6种纤维桩挠曲强度及弹性模量的比较研究

【摘要】  　　目的 比较临床常用的6种纤维桩挠曲强度及弹性模量的差异，为临床桩核冠修复提供理论指导。方法 选取Rebilda Post(A组)，RelyX Fiber Post（B组），ParaPost Taper Lux（C组），D.T.LIGHT POST（D组），MACRO LOCK POST（E组）及MATCHPOST（F组）各10支,采用三点加荷系统测定其挠曲强度及弹性模量，并进行统计分析。结果 挠曲强度除C组与D组间无统计学差异外，其他各组间比较差异均有统计学意义(F=54.84,q=3.11～21.02，P<0.05)；弹性模量除A组与D组、B组与E组、B组与F组、E组与F组间无统计学差异外，其他各组间比较差异均有统计学意义(F=33.75,q=5.40～15.64，P<0.05)。结论 6种纤维桩挠曲强度及弹性模量之间存在差异，MACRO LOCK POST挠曲强度最大，Rebilda Post弹性模量与牙本质弹性模量最接近。

【关键词】  桩核技术；挠曲强度；弹性模量；力学

　　STUDY ON FLEXURAL STRENGTH AND ELASTIC MODULE OF SIX TYPES OF POSTS 

　　ZHU LIN, WANG XUE, WANG YAN, et al

　　(Department of Stomatology, The Affiliated Hospital of Qingdao University Medical College, Qingdao 266003, China);

　　［ABSTRACT］ Objective To compare the differences in flexural strength and elastic module of six types of fiber posts, in order to provide the theoretical indication for clinical use of the posts. Methods Ten samples of Rebilda Post (group A), RelyX Fiber post (group B), ParaPost Taper Lux (group C), D.T.LIGHT POST (group D),MACRO LOCK POST (group E) and MATCHPOST (group F) were selected in this study. Flexural strength and elastic module of all samples were measured via three point loading system.  Results Significant differences in flexural strength were noticed among the groups (F=54.84;q=3.11-21.02;P<0.05) with only exception between group C and group D (P>0.05). There was no significant differences in elastic module between groups A and D, groups B and E, groups B and F, and groups E and F (P>0.05), while significant differencesamong other groups were found (F=33.75,q=5.40-15.64,P<0.05).  Conclusion Significant differences in flexural strength and elastic module among different groups exist. MACRO LOCK POST has the biggest flexural strength while Rebilda post has the similar elastic module with dentin.
   
　　［KEY WORDS］ post and core technique; flexural strength; elastic module; mechanics
   
　　目前临床广泛使用的金属根管桩虽然可以满足强度及固位的要求，但金属桩存在易腐蚀、易过敏、影响美观及核磁共振等缺点，非金属桩核修复成为新的发展趋势。1990年，DURET等[1]首先提出了碳纤维加强的树脂桩核系统，1995年纤维桩进入美国牙科临床，目前国内也已开始研发和使用纤维桩材料。纤维桩修复的效果与其生物力学性能如挠曲强度、弹性模量等关系极为密切。面对市场上繁多的纤维桩，它们的机械性能如何，是否真正满足临床要求，目前鲜有此方面的深入研究报道。本文探讨了临床常用的6种纤维桩在挠曲强度及弹性模量方面的差异，以期为临床提供指导。

　　1  材料与方法

　　1.1  材料
   
　　Rebilda Post（德国VOCO公司），RelyX Fiber Post（美国3M公司），ParaPost Taper Lux（瑞士康特公司），D.T.LIGHT POST（美国Bisco公司），MACRO LOCK POST及MATCHPOST（均为法国RTD公司）各10支。AGSJ电子万能试验机（日本岛津公司）。电子数显卡尺（精度0.01 mm，中国江苏靖江量具有限公司）

　　1.2  方法
　
　　1.2.1  纤维桩的分组 

　　按照材料的不同分为6组。A组：Rebilda Post，B组：RelyX Fiber Post，C组：ParaPost Taper Lux，D组：D.T.LIGHT POST，E组：MACRO LOCK POST，F组：MATCHPOST。

　　1.2.2  纤维桩直径的测量 

　　分别测量各组纤维桩的直径。电子数显卡尺测量每个纤维桩的中点及距中点两端4 mm三点的直径，精确到0.01 mm，然后计算该组纤维桩直径的平均值。

　　1.2.3  纤维桩挠曲强度及弹性模量的测试 

　　将每个纤维桩置于电子万能试验机上，进行三点加荷测试其挠曲强度及弹性模量。试验根据ISO10477[2]标准，保持室内温度（22±1）℃,湿度（50±10）%，加载部位为纤维桩中点处，加载方向垂直于纤维桩长轴，逐渐增加压力直至纤维桩被破坏。支点间跨度8 mm，加载的速度为1.0 mm/min,计算机记录试样弯曲或折断所承受的最大载荷值，并自动生成相应的加载位移曲线，同时计算试样的挠曲强度及弹性模量。计算公式如下：挠曲强度=8Fl/πd3;弹性模量=13M/4πd2。以上公式中，F为最大载荷值，l为支点间跨距（m），d为桩直径（m），M为加载位移曲线开始直线部分斜率。

　　1.2.4  统计学处理 

　　采用SPSS 13.0软件，将三点应力试验所得的数据先进行方差齐性检验,分别计算其均数及标准差,再进行单因素方差分析，若P<0.05,采用最小显著差异法（LSD）进行两两比较。

　　2  结果
   
　　挠曲强度除C组与D组间无统计学差异外，其他各组间比较差异均有统计学意义(F=54.84,q=3.11～21.02，P<0.05)；弹性模量除A组与D组、B组与E组、B组与F组、E组与F组间无统计学差异外，其他各组间比较差异均有统计学意义(F=33.75,q=5.40～15.64，P<0.05)。见表1。表1  不同纤维桩挠曲强度及弹性模量值（略）

