纤维桩粘接固位的实验研究方法.doc

纤维桩粘接固位的实验研究方法国际口腔医学杂志第36卷第5期2009年9月InternationalJournalofStomatologyVo1.36No.5Seo.2009纤维桩粘接固位的实验研究方法程绍华综述赵克审校(中山大学光华口腔医学院?附属口腔医院修复科广东广州510055)【摘要】通过研究影响纤维桩粘接固位的各项因素可有效提高纤维桩修复成功率,目前对纤维桩粘接固位的研究主要通过实验研究实现.研究方法包括粘接强度测定,断口形貌学分析,粘接剂转化率研究等,这些方法因研究目的,实验原理和实验条件不同而各具特点.本文就纤维桩粘接固位的实验研究方法进行综述.【关键词】纤维桩;固位;实验研究;研究方法【中图分类号】R783.3【文献标志码】AInvitrostudiesonretentiveabilityoffiberposts:AmethodologyreviewCHENGShao一ZHA0Ke.(Dept.ofProsthodontics,GuanghuaSchoolofStomatology,SunYat-SenUniversity,Guangzhou510055,China)AbstractStudiesonretentiveabilityoffiberpostsarebenefitedtoimprovethesuccessrateofrestorations.Becauseofthevarietyofinfluencingfactor,thestudiesonretentiveabilityoffiberpostsaremainlybyinvitroexperiments.Themethodologyincludesbendingstrengthtests,fractographicanalysisanddetectionofdegreeofconversion.Eachmethodhasitsownfeatures,accordingtothedifferentpurpose,theoorcondition.Thispaperreviewedthemethodologyforinvitrostudiesonretentiveabilityofadhesivefiberposts.【Keywords】fiberpost;retention:invitrostudies:methodology纤维桩在2O世纪9O年代开始应用于临床,因其优良的生物力学性能而逐渐被广泛应用【1】.临床研究显示,纤维桩修复失败的类型以粘接失败为主,鲜见牙体根部及纤维桩折裂,这提示提高纤维桩修复成功率的关键在于增强纤维桩的粘接固位21.近年来纤维桩研究的重点也由桩本身的力学性能研究转向粘接固位研究.影响纤维桩粘接固位的因素很多3-91,目前对纤维桩粘接固位的研究主要是通过体外实验的方法进行.本文对纤维桩粘接固位的体外研究方法进行综述.1粘接强度测定1.1剪切和拉伸实验常用的粘接强度测定方法包括剪切强度(shearbondstrength)和拉伸强度(tensilebondstrengt测定.Sudsangiam等91认为在测定剪切强度时,粘接界面上的应力分布很难保持一致,破坏常发生在远离粘接面的材料内部;而在测定拉伸强度时,受力方式比较单一,破坏多发生在粘接界面,可较为准确地反映粘接强度.因此,对纤维桩的粘【收稿日期】20090331;【修回日期】20090518【作者简介】程绍华(1985一),女,江西人,硕士【通讯作者】赵克,Tel:02083802805接强度测定多以测定拉伸强度为主.但由于研究的界面较大,很难避免材料内部或粘接界面上的缺陷,使测试中破坏首先发生在缺陷部位,测定值往往偏低.随着树脂粘接的强度提高,上述实验的失败模式由粘接失败向内聚失败转变,不再适用于界面粘接强度的研.1.2微拉伸实验微拉伸实验(microtensilebondstrengthtest)大大缩小了粘接面积,减小了粘接界面上存在缺陷的可能,可以更准确地反映真实的粘接强度;还可测定同一根管不同部位牙本质的粘接强度:而且试件小,更便于使用扫描电镜观察.因此,微拉伸实验成为目前研究桩粘接剂粘接性能的主要方法之一,并可用于研究不同界面的处理,如界面的粗糙度,药物处理,光照时间和界面干燥程度等因素对粘接强度的影响.早期的微拉伸实验大多被设计为只有桩一粘接树脂或只有粘接剂一牙本质单一粘接界面的简化实验模型【112】.简化模型最大的缺陷在于不能模拟临床实际情况,因为纤维桩的粘接是由桩一粘接树脂一粘接剂一牙本质复合体多界面的相互作用产生.