磨牙不同樁核系統(tǒng)切削氧化鋯全瓷冠修復(fù)的邊緣和內(nèi)部適合性研究

明先慶,張紫薇,王子添,陳心蕾,羅頤辰,張 瑋

當(dāng)磨牙發(fā)生大面積缺損時(shí),其機(jī)械性能降低,發(fā)生牙折的可能性大幅上升[1]。臨床上一般會(huì)選用樁核冠進(jìn)行修復(fù)[2]。目前磨牙樁核多采用鑄造金屬樁核、預(yù)成纖維樁樹脂核[3],CAD/CAM纖維樁核因其良好的生物相容性和優(yōu)良的機(jī)械性能,也被逐漸用于臨床。氧化鋯全瓷冠在后牙修復(fù)中應(yīng)用廣泛,其主流加工方法為CAD/CAM切削加工[4-5]。

對(duì)于磨牙樁核冠修復(fù)來說,樁核冠的密合性是影響修復(fù)體使用壽命的重要因素之一[6]。但是目前關(guān)于CAD/CAM纖維樁核、鑄造金屬樁核、預(yù)成纖維樁樹脂核3種樁核切削氧化鋯全瓷冠修復(fù)內(nèi)部及邊緣適合性之間的差異鮮有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)旨在研究這3種樁核和切削氧化鋯全瓷冠修復(fù)后的邊緣及內(nèi)部適合性的差異,并與無樁核基牙切削氧化鋯全瓷冠作對(duì)比,探究不同樁核對(duì)切削全瓷冠邊緣及內(nèi)部適合性的影響,為臨床磨牙樁核冠選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

ISOmet 1000低速切割機(jī)(Buehler,美國(guó)),P型鉆(MANI,日本),超硬石膏(Silky Rock,美國(guó)),玻璃纖維增強(qiáng)樹脂塊(北京歐亞瑞康新材料科技,中國(guó)),預(yù)成玻璃纖維樁、樹脂粘接劑(RelyXTMUnicem AplicapTM)、光固化復(fù)合樹脂(3M ESPE,美國(guó)),氧化鋯可切割瓷(愛迪特,中國(guó)),加成型硅橡膠印模材料(DMG Silagum,德國(guó)),D2000口外掃描儀、Trios3口內(nèi)掃描儀、3Shape Dental System CAD軟件、光學(xué)印模采集系統(tǒng)(3Shape,丹麥),Mgics(Materialise,比利時(shí)),Dentalfr?se Multi 5X數(shù)字化齒科切削機(jī)床(R+K CAD/CAM,德國(guó)),3D偏差分析軟件(Geomagic Wrap 2021,美國(guó)),Prism 9(GraphPad Software,美國(guó))。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 離體牙的選擇和分組

經(jīng)患者知情同意,選擇2022年3月—6月在南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院因牙周病拔除的上頜第一磨牙32顆,納入標(biāo)準(zhǔn)如下:磨牙無齲壞、無缺損、無裂紋、無充填體或修復(fù)體、無明顯變異,未行根管治療,形態(tài)、大小相似(冠部頰舌徑10～12 mm,冠部近遠(yuǎn)中徑7～9 mm,根長(zhǎng)10～13 mm)。將32顆磨牙隨機(jī)分為4組(n=8):A組鑄造純鈦樁核組,B組預(yù)成纖維樁樹脂核組,C組CAD/CAM纖維樁核組,D組無樁核基牙組。用精度為0.01 mm的游標(biāo)卡尺分別測(cè)量4組磨牙頰舌徑、近遠(yuǎn)中徑及牙根長(zhǎng)度并記錄,使用Prism 9統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析,4組樣本冠部尺寸和根長(zhǎng)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)[7]。

表1 各組磨牙尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)Tab.1 Crown size and root length of molars from each group

1.2.2 實(shí)驗(yàn)樣本制作

將A、B、C組離體牙在釉牙骨質(zhì)界冠方2 mm處,用低速切割機(jī)垂直于牙體長(zhǎng)軸截冠。常規(guī)根管預(yù)備、根管充填,磷酸鋅暫封根管口。將預(yù)備后的離體牙放生理鹽水中常溫保存?zhèn)溆?1周后取出離體牙行根管和牙體預(yù)備。使用P型鉆對(duì)腭根和近頰根進(jìn)行樁道預(yù)備,直徑達(dá)根徑的1/3,保留根尖部3～5 mm的根尖封閉區(qū),逐級(jí)擴(kuò)大根管,成形鉆修整樁道。使用金剛砂車針去除髓腔倒凹形成2°～5°的外敞洞形,牙本質(zhì)肩領(lǐng)高2 mm,并于釉牙骨質(zhì)界處預(yù)備出寬1 mm直角肩臺(tái),完成根管和牙體預(yù)備。

