預成纖維樁，但其尺寸有相對局限性，無法匹配牙本質大量缺失的殘根，需聯(lián)合樹脂才滿足修復需求，存在受力時樁核內部材料應力傳遞不均等弊端.

本實驗選擇研究彈性模量接近牙本質的可切削新型材料-纖維復合加強樹脂塊，即應用計算機輔助設計與制作(computer aided design/computer aided manufacture,CAD/CAM)技術，通過精確掃描與數(shù)字化設計切削出個性化一體成型纖維樁核，具備良好的根管適合性、無毒害、顏色透明度高，結合了傳統(tǒng)修復材料的優(yōu)點.選用CAD/CAM一體成型纖維樁核與目前臨床效果優(yōu)異的預成纖維樁聯(lián)合樹脂間接法制備樁核分別對離體下頜前磨牙漏斗狀根管進行修復，對比兩組樁核的根管適合性及體外抗折能力，為臨床應用提供實驗參考依據(jù).

1 資料與方法

1.1 材料與設備

選取在錦州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院完整拔除的頰舌徑、近遠中徑及根長均相近的單根下頜前磨牙22顆.要求患者年齡為20～35歲，牙體無齲壞、牙體缺損及充填體，10倍顯微放大鏡下觀察牙體表面無隱裂，X線確定單根管未做過根管治療且根管較直，根尖發(fā)育完全.

纖維復合加強樹脂材料塊與預成纖維樁購自北京歐亞瑞康公司;鈷鉻鑄造合金購自德國BEGO公司;SUPER-BOND C&B購自日本NISSIN公司；雙固化樁核樹脂水門汀,LUXACORE Z-DUAL購自德國DMG公司，常溫固化型自凝樹脂購自上海齒科材料公司,SO-21金剛砂車針、P鉆購自日本瑪尼公司；X-SMART根管治療馬達、LED 50 TPC光固化機為美國登士柏公司產(chǎn)品；熱牙膠充填儀為德國VDW公司產(chǎn)品；WNB7-45恒溫水浴箱為德國MEMENT公司產(chǎn)品；英斯特朗雙立柱臺式電子萬能電子實驗機為美國INSTRON公司產(chǎn)品；慢速切割機為美國BUEHLER公司產(chǎn)品；Hitachi S-3000型掃描電子顯微鏡為日本HITACHI公司產(chǎn)品.

1.2 方法

1.2.1 分組

將符合條件的22顆樣本牙按慢速切割機產(chǎn)品使用說明垂直于牙體長軸沿牙釉牙骨質界冠方2.00 mm截冠[2].保留至少14.00 mm牙根.按隨機數(shù)表法隨機均分成兩組，每組11顆，A組:CAD/CAM一體成型纖維樁核；B組:預成纖維樁聯(lián)合樹脂間接法制備樁核.兩組中各隨機抽取1顆用于電鏡觀察，其余用于抗折性實驗.

用精確度為0.01 mm的游標卡尺測量每顆樣本牙的根長、齊平-釉牙骨質界的近遠中徑、頰舌徑.用 SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件對兩組數(shù)值進行單因素方差(one-way ANOVA)分析，結果顯示兩組樣本無統(tǒng)計學差異(P>0.05，表1).

表1兩組樣本牙頰舌徑、近遠中徑和根長

組別n頰舌徑近遠中徑根長A組115.11±0.327.51±0.3714.07±0.30B組115.04±0.317.44±0.2414.18±0.38

1.2.2 模具的制作

取牙中牙冠最符合生理形態(tài)、根徑較大的樣本牙，用硅橡膠印模材制取牙冠印模,作為實驗統(tǒng)一制作鑄造金屬全冠的模具[3].持續(xù)冷水沖洗條件下預備牙冠：于釉質牙骨質界冠方2.00 mm水平制作寬度1.00 mm直角肩臺，頰側、舌側、近遠中側高度分別為5.50、3.00、2.50 mm，聚合度為6°.將1.00 mm厚硬質塑料膜片壓模制作完成樁核模具.