但是随着模拟复合体的实验设计出现,预失败(即试件在制备过程中出现断裂)风险升高国际口腔医学杂志第36卷第5期2009年9月“nationalJoumalofStomatologvVo1.n:2Q和实验结果重复性低等问题随之出现.微拉伸实验的试件有长方形,哑铃形,沙漏形等多种设计,厚度为0.91.0mm.Mallmann等13】在制作实验组哑铃形试件时预失败率高达20.5%.Goracci等习认为,试件粘接面积小使得粘接强度相对薄弱,切割试件时产生的震动破坏结合或引发微裂纹是预失败率高的主要原因.而在微裂纹存在的情况下,即使很小的载荷值也可能导致试件断裂,影响实验结果.Mallmann等【n1认为,应把测试前即出现破坏的试件纳入统计并按照0MPa计算.Poitevin等【1q的研究表明,试件固定的方式,试件外形,粘接面积和牙本质厚度等因素对实验结果的影响有统计学意义,建议修整试件时应保证修整的范围可控制,例如使用Lowa大学设计的微试件夹具.1.3推出实验纤维桩在根管内的固位力并非单纯由粘接力构成.Sudsangiam等91认为,推出实验(pushouttest)测得的数值并不等同于粘接强度值,而是包含摩擦力,机械锁结力及化学粘接力度等各项力值的总和.因此,推出实验更接近临床实际情况.传统的推出或拉出实验因为采用整个纤维桩或者较厚的牙根切片进行测定,界面应力分布不均匀,测定的固位强度值相对较低.Goracci等【,71于2004年提出的薄片推出实验(thinslicepushouttest),改良了传统的推出强度测定方法,将粘接了纤维桩的牙根沿垂直于桩长轴的方向切割为厚度约1mm的小粘接面试件,每一个试件界面的应力分布较均匀,并且用一个牙根可同时获得6个试件;降低了预失败率的同时,还可比较根管内不同深度的桩固位强度.与不论是使用标准试件还是沙漏型试件的微拉伸测定相比较,薄片推出实验具有可控制数据结果离散性太大等问题的优点.通常认为,薄片推出实验试件的粘接面积较微拉伸实验试件大,其试件内部出现微裂纹的统计学概率相对较高.因此,测定结果的数据分析应侧重于数值的分布而非平均值.但是,Soares等【18】比较了微拉伸实验与薄片推出实验,结果显示即使试件粘接面积为微拉伸实验试件3.5倍左右,薄片推出实验数据结果的离散性仍明显低于前者.进而用三维有限元法模拟上述2种实验方法,试件应力分布的结果显示,薄片推出实验中粘接树脂层仅受到单纯剪切应力,数据离散?6DJ?性低可能与此有关.无论是树脂黏固剂还是玻璃离子黏固剂,需要一定的时间才能达到最大的聚合程度和粘接能力,所以在材料固化后24h测定的结果比较准确【】91.1.4疲劳实验疲劳实验(fatiguetest)是评估和预测口腔环境对修复体影响的标准方法,可以在体外模拟口腔环境的变化以模拟实际口腔状况,从而获得更可信的实验结果.目前应用于纤维桩疲劳性能测定的研究主要有水疲劳,温度疲劳和疲劳载荷实验,分别是指在水环境,温度循环或循环加载的条件下进行上述多种力学实验测定其粘接强度.尽管纤维桩与根管的2个粘接界面在临床实际情况中都不会直接暴露于口腔液体环境中,但有研究者仍测定了水环境对纤维桩粘接强度的影响,结果显示,水环境可显着提高新型自粘接树脂黏固剂RelyXTMUnicem的显微硬度,但对其他几种常用树脂黏固剂没有影响.目前,研究者通常采用的方法是将粘接完成后的试件浸泡于37的水或人工唾液中24h再测定其强度值.温度循环疲劳实验则通常是在4oC和60的水浴环境中反复冷热循环5000100000次,每种水浴温度每次持续30S或1min.实验结果显示,温度的循环变化可以显着地削弱树脂与纤维桩的结合力1211.Schmage等阎认为,将试件浸泡在70水浴和一195oC的液氮中,冷热循环20次后进行测定,可在短期内获得实验结果,与前述循环条件下测定所得结果类似.另2项研究中,采用了桩粘接就位后先进行循环加载再制作薄片试件和直接对薄片试件循环加载2种不同的实验设计,结果提示,循环加载对纤维桩的固位无影响.2断口形貌学分析断口形貌学分析(fractographicanalysis)通过对力学测定实验后试件粘接破坏面的观察与分析,间接反映各因素对粘接的影响,结合疲劳实验可用于评估桩粘接黏固剂的力学,粘接和密闭性能.多项力学实验结果显示7-81,通过增加桩表面粗糙度可增强其固位力.因此,也有研究者闭倾向于将桩表面粗糙度研究作为对表面处理的简化研究.断口形貌学的研究手段包括光学显微镜,电子显微镜,共焦显微镜和原子力显微镜等.?6O2?2.1光学显微镜光学显微镜(1ight=opticalmicroscope)利用光学原理放大成像,可配合染料渗透,是传统的表面形态学观察方法.