玻璃體和通用型復(fù)合樹脂耐磨性的臨床對照研究

穆海麗，田福聰，王曉燕，高學(xué)軍

(1. 北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·口腔醫(yī)院，牙體牙髓科 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 口腔數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)和材料國家工程實驗室 口腔數(shù)字醫(yī)學(xué)北京市重點實驗室，北京 100081；2. 北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·口腔醫(yī)院第一門診部綜合科，北京 100034；3. Department of Endodontics, Dental College of Georgia Augusta University, Augusta 300912, USA)

復(fù)合樹脂類材料用于直接粘接修復(fù)因齲壞等原因?qū)е碌暮笱廊睋p已有幾十年的歷史，盡管仍需要改進，但其臨床效果已逐漸得到認可并獲得廣泛應(yīng)用[1-6]。玻璃體(Giomer)是一種較為新型的材料，可以看作是一種特殊類型的復(fù)合樹脂，填料為表面預(yù)聚合的玻璃離子(surface pre-reacted glass ionomer，S-PRG)并進行了硅烷化處理，具有釋放和攝取氟離子的功能[7-8]，有利于抑制細菌黏附，預(yù)防繼發(fā)齲[9-10]。這種特殊填料賦予復(fù)合樹脂抗菌性能的同時，填料粒徑以及釋氟溶解性是否會影響材料的物理機械性能，特別是耐磨性能，相關(guān)的體外研究結(jié)果不一，有研究認為玻璃體的耐磨性遜于復(fù)合樹脂[11-12]，也有的體外研究顯示玻璃體的耐磨性和復(fù)合樹脂無明顯差異[13]，這種體外研究結(jié)果的差異可能是由于試驗條件不同造成的[14]。此外，有研究指出體外研究結(jié)果與臨床研究結(jié)果只存在中度相關(guān)性，不能真實反映材料在體內(nèi)的耐磨性[14-15]。目前尚缺乏對玻璃體與復(fù)合樹脂材料耐磨性的隨機對照臨床研究[1]。

充填材料在體內(nèi)的耐磨性可以通過體外測量和臨床觀察進行評價。臨床評價方法包括直接法和間接法，直接法操作相對簡便，但是精確度和客觀性較差，如美國公共衛(wèi)生署(United States Public Health Service，USPHS)標(biāo)準(zhǔn)敏感度低、不易發(fā)現(xiàn)早期磨耗[16]；間接法通過獲取不同時間點的印模制作模型，于體外進行測量，精確度高于直接法。以往研究常采用一種半定量法測量充填體與洞緣的高度差，通過與系列相差100 μm的標(biāo)準(zhǔn)模型進行對比(如Leinfelder法)[17]，獲取大概數(shù)值來代表整個充填體的磨耗深度，所得結(jié)果仍不夠精確。三維測量法不僅能夠觀察復(fù)合樹脂充填修復(fù)體的整體磨耗情況，還可以進行定量分析[18]，所得結(jié)果更為準(zhǔn)確。

本研究應(yīng)用玻璃體和通用型復(fù)合樹脂進行后牙齲壞的直接粘接修復(fù)，進行4年的臨床追蹤，在臨床檢查和評估的基礎(chǔ)上，獲取不同時期的牙齒和充填體的模型，采用激光三維掃描技術(shù)測量，獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，比較兩種材料用于后牙充填的耐磨性。以往研究顯示位于不同牙位和洞型的充填體存留率有差別[19]，因此，本研究比較位于不同牙位和洞形充填體的耐磨性，以益于評價材料和指導(dǎo)臨床材料的選擇。

1 資料與方法

1.1 實驗材料

采用玻璃體材料(Beautifil Ⅱ，簡稱BF)及其配套粘接劑和通用型復(fù)合樹脂(Filtek Z350，簡稱Z350)及其配套粘接劑。

1.2 分組病例選擇與臨床操作

本研究通過北京大學(xué)口腔醫(yī)院生物醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(PKUSSIRB-201412015)，受試者均簽署知情同意書。選擇在北京大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓科就診的48名患者(24～51歲，中位年齡26歲)，要求至少有兩顆后牙(磨牙或前磨牙)存在牙合面或者鄰牙合面缺損，以利分組自體對照。牙體缺損的平均頰舌寬度需大于或等于兩尖距離的1/3，咬合關(guān)系正常，修復(fù)后的患牙修復(fù)體與對牙合牙具有正常的接觸關(guān)系，牙髓狀態(tài)正常。

