明先慶,張紫薇,王子添,陳心蕾,羅頤辰,張 瑋

當磨牙發(fā)生大面積缺損時,其機械性能降低,發(fā)生牙折的可能性大幅上升[1]。臨床上一般會選用樁核冠進行修復[2]。目前磨牙樁核多采用鑄造金屬樁核、預成纖維樁樹脂核[3],CAD/CAM纖維樁核因其良好的生物相容性和優(yōu)良的機械性能,也被逐漸用于臨床。氧化鋯全瓷冠在后牙修復中應用廣泛,其主流加工方法為CAD/CAM切削加工[4-5]。

對于磨牙樁核冠修復來說,樁核冠的密合性是影響修復體使用壽命的重要因素之一[6]。但是目前關于CAD/CAM纖維樁核、鑄造金屬樁核、預成纖維樁樹脂核3種樁核切削氧化鋯全瓷冠修復內部及邊緣適合性之間的差異鮮有報道。本實驗旨在研究這3種樁核和切削氧化鋯全瓷冠修復后的邊緣及內部適合性的差異,并與無樁核基牙切削氧化鋯全瓷冠作對比,探究不同樁核對切削全瓷冠邊緣及內部適合性的影響,為臨床磨牙樁核冠選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料和設備

ISOmet 1000低速切割機(Buehler,美國),P型鉆(MANI,日本),超硬石膏(Silky Rock,美國),玻璃纖維增強樹脂塊(北京歐亞瑞康新材料科技,中國),預成玻璃纖維樁、樹脂粘接劑(RelyXTMUnicem AplicapTM)、光固化復合樹脂(3M ESPE,美國),氧化鋯可切割瓷(愛迪特,中國),加成型硅橡膠印模材料(DMG Silagum,德國),D2000口外掃描儀、Trios3口內掃描儀、3Shape Dental System CAD軟件、光學印模采集系統(tǒng)(3Shape,丹麥),Mgics(Materialise,比利時),Dentalfr?se Multi 5X數(shù)字化齒科切削機床(R+K CAD/CAM,德國),3D偏差分析軟件(Geomagic Wrap 2021,美國),Prism 9(GraphPad Software,美國)。

1.2 實驗方法

1.2.1 離體牙的選擇和分組

經患者知情同意,選擇2022年3月—6月在南京醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院因牙周病拔除的上頜第一磨牙32顆,納入標準如下:磨牙無齲壞、無缺損、無裂紋、無充填體或修復體、無明顯變異,未行根管治療,形態(tài)、大小相似(冠部頰舌徑10～12 mm,冠部近遠中徑7～9 mm,根長10～13 mm)。將32顆磨牙隨機分為4組(n=8):A組鑄造純鈦樁核組,B組預成纖維樁樹脂核組,C組CAD/CAM纖維樁核組,D組無樁核基牙組。用精度為0.01 mm的游標卡尺分別測量4組磨牙頰舌徑、近遠中徑及牙根長度并記錄,使用Prism 9統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析,4組樣本冠部尺寸和根長差異無統(tǒng)計學意義(表1)[7]。

表1 各組磨牙尺寸測量數(shù)據(jù)Tab.1 Crown size and root length of molars from each group

1.2.2 實驗樣本制作

將A、B、C組離體牙在釉牙骨質界冠方2 mm處,用低速切割機垂直于牙體長軸截冠。常規(guī)根管預備、根管充填,磷酸鋅暫封根管口。將預備后的離體牙放生理鹽水中常溫保存?zhèn)溆?1周后取出離體牙行根管和牙體預備。使用P型鉆對腭根和近頰根進行樁道預備,直徑達根徑的1/3,保留根尖部3～5 mm的根尖封閉區(qū),逐級擴大根管,成形鉆修整樁道。使用金剛砂車針去除髓腔倒凹形成2°～5°的外敞洞形,牙本質肩領高2 mm,并于釉牙骨質界處預備出寬1 mm直角肩臺,完成根管和牙體預備。