1.2.3 漏斗狀根管制備

根據(jù)產(chǎn)品說明使用根管治療馬達X-SMART安裝ProTaper擴大銼進行根管預備，熱牙膠充填根管．用#1～4P鉆預備直徑2.50 mm，深度10.00 mm樁道，保留根尖封閉約為4.00 mm.制備與根截面形態(tài)一致厚2.00 mm、寬1.00 mm的環(huán)形中空塑料膜片覆蓋于根截面上，將手機安裝SO-21金剛砂車針標記6.00 mm，由樁道中心均勻向四周敞開根管頸1/3，制備1.00 mm厚薄壁根管，7.00 mm 以下部分至根管封閉區(qū)根管壁預備量均勻減少，制成漏斗狀根管．根管內壁光滑平整無臺階(圖1).

圖1 漏斗狀根管示意圖

1.2.4 樁核與冠的制作與黏固

A組：按文獻[4]制備樁核蠟型，冠內樁核部分用樁核模具統(tǒng)一制作.蠟型完成后表面噴涂遮光層置于Shining 3D掃描儀進行立體掃描，整合形態(tài)數(shù)據(jù)通過Exo Cad Dental DBCAM軟件創(chuàng)建一體成型樁核CAD 數(shù)字模型，轉化為stl格式(圖2)后應用SUM3D Dental軟件在虛擬纖維塊內定位銑銷位置，通過Aidite CAD/CAM 250i銑銷設備制出CAD/CAM一體成型纖維樁核，在0.28 mPa壓力下筆式噴砂機垂直于纖維樁表面以粒度為100.00 μm的Al2O3沙粒噴砂處理20 s后備用.

圖2 CAD/CAM一體成型纖維樁核CAD模型

B組：將預成纖維樁用體積分數(shù)為75%酒精棉球擦拭消毒吹干后同A組樁核噴砂處理備用.硅橡膠翻制漏斗狀根管石膏模型，于模型根管壁內涂布一層分離劑，氣槍吹干后將雙固化樁核樹脂水門汀注射頭插入根管底部，由下至上緩慢均勻注入至平齊根管口，將預成纖維樁由根截面中心豎直插入至根管底部固定，光照固化60 s.硬固后在根截面覆蓋樁核模具(冠頂部制備直徑3.00 mm圓孔，可注入樹脂及預成纖維樁伸出)分層灌注雙固化樁核樹脂水門汀堆塑樁核部分，固化后截除多余預成纖維樁，修整樁核邊緣，完整取出整體樁核光照固化不同方位各20 s，制備完成預成纖維樁聯(lián)合樹脂間接法樁核，噴砂備用.

試戴樁核，保證樁核完全就位根管內穩(wěn)定無動度，用體積分數(shù)為75%酒精棉球擦拭消毒吹干.將各樣本牙根管使用體積分數(shù)為75%酒精棉球擦拭，體積分數(shù)為2.5%次氯酸鈉溶液與體積分數(shù)為17%EDTA溶液交替沖洗根管壁10次[5]，用氣槍和吸潮紙尖沖洗吹干根管.SUPER-BOND C&B green activator酸蝕兩組樁核及根管內壁15 s后沖洗吹干.根據(jù)說明使用SUPER-BOND C&B將兩組樁核分別對應黏接于豎直固定的漏斗狀根管內完全就位，60N壓力下保持5 min.(圖3、圖4).所有牙樣本按掃描后的牙冠印模尺寸利用3D打印法統(tǒng)一制作鈷鉻金屬冠，根據(jù)說明使用SUPER-BOND C&B 分別黏接于各個樣本牙完全就位，50N壓力下保持5 min.黏固后去除多余黏接劑.

