基牙預備體表面粗糙度及水門汀配伍選擇對粘接強度的影響

隋 磊 章慧豐 余 培

基牙預備體表面粗糙度及水門汀配伍選擇對粘接強度的影響

隋 磊 章慧豐 余 培△

目的 研究固定修復中預備體表面粗糙度及不同水門汀材料對粘接強度的影響，為臨床備牙旋轉器械及水門汀的選擇提供參考依據。方法制作牙本質試件60個，隨機均分為A、B、C 3組，分別采用3種粒度（125、60、28 μm）的金剛砂車針進行牙體預備。各組隨機抽取2個預備體試件，掃描電鏡下行微觀形貌觀察；剩余18個試件經表面粗糙度測量后均分為3個亞組，分別采用聚羧酸鋅水門汀（ZP），玻璃離子水門汀（GI）以及樹脂改良型玻璃離子水門汀（RMGI）將鈷鉻合金金屬鑄件粘接于預備體表面，測定剪切粘接強度，并記錄斷裂的類型。結果A、B、C 3組試件表面粗糙度及粘接強度均依次降低；3種水門汀材料中，RMGI粘接強度最高，ZP與GI粘接強度差異無統計學意義；不同配伍亞組中，A-RMGI亞組粘接強度最高，B-RMGI亞組次之，C-ZP、C-GI亞組最低；表面粗糙度與水門汀種類兩因素之間不具有交互作用；A組斷裂模式以Ⅰ、Ⅱ型為主，B組各斷裂模式分布較為均衡，而C組以Ⅱ、Ⅲ型斷裂模式居多。結論預備體表面粗糙度與粘接強度有關；3種水門汀材料中RMGI粘接效果最好；表面粗糙度與水門汀種類間不存在配伍優選情況。

牙修復體；表面粗糙度；牙體預備；水門汀；粘接強度；旋轉器械

隨種植技術、計算機輔助設計制作（CAD/CAM）技術的日益成熟，固定修復的應用范圍逐漸擴大，但粘接失敗的現象在臨床上仍時常發生[1]，并被認為是導致固定修復失敗的最常見原因[2]。該問題的影響因素包括基牙狀況、預備體外形、預備體表面粗糙度、水門汀種類、修復體咬合設計、修復體組織面材質與粗糙度、修復體密合性等。其中，關于預備體表面粗糙度如何影響粘接乃至最終修復效果，目前仍存在分歧[3-4]。本研究采用不同粒度的金剛砂車針進行牙體預備，比較預備體表面粗糙度差異，并與不同水門汀材料配伍使用，檢測最終粘接強度，探討預備體表面粗糙度及水門汀配伍選擇對粘接強度的影響，為臨床固定修復中旋轉器械選擇及水門汀配伍選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 自凝樹脂（上齒，上海）；耐水砂紙（犀利，深圳）；鈷鉻合金（BEGO，德國)；自制夾具；玻璃離子水門汀（glass ionomer cement,GI）、聚羧酸鋅水門汀（zinc polycarboxylate cement,ZP）；樹脂改良型玻璃離子水門汀（resin-modified glass ionomer cement,RMGI;3M RelyXTMLuting,美國）；超聲清洗機（EURONDA，意大利）；表面粗糙度輪廓儀（TAYLOR HOBSON，英國）；掃描電子顯微鏡（PHILIPS，荷蘭）；數顯分析天平（SHIMADZU，日本）；鑄造機（DENTAURUM，德國）；噴砂機（吉川，東莞）；萬能測試機（INSTRON，美國）。金剛砂車針（銳馳，鞍山），見表1。

Table 1 Diamond burs used in the test表1 實驗用金剛砂車針

1.2 方法

1.2.1 預備體試件制備 收集新鮮拔除的第一恒磨牙30顆，要求牙體完整，未患氟斑牙、四環素牙及釉質發育不全等牙體硬組織疾病，牙體尺寸偏差在10%以內。刮除牙齒表面軟組織及附著物后流水洗凈，浸泡于蒸餾水中，置于4℃冰箱中貯存，在4周之內進行后續操作：將牙冠均勻切分為頰舌兩半，磨除牙釉質后依次使用240#、400#和600#水砂紙打磨牙本質至表面平整，制得厚度為6～8 mm的牙本質片60枚。采用自凝丙烯酸樹脂包埋成12 mm×12 mm×10 mm塊狀試件。所有試件均分為3組：A組僅用標準粒度金剛砂車針打磨；B組使用標準粒度金剛砂車針+精細粒度金剛砂車針打磨；C組使用標準粒度金剛砂車針+精細粒度金剛砂車針+極細粒度金剛砂車針打磨。每預備1個試件更換1枚新車針，每枚車針按近遠中方向打磨10次，在牙面的加載壓力約0.5 N。預備后的試件經蒸餾水超聲清洗10 min去除表面污垢。