共納入48名患者的108顆患牙，其中57顆前磨牙，51顆磨牙，包括26個Ⅰ類洞和82個Ⅱ類洞。病歷號為單數(shù)的受試者，受試牙從右上象限開始按照順時針方向依次充填玻璃體(BF組)和復(fù)合樹脂(Z350組)，病歷號為雙數(shù)的受試者材料選擇順序相反。臨床操作由3名有經(jīng)驗的醫(yī)師完成，操作過程進行標(biāo)準(zhǔn)化：(1)窩洞預(yù)備時不制備牙合面洞緣斜面；(2)在橡皮障隔離下，按照使用說明進行粘接處理和分層充填(每層<2 mm)，并充分光照(光照強度≥600 mW/mm2)；(3)調(diào)整咬合并拋光；(4)Ⅱ類洞使用分段式成形片和木楔，近髓處使用Dycal(Dentsply De Trey)間接蓋髓，必要時使用流動樹脂(Beautifil Flow F10/F02或Filtek Supreme Plus)洞襯。

術(shù)后1周(基線)、6個月、18個月及48個月，由另外兩名檢查者按照改良USPHS標(biāo)準(zhǔn)進行盲法評價，評價前檢查者進行培訓(xùn)和一致性檢測，每次復(fù)查時拍攝口內(nèi)彩照并制取硅橡膠印模和翻制石膏模型。

1.3 模型的三維測量與分析

對石膏模型進行激光三維掃描(Smart Optics Activity 800，精度10 μm)獲取患牙的數(shù)字圖像。運用逆向三維工程軟件(Geomagic Studio 12)分析患牙圖像，將復(fù)查時的患牙圖像(6、18、48個月)分別與充填后1周的患牙圖像進行匹配，匹配過程選擇全牙面最佳配準(zhǔn)(誤差<20 μm，參考點≥5 000點)，未選擇固定參考面。計算獲得患牙牙面及牙合面充填體的磨耗深度變化“地圖”，并給出每顆患牙牙面和充填體的所有高度減小部位的平均磨耗深度值，匹配過程如圖1所示(以37°牙合面充填體的掃描和配準(zhǔn)為例)。因患牙牙面高度變化值小，匹配后圖像中多顯示為綠色或黃色(綠色區(qū)域表示無高度變化)， 表明這些區(qū)域具有較好的匹配度。充填體磨損速率顯著高于牙面，因此充填體區(qū)域的高度變化值為負數(shù)。以全牙面上發(fā)生磨損的深度變化平均值(即高度變化值為負數(shù)的參考點變化量的平均值)代表充填體的磨耗深度，將所有同一時間點的磨耗深度值相加除以該時間點充填體總數(shù)得到該時間點充填體的平均磨耗深度值[14-18]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析(α=0.05)，BF組和Z350組充填體的存留率用Kaplan-Meier法進行預(yù)估，采用Wilcoxon秩和檢驗比較兩組充填體磨耗深度的差異，采用Mann-WhitneyU檢驗比較牙位和洞型對兩組充填體磨耗深度的影響，計數(shù)資料均采用χ2檢驗進行比較。

2 結(jié)果

2.1 患者及充填體的一般情況

本研究納入48名患者，其中43人完成了4年復(fù)查，5人分別在6個月、18個月和4年隨訪時因聯(lián)系方式改變、遷居異地等原因未能完成復(fù)查，4年回訪率為89.6%。

4年觀察期內(nèi)兩組共108個充填體出現(xiàn)脫落(兩組各1個)、繼發(fā)齲(兩組各1個)、充填體折斷(兩組各1個)和牙髓壞死(BF組1個)者共7個，總體存留率約95.8%(Kaplan-Meier生存分析)。

完成4年復(fù)查的43名患者共98個充填體中，排除正畸治療、酸蝕癥、其他牙齒治療過程中調(diào)磨患牙及評價為失敗的充填體后，最終納入35名患者共85個充填體(BF組43個，Z350組42個)進行磨耗分析。