圖3 CAD/CAM一體成型纖維樁核就位示意圖

圖4 預成纖維樁間接法樁核就位示意圖

1.2.5 切片制作

將樣本牙牙冠朝上豎直固定于底邊邊長1.50 cm，高2.50 cm的正立方體模具中央，根尖接觸模具底.緩慢注入自凝樹脂填滿模具.硬固后用慢速切割機沿垂直牙長軸方向分別切取距根尖12.00、9.00、6.00 mm處1.00 mm厚牙切片，即分別取自樣本牙根頸部、根中部和根尖部.將切片冠向面確定為掃描電鏡觀察面，按400～1 000目砂紙順序進行拋光，清洗吹干后保存于無水酒精中備用.

1.2.6 電鏡觀察

將兩組牙切片分別在掃描電鏡下以500放大倍數(shù)觀察不同部位樁核與根管壁黏接區(qū)圖像.

1.2.7 抗折裂載荷測試

將樣本牙釉牙骨質界下 2.00 mm以下牙根表面均勻纏繞0.20 mm 厚聚乙烯薄膜5周模擬牙周膜.豎直插入裝有自凝樹脂的邊長為3.00 cm的正方體金屬試件中，包埋高度為牙釉牙骨質界下 2.00 mm.將試件固定在萬能電子實驗機特制夾具上，以方向與牙體長軸成30°，直徑為2.00 mm的加載頭作用于頰尖舌斜面工作尖上，100 kg傳感器，加載速度 1.00 mm/min，記錄試件破裂時的最大負荷及折裂模式.

1.3 統(tǒng)計學方法

用SPSS 21．0 軟件進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，單因素方差(one-way ANOVA)分析,P<0.05 為有統(tǒng)計學差異.

2 結果

2.1 掃描電鏡結果

A組3個部位樁核的根管適合度均好于B組.A組3個部位樁核與根管壁間黏接劑厚度無明顯變化(圖5、圖6、圖7)；B組3個部位樁核與根管壁間黏接劑厚度按冠根方向依次層厚(圖8、圖9、圖10)；B組根尖區(qū)樁核與根管壁間出現(xiàn)明顯空隙(圖10)，預成纖維樁與樹脂聯(lián)合區(qū)及樁核樹脂內均可見氣泡混入(圖11).

A：CAD/CAM纖維樁核；B：CAD/CAM纖維樁核樹脂填料；C：CAD/CAM纖維樁核纖維束；D：牙本質.

A:CAD/CAM integrated fiber post and core; B:CAD/CAM fiber post and core resin filler; C:CAD/CAM fiber post-core fiber bundles; D:Dentine.

圖5 CAD/CAM纖維樁核根頸部

Fig.5 CAD/CAM fiber post and core neck of root

A：CAD/CAM纖維樁核；D：牙本質.

A:CAD/CAM integrated fiber post and core; D:Dentine.

圖6 CAD/CAM纖維樁核根中部

Fig.6 CAD/CAM fiber post and core middle of root

A：CAD/CAM纖維樁核；D：牙本質.

A:CAD/CAM integrated fiber post and core; D:Dentine.

圖7 CAD/CAM纖維樁核根尖部

Fig.7 CAD/CAM fiber post and core bottom of root

D：牙本質； E：預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核；F：預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核樹脂填料.

D:Dentine; E:Preformed fiber piles and resin post cores; F:Preformed fiber post combined with resin post and core resin filler.

圖8 預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核根頸部

Fig.8 Preformed fiber piles and resin post cores Neck of root

D：牙本質； E：預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核.

D:Dentine; E:Preformed fiber piles and resin post cores.

圖9 預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核根中部

Fig.9 Preformed fiber piles and resin post cores middle of root

D：牙本質；E：預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核；G：預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核與根管壁間空隙.

D:Dentine; E:Preformed fiber piles and resin post cores; G:Pre-fibre piles combined resin core and root canal wall gap.

