冷熱循環(huán)影響不同粘接系統(tǒng)與纖維樁粘接強(qiáng)度的比較研究*

田雪麗 甘 抗 王藝婷 劉曉珂 魏雪琴 朱娟芳

隨著生活水平的不斷提高，患者要求盡可能的保存殘根殘冠并進(jìn)行修復(fù)。作為目前保留殘根殘冠的重要手段，樁核冠修復(fù)可有效增加患牙的抗力形與固位形，最大程度地延長(zhǎng)患牙的使用壽命，在口腔臨床中應(yīng)用十分廣泛[1]。鑄造金屬樁和纖維樁是臨床最為常見的兩類樁核，金屬樁因自身的彈性模量顯著高于周圍牙體組織，咀嚼受力時(shí)易導(dǎo)致界面產(chǎn)生“應(yīng)力遮擋效應(yīng)”，造成患牙折裂，臨床使用壽命明顯縮短；此外，易腐蝕、美觀性能差、干擾磁共振成像等缺點(diǎn)也是限制金屬樁推廣應(yīng)用的重要因素[2]。纖維樁具有良好的生物相容性、美觀性、射線透過性，而且彈性模量與牙體組織相近等優(yōu)點(diǎn)，可降低患牙修復(fù)后的根折風(fēng)險(xiǎn)，已成為大面積牙體缺損修復(fù)的重要方式[3,4]。

大量臨床研究表明，纖維樁修復(fù)的遠(yuǎn)期療效仍存在一定的不足，粘接強(qiáng)度減弱則是造成纖維樁脫落的關(guān)鍵因素?？谇皇且粋€(gè)極其復(fù)雜的環(huán)境，會(huì)受到唾液及冷熱溫度的刺激，加速纖維樁的老化，從而影響纖維樁與牙本質(zhì)的粘接效果，成為制約其在臨床廣泛應(yīng)用的瓶頸[5]。因此，盡可能地確保纖維樁修復(fù)后仍能具有較強(qiáng)粘接強(qiáng)度至關(guān)重要。

本研究擬通過兩種不同的樹脂粘接系統(tǒng)將玻璃纖維樁粘接于離體牙根管內(nèi)，并通過冷熱循環(huán)處理模擬口腔環(huán)境，采用微推出試驗(yàn)(如圖1)檢測(cè)試件粘接強(qiáng)度，對(duì)冷熱循環(huán)影響不同粘接系統(tǒng)與纖維樁粘接強(qiáng)度的比較進(jìn)行系統(tǒng)研究，為臨床纖維樁粘接劑的選擇提供理論依據(jù)。

圖1 微推出試驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D

1.材料與方法

1.1 材料 直徑1.4mm圓錐狀玻璃纖維樁(Rely XTM，3M ESPE，美國(guó))；全酸蝕粘接劑(AdperTMSingle Bond 2，3M ESPE，美國(guó))，自酸蝕粘接劑(Adper TMAdper Easy One，3M ESPE，美國(guó))，32%磷酸酸蝕劑(格魯瑪，賀利氏)；雙固化樹脂水門汀(embraceTMWetbond，美國(guó))，復(fù)合樹脂(Valux Plus3M ESPE，美國(guó))；冷熱循環(huán)試驗(yàn)機(jī)(西安世紀(jì)測(cè)控技術(shù)研究所)；慢速金剛石切割機(jī)(EQ-SYJ-150，美國(guó))；萬能力學(xué)測(cè)試儀(Shi madzu，日本)；SMZ645型體視顯微鏡(尼康，日本)；掃描電子顯微鏡(JSM-5600LV，JEOL，日本)。

1.2 離體牙選擇 選取2017年1月-2017年3月在本院因正畸而拔除的下頜第一前磨牙32顆(患者知情同意)，且拔牙患者年齡在18-30歲之間(21.90±4.70)。所選牙齒為圓形單根管；冠根比相近；無根管內(nèi)吸收和牙折；無修復(fù)體；未經(jīng)根管治療；根長(zhǎng)12mm以上。用電子數(shù)顯卡尺測(cè)量每顆離體牙的根長(zhǎng)、近遠(yuǎn)中徑和頰舌徑(根長(zhǎng)：根尖到釉質(zhì)牙骨質(zhì)界最低處的距離；頰舌徑：釉質(zhì)牙骨質(zhì)界水平頰側(cè)最高點(diǎn)到舌側(cè)最高點(diǎn)的距離；近遠(yuǎn)中徑：釉質(zhì)牙骨質(zhì)界水平近中面最高點(diǎn)到遠(yuǎn)中面最高點(diǎn)的距離)。