但由于放大倍数有限,故近期研究多结合扫描电子显微镜观察.Watzke等利用光学显微镜配合图像分析软件,以界面缺陷形态占整个粘接界面的百分率来计算粘接树脂层的不均一性.2.2电子显微镜电子显微镜包括扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscopy,SEM)和透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope,TEM).其成像原理类似光学原理,所不同的是用电子束作光源,用电磁场作透镜.扫描电子显微镜技术是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段,是目前牙科材料断面分析和粘接表面形态学研究中最常用的研究方法.多位研究者利用SEM配合图像分析软件直接观察粘接界面并测量微缝隙的宽度,通过比较不同粘接界面上微缝隙的宽度来评价粘接效果.但Watzke等认为由于样本切割层次有限,故在统计三维的粘接剂层中缺陷的大小时,数据离散性大,可重复性不高.由于电子束的穿透力很弱,故需用超薄切片机制作厚度为50nm左右的样本.此外,制样过程中的强酸处理可致混合层内脱矿,NaCIO对混合层中的有机成分也有溶解作用,乙醇脱水可使未反应完全的树脂网状结构溶解,影响粘接效果评估的真实性.2_3共焦显微镜共焦显微镜(confocallaserscanningmicroscope,CLSM)的共聚焦是指从一个点光源发射的探测光通过透镜聚焦到被观测物体上,如果物体恰在焦点上,那么反射光通过原透镜应当汇聚回到光源,简称共焦.共焦显微镜已被广泛应用于种植体的表面形态学研究,近年来,有多位研究者?27-28借助共焦显微镜对纤维桩各粘接界面半透明的表面三维扫描,分析表面结构,计算表面粗糙度等参数并绘制曲线.2.4原子力显微镜原子力显微镜(atomicforcemicroscopy,AFM)的原理是利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力作为反馈信号,维持针尖与样品间的作用力恒定,同时针尖在样品表面扫描,从而显示样品表面的高低起伏.Mazzitelli等认为,使用AFM观国际口腔医学杂志第36卷第5期2009年9月madonalJournalofStomatologyVo1.36No.5Seo.2009察时样本不需特殊处理,降低了界面破坏风险,所得高解析度的三维立体表面解剖形态可能更准确.但尚未见到其他研究者使用这种方法研究纤维桩粘接固位的相关报告,其可靠性还有待进一步的研究证实.3粘接剂转化率研究纤维桩粘接失败的界面多见于牙本质一粘接剂界面,近年界面研究的重点也在此界面的粘接性能上.传统的观点认为,高强度的粘接树脂层及良好的混合层是粘接成功的决定因素之一.关于粘接树脂层和混合层内树脂突的转化率(degreeofconversion)问题也逐渐得到研究者的关注.纤维桩粘接树脂转化率的相关研究还比较少,傅里叶变换红外分光镜和拉曼光谱仪2种定量研究常见于纤维桩固位性能的研究.3.1傅里叶变换红外分光镜傅里叶变换红外分光镜(FouriertransforlTlinfraredspectroscope,FrIR)测定树脂转化率准确,但水分子的存在会使测定结果受到影响.由于牙本质含有一定比例的水分,因此,此方法只能测定粘接树脂在模具内的转化率,对于临床纤维桩固位的提示意义有限.国内鲜见相关文献报道,可能与此有关.3.2拉曼光谱仪近年来,拉曼光谱仪(Ramanspectroscope)开始应用于树脂一牙本质界面的研究,绘制转化率曲线,探讨混合层的质量,树脂渗入牙本质的深度等27-29.常用的光谱包括共振拉曼光谱和傅里叶变换技术的YrRaman光谱30-321.拉曼光谱相对常规红外光谱的优势在于以下几个方面:1)由于水的拉曼散射很微弱,测定样本可包括含一定比例水分的牙本质,更利于模拟混合层以测定树脂突的转化率;2)C=C谱峰清晰尖锐,较FTIR灵敏度高,更适合定量研究;3)拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20m甚至更小,可分析更小面积的样品;4)测定环境要求低,测定时间短,样品的制备要求简单,不需要对样品进行前处理,一定程度上避免了误差的产生301.综上所述,纤维桩固位特性的相关实验研究方法较多,研究原理,操作方法,研究重点和数据特点各异,在具体实验中还需根据研究目的,实验条件等多因素进行综合考虑后选择.