圖10 預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核根尖部

Fig.10 Preformed fiber piles and resin post cores bottom of root

H：預成纖維樁聯(lián)合樹脂樁核纖維束；I：氣泡.

H:Preformed fiber piles combined with resin-cored fiber bundles; I:bubble.

圖11 預成纖維樁纖維與樁核樹脂聯(lián)合界面

Fig.11 Prefabricated fiber pile fiber and post-core resin joint interface

2.2 抗折性能測試結果

兩組最大抗折載荷(表2).單因素Levene方差齊性檢驗：F=0.12,P=0.74,方差齊.A組最大抗折載荷大于B組，兩組間有統(tǒng)計學差異(F=94.34，P<0.001).兩組斷裂模式(表3).CAD/CAM一體成型纖維樁核抗折強度較高，兩組可修復性斷裂樣本牙例數(shù)分別為：A組7例；B組4例.不可修復性斷裂樣本牙例數(shù)分別為：A組3例；B組6例.

表2兩組樣本牙最大抗折載荷比較

組別n最大載荷A組10530.50±43.59B組10351.10±38.88

表3兩組樣本牙的折裂模式比

Table3Comparisonoffracturepatternsbetweenintwogroupsofsamplesteeth

組別n可修復性折斷不可修復性折斷樁脫落/折斷根頸1/3折根中1/3折根尖1/3折A組102530B組102251

3 討論

漏斗狀薄壁殘根常見于牙體外傷、根內吸收、齲壞且長期未修復等患牙，由于其缺失牙本質過多，殘留部分已無法為修復材料提供足夠支撐，需要盡量保存剩余牙體組織完成修復延長患牙使用時間和效果，有研究證明樁核冠可有效保留牙本質，改善牙根應力分布，增加牙體抗折強度，已成為修復漏斗狀根管的首選修復方式.漏斗狀殘根根管口水平高度多低于或齊平釉牙本質界，難以制備有效牙本質肩領[1,6].另有研究說明通過正畸牽引后進行樁核修復效果仍欠理想，故本實驗中樣本牙均不制備牙本質肩領[7-8].

樁核適合性實驗中得到A組樁核的根管適合性在根頸部、根中部和根尖部均明顯對應好于B組，A組3個部位樁核與根管壁間黏接劑厚度幾乎沒有變化，而B組由冠至根方向樁核與根管壁間黏接劑厚度明顯不斷增厚，可能是由于：①A組樁核將樁核蠟型掃描后經(jīng)計算機控制精確切削纖維加強樹脂塊制成.精準度較高.B組樁核是通過在體外翻制的根管石膏模型中堆塑光固化樁核樹脂制成，F(xiàn)elix等[9]研究表明在光照距離大于6.00 mm時，樹脂表面接收到光照能量將下降超過50%，而B組中根管內樁核深度已達到10.00 mm左右，故根中至根尖部分樁核樹脂可能未充分固化，雖然延長光照時間可增加固化強度，但120 s后固化程度將不再提高，若根尖部分始終無法固化完全，即使取出整體樁核在體外進行二次固化也無法確保樁核的適合性，且延長了樁核制備時間.②A組樁核材料是由無數(shù)條同方向的纖細玻璃纖維互相疊蓋，并充分浸潤在樹脂中融合成一個緊密的整體，切削過程中纖細玻璃纖維沒有移位.因此樁核整體材質均勻穩(wěn)定，形態(tài)與根管高度吻合.B組因預成纖維樁直徑無法匹配漏斗狀根管而用大量樁核樹脂充填替代牙體組織，同時充當了預成纖維樁的黏接劑作用，Roberts等[10]認為光固化樹脂黏接劑有發(fā)生收縮形變的傾向，響樁核適合性，因此不推薦使用其黏接纖維樁.