　　3  讨论
   
　　三点应力试验为6种纤维桩挠曲强度及弹性模量的比较提供了一个基础。弹性模量是反映材料抵抗变形能力的参数，而挠曲强度则是衡量材料弯曲韧性的重要参数，二者是评价根管桩机械性能的重要指标。本试验采用弹性模量与挠曲强度作为测试指标，能够客观准确地对受试纤维桩的机械性能作出评价和比较。
   
　　口腔咀嚼是个极其复杂的力学过程，任何修复体绝非承受单纯的压力或拉力，而是多种受力，既有剪切应力，又有压应力和拉应力。挠曲强度是描述材料承受复杂应力性能的参数，三点挠曲强度达到400 MPa就已达到临床应用所需[3]。MARTINEZ等[4]研究发现，金属桩的挠曲强度虽然比纤维桩高，但其断裂模式为垂直破坏，累及牙根，而纤维桩为水平断裂，从而减少了根折。本试验结果显示，Rebilda Post、RelyX Fiber Post、ParaPost Taper Lux、D.T.LIGHT POST的挠曲强度值达到了临床需要的3倍以上， MATCHPOST的挠曲强度值达到了临床需要的4倍以上，MACRO LOCK POST的挠曲强度值为临床需要值的5倍，因此本试验所采用的纤维桩的挠曲强度均可以满足临床使用要求。
   
　　根管治疗牙较活髓牙具有明显不同的物理机械性能，其弹性模量低于活髓牙，原因可能与水分的丧失，根管预备时牙体组织的去除,剩余牙体组织预应力状态的改变,牙本质胶原纤维交联结构薄弱,牙齿失去生活牙髓组织后对外力的感受能力和防御性反应能力下降等因素有关。因此，根管治疗牙较活髓牙容易发生牙本质的折裂。以往认为选择弹性模量较高的桩材料，不但可以减小桩的直径，保存较多的牙体组织，而且桩也不会在功能活动中变形，从而减少牙本质的折裂。但陈祥涛等[5]研究显示，牙体在受到载荷时，高弹性模量材料吸收应力较低，在牙根粘结剂桩界面产生应力集中，载荷更多地传导至根部牙体组织，造成桩尖周围牙本质中产生应力集中，在受到过大的冲击载荷时，强度低的牙体组织将首先折裂。同时有学者报道，如果采用弹性模量与牙本质弹性模量相近似的桩材料，其受到较大的冲击载荷时先于牙体组织折断，缓冲载荷进而保护了牙体组织，降低牙折的可能性[6]。本试验测得的Rebilda Post、RelyX Fiber Post、ParaPost Taper Lux、D.T.LIGHT POST、MACRO LOCK POST以及MATCHPOST的弹性模量值彼此之间均有统计学差异，但都约为牙本质弹性模量（18.6 GPa）的1.3～2.3倍，其中Rebilda Post的弹性模量为（23.9±2.4）GPa，与牙本质的弹性模量最为接近。但均大幅度低于传统NiCr合金桩（210 GPa）、金合金桩（102 GPa）的弹性模量，可以起到缓冲载荷、减少牙折的作用。
   
　　复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的多相固体材料，是连续相与分散相的复合。其中连续相称为基体，分散相称为增强材料。根据有机高分子复合材料的基本原理，用两种以上的材料通过控制不同质地的组成，不同相的结构以及它们之间的界面状态特征，所得的复合材料可有原来单一材料本身不具备的新性能。纤维桩是由无数被拉伸的沿同一方向排列的纤维稳固地黏附于环氧树脂基质中而成。其挠曲强度及弹性模量与纤维的含量、纤维与树脂基质的结合方式等多方面因素有关，并与其生产工艺密切相关。
   
　　纤维桩应用于临床10余年，在残根残冠的美学修复方面发挥了重要的作用。王鹏远等[7]对120颗使用纤维桩修复的前牙残根进行了3年的随访研究，结果显示纤维桩修复组仅有1例发生桩核折断，无根折发生，成功率明显高于传统的金属桩核修复组。本研究提示临床上常用的纤维桩在弹性模量及挠曲强度方面存在差异，但都已达到临床使用的标准。因此，临床医师在临床上应综合考虑多方面因素，选用合适的纤维桩。

【参考文献】
  　　[1]　DURET B, REYNAUD M, DURE F. New concept of cornoradicular reconstruction: the Composipost (1)[J]. Chir Dent Fr, 1990,60(540):131141.

　　[2]　ALANDER P, LASSILA L V J, VALLITTU P K. The span length and crosssectional design affect values of strength[J]. Dental Material, 2005,21(4):347353.

　　[3]　MANNING K E, YU H C, et al. Factors to consider for predictable post and core buildups of endodontically treated teeth part: clinical application of basic concepts[J]. J Can Dent Assoc, 1995, 61(8):696701.

　　[4]　MARTINEZINSUA A, DA SILVA L, RILO B, et al. Comparison of the fracture resistances of pulpless teeth restored with a cast post and core or carbonfiber post with a composite core[J]. J Prosthet Dent, 1998,80(5):527532.

　　[5]　陈湘涛,李晓娜,关振群,等. 桩核材料对牙本质应力分布的影响[J]. 中华口腔医学杂志, 2004,39(4)：302305.

　　[6]　DEAN J P, JEANSONNE B G, SARKAR N, et al. In vitro evaluation of a carbon fiber post[J]. J Endod, 1998,24(12):807810.

　　[7]　王鹏远,王雪,付兆江. 前牙残根玻璃纤维桩修复的效果[J]. 青岛大学医学院学报, 2009,51(1)：6768.