1.2.3 樁核制作及全冠預(yù)備

A組鑄造純鈦樁核:硅橡膠+固位釘制取根管印模,石膏代型灌制,主樁核和插銷樁蠟型制作,使用純鈦包埋鑄造純鈦樁核。要求完成后基牙冠部高度為4 mm,核部邊緣線與牙本質(zhì)肩領(lǐng)外側(cè)邊緣線齊平,軸面聚合度為5°～8°。

B組預(yù)成纖維樁樹脂核:將根管樁道氣槍輕吹,紙捻拭干,為腭根和近中頰根選擇兩根適合的預(yù)成玻璃纖維樁,要求預(yù)成纖維樁能達(dá)到樁道預(yù)備長(zhǎng)度,且提拉時(shí)有阻塞感。使用樹脂粘接劑對(duì)預(yù)成纖維樁進(jìn)行粘接,光固化后進(jìn)行樹脂核堆塑,核部堆塑標(biāo)準(zhǔn)同A組。

C組CAD/CAM纖維樁核:硅橡膠+固位釘制取根管印模,口外掃描儀掃描根管印模獲取數(shù)字化印模模型,將印模模型翻轉(zhuǎn)即可獲得患牙剩余牙體及根管形態(tài)的三維數(shù)字化模型,接著使用數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件,選定樁核邊緣線,核部設(shè)計(jì)參考上述標(biāo)準(zhǔn),預(yù)留粘接間隙為40 μm,設(shè)計(jì)完成一體化樁核。導(dǎo)出整體設(shè)計(jì)模型為立體光刻文件格式(stereo lithography,STL),后用Magics的分割工具分割出插銷樁。保存當(dāng)前樁核設(shè)計(jì)模型,數(shù)字化齒科切削機(jī)床根據(jù)模型數(shù)據(jù)切削玻璃纖維增強(qiáng)樹脂塊生成CAD/CAM纖維樁核。

將加工完成的各組樁核復(fù)位于離體牙上,保證樁核能夠被動(dòng)完全就位。樹脂粘接劑粘固樁核,除去多余粘接劑,光固化。樁核粘接完成之后,檢查修改使24顆基牙的樁核長(zhǎng)軸與離體牙長(zhǎng)軸一致,光滑連續(xù)且線角圓鈍,全部基牙高度為4 mm,軸面聚合度為5°～8°,肩臺(tái)為1 mm寬的直角肩臺(tái)。

D組無樁核組磨牙按照上述基牙形態(tài)進(jìn)行預(yù)備,預(yù)備完成后均位于牙本質(zhì)層(圖1)。

1.2.4 切削氧化鋯全瓷冠制作

采用Trios 3口內(nèi)掃描儀掃描上述預(yù)備完成的磨牙,并通過數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件對(duì)基牙的全瓷冠進(jìn)行設(shè)計(jì),冠軸面厚度為1.0～1.5 mm,牙合面厚度為1.5 mm,牙尖厚度為2.0 mm,冠邊緣厚度1.0 mm[8],同時(shí)設(shè)置冠邊緣及內(nèi)部粘接劑厚度為40 μm。將設(shè)計(jì)完成的冠部模型以STL格式輸入數(shù)字化切削設(shè)備,切削氧化鋯瓷塊制作全瓷冠,后置于燒結(jié)爐中燒結(jié)。

1.2.5 全瓷冠適合性測(cè)量

使用金剛砂車針在牙根上磨出數(shù)個(gè)定位點(diǎn)(圖2A),方便后期擬合。在全瓷冠的組織面注入輕體硅橡膠,并將其分別就位于相應(yīng)的基牙上,施加50 N垂直于牙冠的壓力使輕體硅橡膠溢出冠邊緣,并持續(xù)加載至輕體完全凝固。用手術(shù)刀片小心去除溢出的輕體,取下全冠,得到帶有硅橡膠薄膜的代型32個(gè)[9](圖2A)。用D2000口外掃描儀對(duì)帶有硅橡膠薄膜的代型進(jìn)行掃描,掃描結(jié)束后去除硅橡膠薄膜對(duì)各代型進(jìn)行二次掃描,將兩次掃描獲得的文件以STL格式保存。

A:帶硅橡膠薄膜的代型;B:全瓷冠整體適合性的3D偏差色譜;C:全瓷冠內(nèi)部適合性的3D偏差色譜;D:全瓷冠邊緣適合性的3D偏差色譜圖2 全瓷冠適合性測(cè)量Fig.2 Adaptation measurement of monolithic zirconia crown