本實驗研究對象為下頜前磨牙，其在咀嚼運動時受力方向多為沿功能面即頰尖頰側功能性外斜面的側向咀嚼力，研究得出牙體受到側向壓力比平行牙長軸方向壓力對牙體組織傷害更大[11].故漏斗狀根管余留牙本質可能對抗折力起到?jīng)Q定性作用，盡量恢復牙體的抗折能力或是提高漏斗狀根管遠期修復效果的有利前提.

在牙體樁核修復的抗折性研究中，樁核材料的性質是決定修復是否成功的關鍵因素[12].其中彈性模量是重要的參考指標.正常牙本質的彈性模量約為18.6 GPa，當彈性模量大于牙本質過多時，如鑄造金屬樁核彈性模量約為100～200 GPa，受力時應力直接沿著鑄造金屬材料傳至牙根下1/3部分的牙本質，造成局部牙本質應力集中升高，最終導致釉牙骨質界下的垂直或斜形不可修復性根折[13-14]，生物材料在使用金屬樁核時，應盡量使用生物相容性較好的材料，如金合金、鈷基合金或鈦合金，但因金屬材料還具有影響美觀及放射線成像等缺點，故目前臨床上已逐漸被彈性模量接近牙本質的材料替代，本實驗選擇研究的兩種樁核材料均滿足此條件.然而實驗結果A組樁核抗折能力明顯優(yōu)于B組樁核，差異可能來源于下列原因：①A組樁核材料在掃描電鏡下觀察到樁核橫截面整齊排列的纖維束斷面，纖維束間隙樹脂填料顆粒大小均勻一致，樁核與根管壁緊密結合成一個整體，承受加載力時樣本牙內力量傳遞分散均勻，而B組樁核樹脂填料顆粒大小不均導致受力時樁核樹脂內傳導偏差，且樁核由預成纖維樁和樁核樹脂兩種材料構成，受力時不同材料間形成應力點導致局部受力集中，導致樣本牙整體抗折能力下降.同時，黃靖等[15]與王瑞霞等[16]的研究指出當纖維樁修復占據(jù)根管較大空間時，黏結劑厚度普遍增加，牙根的抗折性能隨之降低.②掃描電鏡下得到A組樁核適合度較好，受力時與根管壁構成同質一體并可替代牙體組織承擔一部分載荷，減少對剩余牙體組織破壞的可能.因此樣本牙斷裂方式多為可修復性斷裂.B組樁核適合性較差，且根尖部樁核與根管壁間有明顯空隙，受力時在根管壁形成應力集中點，降低抗折能力，且B組發(fā)生纖維樁與復合樹脂間折斷情況，可能由于牙體內界面過多而導致多數(shù)樣本牙為不可修復性根折.與Turner[17]提出適合性較好的樁核可顯著提高牙齒的抗折能力，適合性較差時樁與根管間將形成杠桿力導致牙根更易發(fā)生折斷的觀點一致.人體正常咀嚼力大小約為280 N，因此,本實驗中兩組樁核修復方法均可滿足臨床需求.

本實驗中樁核與牙冠的黏接均選擇使用SUPER-BOND C&B，一種化學固化類黏接劑，無需光照，固化過程對樹脂聚合收縮影響小于一般的樹脂類黏結劑，其成分為不含填料的聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，抵抗荷載壓力的能力更佳[18].

CAD/CAM一體成型氧化鋯樁核研究中，由于氧化鋯材料彈性模量相對于牙本質過高且材料脆性較大，拆除較困難等缺點限制了其在臨床中的推廣.而CAD/CAM一體成型纖維樁核具有良好的根管適合性，接近牙本質的彈性模量、較高的抗折性能、美觀無毒、精確、制備快速，增加了患者治療舒適度，同時提高醫(yī)生的工作效率.優(yōu)于傳統(tǒng)樁核的加工方式，對于治療漏斗狀根管等復雜病例具有一定發(fā)展前景.但對于椅旁CAD/CAM系統(tǒng)應用及多根管牙體的一體化樁核修復效果還有待進一步技術支持和臨床實驗研究.