由于外伤、龋坏、磨损等原因常导致牙体组织的缺损而形成残根残冠，临床上常采用桩核冠对残根残冠进行修复。影响桩核冠修复后患牙抗折强度的因素包括：冠修复体的设计、桩核系统的选择、牙本质肩领形态等。大量研究表明，牙本质肩领是影响桩核冠修复体强度最重要的因素[1,2,3]。保留至少1.5 mm高、1.0 mm厚的360°牙本质肩领对提升桩核冠修复体抗折强度有重要作用，其产生的“箍效应”能将残根、桩核和全冠联接为一体，加强固位和抗力[4]。然而，在临床实际修复残根残冠过程中，常遇到牙体组织缺损较大的情况，难以保留完整的牙本质肩领，而对于牙本质肩领存留位置的变化是否对桩核冠修复后的抗折强度有影响，相关的研究报道相对较少[5]。下颌切牙位于牙弓前部，易受外伤而产生松动或折裂，体积也是全口牙中最小的，牙体组织也较为薄弱，然而，关于下颌切牙的研究相对较少。因此，本研究的目的在于探讨和分析不同牙本质肩领形态的下颌切牙进行纤维桩核冠修复后的抗折强度。

1、材料与方法

1.1体外力学试验

1.1.1主要材料和仪器

40颗因牙周问题拔除的的下颌切牙；Meliodent义齿基托树脂；玻璃纤维复合树脂根管桩(康特威尔登特齿科，美国);光固化复合树脂(3M,美国);树脂型玻璃离子水门汀(3M,美国);硅橡胶印膜材料(HUGE);F3/Ergo平行研磨仪(Degussa,德国);CSS-44100电子万能试验机(长春试验机研究所);电子数显卡尺(精度0.01 mm,上海量具刃具有限公司)。

1.1.2样本制作

(1)样本收集：收集3个月内因牙周问题拔除的40颗下颌切牙作为样本牙，纳入标准：单根，根尖发育完全，冠根外形相似，无龋坏，无充填体，10倍放大镜下检查无隐裂或折裂，用精度0.01 mm游标卡尺测量样本牙的牙根长度、颊舌径和近远中径(各项测量数据见表1),测量数据经SPSS 22.0软件进行单因素方差分析，40颗样本牙3项指标测量值均差异无统计学意义(P>0.05;(2)根管治疗：用金刚砂片沿垂直牙长轴方向于釉牙骨质界上2.0 mm处截冠，常规开髓、拔髓、根管预备，使用3%双氧水和生理盐水交替冲洗，纸尖干燥，用牙胶尖和根充糊剂填充根管，以氧化锌封口，常温保存于生理盐水中备用；(3)样本分组制备：所有离体牙随机分为A、B、C、D、E组，每组8个样本，各组的设计方案如下：A组：无牙本质肩领；B组：保留颊侧牙本质肩领；C组：保留舌侧牙本质肩领；D组：保留近中牙本质肩领；E组：保留高度为2.0 mm的完整牙本质肩领作为对照组，牙本质肩领高均为约2.0 mm,厚约1.0 mm,将所有样本牙固定在平行研磨仪上，按分组设计制备不同形态的牙本质肩领；(4)桩核冠修复：所有样本牙使用纤维桩配套扩孔钻形成桩道，按扩孔顺序依次将根管扩充至直径为1.6 mm,桩长为根长的3/4,保留根尖4.0 mm填充物，将玻璃纤维桩植入根管内并用树脂粘接 剂完成粘接,采用光固化树脂完成核的制作，按全冠预备标准进行预备，将所有样本置于平行研磨仪上进行精修，形成宽度为0.8 mm,聚合度为5°的肩台，用玻璃离子水门汀粘固金属全冠；(5)样本包埋：用浸蜡法(在控制蜡的温度和浸入时间的情况下)在牙根表面融附厚度约0.2～0.3 mm的蜡，以模拟牙周膜厚度，调拌自凝塑料倒入模具内，在自凝塑料面团期将样本牙埋入模具正中央至釉牙骨质界下1.0～2.0 mm,待自凝塑料完全固化后取出样本牙，去除残留的蜡，注入硅橡胶印膜材料，再次放入样本牙，按压直至硅橡胶完全固化，试件在37℃的潮湿环境中保存备用(图1)。