1.3 樣本預(yù)處理 常規(guī)根管治療后，自凝樹脂封閉根尖孔，自釉牙骨質(zhì)界冠方2mm處截冠，玻璃離子暫封根管口，常溫浸泡在0.9%的生理鹽水中7d。冷卻狀態(tài)下用P型擴(kuò)孔鉆逐級(jí)預(yù)備根管至#2，去除10mm的根管充填材料，最后用纖維樁配套根管預(yù)備鉆進(jìn)行修整。消毒，吹干處理后。將32個(gè)樣本隨機(jī)分為2組，分別標(biāo)記為A組，B組(每組16個(gè))，分別用兩種樹脂粘接系統(tǒng)粘接經(jīng)75%乙醇溶液清潔的玻璃纖維樁，粘接方法見表1。自凝樹脂包埋樣本，其水平位于釉牙骨質(zhì)界處，硅橡膠印膜材作為人工牙周膜，置于人工唾液中常溫浸泡1d。

表1 各組粘接方法

1.4冷熱循環(huán)處理 從A，B兩組分別隨機(jī)抽出14個(gè)試樣，隨機(jī)分為兩個(gè)亞組A1、A0組和B1、B0組，A1、B1組進(jìn)行冷熱循環(huán)處理(分別在溫度為5℃冷水和55℃的熱水中停留30s，傳遞時(shí)間為20s)5000次，A0、B0組為對(duì)照組，無油壓縮空氣吹干后常溫水浴保存1d，整個(gè)過程無牙根折斷現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.5 試件制備 冷卻流動(dòng)水沖洗下，采用切割機(jī)在根上部、中部和下部將上述試件沿著牙長(zhǎng)軸方向切割成約1mm厚的薄片試件，每個(gè)牙根的上部、中部和下部均各切2片，分別記作1、2、3、4、5、6，其中1、2為根上部，3、4為根中部，5、6為根下部。

1.6 粘接界面觀察 將A，B兩組中每組剩余的2個(gè)試樣沿牙根長(zhǎng)軸縱剖開，完整暴露出纖維樁-樹脂粘接材料-根管牙本質(zhì)的界面。用370g/L的磷酸對(duì)粘接剖面酸蝕處理30s后，大量水沖洗干凈，吹干；52.5g/L的次氯酸鈉溶液浸泡2min，大量水沖洗干凈后吹干，10%甲醛溶液固定。梯度乙醇逐級(jí)脫水各5min，徹底干燥，在真空鍍金儀中噴涂銀粉后，SEM觀察牙根冠部和根部的粘接界面。

1.7 粘接強(qiáng)度測(cè)試 在萬能試驗(yàn)機(jī)上固定試件，將直徑為1.4mm的加載頭以0.5mm/min速度垂直加載纖維樁，工作頭對(duì)準(zhǔn)試件纖維樁的中央，確保測(cè)試過程中加載頭只接觸纖維樁，而不接觸周圍的牙體組織和樹脂粘接材料，直至纖維樁被推出。準(zhǔn)確記錄纖維樁被退出時(shí)的最大破壞載荷Fmax，根據(jù)薄片的厚度計(jì)算出對(duì)應(yīng)的粘接面積S，然后按照以下公式計(jì)算出纖維樁的粘接強(qiáng)度：

粘接強(qiáng)度(P)＝最大破壞載荷(Fmax)/粘接面積(S)

(電子數(shù)顯卡尺測(cè)量試件厚度及直徑，其中R為纖維樁冠方半徑，r為纖維樁根方半徑，h為纖維樁的實(shí)際厚度，π=3.14)