1.2.2 預備體表面粗糙度測試及顯微形貌觀察 各組隨機抽取2個試件，經常規真空干燥、離子濺射噴金處理后以掃描電鏡（SEM）在20.0 kV加速電壓下觀察預備體的表面形貌；剩余18個試件采用表面粗糙度輪廓儀測量各試件牙本質的表面粗糙度，測量參數設定如下：測量速度0.1 mm/s，取樣長度0.8 mm，評定長度4 mm。記錄各試件的輪廓算數平均偏差Ra值，輪廓最大高度Rz值。測量后的試件存放于蒸餾水中。

1.2.3 金屬試件制備 用失蠟鑄造法制作直徑5 mm、高4 mm的鈷鉻合金圓柱體鑄件。隨機取一底面作為粘接面，依次用240#、400#、600#水砂紙打磨，每種水砂紙打磨時間5 min。選取無鑄造缺陷的合格鑄件54個為粘接試驗試件。試件粘接面在0.25 MPa壓力下，距離噴嘴10 mm，以50 μm氧化鋁顆粒噴砂處理15 s后蒸餾水超聲清洗10 min，流水沖洗30 s后干燥備用。

1.2.4 粘接試件制備 將A、B、C組（每組18個）牙體試件再隨機分為3個亞組，形成A-ZP、A-GI、A-RMGI、B-ZP、B-GI、B-RMGI、C-ZP、C-GI、C-RMGI共9個亞組。用打孔機在雙面膠上打孔，孔洞直徑為5 mm，打孔后將之粘貼于牙本質表面，用以限定粘接面積。嚴格按說明書中的操作規程調拌水門汀，并將之均勻涂抹于金屬圓柱體粘接面，對準雙面膠暴露區域后手指加壓就位。用200 g砝碼加壓10 min，然后去除多余的水門汀及雙面膠，將形成的粘接試件置于37℃恒溫人工唾液中24 h后進行后續檢測。

1.2.5 剪切粘接強度測試 粘接試件樹脂包埋部分置于萬能測試機自制夾具中，金屬圓柱體部分游離，加載點位于圓柱體側面距粘接面1.0 mm處，加載速度為0.5 mm/min，加載方向與粘接面平行。粘接接頭斷裂時軟件自動控制測試頭停止加壓，并記錄粘接接頭崩解瞬間所承受的最大剪切力。按公式計算每個試件的剪切粘接強度（P），P=F/S（F為最大加壓負荷，S為粘接面積）。觀察各組試件的斷裂模式并記錄分類[5]：Ⅰ型，水門汀主要殘留在牙體表面（＞75%）；Ⅱ型，牙體表面和金屬表面均有水門汀殘留（25%～75%）；Ⅲ型，水門汀主要殘留在金屬表面（＞75%）；Ⅳ型，牙體斷裂；Ⅴ型，金屬斷裂。

1.3 統計學方法 采用SPSS 16.0統計軟件包進行處理，3個實驗組粗糙度比較采用單因素方差分析；對9個亞組剪切粘接強度進行雙因素方差分析及Tukey HSD檢驗分析。檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 預備體表面粗糙度 3組間牙本質表面粗糙度差異有統計學意義（FRa=256.796，FRz=571.877，均P＜0.01），A、B、C組試件Ra、Rz值依次減小，見圖1。

Figure 1 The surface roughness of tooth preparations in three groups圖1 預備體表面粗糙度

2.2 預備體表面顯微形貌 預備體表面SEM顯微形貌觀察顯示，隨打磨車針粒度變細，牙本質表面逐漸趨于平滑，見圖2。

Figure 2 The surface microprofile of tooth preparations in three groups圖2 預備體表面顯微形貌

