冷熱循環影響不同粘接系統與纖維樁粘接強度的比較研究*

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行修復。作為目前保留殘根殘冠的重要手段，樁核冠修復可有效增加患牙的抗力形與固位形，最大程度地延長患牙的使用壽命，在口腔臨床中應用十分廣泛[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，咀嚼受力時易導致界面產生“應力遮擋效應”，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也是限制金屬樁推廣應用的重要因素[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點，可降低患牙修復后的根折風險，已成為大面積牙體缺損修復的重要方式[3,4]。

大量臨床研究表明，纖維樁修復的遠期療效仍存在一定的不足，粘接強度減弱則是造成纖維樁脫落的關鍵因素?？谇皇且粋€極其復雜的環境，會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的粘接效果，成為制約其在臨床廣泛應用的瓶頸[5]。因此，盡可能地確保纖維樁修復后仍能具有較強粘接強度至關重要。

本研究擬通過兩種不同的樹脂粘接系統將玻璃纖維樁粘接于離體牙根管內，并通過冷熱循環處理模擬口腔環境，采用微推出試驗(如圖1)檢測試件粘接強度，對冷熱循環影響不同粘接系統與纖維樁粘接強度的比較進行系統研究，為臨床纖維樁粘接劑的選擇提供理論依據。

圖1 微推出試驗模式圖

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)；全酸蝕粘接劑(AdperTMSingle Bond 2，3M ESPE，美國)，自酸蝕粘接劑(Adper TMAdper Easy One，3M ESPE，美國)，32%磷酸酸蝕劑(格魯瑪，賀利氏)；雙固化樹脂水門汀(embraceTMWetbond，美國)，復合樹脂(Valux Plus3M ESPE，美國)；冷熱循環試驗機(西安世紀測控技術研究所)；慢速金剛石切割機(EQ-SYJ-150，美國)；萬能力學測試儀(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；無根管內吸收和牙折；無修復體；未經根管治療；根長12mm以上。用電子數顯卡尺測量每顆離體牙的根長、近遠中徑和頰舌徑(根長：根尖到釉質牙骨質界最低處的距離；頰舌徑：釉質牙骨質界水平頰側最高點到舌側最高點的距離；近遠中徑：釉質牙骨質界水平近中面最高點到遠中面最高點的距離)。

1.3 樣本預處理 常規根管治療后，自凝樹脂封閉根尖孔，自釉牙骨質界冠方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。冷卻狀態下用P型擴孔鉆逐級預備根管至#2，去除10mm的根管充填材料，最后用纖維樁配套根管預備鉆進行修整。消毒，吹干處理后。將32個樣本隨機分為2組，分別標記為A組，B組(每組16個)，分別用兩種樹脂粘接系統粘接經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冷熱循環處理 從A，B兩組分別隨機抽出14個試樣，隨機分為兩個亞組A1、A0組和B1、B0組，A1、B1組進行冷熱循環處理(分別在溫度為5℃冷水和55℃的熱水中停留30s，傳遞時間為20s)5000次，A0、B0組為對照組，無油壓縮空氣吹干后常溫水浴保存1d，整個過程無牙根折斷現象出現。

1.5 試件制備 冷卻流動水沖洗下，采用切割機在根上部、中部和下部將上述試件沿著牙長軸方向切割成約1mm厚的薄片試件，每個牙根的上部、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個試樣沿牙根長軸縱剖開，完整暴露出纖維樁-樹脂粘接材料-根管牙本質的界面。用370g/L的磷酸對粘接剖面酸蝕處理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 粘接強度測試 在萬能試驗機上固定試件，將直徑為1.4mm的加載頭以0.5mm/min速度垂直加載纖維樁，工作頭對準試件纖維樁的中央，確保測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。準確記錄纖維樁被退出時的最大破壞載荷Fmax，根據薄片的厚度計算出對應的粘接面積S，然后按照以下公式計算出纖維樁的粘接強度：

粘接強度(P)＝最大破壞載荷(Fmax)/粘接面積(S)

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

1.8 統計學處理 應用SPSS 21.0軟件進行統計學分析，單因素方差分析各離體牙組間在近遠中徑、頰舌徑及根長上的差異，粘接強度數據先經Leveno’SKolmogorov.Smimov檢測其方差齊性和正態性，用析因設計的方差分析檢測樁道深度、粘接系統和冷熱循環3因素對粘接強度的主效應以及交互作用，Tukey事后比較法進行組間比較。

2.結果

2.1 近遠中徑、頰舌徑及根長 采用單因素方差分析確認各離體牙之間在近遠中徑，頰舌徑，根長上的差異，結果見表2，顯示各離體牙之間在根長，近遠中徑，頰舌徑上都無統計學差異(P＞0.05)，說明牙齒的來源對粘接強度無影響，每個試件均可作為獨立的樣本進行統計學分析。