1.1.3抗折强度测试

通过特制的夹具把试件固定于电子万能材料试验机上进行静载试验，加载点位于颊尖颊斜面的1/3处，加载角度与牙长轴呈45°,以1.0 mm/min的速度持续加载直至试件任意一处发生折裂(图2),记录折裂时的荷载数值和折裂形式。折裂形式包括可修复性折裂(桩脱位，桩核折裂，根折裂位于自凝树脂平面以上)与不可修复性折裂(根折裂位于自凝树脂平面以下)。

1.1.4统计学分析

使用统计学软件SPSS 22.0对5组样本的折裂荷载平均值进行单因素方差(One-way ANOVA)分析，差异有统计学意义的组进行LSD法两两比较。折裂形式的组间差异性检验采用Fisher精确概率法分析。检验水准均设定为α=0.05,以P<0.05为差异有统计学意义。

1.2三维有限元模拟

(1)从所有筛选好的离体牙中选取一颗牙体完好、形态正常的作为样本， 并采用CBCT对样本牙进行扫描；(2)将扫描数据导入Mimics 17.0软件中，通过调整阈值提取出髓腔、牙釉质、牙本质，并构建出相应的构建出下颌切牙的三维模型；(3)在Geomagic studio 16软件中修复模型上的缺陷，使模型表面光滑，然后提取模型的轮廓线，划分曲面区域，构造合理数量的模型曲面片及构造格栅，最后拟合成曲面；(4)在建立的下颌切牙的三维模型的基础上进行桩核冠修复的模拟，在Creo软件中构建修复体模型的各个结构的模型，包括牙槽骨、牙周膜、五种不同缺损形态的牙本质、树脂核、金属冠、粘接剂、纤维桩、牙胶尖，并按照桩核冠修复体各部分的实际位置进行模型装配；(5)将模型导入ANSYS workbench 18.0,进行网格划分(图3),输入各组成部分的材料力学参数(表2),将牙槽骨底部设定为刚性约束，并对有限元模型加载静态载荷，加载点位于颊尖颊斜面的1/3处，加载角度与牙长轴呈45°,载荷大小为100 N(加载方式如图4所示)。根据材料力学的原理，假设各种材料均为各向同性、连续、均质的线性弹性材料，各部分间没有相对滑动，材料受力后有小变形量[6]。

2、结果

2.1体外力学分析结果

2.1.1抗折强度

5组样本折裂荷载如表3所示，各组数据经单因素方差检验，5组之间的差异具有显著性(P<0.05);进而用LSD法进行两两比较(比较结果见表4),结果显示：B组和E组的抗折强度在同一水平上(P>0.05,P=0.944),C组和D组的抗折强度在同一水平(P>0.05,P=0.781),并且B组和E组的抗折强度大于C组和D组，A组抗折强度显著小于其余4组(P<0.05)。

2.1.2折裂形式

各组试样折裂形式见表5。其中C组全部为可修复性折裂；D组与E组各出现1例不可修复性折裂；A组有2例为不可修复性折裂；B组仅有1例为可修复性折裂；大部分折裂为从牙颈部颊侧向舌侧横折或斜折。用Fisher精确概率法对折裂模式比例进行统计学分析，检验水准为α=0.05,P=0.01,差异有统计学意义。

2.1.3抗折力-位移曲线

各组样本的抗折力-位移曲线如图5所示，读取试件的加载数据，在Excel文档中绘制由力和位移两组参数组成的散点图，得出各组每个试件的抗折力-位移曲线，并从每组各选取一个具有代表性的图，作为每组试件的结果。

2.2有限元分析结果

有限元分析的结果显示，5组模型的Von Mises应力峰值均出现在远离加载区域的牙颈部舌侧位置(图6)。保留完整2.0 mm牙本质肩领时，剩余牙体组织的应力分布情况与保留颊侧牙本质肩领时和保留舌侧牙本质肩领时的应力分布情况接近，应力分布较为均匀，Von Mises应力最大的区域在30～35 MPa范围内；而保留近中侧牙本质肩领和无牙本质肩领时均在牙颈部舌侧位置出现了不同程度的应力集中，Von Mises应力最大的区域在35～40 MPa范围内。说明2.0 mm完整牙本质肩领组，颊侧肩领组和舌侧肩领组在受力时应力分布均匀，应力相对较小，也没有产生应力集中现象，牙体组织在受力时力的分布更为均匀，使得桩核冠修复体的抗折力得到了提高；而近中肩领组和无肩领组在受力时产生的应力更大，而且出现了应力集中的现象，使得牙体组织更易发生折裂，不利于提高桩核冠修复体的抗折力。