1.2.3 樁核制作及全冠預備

A組鑄造純鈦樁核:硅橡膠+固位釘制取根管印模,石膏代型灌制,主樁核和插銷樁蠟型制作,使用純鈦包埋鑄造純鈦樁核。要求完成后基牙冠部高度為4 mm,核部邊緣線與牙本質肩領外側邊緣線齊平,軸面聚合度為5°～8°。

B組預成纖維樁樹脂核:將根管樁道氣槍輕吹,紙捻拭干,為腭根和近中頰根選擇兩根適合的預成玻璃纖維樁,要求預成纖維樁能達到樁道預備長度,且提拉時有阻塞感。使用樹脂粘接劑對預成纖維樁進行粘接,光固化后進行樹脂核堆塑,核部堆塑標準同A組。

C組CAD/CAM纖維樁核:硅橡膠+固位釘制取根管印模,口外掃描儀掃描根管印模獲取數(shù)字化印模模型,將印模模型翻轉即可獲得患牙剩余牙體及根管形態(tài)的三維數(shù)字化模型,接著使用數(shù)字化設計軟件,選定樁核邊緣線,核部設計參考上述標準,預留粘接間隙為40 μm,設計完成一體化樁核。導出整體設計模型為立體光刻文件格式(stereo lithography,STL),后用Magics的分割工具分割出插銷樁。保存當前樁核設計模型,數(shù)字化齒科切削機床根據(jù)模型數(shù)據(jù)切削玻璃纖維增強樹脂塊生成CAD/CAM纖維樁核。

將加工完成的各組樁核復位于離體牙上,保證樁核能夠被動完全就位。樹脂粘接劑粘固樁核,除去多余粘接劑,光固化。樁核粘接完成之后,檢查修改使24顆基牙的樁核長軸與離體牙長軸一致,光滑連續(xù)且線角圓鈍,全部基牙高度為4 mm,軸面聚合度為5°～8°,肩臺為1 mm寬的直角肩臺。

D組無樁核組磨牙按照上述基牙形態(tài)進行預備,預備完成后均位于牙本質層(圖1)。

1.2.4 切削氧化鋯全瓷冠制作

采用Trios 3口內掃描儀掃描上述預備完成的磨牙,并通過數(shù)字化設計軟件對基牙的全瓷冠進行設計,冠軸面厚度為1.0～1.5 mm,牙合面厚度為1.5 mm,牙尖厚度為2.0 mm,冠邊緣厚度1.0 mm[8],同時設置冠邊緣及內部粘接劑厚度為40 μm。將設計完成的冠部模型以STL格式輸入數(shù)字化切削設備,切削氧化鋯瓷塊制作全瓷冠,后置于燒結爐中燒結。

1.2.5 全瓷冠適合性測量

使用金剛砂車針在牙根上磨出數(shù)個定位點(圖2A),方便后期擬合。在全瓷冠的組織面注入輕體硅橡膠,并將其分別就位于相應的基牙上,施加50 N垂直于牙冠的壓力使輕體硅橡膠溢出冠邊緣,并持續(xù)加載至輕體完全凝固。用手術刀片小心去除溢出的輕體,取下全冠,得到帶有硅橡膠薄膜的代型32個[9](圖2A)。用D2000口外掃描儀對帶有硅橡膠薄膜的代型進行掃描,掃描結束后去除硅橡膠薄膜對各代型進行二次掃描,將兩次掃描獲得的文件以STL格式保存。

A:帶硅橡膠薄膜的代型;B:全瓷冠整體適合性的3D偏差色譜;C:全瓷冠內部適合性的3D偏差色譜;D:全瓷冠邊緣適合性的3D偏差色譜圖2 全瓷冠適合性測量Fig.2 Adaptation measurement of monolithic zirconia crown

