不同牙本質肩領和冠根比對前磨牙殘根纖維樁修復后抗折力影響的實驗研究

陳雨昕，王情情，李迎梅，李欣然，孟慶飛，孟 箭

因外傷、齲病等造成的冠部牙體組織大面積缺損，尤其是近齦緣或齦下的殘根，常需先對牙齒行根頸部處理(冠延長術或根牽引術)，再進行樁核冠治療[1-2]。其預后往往受到樁核材質[3-5]、牙本質肩領[1，6-8]、冠根比[9-12]、剩余牙體組織量[5]、粘接系統的選擇[13]等多因素影響。研究證實，牙本質的保存可以使牙齒的抗力大大提高[14]。臨床上，當殘根齦方牙體硬組織不足時，常通過正畸牽引或牙冠延長的方法來獲取肩領。肩領升高，冠根比值也隨之增加，但是，當臨床冠根比超過1時，可能會造成牙齒抗力的下降[10]。因此，在殘冠殘根修復時，肩領與冠根比之間應如何匹配以利于抗力，目前相關研究尚少。為此，本文以前磨牙殘根為研究對象，通過模擬冠延長術在根頸部預備連續不同高度的肩領(對應著不同的臨床冠根比值)，探討肩領與冠根比對前磨牙殘根纖維樁核冠修復后抗力的影響。

1 材料與方法

1.1 試件制作

下頜第一前磨牙40顆，收集2021年3—4月于徐州市中心醫院因正畸拔除的年輕恒牙，牙齒無明顯裂紋、吸收、齲壞及充填體等，形態完整，尺寸相近，為單根且單根管[15]。常規根管預備及根管充填后浸于常溫下0.9%生理鹽水中1周。所有牙齒牙冠自頰側釉牙骨質界上方2.0 mm處切除，保留長約(15.0±1.0)mm的殘根樣本。用纖維樁匹配的預備鉆和完成鉆(#2，3M公司，美國)預備深度為11.0 mm的樁道，常規沖洗干燥，根管口以牙膠封閉。

將40顆殘根隨機分為5組，每組8顆。游標卡尺(精度0.01 mm，美耐特，德國)測量并記錄各組殘根根長、頸部斷面各根管壁近遠中徑、頰舌徑以及近中、頰、舌、遠中壁的寬度。通過單因素方差分析所有組別殘根樣本具有均衡可比性(P>0.05，表1)。

表1 每組殘根測量相關數據Tab.1 Mean dimensions of root lengths and neck section widths in each group n=8，mm

各組樣本設計與預備要求如下(圖1)。

A0組：對照組，無肩領設計。將薄層樹脂粘接劑(Single Bond Universal，3M，美國)均勻地涂布于#2玻璃纖維樁表面及根管內壁，輕吹3 s，光固化10 s，用樹脂水門汀(RelyX Ultimate，3M，美國)將纖維樁粘固于殘根樁道內，光固化20 s，樹脂塑核(Z350XT，3M公司，美國)。用平行研磨儀(HOLEX，德國)進行牙體預備，預備完成后的樹脂核高4.0 mm，軸壁聚合度6°，肩臺統一為0.8 mm寬的凹面肩臺。

A1、A2、A3、A4組：通過模擬冠延長術在殘根頸部分別制備1.0、2.0、3.0、4.0 mm高的肩領。其余各組要求、操作均同A0組。

統一經CAD-CAM制作冠厚2.0 mm、下頜第一前磨牙形態的鈷鉻全冠。粘冠完成后，自全冠頸緣下方2.0 mm包埋于自凝塑料中，完成試件制作。以模擬牙槽嵴頂的包埋平面為界，計算各組試件的臨床冠根比(臨床冠長與骨內根長的比值)依次為0.62、0.75、0.91、1.10和1.33(圖1)。

C：臨床冠長；R：臨床根長；C/R：臨床冠根比

1.2 力學測試

將試件放置于MTS810實驗機(MTS Systems，美國)上，其加載頭與牙長軸根方成135°，與試件頰尖頂部輕微接觸，施以1.0 mm/min的加載速度，記錄試件折裂時的最大載荷及斷裂模式。

1.3 統計學分析

采用SPSS 26.0，通過單因素方差分析(one-way ANOVA)所有組別樣本的折裂載荷，用Tukey HSD檢驗進行組間比較。通過回歸方程及擬合曲線分析牙本質肩領與冠根比在影響牙體抗力時的內在關聯性；精確概率法比較各組試件斷裂模式差異。檢驗水平為α=0.05。

2 結 果

如表2所示，單因素方差分析結果表明：不同高度肩領與不同冠根比可顯著影響殘根的抗力(F=32.968，P=0.000)。各組間比較可見，除A0與A4、A1與A2組間外，其余各組間試件折裂載荷比較均具有統計學意義(P<0.05)。在模擬冠延長術的方法下，殘根制備的肩領為1.0～2.0 mm且對應的冠根比<1時，與無肩領組相比，牙體的抗折力出現顯著性增加；但是，當肩領高度≥3.0 mm時，牙體的抗折力逐漸減低，而此時的冠根比值>1。各組樣本中大部分斷裂部位大致為垂直于牙長軸的根頸部上1/3折裂(即水平型根折)。組間斷裂模式對比差異無統計學意義(P>0.05)。