3、讨论

研究表明，下颌切牙区男性的最大咀嚼力约为116～137 N,女性约为114～116 N[7]。日常咀嚼食物所需额的咬合力大约为最大咬合力的一半，即约为57～69 N,无肩领组的抗折力(94.89±32.14) N明显低于其余各组，且小于正常最大咀嚼力的范围。说明在没有牙本质肩领的情况下，尽管进行桩核冠修复后牙体的强度可以满足日常咀嚼功能的需要，但遇到较大咬合力时仍可能有很大风险会使修复体发生折裂。

牙本质肩领对根管治疗后残根残冠的修复有重要意义，经过根管治疗的残根残冠，由于剩余牙体组织缺乏牙髓提供的营养支持、牙体牙本质胶原纤维交联的缺失和剩余牙体组织对外力的感知能力下降等原因常导致牙齿根管治疗后弹性模量变小、抗剪强度和抗拉强度下降，使牙齿变脆，更容易发生折裂[8]。当受到外力时，保留至少1.5 mm高、1.0 mm厚的360°环形牙本质肩领可以抵消水平和侧向的应力，将外力传递到牙根及牙周组织，进而加强修复体的抗折强度[9]。体外力学试验结果显示，2.0 mm完整肩领组在抗折强度上与颊侧肩领组在同一水平(P=0.944),且大于其余三组样本；无肩领组抗折强度明显小于至少存留一壁2.0 mm高、1.0 mm厚牙本质肩领的其余各组。有限元分析结果显示，保留完整2.0 mm牙本质肩领时，剩余牙体组织的应力分布情况与保留颊侧牙本质肩领时和保留舌侧牙本质肩领时的应力分布情况接近，应力分布较为均匀，应力相对较小；而保留近中侧牙本质肩领和无牙本质肩领时均在牙颈部舌侧位置出现了不同程度的应力集中，应力相对较大。说明，保留至少2.0 mm完整牙本质肩领可以有效提高桩核冠修复后牙体的抗折强度。对于不能保留完整牙本质肩领的的患牙，保留一壁2.0 mm高、1.0 mm厚的牙本质肩领也可以显著提升牙体进行纤维桩核冠修复后的抗折强度。

纤维桩因其生物相容性好、透明、透光、弹性模量与牙本质接近、粘接后易取出等诸多优越性能得到了广泛的应用；纤维桩与金属桩相比，其桩核本身的抗折强度虽不如金属桩核，但其折裂方式有利于再修复[10]。纤维桩的弹性模量与牙本质的弹性模量相近(牙本质的弹性模量约为18.6 GPa[11],玻璃纤维桩的弹性模量约为36 GPa[12]),当桩核冠修复体在受到外力时，纤维桩和牙本质会形成一个整体的抵抗力系统，力可以通过纤维桩核沿牙本质均匀传递至牙根部，避免形成局部应力集中从而造成折裂，对剩余牙体组织有保护的作用，可以有效的避免根折的发生[13]。从本实验的抗折力-位移曲线图中可以看出，曲线中出现一个明显转折点，此时牙体已经发生折裂，纤维桩核修复体与牙本质之间的粘接 可能已经断开，但牙体仍能够继续承受荷载。这说明当纤维桩核修复体受到外力时，纤维桩可与牙本质一起弯曲，使应力能够沿根管壁均匀传导，起到了缓冲应力的作用。从体外力学试验的结果来看，大多数样本牙为可修复性折裂，少数为不可修复性折裂，所有样本牙中可修复性折裂占72.5%,这说明纤维桩可以保护剩余牙体组织，有效的避免根折的发生。