2.3 不同粗糙度預備體與不同水門汀配伍的粘接強度 粘接試件的剪切強度見圖3。經雙因素方差分析，預備體表面粗糙度與水門汀種類對剪切粘接強度均有影響（均P＜0.01），兩因素間無交互作用，即兩因素間不存在嚴格配伍使用差別。Tukey檢驗多重比較結果顯示：不考慮水門汀配伍選擇前提下，不同表面粗糙度實驗組間粘接強度比較A組最高，B組次之，C組最低，差異均有統計學意義（P＜0.05）；不考慮預備體表面粗糙度前提下，不同水門汀實驗組間粘接強度有差別，RMGI組高于ZP組、GI組（P＜0.05），ZP組與GI組差異無統計學意義；同時考慮表面粗糙度及水門汀種類，9個亞組間粘接強度比較，其中B-RMGI與A-GI亞組之間，A-GI、A-ZP、C-RMGI亞組之間，A-ZP、C-RMGI、B-GI之間，C-RMGI、B-GI、B-ZP之間，以及C-GI與C-ZP之間差異無統計學意義，其余任意兩亞組間比較差異均有統計學意義。

Figure 3 The adhesive strength of cemented samples in three groups圖3 粘接試件的剪切強度

2.4 粘接接頭斷裂模式 各組均未出現Ⅳ、Ⅴ型斷裂模式。A組中各亞組斷裂模式均以Ⅰ型和Ⅱ型為主；B組中B-GI亞組及B-RMGI亞組斷裂模式仍以Ⅰ型和Ⅱ型為主，而B-ZP亞組斷裂模式則以Ⅱ型和Ⅲ型為主，C組中C-RMGI亞組斷裂模式以Ⅰ型和Ⅱ型為主，C-GI亞組主要為Ⅱ型，而C-ZP亞組的斷裂模式主要為Ⅲ型，見表2。

Table 2 Failure types of adhesive test samples表2 各組粘接試件的斷裂模式

3 討論

以往研究表明，預備體表面粗糙度對修復體粘接強度的影響是2種相反作用疊加的結果，一方面,粗糙度的增加提高了機械嵌合作用，并增大粘接面積，從而增強粘接，另一方面粗糙度的增加造成玷污層難以清除，減小表面能[6-7]，從而降低粘接強度。鑒于此，長期以來對于二者間函變關系的研究結論不一[3,8]。以往研究多采用單一水門汀材料，不同研究之間的比較可能會受到水門汀種類不同的干擾；另外，以往研究中粗糙度變化范圍設定較大，往往超出臨床備牙常用旋轉器械所能達到的粗糙度范圍，也可能造成對函變關系判斷的干擾。本研究將粗糙度與旋轉器械聯系起來，集中研究常用旋轉器械打磨牙體獲得的不同粗糙度對粘接強度的影響；同時采用臨床常用的3種水門汀進行研究，以探討不同粗糙度的預備體表面與不同種類水門汀之間是否存在明顯的配伍優選情況。

本研究顯示隨著牙本質表面粗糙度的降低，ZP、GI、RMGI 3組試件剪切粘接強度均下降，表明粗糙度與粘接強度的第一種作用關系占主導。這可能是因為本研究中的預備體試件在粘接前均經過超聲清洗，基本去除了牙本質表面玷污層對粘接的影響，提示在臨床操作中除采用全瓷修復設計等特殊情況外，不應過分追求光滑的預備體表面，而過度犧牲粘接強度；同時在修復體永久粘接前應盡可能清除預備體表面的玷污層，以提高粘接效果。

對于不同水門汀材料的粘接效果，本研究表明，RMGI對牙本質表面和鈷鉻合金的粘接強度最高，而GI與ZP間無明顯差異。有報道指出GI的粘接強度高于ZP[9]，與本研究有差別，可能是由于采用的修復材料不同。理論上，GI和ZP與牙面的化學結合力均來源于聚丙烯酸鏈上的羧基與牙體硬組織中的鈣離子發生的螯合作用，以及未反應完的羧基與牙本質的膠原蛋白之間形成的氫鍵作用；且ZP還可以與金屬離子產生化學作用[10]，使得ZP粘接牙體和多數金屬材料時，不應低于GI的粘接強度。