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，單因素方差分析各離體牙組間在近遠(yuǎn)中徑、頰舌徑及根長(zhǎng)上的差異，粘接強(qiáng)度數(shù)據(jù)先經(jīng)Leveno’SKolmogorov.Smimov檢測(cè)其方差齊性和正態(tài)性，用析因設(shè)計(jì)的方差分析檢測(cè)樁道深度、粘接系統(tǒng)和冷熱循環(huán)3因素對(duì)粘接強(qiáng)度的主效應(yīng)以及交互作用，Tukey事后比較法進(jìn)行組間比較。

2.結(jié)果

2.1 近遠(yuǎn)中徑、頰舌徑及根長(zhǎng) 采用單因素方差分析確認(rèn)各離體牙之間在近遠(yuǎn)中徑，頰舌徑，根長(zhǎng)上的差異，結(jié)果見表2，顯示各離體牙之間在根長(zhǎng)，近遠(yuǎn)中徑，頰舌徑上都無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，說明牙齒的來源對(duì)粘接強(qiáng)度無影響，每個(gè)試件均可作為獨(dú)立的樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

表2 各組牙齒測(cè)量數(shù)據(jù)表(Mean±SD,mm)

2.2 粘接界面SEM觀察 粘接界面SEM觀察發(fā)現(xiàn)，A組冠方可見大量相互交織的樹脂突及混合層結(jié)構(gòu)，但根方相對(duì)較少(如圖2示)；B組可見樹脂突結(jié)構(gòu)，但其冠方深入牙本質(zhì)小管中的樹脂突較A組略短，根方亦有少量的樹脂突結(jié)構(gòu)，冠、根方均可見混合層，且B組混合層形態(tài)更加連續(xù)、致密(如圖 3)。

圖2 SEM觀察A組與牙本質(zhì)的粘接界面

圖3 SEM觀察B組與牙本質(zhì)的粘接界面

2.3 比較粘接強(qiáng)度差異 由表3可見，隨著樁道深度的增加，A0，A1組粘接強(qiáng)度均逐漸變小具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)；B0，B1組粘接強(qiáng)度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。粘接系統(tǒng)粘接強(qiáng)度的影響如下：在根上部，A0＞B0，A1＞B1(P＜ 0.05)；根中部和根下部，B0＞A0，B1＞A1(P＜ 0.05)。

表3 試件的粘接強(qiáng)度(MPa，x±s)

經(jīng)過冷熱循環(huán)處理以后，無論根上、根中和根下部，粘接強(qiáng)度均降低A0組大于A1組，B0組大于B1組，組間比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。因此粘接方式、樁道深度和冷熱循環(huán)處理均對(duì)粘接強(qiáng)度存在較強(qiáng)影響(P＜0.001)，其中樁道深度與粘接種類兩因素間存在明顯的交互作用(P＜0.001)，粘接種類與冷熱循環(huán)處理間存在交互作用(P＜0.05)。

3.討論

玻璃纖維樁的彈性模量(-40GPa)與牙本質(zhì)(-18GPa)相近，在根管中表現(xiàn)出較低的最大應(yīng)力值，能降低牙齒的折裂率。但是，玻璃纖維樁是由環(huán)氧樹脂組成的基質(zhì)包繞非定向的纖維制作而成，樹脂與纖維熱膨脹系數(shù)不同，在口腔中受長(zhǎng)期頻繁的冷熱交替的刺激，必然會(huì)導(dǎo)致粘接界面的應(yīng)力集中，造成粘接強(qiáng)度的降低。體外冷熱循環(huán)試驗(yàn)可大致模擬口腔環(huán)境，是檢驗(yàn)口腔材料耐久性的常見方法[6]。在本研究中，將冷熱循環(huán)的溫度參數(shù)設(shè)置為5℃-55℃，循環(huán)次數(shù)為5000次，各停留30s，傳遞時(shí)間20s。鄒耿森[8]認(rèn)為口腔修復(fù)材料經(jīng)過5000次冷熱循環(huán)處理后，粘接強(qiáng)度明顯降低。Bankogˇlu Güng?r[9]認(rèn)為，口腔修復(fù)材料在體外經(jīng)過10000次的冷熱循環(huán)處理相當(dāng)于在口腔中正常使用1年，因此本實(shí)驗(yàn)選擇體外循環(huán)5000次大致模擬口腔環(huán)境中正常使用大約半年的情況。