2.2 充填體的磨耗深度變化

兩組充填體在6個月、18個月和4年復(fù)查時的牙合面磨耗深度和磨耗速率見圖2。兩種材料均在0～6個月中磨耗速率最快，且BF組的初期磨耗速率明顯大于Z350組，6個月時BF組的磨耗深度為(42±14) μm，Z350組為(37±13) μm，隨后磨耗速率趨于平緩，兩種材料的磨耗速率趨于一致，4年隨訪時BF組和Z350組的磨耗深度分別為(58±22) μm和(54±16) μm，兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，未發(fā)現(xiàn)牙位、洞形對磨耗深度有顯著影響(P>0.05)，具體見表1。

A and C, in vivo and scanning images of 37° restoration at baseline (1 week); B and D, in vivo and scanning images of 37° restoration after 4 years; E, align images by Geomagic Studio 12; F, difference image.

圖2 BF組和Z350組磨耗深度及磨耗速率隨時間的變化

2.3 充填體磨耗類型分布

兩組充填體4年后均產(chǎn)生了不同程度的磨耗，根據(jù)其磨耗特點，將其歸為兩種類型：Ⅰ型，充填體最先發(fā)生局部點狀磨耗，隨著時間推移，局部點狀磨耗深度增加，周緣出現(xiàn)磨耗，形成凹坑狀磨耗；Ⅱ型，充填體發(fā)生均勻磨耗，隨著時間推移，充填體磨耗面積均勻增大，磨耗深度均勻增加(圖3)。

表1 不同牙位和洞型對磨耗深度的影響

BF組和Z350組充填體的磨耗類型分布見表2，兩組的磨耗類型計數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

2.4 不同磨耗類型的磨耗深度分析

發(fā)生Ⅰ型磨耗的充填體中，BF組的磨耗深度明顯大于Z350組，且在術(shù)后6個月和4年時差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，圖4A)。發(fā)生Ⅱ型磨耗的充填體中，兩組的磨耗深度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，圖4B)。

表2 BF組和Z350組充填體磨耗類型分布

3 討論

本研究中，BF組和Z350組的4年存留率為95.8%，均符合美國牙醫(yī)協(xié)會(The American Dental Association，ADA)標(biāo)準(zhǔn)(3年存留率>90%)[20]。近年的臨床研究顯示，后牙復(fù)合樹脂充填體的4年存留率為89.2%～100.0%[2,21]，年平均失敗率約為0～3%[22]，最常見的失敗原因包括充填體部分折斷、牙齒折裂、繼發(fā)齲和牙髓問題等[21]，與本研究結(jié)果基本一致。

本研究采用了激光三維掃描模型的方法來定量評價復(fù)合樹脂充填體的磨耗。激光三維掃描儀的系統(tǒng)誤差為10 μm[18,23]，制取口內(nèi)印模和灌制模型過程的誤差約為6 μm[24]，因此，在復(fù)查模型(6、18和48個月)與術(shù)后即刻模型匹配過程中，將<20 μm的偏差設(shè)定為研究允許偏差范圍。本研究將廣泛使用的納米填料復(fù)合樹脂Z350作為對照，盡量減少模型制備、掃描和配準(zhǔn)對結(jié)果分析的影響，所得到的磨耗趨勢及材料之間磨耗量的差異是可信的。

A-D (pattern Ⅰ), the occlusal contact areas showed the deepest and fastest wear, lesser vertical loss around the areas; E-H (pattern Ⅱ), the wear was uniform; A and E, representative clinical picture; B and F, 6 months; C and G, 18 months; D and H, 48 months.

ADA標(biāo)準(zhǔn)要求用于后牙的復(fù)合樹脂的3年磨耗深度應(yīng)<100 μm[20]，本研究結(jié)果顯示，BF組和Z350組的4年磨耗深度分別為(58±22) μm和(54±16) μm，完全滿足后牙應(yīng)用。BF填料粒徑為0.01～4 μm，填料體積分?jǐn)?shù)為 68.6%，Z350填料粒徑為0.02～1.4 μm，填料體積分?jǐn)?shù)為78.5%。兩種材料的填料粒徑均較小，填料含量較高，而且均含有納米級剛性無機粒子。由于納米材料的表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，這兩種復(fù)合樹脂類材料都具有較高的耐磨性[24]。Palaniappan等[25]采用激光三維掃描測量納米填料復(fù)合樹脂(Filtek Supreme)48個月時的口內(nèi)垂直磨耗量為(79±26) μm，與本研究結(jié)果相差不大。

A, pattern Ⅰ; B, pattern Ⅱ.