將帶有硅橡膠薄膜和不帶有硅橡膠薄膜的掃描文件分別導(dǎo)入Geomagic Wrap 2021軟件,以去除硅橡膠薄膜的代型作為對(duì)照,測(cè)量分析帶有硅橡膠薄膜的代型與對(duì)照代型的3D偏差色譜(圖2B),得到硅橡膠薄膜的厚度,即粘接劑的厚度。冠內(nèi)部適合性:整個(gè)基牙表面到全瓷冠內(nèi)表面的垂直距離(圖2C);冠邊緣適合性:肩臺(tái)到全瓷冠邊緣的垂直距離[10](圖2D)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程中需去除3D偏差為負(fù)的數(shù)值,因?yàn)檫@些數(shù)值代表牙冠比基牙小,不符合實(shí)際情況[11]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用Prism 9統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)4組冠邊緣、冠內(nèi)部的適合性進(jìn)行方差分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

4組冠內(nèi)部和邊緣適合性測(cè)試結(jié)果如表2所示,基牙類型和測(cè)量位置均對(duì)適合性有影響(P<0.05),且兩者之間存在交互作用(P=0.02)。

表2 各組全瓷冠內(nèi)部及邊緣適合性的比較Tab.2 Comparison of internal and marginal adaptation of four groups of monolithic zirconia crowns

冠內(nèi)部適合性:無樁核基牙組冠內(nèi)部適合性最佳,為(88.83±9.47)μm,優(yōu)于鑄造純鈦樁核組、預(yù)成纖維樁樹脂核組、CAD/CAM纖維樁核組(P<0.05),每列不同上標(biāo)字母的組間差異顯著(P<0.05)且后三組冠內(nèi)部適合性之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

冠邊緣適合性:無樁核基牙組、預(yù)成纖維樁樹脂核組、CAD/CAM纖維樁核組三組冠邊緣適合性之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),鑄造純鈦樁核組冠邊緣適合性最差,為(99.43±4.69)μm。

同組冠內(nèi)部與邊緣適合性對(duì)比:無樁核基牙組的冠內(nèi)部與邊緣適合性較為一致(P>0.05),鑄造純鈦樁核組、預(yù)成纖維樁樹脂核組、CAD/CAM纖維樁核組均為冠邊緣適合性優(yōu)于內(nèi)部適合性(P<0.05)。

3 討 論

冠部適合性是評(píng)價(jià)口腔固定修復(fù)效果的重要指標(biāo)。研究表明全冠與基牙的邊緣間隙過大會(huì)導(dǎo)致菌斑聚集、微滲漏、繼發(fā)齲,對(duì)基牙和牙周組織造成損傷[12]。當(dāng)冠內(nèi)部間隙過大時(shí),修復(fù)體易失去粘接,導(dǎo)致全冠的固位力欠佳。冠內(nèi)部間隙過大同時(shí)會(huì)增加冠部應(yīng)力,降低其斷裂韌性[13]。目前臨床可接受的冠邊緣適合性為120 μm[14]。但對(duì)冠內(nèi)部適合性尚無明確的界定范圍,有些研究者提到200～300 μm的內(nèi)部間隙是可以接受的[15]。

本研究利用高流動(dòng)性輕體硅橡膠代替粘接劑,通過掃描獲得硅橡膠薄膜的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù),并在Geomagic Wrap 2021中將邊緣或內(nèi)部所有的掃描點(diǎn)納入3D偏差分析。此方法能在不破壞試件完整性的前提下盡可能地模擬臨床,并在3D偏差分析圖譜上直觀地顯示適合性分析結(jié)果[10]。相較于以往粘接切片后觀察間隙值的體視顯微鏡法更加全面,Micro-CT法也可以在不破壞試件完整性的同時(shí)在三維層面對(duì)修復(fù)體適合性進(jìn)行評(píng)估,但是這種方法存在放射偽影的缺點(diǎn),且其冠部為未粘接狀態(tài)。硅橡膠法和三維偏差分析測(cè)量已在口腔領(lǐng)域的研究中進(jìn)行了逐步使用,并且取得了良好效果[11]。

研究結(jié)果顯示,4組全瓷冠的邊緣及內(nèi)部適合性均滿足臨床標(biāo)準(zhǔn),其中無樁核基牙組最好,樁核的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致切削氧化鋯全瓷冠邊緣及內(nèi)部適合性的下降,鑄造純鈦樁核組的影響最大、適合性最差,預(yù)成纖維樁樹脂核組與CAD/CAM纖維樁核組次之。本實(shí)驗(yàn)中,切削氧化鋯全瓷冠的適合性與掃描準(zhǔn)確度關(guān)系密切。Bocklet和Revilla-Le′on等[16-17]研究表明牙本質(zhì)對(duì)于掃描的影響最小,其次為復(fù)合樹脂、銀汞。金屬影響最大,是因?yàn)樵趻呙钑r(shí)金屬由于反光特性難以被識(shí)別,需要延長(zhǎng)拍攝時(shí)間拍攝更多照片才能完成掃描,從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)在疊加成像的過程中出現(xiàn)誤差的可能性較高。與此同時(shí),金屬在掃描時(shí)的噪點(diǎn)較多,會(huì)給圖像帶來了錯(cuò)誤和額外的信息[18]。