在全酸蝕粘接系統(tǒng)組，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與以往研究一致：粘接強(qiáng)度隨著樁道深度的增加而降低。Rodrigues[10]認(rèn)為，樁道深度的增加會(huì)導(dǎo)致全酸蝕粘接系統(tǒng)粘接強(qiáng)度的降低。全酸蝕粘接劑中的單體能滲透入牙本質(zhì)膠原纖維中，形成混合層，而樹脂突能滲透到牙本質(zhì)小管中，與混合層結(jié)合形成粘接固位。隨著樁道深度的增加，牙本質(zhì)小管解剖結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜[11]，酸蝕過程中產(chǎn)生的玷污層越難處理干凈，粘接劑涂布?jí)毫凸庹諒?qiáng)度越來越小，同時(shí)，根管深部容易形成礦化的牙本質(zhì)小管[12]，這些都可造成有效粘接面積的減少。

自酸蝕粘接系統(tǒng)的粘接強(qiáng)度隨著樁道深度的增加無明顯變化，可能是因?yàn)樽运嵛g粘接系統(tǒng)粘接機(jī)制與全酸蝕不同，它不用去除太多的玷污層，樹脂單體能與玷污層形成混合層，而底膠也能滲透入牙本質(zhì)小管中[13]。此外，自酸蝕粘接系統(tǒng)不需單獨(dú)的酸蝕沖洗處理，就能保留較多的鈣離子，與水門汀中的磷酸基團(tuán)能形成化學(xué)結(jié)合，所以其粘接作用主要取決于雜化層的質(zhì)量，而不是樹脂突的結(jié)構(gòu)。Ebrahimi[14]和Rodrigues[10]認(rèn)為，隨著樁道深度的增加，自酸蝕粘接系統(tǒng)的粘接強(qiáng)度降低，這可能與牙齒的選擇，粘接系統(tǒng)的品牌差異等有關(guān)。在本研究中，根上部全酸蝕粘接組的粘接強(qiáng)度大于自酸蝕粘接組，而根中部和根下部，自酸蝕粘接組的粘接強(qiáng)度大于全酸蝕粘接組，這更證實(shí)了以上觀點(diǎn)。由此認(rèn)為，粘接強(qiáng)度不僅依賴于混合層的質(zhì)量，還與樹脂突的結(jié)構(gòu)和數(shù)量有關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)，全酸蝕粘接組和自酸蝕粘接組經(jīng)冷熱循環(huán)處理后，粘接強(qiáng)度均有所降低，說明冷熱循環(huán)處理會(huì)導(dǎo)致兩種粘接系統(tǒng)的粘接界面發(fā)生退行性變化。由于牙本質(zhì)與樹脂粘接劑的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致冷熱循環(huán)處理后粘接界面產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且長(zhǎng)時(shí)間熱水浴容易水解粘接劑中的樹脂單體，造成粘接強(qiáng)度的降低[15]。與之類似，Deng[16]和徐帥[17]的研究也得到了同樣的結(jié)果。自酸蝕粘接組經(jīng)過冷熱循環(huán)處理后，粘接強(qiáng)度會(huì)降低，這與Baracco[18]和Walter[19]的研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)槔錈嵫h(huán)處理能降解較多的膠原纖維，引起纖維樁粘接強(qiáng)度的降低。

本研究的局限性在于，體外冷熱循環(huán)處理并不能完全模擬口腔的實(shí)際環(huán)境，尤其對(duì)于邊吃熱食邊喝冷飲的人來說，本研究設(shè)置的實(shí)驗(yàn)參數(shù)遠(yuǎn)不及纖維樁在口腔中所受的溫度刺激。因此，臨床醫(yī)師在選擇玻璃纖維樁修復(fù)時(shí)，還應(yīng)考慮纖維樁抵抗溫度變化的能力以及樹脂粘接系統(tǒng)的種類。

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