本研究中兩種充填材料在前6個月的磨耗量迅速增加，約占4年總磨耗量的70%，6個月后磨耗速率趨于平緩，此現(xiàn)象與以往研究一致[25-27]。充填體邊緣在初期使用時可發(fā)生折斷、脫落，表現(xiàn)為初期磨耗深度迅速增加[28]，且充填初期承擔(dān)咀嚼壓力大的區(qū)域面積較大，造成該區(qū)域初期大量的材料喪失[29-30]。后期由于材料的磨損降低，在鄰近牙體組織的支持下與對牙合牙齒接觸減弱，承擔(dān)的咀嚼壓力相對降低，此時主要是食物引起的摩擦，使材料磨損速率下降并逐漸趨于平緩。本研究中的兩種材料均存在Ⅰ型和Ⅱ型磨損，其中Ⅰ型磨耗量顯著大于Ⅱ型磨耗量。Palaniappan等[26]在電子顯微鏡下觀察到復(fù)合樹脂充填體在重咬合接觸區(qū)的磨耗以疲勞磨耗為主，材料易產(chǎn)生裂紋、折斷，因此產(chǎn)生的磨耗量最大；在輕咬合接觸區(qū)，樹脂表面有大量因酸蝕產(chǎn)生的凹坑狀缺損，填料暴露、脫落，磨耗量僅次于重咬合接觸區(qū)；在非咬合接觸區(qū)，樹脂表面多為與食物排溢方向一致的淺劃痕，磨耗量最小。本研究中發(fā)生Ⅰ型磨耗的充填體多位于重咬合接觸區(qū)，因此磨耗量較大，發(fā)生Ⅱ型磨耗的充填體多位于輕咬合接觸區(qū)或無直接接觸區(qū)，因此磨耗量普遍低于Ⅰ型磨耗。除了以上兩種主要的磨耗類型外，本研究還觀察到7例酸蝕癥患牙(BF組5個，Z350組2個)，表現(xiàn)為牙齒磨耗量高于樹脂材料，充填體逐漸突出于周圍牙面，形成“樹脂島”，由于此種磨耗類型不能準(zhǔn)確計算出樹脂材料的磨耗量，因此在后期進行磨耗分析時將其排除。

本研究結(jié)果顯示，當(dāng)充填體位于重咬合接觸區(qū)時BF組的磨耗量大于Z350組，分析原因一方面與兩種材料的填料顆粒尺寸相關(guān)，Z350中填料顆粒為2 nm至1.4 μm，使其磨損后仍然能保持材料表面的光滑，降低材料的磨耗[31]，且小顆粒的填料間距小，可以更好地保護相對較軟的基質(zhì)部分，減少磨耗的發(fā)生[32]，有研究報道BF中存在10～50 μm的不規(guī)則填料顆粒，其表面更加粗糙[12,33]，進而增加材料的磨耗[11]；另一方面，由于BF材料基質(zhì)與傳統(tǒng)納米混合填料樹脂相比，具有更高的吸水性，使其更容易發(fā)生降解，從而增加其磨耗[34]，而且，釋氟材料的填料顆粒在釋氟過程中表面發(fā)生溶解，產(chǎn)生微間隙，降低了材料的微硬度[35]。本研究中位于重咬合接觸區(qū)充填體的樣本數(shù)量在總樣本中所占比例較低，因此兩種材料的總體平均耐磨性未顯示差別。

綜上所述，玻璃體的4年存留率和耐磨性均符合ADA標(biāo)準(zhǔn)，用于后牙牙合面重咬合接觸區(qū)的直接充填修復(fù)時，玻璃體的耐磨性略遜于復(fù)合樹脂，用于非重咬合接觸區(qū)時，二者之間無明顯差異。