本实验中，大部分的不可修复性折裂发生在颊侧肩领组，从折裂形式来看，基本所有折裂都是从牙颈部颊侧向舌侧横向产生折裂；有限元分析结果显示，五组模型的Von Mises应力峰值也都出现在牙颈部舌侧位置，这可能和下颌切牙受外力时最先受到颊侧牙本质肩领的抵抗有关。从冠的旋转趋势来看，当下颌切牙桩核冠修复体受外力作用时，冠的旋转最先受到靠近外力的颊侧牙本质肩领的抵抗；而在远离外力的舌侧，冠的旋转首先要破坏的则是靠近外力的颊侧牙本质与釉牙骨质界处的桩核之间的粘接 力，当牙体承受的外力超过粘接 力时，即会在舌侧发生根折或桩折，这可能也是牙本质肩领位置能够影响抗折强度的原因之一[14]。体外力学试验的结果显示，颊侧肩领组抗折强度与2.0 mm完整肩领组相比无显著性差异，且抗折强度都大于其余三组样本；有限元分析结果显示，2.0 mm完整肩领组与颊侧肩领组剩余牙体组织的Von Mises应力峰值相对较小。 这说明，颊侧肩领组和2.0 mm完整肩领组因为有靠近外力侧的颊侧牙本质肩领的存在，可以有效抵抗外力，提高桩核冠修复体的抗折强度。舌侧肩领组、近中肩领组和无肩领组因缺少颊侧牙本质肩领，不能直接抵抗来自颊侧的外力，抗折强度要低于颊侧肩领组和2.0 mm完整肩领组。在以往的研究中，大部分学者认为尽量保留完整的牙本质肩领可以显著提高牙体的抗折强度[1,2,3,4,5],而本研究的结果说明完整牙本质肩领不一定对牙体抗折强度起决定性作用，关键在于肩领存留的位置是否靠近受外力的一侧。下颌切牙主要受到来自上颌中切牙由颊侧产生的咬合力，因此在临床修复下颌切牙的过程中，建议尽量保留靠近主要受力侧的颊侧牙体组织，可能会有助于增强修复后牙体的抗折强度。

综上所述，牙本质肩领形态对提高患牙的抗折强度有重要作用，保留至少2.0 mm完整牙本质肩领可以有效提高患牙的抗折强度，但完整牙本质肩领不一定对牙体抗折强度起决定性作用，肩领存留的位置是否靠近受外力的一侧也是一个关键的因素。在修复下颌切牙的过程中，对于不能保留完整牙本质肩领的的情况，尽量保留颊侧牙体组织有助于增强纤维桩核冠修复后牙体的抗折强度。纤维桩作为一种有效的保留残根残冠的修复方式，可以保护剩余牙体组织，有效的避免根折的发生，有利于二次修复。本文采用三维有限元分析的方法验证了体外力学试验结果的准确性，得到了一个较为直观的分析结果，弥补了体外力学试验无法分析应力分布情况的不足。

参考文献：

[3]方圆圆,陈杰,张静亚,等.牙本质肩领厚度和高度对前磨牙抗折性的影响[J].安徽医科大学学报,2017,52(10):1559-1563.

[5]孟庆飞,张甲第,孟箭.不同桩核材质和牙本质肩领包绕度对残根抗折力影响的实验研究[J]现代口腔医学杂志,2019,33(6).349-352.

[6]康婷,石思琼,赵威,等.上颌第一前磨牙舌尖斜形折裂不同修复设计的有限元分析[J].口腔医学研究,2019,35(10):953-956.

[7]皮昕.口腔解剖生理学[M].第7版.北京:人民卫生出版社,2012.

[9]蔡跃,黄英,张慧,等有限元分析上颌中切牙唇､舌向斜形缺损后纤维桩核冠修复三维模型的应力分布[J中国组织工程研究,2017,21(30).4823-4829.

[10]任桂芳.玻璃纤维桩与纯钛金属桩桩冠修复的临床效果分析[J].口腔医学研究,2019,35(10):957-960.

[11]赵楚翘,徐一驰,刘定坤,等.髓腔固位冠及桩核冠修复下颌第一磨牙大面积缺损的生物力学分析[J].口腔医学研究,2018,34(5):513-517.

[12]张孝霞,韩丁,朱庆林,等大面积缺损的下颌第一前磨牙桩核冠与高嵌体修复的三维有限元分析[J].牙休牙髓牙周病学杂志,2018,28(5):265-269.

[13]张珠巧,尹东青,李广悦,等.牙本质肩领形态对上颌前磨牙桩核冠的体外抗力研究分析[]重庆医科大学学报,2019,44(9):1212-1215.

[14]苏恩典,吴凤鸣.不同位置和高度的单壁箍结构对牙根抗力影响的实验研究[J].口腔医学,2013,33(5):303-306.

文章来源：李洋,王时越,祁麟.牙本质肩领位置对下颌切牙抗折强度影响的研究[J].口腔医学研究,2021,37(10):945-950.