表2 各組牙齒測量數據表(Mean±SD,mm)

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

圖2 SEM觀察A組與牙本質的粘接界面

圖3 SEM觀察B組與牙本質的粘接界面

2.3 比較粘接強度差異 由表3可見，隨著樁道深度的增加，A0，A1組粘接強度均逐漸變小具有統計學差異(P＜0.05)；B0，B1組粘接強度差異無統計學意義(P＞0.05)。粘接系統粘接強度的影響如下：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 試件的粘接強度(MPa，x±s)

經過冷熱循環處理以后，無論根上、根中和根下部，粘接強度均降低A0組大于A1組，B0組大于B1組，組間比較差異具有統計學意義(P＜0.05)。因此粘接方式、樁道深度和冷熱循環處理均對粘接強度存在較強影響(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(-18GPa)相近，在根管中表現出較低的最大應力值，能降低牙齒的折裂率。但是，玻璃纖維樁是由環氧樹脂組成的基質包繞非定向的纖維制作而成，樹脂與纖維熱膨脹系數不同，在口腔中受長期頻繁的冷熱交替的刺激，必然會導致粘接界面的應力集中，造成粘接強度的降低。體外冷熱循環試驗可大致模擬口腔環境，是檢驗口腔材料耐久性的常見方法[6]。在本研究中，將冷熱循環的溫度參數設置為5℃-55℃，循環次數為5000次，各停留30s，傳遞時間20s。鄒耿森[8]認為口腔修復材料經過5000次冷熱循環處理后，粘接強度明顯降低。Bankogˇlu Güng?r[9]認為，口腔修復材料在體外經過10000次的冷熱循環處理相當于在口腔中正常使用1年，因此本實驗選擇體外循環5000次大致模擬口腔環境中正常使用大約半年的情況。

在全酸蝕粘接系統組，本實驗結果與以往研究一致：粘接強度隨著樁道深度的增加而降低。Rodrigues[10]認為，樁道深度的增加會導致全酸蝕粘接系統粘接強度的降低。全酸蝕粘接劑中的單體能滲透入牙本質膠原纖維中，形成混合層，而樹脂突能滲透到牙本質小管中，與混合層結合形成粘接固位。隨著樁道深度的增加，牙本質小管解剖結構越來越復雜[11]，酸蝕過程中產生的玷污層越難處理干凈，粘接劑涂布壓力和光照強度越來越小，同時，根管深部容易形成礦化的牙本質小管[12]，這些都可造成有效粘接面積的減少。

自酸蝕粘接系統的粘接強度隨著樁道深度的增加無明顯變化，可能是因為自酸蝕粘接系統粘接機制與全酸蝕不同，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小管中[13]。此外，自酸蝕粘接系統不需單獨的酸蝕沖洗處理，就能保留較多的鈣離子，與水門汀中的磷酸基團能形成化學結合，所以其粘接作用主要取決于雜化層的質量，而不是樹脂突的結構。Ebrahimi[14]和Rodrigues[10]認為，隨著樁道深度的增加，自酸蝕粘接系統的粘接強度降低，這可能與牙齒的選擇，粘接系統的品牌差異等有關。在本研究中，根上部全酸蝕粘接組的粘接強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度大于全酸蝕粘接組，這更證實了以上觀點。由此認為，粘接強度不僅依賴于混合層的質量，還與樹脂突的結構和數量有關。

本研究發現，全酸蝕粘接組和自酸蝕粘接組經冷熱循環處理后，粘接強度均有所降低，說明冷熱循環處理會導致兩種粘接系統的粘接界面發生退行性變化。由于牙本質與樹脂粘接劑的熱膨脹系數不同，導致冷熱循環處理后粘接界面產生應力集中，而且長時間熱水浴容易水解粘接劑中的樹脂單體，造成粘接強度的降低[15]。與之類似，Deng[16]和徐帥[17]的研究也得到了同樣的結果。自酸蝕粘接組經過冷熱循環處理后，粘接強度會降低，這與Baracco[18]和Walter[19]的研究結果一致，可能是因為冷熱循環處理能降解較多的膠原纖維，引起纖維樁粘接強度的降低。

本研究的局限性在于，體外冷熱循環處理并不能完全模擬口腔的實際環境，尤其對于邊吃熱食邊喝冷飲的人來說，本研究設置的實驗參數遠不及纖維樁在口腔中所受的溫度刺激。因此，臨床醫師在選擇玻璃纖維樁修復時，還應考慮纖維樁抵抗溫度變化的能力以及樹脂粘接系統的種類。

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