雖然基牙預備體表面粗糙度與水門汀種類對剪切粘接強度均有影響，但二者之間無明顯交互作用，即粗糙度與水門汀種類對粘接強度的影響效果相互獨立，不存在配伍優選。就本研究而言，無論使用何種水門汀，粗糙度較大的表面總有利于粘接；無論在何種粗糙度狀態下，RMGI的粘接強度值總是最高。采用125 μm粒度的車針預備基牙，配合RMGI粘接修復體能達到最高的粘接強度；而采用28 μm粒度的車針配伍RMGI粘接獲得的粘接強度幾乎可以達到125 μm時的ZP、GI的粘接水平。

斷裂模式分析有助于評價粘接材料與被粘物界面的粘接性能，較粘接強度更為直觀，同時可以間接反映不同界面的結合力大小。本研究所有試件均未出現Ⅳ型和Ⅴ型斷裂，表明ZP、GI和RMGI的粘接強度均低于牙本質和鈷鉻合金鑄件的固有強度。隨著預備體表面粗糙度的降低，Ⅰ型斷裂模式減少，表明預備體-水門汀界面的結合力受牙本質表面粗糙度的影響，進一步證明了微機械嵌合作用在水門汀的粘接中起重要作用。隨著預備體表面粗糙度降低，ZP組試件Ⅰ、Ⅱ型斷裂模式減少、Ⅲ型斷裂模式增加的變化趨勢明顯；而GI組和RMGI組則仍以Ⅰ、Ⅱ型為主。這可能與3種水門汀材料與鈷鉻合金界面的結合力不同有關：ZP與金屬的粘接力強于GI和RMGI，且該差異在牙本質表面光滑時表現明顯。

值得注意的是，盡管本研究結果表明增大預備體表面粗糙度對粘接強度有增強作用，臨床上也不應該千篇一律選擇粗粒度車針作為最終備牙器械。對于貼面等全瓷修復體，粗糙的預備體表面會造成修復體組織面應力分布不均，從而影響使用壽命，因此仍推薦采用粒度小于40 μm的車針作為最終旋轉器械。

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（2013-07-19收稿 2013-08-15修回）

（本文編輯 李國琪）

The Influence of Surface Roughness of Tooth Preparation and Cement Compatibility on the Adhesive Strength

SUI Lei,ZHANG Huifeng,YU Pei
Tianjin Medical University，Hospital&School of Stomatology,Tianjin 300070,China

ObjectiveTo investigate the influence of tooth preparation surface roughness and different dental cements on adhesive strength,and provide some reference information on the selection of dental rotary instruments and dental cements.MethodsSixty dentin samples were prepared and randomly divided into 3 groups.Samples from group A,B and C were grinded by diamond burs with grit-sizes of 125 μm,60 μm and 28 μm respectively.Two samples selected randomly from each group were observed under scanning electron microscope(SEM)for the surface microprofile.The remaining 18 samples from each group were evenly divided into 3 subgroups.Each subgroup was teamed with one of 3 dental cements: zinc polycarboxylate cement(ZP),glass ionomer cement(GI)and resin-modified glass ionomer cement(RMGI).Co-Cr alloy casts were cemented onto the dentin samples,and the adhesive strength was tested.Meanwhile,the types of failure were recorded for each sample.ResultsThe surface roughness of tooth preparation samples showed a downward trend in group A, group B and group C.Among the involved 3 dental cements,RMGI exhibited the highest adhesive strength,and there was no significant difference in the adhesive strength between ZP and GI.Among different combination subgroups,A-RMGI had the highest adhesive strength,B-RMGI run the second place,while C-ZP and C-GI were proved the lowest.However,there was no interaction between the two factors.Furthermore,group A mainly showed failure typesⅠandⅡ,group B evenly showed all the failure types and group C mainly showed failure typesⅡandⅢ.ConclusionThe adhesive strength is related to the surface roughness.RMGI exhibits the highest adhesive efficiency.There is no obvious compatibility in particular surface roughness and dental cements.

dental prosthesis;surface roughness;tooth preparation;cements;adhesive strength;rotary instruments

R783.1，R783.4

A【DOI】10.3969/j.issn.0253-9896.2014.01.010

天津醫科大學口腔醫院（郵編300070）

△通訊作者 E-mail:ypmail2010@163.com