国际口腔医学杂志第36卷第5期2009年9月nternationalJournalofStomatolovVo1.36No.5SeD.2oo94参考文献2】f4】【5】889】【10I【12】【13】【14】【l5PlotinoG,GrandeNBediniRetaLDentMater,20o7,23(9):1129一l135.CagidiacoMC,GoraeciC,Gercia-GodoyF,eta1.IntJProsthodont,2oo8,2l(4):32836.MannocciPileekiPBertelliEetaLDentMater,2oo4,20(3):293296.SerafinoC,GallinaG,CumboE,eta1.OralSuzgOralMedOralPatholOralRadiolEndod,2oD4,97O):381387.AkgungorG,AkkayanB.JProsthetDent,2006,95(5):368-378.“layFR,LoushineRJ,LambrechtsPeta1.JEndod,20o5.31(8):584-589.GoraeciC.FabianelliSadek兀etaLJEndod,20o5,3l(8):608612.MonfieeHiFFerrariM.ToledanoM.MedOralPatolOralCirBucal,2008,13(3):E214-E221.SudsanamS,vanNoertR.JAdhesDent,1999,1(1):57-67.VersluisTantbirojnD,DouglasWHJDentBes,1997.76(6):12981307.KannotOgataFoxtonRM,etaLDentMaterJ2004,23(4):550-556.AksommuangJ,NakajimaM,FoxtonRM,eta1.DentMater,2007.23(2):226-234.MallmannA,JacquesLB,Valandroeta1.JProsthetDent,2007,97(3):165172.GoraceiC,TavaresAU,FBbianelliA,eta1.EurJOralSci,2oo4.l12(4):353361.GoraceiC,RaffaelliO,MonficelliF,eta1.DentMater,2oo5.21(5):437444.?6o3?【16PoitevinA,DeMunckJVanLanduK,eta1.JAd-hesDent.2008.10(1):716.【17】GoracciC,SadekFT,FabianelliA,eta1.OperDent,2005.3O(5):627-635.【18】SoaresCJ,SantanaFR,CastroCG,eta1.DentMater,2008.24(10):14O5一l4l1.【191AksommuangJ,NakajimaM,FoxtonRM,eta1.JDent,2006.34(6):389397.f201PedreiraAP,PegoraroLKdeG6esiF,etaLDentMater,20o9.25(7):868876.【21】BitterKNeumannl(KielbassaAM.JAdhesDenL2008,10(6):481489.22】SchmagePNergizI,HemnannW,eta1.AmJOrthodDentofaeialOrthop,2003.123(5):540-546.23】BolhuisP,deGeeFeilzer九operDen2005,30(2):220-227.24】ValandroLKBaldissaraP:GalhanoGeta1.OperDent,2007.32(6):579588.25MazziteiliC,FerrariM,ToledanoM,et81.JDentRes,2008.87(2):186-190.261WatzkeRBlunckU,FraukenbergerRetaLDentMater,2008.24(11):15121517.27】SanfiniA,MileticV.JDent,2008,36(9):683691.【28】DietschiD,ArduS,RossierGerberA,eta1.JAdhesDent,2o06,8(6):4O9419.【29】MarincGranatoSuzukieta1.JPeriodontol,2008,79(1O):1942-1949.【3o1李振春,吴璇,陈小冬,等.华西口腔医学杂志,2007,25(3):292294.298.【31】FariaeSilvaALAriasVG,SoaresLE,eta1.JEndod,2007.33(3):303305.【321WangY,SpencerP,YaoX.JBiomedOpt,