表2 試件折裂時的折裂載荷及斷裂模式Tab.2 Fracture load and fracture pattern of each group n=8

為了進一步探討肩領與冠根比在影響殘根抗力過程中的內在聯系，將肩領高度記作x，折裂載荷記作y，各組數據經統計學檢驗可獲得肩領高度與牙體折裂載荷關系的回歸方程：y=-0.13x2+0.5x+0.58(0≤x≤4)及擬合曲線(圖2)。由回歸方程計算可得，當牙本質肩領高度為1.92 mm時，牙齒的折裂載荷達到峰值，此時的冠根比值為0.90。

圖2 5組牙體折裂載荷均值及其對應的擬合曲線圖(0≤x≤4)Fig.2 Mean fracture loads of each group and the fitted curve of fracture loads of five groups(0≤x≤4)

3 討 論

修復前磨牙殘冠殘根時，樁核材質、肩領、冠根比、剩余牙體組織量均為其抗力的主要影響因素[1，3-12]。其中，肩領的作用已得到多數實驗及臨床研究的證實[1，7-8]。但是，肩領也存在負效應，孟慶飛等[11]研究發現，在模擬牙冠延長術或正畸牽引術制備殘根頸部肩領時，隨著預備的肩領高度增高，牙體的折裂載荷反而會出現降低。通過計算其對應的臨床冠根比可得，使牙體折裂載荷出現降低的冠根比>1。因此，在殘冠殘根保存修復時，如何客觀地分析和匹配肩領與臨床冠根比之間的關系尤為重要。為此，在肩領設計時，通過模擬牙冠延長術在殘根頸部設計了0.0～4.0 mm系列高度的肩領梯度，并使樁核全冠修復后牙齒冠根比均勻分布于1周圍，擬通過力學加載實驗及回歸方程計算獲得最有利于殘根抗力的肩領高度及相應的冠根比值，從而更好地指導臨床殘冠殘根的保存。為了使實驗結果更具科學性，使用了因正畸新鮮拔除的年輕下頜單根管第一前磨牙，同時保證各組樣本間均衡可比(P>0.05，表1)，從而有效降低樣本在各組之間的差異對結果產生的偏倚。

玻璃纖維樁的彈性模量約為30 GPa，牙本質約為17 GPa[14，16]，相近的彈性模量有利于應力的均勻分散與傳導，避免了應力集中于根部。因此在本研究中，試件的折裂形式以根頸部上1/3為主(表2)，減少了根尖部折裂的發生，易于二次修復。

冠根比指的是牙齒冠、根長度之比，包括解剖冠根比與臨床冠根比兩類。解剖冠、根以釉牙骨質界為分界；而臨床冠根比則以牙槽骨水平線來劃分，本研究中所說的冠根比特指臨床冠根比[17]。在臨床上，隨著殘根頸部牙槽骨的喪失，牙齒受載后的旋轉中心向根方移動，作為支點冠方動力臂的冠部牙體組織高度增加，動力臂的增加使得牙齒折裂所需的力就越??；同時，作為支點根方阻力臂的根部牙體組織減少，牙根的直徑隨之減少，根管壁逐漸趨于薄弱，牙齒的抗力相應降低。綜上，牙齒的冠根比增加，使得牙齒更容易受到側向力的不利影響而折斷[18]。然而，一定高度的肩領通過其產生的箍效應分擔了一部分的側向力，使得牙齒在較大的冠根比下，仍然可以具備一定強度的抗折性能。有學者通過有限元研究發現，冠根比的增加并不一定會導致牙齒承受載荷下降，一定高度肩領使得旋轉和位移的軸向力臂減少從而增加了抗力[19]。在本實驗研究中，在根頸部預備1.0～2.0 mm的肩領，抗折能力有了一定程度的提高，此時的冠根比保持在1以內，這一結果進一步證實了肩領在殘冠殘根保存修復中的作用。

多位學者認為，就牙體抗力而言，1∶2的臨床冠根比被認為是理想的，1∶1.5是可以接受的，1∶1被認為是最小的，這樣的比例方可保證修復效果[18，20-22]。因此，相較于肩領為1.0～2.0 mm的組別，采用模擬冠延長術制備的肩領為3.0～4.0 mm的組別，牙槽骨向根部退縮，以牙槽嵴頂為支點的冠部動力臂增加，牙槽嵴頂平面的殘根橫斷面直徑變細，因肩領設計帶來的正向箍效應不足以抵抗因冠根比增加和牙根變細帶來的牙齒抗力降低，因而A3、A4組牙體的抗折力出現顯著性降低，而通過計算可得此時的冠根比恰好亦>1(分別為1.10和1.33)；此外，通過回歸方程和擬合曲線進一步計算得知，當肩領高度為1.92 mm時，殘根的折裂載荷達到最大值，此時的臨床冠根比為0.90。由此可見，在殘冠殘根保存修復時，肩領與冠根比在影響牙體抗力方面，確實存在一定的內在聯系，就本研究而言，當樁核全冠修復后冠根比在0.90以內時，肩領對殘根抗力的影響呈正效應；但當冠根比>0.90時，這種影響則轉為負效應。