影響纖維樁抗疲勞強度因素的研究現狀

根管治療技術的不斷完善，使臨床上越來越多的殘根殘冠得以保存。樁核技術是修復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，能夠減少患者復診次數，美學性能優良，且較傳統鑄造金屬樁核更有利于牙體組織保存，故逐漸廣泛應用于臨床。纖維樁樹脂核修復體在口腔內行使功能過程中可能發生疲勞或損壞，影響其遠期修復效果和使用壽命，它是多種因素如咀嚼力的方向、大小及頻率、口腔環境溫度變化、長期唾液浸潤產生腐蝕、修復體自身材料特性、形態及制作工藝、基牙條件等共同作用的結果[1-6]。本文就纖維樁抗疲勞強度影響因素的相關研究現狀作一綜述。

1牙體條件

Carter等[7]通過臨床觀察發現，根管治療后牙體自身抗折強度降低，當樁核系統修復后，其粘結界面應力分布發生改變，先使應力過度集中部位產生裂紋，隨著應力的持續作用裂紋逐漸增大，再加上微滲漏的不斷腐蝕，而導致修復體失效破壞。有研究表明，當剩余牙體組織較多時，設計1.5～2.0mm的箍結構，可有效增強樁核修復后的牙體抗力，余留牙體組織量亦可能對其產生影響[8-12]。

2樁的材料

臨床上根據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]通過疲勞實驗發現全瓷樁的修復成功率明顯低于纖維樁。Elisabeth等[14]研究也得出類似的結論。這說明樁核材料的不同對修復體的遠期效果有影響。

2.1 樁的內部結構:纖維樁是將無數被拉伸的沿同一方向排列的加強連續性纖維穩固地粘附于環氧樹脂基質中而制成，纖維絲和樹脂基質之間的界面為一種有機組成，通過賦予所有纖維相同的張力，纖維樁可以達到很高的強度。其內部結構越穩定，微裂紋發生幾率就越低，從而抗疲勞強度就越好[15]。實際上，不同類型的纖維所制成的纖維樁，其強度有差別。

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

2.3 樁的彈性模量與應力分布:使用不同彈性模量的樁核材料修復，牙根內應力分布不同，遠期效果亦不同。有研究結果表明，纖維樁修復后牙齒的抗折強度雖然低于金屬樁，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，彈性模量過高，會在粘結界面產生應力集中，導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，產生繼發齲。因此，理論上來說，彈性模量與牙本質最接近的纖維樁能使牙本質應力分布更均勻，修復后更不易發生牙折與微滲漏[20]。在纖維樁和金屬樁的對比觀察試驗中發現，用纖維樁的患牙發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會發生電解，最終導致腐蝕。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進入人體，提高了樁核的生物安全性。

3樁的粘結與微滲漏

纖維樁與金屬樁相比有更好的粘結界面。電鏡下，纖維樁表面呈多孔性， 粘結樹脂能滲透進入微孔中形成樹脂突，增強機械固位。同時，纖維樁中環氧樹脂基質同粘結劑中的BIS-GAMA或DAMA成分不但化學結構相似，且彈性模量也相似，故其表面對牙科粘結劑有良好的表面潤濕性[21]，能取得更好的粘結效果，降低微滲漏的發生。由于纖維樁具有與牙本質相近的彈性模量，故當纖維樁通過復合樹脂粘固于根管內牙本質時，會形成一個功能復合體而使得應力均勻分布以減少修復體根折的發生。這時，纖維樁與牙本質的粘結界面就對修復體的遠期使用有相當大的影響。當樁核粘結界面發生微滲漏時，空氣中的水分及其他腐蝕介質不斷對應力作用下材料的微裂紋進行腐蝕，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，纖維樁中的環氧樹脂吸水后可發生降解，對纖維樁的強度會造成影響[22]，還可能產生根面繼發齲，將導致修復體失敗。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，樁道的預備，粘結劑的選擇，操作全程粘結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生值得臨床醫師詳加揣摩。

4循環應力與疲勞破壞

在應力作用下，材料中逐漸出現微裂紋，隨時間的延長，微裂紋緩慢增大，當其達到臨界值時，材料發生疲勞破壞。在行使咀嚼功能時，牙體組織承受的是低強度、高頻率的負荷，有循環應力的特點。有研究表明，在相同的應力加載時間和相同的最大應力載荷下，循環疲勞損傷要大于靜態疲勞損傷[2]。

5樁的生物力學研究方法

目前國內外對于樁核生物力學性能的研究方法主要有光彈應力分析法、有限元法、靜態加載試驗和疲勞試驗[23]。光彈應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，與實際功能狀態有一定差別。

5.1 靜態加載試驗:靜態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存在差異，其結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]認為靜載荷實驗能夠反映不同修復方法間抗力值的差異。

5.2 疲勞試驗:疲勞強度是指材料抵抗疲勞斷裂的能力。在正常的咀嚼活動中，經修復的牙每天要承受數百次的循環載荷，同時伴隨口內環境溫度的變化、酸堿度的變化及長時間的唾液浸潤，故長期使用的修復體可因疲勞而導致修復失敗。sorensen等[25]認為疲勞試驗是評估和預測口腔環境對修復體影響的標準方法。與靜態加載實驗相比，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加載試驗和溫度循環試驗。

5.2.1 循環加載試驗:目前常用的牙合力循環實驗主要有兩種方式:①在一定的循環載荷下反復循環加載直至試件破裂，記錄下試件破裂時的加載次數;②在一定的循環載荷下反復循環加載一定次數后，將未破裂的試件靜態加載直至斷裂，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體在口內使用一段時間后的狀況，但是仍能反映出牙體抗折強度隨時間變化的趨勢，是模擬口內咀嚼的一種經濟有效的方法[26]。

5.2.2 溫度循環試驗:有研究[27]發現相同的核材料在空氣中測試與在水中測試的抗壓強度不同，而口腔是一個濕性的環境，隨著進食食物的不同，口內溫度也隨之變化。溫度循環試驗即通過改變周圍環境溫度的方法來對比試驗前后修復體的性能變化。

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

[參考文獻]

[1]馬軒祥.我國瓷修復的問題與展望[J].中華口腔醫學雜志，1999，34:261.

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

[3]劉偉才.牙科陶瓷循環和靜態疲勞的對比實驗[J].中華口腔醫學雜志，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.不同樁核系統修復對根管治療牙的影響[J].現代口腔醫學雜志，2007，21(3):304-306.

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

[13]Mannocci F，Ferrari 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].臨床口腔醫學雜志，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. 非金屬樁核修復的生物力學研究進展[J]. 國外醫學口腔醫學分冊，2004，31(增刊):142-144.

[21]王寧，駱小平，俞長路，等.高強度纖維樁樹脂核的臨床應用研究[J].口腔醫學，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