Li等[19]研究發(fā)現(xiàn)材料半透性越高,掃描精度越低,預(yù)備體終止線軸齦線角的形變量越大。因?yàn)楣饪稍诎胪该鞑牧象w內(nèi)發(fā)生次表面反射。次表面散射(sub surface scattering,SSS)指光從表面進(jìn)入物體經(jīng)過內(nèi)部散射,然后又通過物體表面的其他頂點(diǎn)射出的光線傳遞過程[20],SSS的“光污染”會(huì)造成口內(nèi)掃描系統(tǒng)的傳感器檢測(cè)到的表面光測(cè)量值不同,因此也降低了掃描的精度。圖1顯示無樁核基牙組半透明性<預(yù)成纖維樁樹脂核組半透明性

除掃描因素外,全瓷冠的適合性還受樁核制作工藝、基牙預(yù)備、操作者的技術(shù)熟練程度等因素影響[21-23]。鑄造純鈦樁核、CAD/CAM纖維樁核為制作后粘接,預(yù)成纖維樁樹脂核是直接在磨牙上進(jìn)行樹脂核堆塑,3組樁核與牙體銜接處均存在明顯界限。鑄造純鈦樁核組在銜接處為金屬-樹脂-牙體過渡,但鑄造純鈦樁核的硬度高,預(yù)備困難,會(huì)造成銜接處流暢度難以保障,且金屬樁核表面的光滑度也會(huì)相對(duì)較差,從而導(dǎo)致鑄造純鈦樁核的全瓷冠適合性進(jìn)一步下降。CAD/CAM纖維樁核為樹脂基質(zhì)、樹脂強(qiáng)度與牙本質(zhì)接近,所以CAD/CAM纖維樁核、預(yù)成纖維樁樹脂核在銜接處的會(huì)相對(duì)流暢,樁核表面也會(huì)相對(duì)光滑[21]。無樁核基牙組不存在樁核與牙體界限。

多因素綜合疊加,最終導(dǎo)致鑄造純鈦樁核組冠適合性最差,預(yù)成纖維樁樹脂核組與CAD/CAM纖維樁核組冠部適合性相近,而無樁核基牙組冠部適合性最佳。

無樁核基牙組冠內(nèi)部與邊緣適合性較為一致,另外3種樁核組冠內(nèi)部與邊緣適合性差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。無樁核基牙組均由牙本質(zhì)構(gòu)成,不存在不同材質(zhì)和銜接界限的影響。而另外3組樁核與肩臺(tái)處為不同材質(zhì)構(gòu)成,冠內(nèi)部適合性區(qū)域存在樁核材料及銜接界限的直接影響,適合性顯著降低。冠邊緣適合性區(qū)域均由牙本質(zhì)構(gòu)成,樁核對(duì)其影響為間接的,故邊緣適合性雖也有一定程度降低,但明顯優(yōu)于冠內(nèi)部適合性。從圖2可以觀察到,冠在肩臺(tái)轉(zhuǎn)折處的誤差較大,其原因可能是掃描儀會(huì)對(duì)較銳利的轉(zhuǎn)角、尖、窩、嵴進(jìn)行正校正,降低相關(guān)部位曲率,使基牙的形態(tài)更加平滑,從而有利于最終修復(fù)體的制作,但也導(dǎo)致了該部位全瓷冠的內(nèi)部適合性下降[24-25];另一個(gè)可能原因是大多數(shù)數(shù)字化齒科切削機(jī)床在切削時(shí),切削刀無法準(zhǔn)確切削出銳利的內(nèi)角,從而使線角、尖、嵴等處的間隙增加。

綜上,磨牙3種樁核系統(tǒng)與無樁核基牙的切削氧化鋯全瓷冠邊緣及內(nèi)部適合性均滿足臨床要求,樁核的出現(xiàn)會(huì)降低全瓷冠適合性,鑄造金屬樁核影響最大。但本實(shí)驗(yàn)具有一定的局限性,因?yàn)轶w外實(shí)驗(yàn)無法模擬口腔磨牙的位置對(duì)口內(nèi)掃描儀操作空間的限制,以及鄰牙、唾液、血液、溫度濕度等對(duì)掃描的影響。其次該實(shí)驗(yàn)基牙形態(tài)較為一致且理想化,但是臨床樁核和全冠預(yù)備時(shí)形態(tài)差異較大。未來可進(jìn)一步的研究。