將帶有硅橡膠薄膜和不帶有硅橡膠薄膜的掃描文件分別導入Geomagic Wrap 2021軟件,以去除硅橡膠薄膜的代型作為對照,測量分析帶有硅橡膠薄膜的代型與對照代型的3D偏差色譜(圖2B),得到硅橡膠薄膜的厚度,即粘接劑的厚度。冠內部適合性:整個基牙表面到全瓷冠內表面的垂直距離(圖2C);冠邊緣適合性:肩臺到全瓷冠邊緣的垂直距離[10](圖2D)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計過程中需去除3D偏差為負的數(shù)值,因為這些數(shù)值代表牙冠比基牙小,不符合實際情況[11]。

1.3 統(tǒng)計學分析

采用Prism 9統(tǒng)計軟件對4組冠邊緣、冠內部的適合性進行方差分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

4組冠內部和邊緣適合性測試結果如表2所示,基牙類型和測量位置均對適合性有影響(P<0.05),且兩者之間存在交互作用(P=0.02)。

表2 各組全瓷冠內部及邊緣適合性的比較Tab.2 Comparison of internal and marginal adaptation of four groups of monolithic zirconia crowns

冠內部適合性:無樁核基牙組冠內部適合性最佳,為(88.83±9.47)μm,優(yōu)于鑄造純鈦樁核組、預成纖維樁樹脂核組、CAD/CAM纖維樁核組(P<0.05),每列不同上標字母的組間差異顯著(P<0.05)且后三組冠內部適合性之間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

冠邊緣適合性:無樁核基牙組、預成纖維樁樹脂核組、CAD/CAM纖維樁核組三組冠邊緣適合性之間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),鑄造純鈦樁核組冠邊緣適合性最差,為(99.43±4.69)μm。

同組冠內部與邊緣適合性對比:無樁核基牙組的冠內部與邊緣適合性較為一致(P>0.05),鑄造純鈦樁核組、預成纖維樁樹脂核組、CAD/CAM纖維樁核組均為冠邊緣適合性優(yōu)于內部適合性(P<0.05)。

3 討 論

冠部適合性是評價口腔固定修復效果的重要指標。研究表明全冠與基牙的邊緣間隙過大會導致菌斑聚集、微滲漏、繼發(fā)齲,對基牙和牙周組織造成損傷[12]。當冠內部間隙過大時,修復體易失去粘接,導致全冠的固位力欠佳。冠內部間隙過大同時會增加冠部應力,降低其斷裂韌性[13]。目前臨床可接受的冠邊緣適合性為120 μm[14]。但對冠內部適合性尚無明確的界定范圍,有些研究者提到200～300 μm的內部間隙是可以接受的[15]。

本研究利用高流動性輕體硅橡膠代替粘接劑,通過掃描獲得硅橡膠薄膜的3D點云數(shù)據(jù),并在Geomagic Wrap 2021中將邊緣或內部所有的掃描點納入3D偏差分析。此方法能在不破壞試件完整性的前提下盡可能地模擬臨床,并在3D偏差分析圖譜上直觀地顯示適合性分析結果[10]。相較于以往粘接切片后觀察間隙值的體視顯微鏡法更加全面,Micro-CT法也可以在不破壞試件完整性的同時在三維層面對修復體適合性進行評估,但是這種方法存在放射偽影的缺點,且其冠部為未粘接狀態(tài)。硅橡膠法和三維偏差分析測量已在口腔領域的研究中進行了逐步使用,并且取得了良好效果[11]。

研究結果顯示,4組全瓷冠的邊緣及內部適合性均滿足臨床標準,其中無樁核基牙組最好,樁核的出現(xiàn)會導致切削氧化鋯全瓷冠邊緣及內部適合性的下降,鑄造純鈦樁核組的影響最大、適合性最差,預成纖維樁樹脂核組與CAD/CAM纖維樁核組次之。本實驗中,切削氧化鋯全瓷冠的適合性與掃描準確度關系密切。Bocklet和Revilla-Le′on等[16-17]研究表明牙本質對于掃描的影響最小,其次為復合樹脂、銀汞。金屬影響最大,是因為在掃描時金屬由于反光特性難以被識別,需要延長拍攝時間拍攝更多照片才能完成掃描,從而導致數(shù)據(jù)在疊加成像的過程中出現(xiàn)誤差的可能性較高。與此同時,金屬在掃描時的噪點較多,會給圖像帶來了錯誤和額外的信息[18]。

Li等[19]研究發(fā)現(xiàn)材料半透性越高,掃描精度越低,預備體終止線軸齦線角的形變量越大。因為光可在半透明材料體內發(fā)生次表面反射。次表面散射(sub surface scattering,SSS)指光從表面進入物體經過內部散射,然后又通過物體表面的其他頂點射出的光線傳遞過程[20],SSS的“光污染”會造成口內掃描系統(tǒng)的傳感器檢測到的表面光測量值不同,因此也降低了掃描的精度。圖1顯示無樁核基牙組半透明性<預成纖維樁樹脂核組半透明性

除掃描因素外,全瓷冠的適合性還受樁核制作工藝、基牙預備、操作者的技術熟練程度等因素影響[21-23]。鑄造純鈦樁核、CAD/CAM纖維樁核為制作后粘接,預成纖維樁樹脂核是直接在磨牙上進行樹脂核堆塑,3組樁核與牙體銜接處均存在明顯界限。鑄造純鈦樁核組在銜接處為金屬-樹脂-牙體過渡,但鑄造純鈦樁核的硬度高,預備困難,會造成銜接處流暢度難以保障,且金屬樁核表面的光滑度也會相對較差,從而導致鑄造純鈦樁核的全瓷冠適合性進一步下降。CAD/CAM纖維樁核為樹脂基質、樹脂強度與牙本質接近,所以CAD/CAM纖維樁核、預成纖維樁樹脂核在銜接處的會相對流暢,樁核表面也會相對光滑[21]。無樁核基牙組不存在樁核與牙體界限。

多因素綜合疊加,最終導致鑄造純鈦樁核組冠適合性最差,預成纖維樁樹脂核組與CAD/CAM纖維樁核組冠部適合性相近,而無樁核基牙組冠部適合性最佳。

無樁核基牙組冠內部與邊緣適合性較為一致,另外3種樁核組冠內部與邊緣適合性差異具有統(tǒng)計學意義。無樁核基牙組均由牙本質構成,不存在不同材質和銜接界限的影響。而另外3組樁核與肩臺處為不同材質構成,冠內部適合性區(qū)域存在樁核材料及銜接界限的直接影響,適合性顯著降低。冠邊緣適合性區(qū)域均由牙本質構成,樁核對其影響為間接的,故邊緣適合性雖也有一定程度降低,但明顯優(yōu)于冠內部適合性。從圖2可以觀察到,冠在肩臺轉折處的誤差較大,其原因可能是掃描儀會對較銳利的轉角、尖、窩、嵴進行正校正,降低相關部位曲率,使基牙的形態(tài)更加平滑,從而有利于最終修復體的制作,但也導致了該部位全瓷冠的內部適合性下降[24-25];另一個可能原因是大多數(shù)數(shù)字化齒科切削機床在切削時,切削刀無法準確切削出銳利的內角,從而使線角、尖、嵴等處的間隙增加。

綜上,磨牙3種樁核系統(tǒng)與無樁核基牙的切削氧化鋯全瓷冠邊緣及內部適合性均滿足臨床要求,樁核的出現(xiàn)會降低全瓷冠適合性,鑄造金屬樁核影響最大。但本實驗具有一定的局限性,因為體外實驗無法模擬口腔磨牙的位置對口內掃描儀操作空間的限制,以及鄰牙、唾液、血液、溫度濕度等對掃描的影響。其次該實驗基牙形態(tài)較為一致且理想化,但是臨床樁核和全冠預備時形態(tài)差異較大。未來可進一步的研究。