高温高压消毒对五种桩挠曲强度与弹性模量的影响
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王尊一 ,卫 彦 ,邓旭亮 ,孙志辉
高温高压消毒;弹性模量;挠曲强度;纤维桩
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参见附件(166KB，3页)。
摘要：目的 研究高温高压消毒对不同桩挠曲强度与弹性模量的影响。方法 采用北京实德隆碳纤维桩、玻璃纤维桩、石英纤维桩、Tenax玻璃纤维桩、Anthogyr钛桩各12支，分别分为实验组和对照组，每组6支。实验组经Melag Vacuklav 24B消毒仪134℃高温、2.2MPa高压消毒50min，对照组不进行消毒。采用三点加荷系统测定其弹性模量和挠曲强度，并对其差异进行统计分析。结果 两组内的实德隆碳纤维桩、玻璃纤维桩、石英纤维桩、Tenax玻璃纤维桩的弹性模量值与挠曲强度值彼此间无统计差异(P>0.05)，Anthogyr钛桩获得了最高的弹性模量值与挠曲强度值(P<0.05)；两组间经配对t检验无统计学差异(P>0.05)。结论 纤维桩具有满足临床使用的挠曲强度，而其弹性模量显著低于金属桩，可以缓冲载荷，保护牙体组织，防止根折，成为桩材料发展方向。高温、高压消毒对纤维桩和钛桩的弹性模量和挠曲强度无显著影响，可用于桩的临床消毒。
关键词： 高温高压消毒；弹性模量；挠曲强度；纤维桩
The influence of autoclave sterilization on elastic module and flexural strength of five types of posts
Wang Zunyi, Wei Yan, Deng Xuliang, Sun Zhihui
(Department of General Dentistry;Department of Special Dentistry;Department
of Dental Meterial, School & Hospital of Stomatology, Peking University, Beijing 100081, China)
ABSTRACT: Objective To research the influence of autoclave sterilization on elastic module and flexural strength of five types of posts. Methods Shidelong carbon, glass and quartz fiber post, tenax glass fiber post and Anthogyr titanium post were chosen, and all the samples were divided into two groups which included five subgroups according to the model of posts, each subgroup including six samples. Experimental groups were autoclave sterilized (50 min at 134℃ and 2.2MPa), While the control groups were not. With three point loading system, elastic module and flexural strength of all the samples were measured. Results were statistically analyzed to find the difference between them. Results There was no statistical difference between Shidelong carbon, glass, quartz fiber post and Tenax glass fiber post in elastic module and flexural strength in both experimental group and control group, while Anthogyr titanium post gained the highest elastic module and flexural strength. Pairedsamples t test also showed there was no statistical difference between experimental group and control group in elastic module and flexural strength. Conclusion Fiber posts perfectly meet the need of clinical use on flexural strength. Furthermore, with elastic module similar to dentin and much lower than metal posts, fiber posts will help to protect the remaining tooth structure from fracture. Autoclave sterilization has a little influence on elastic module and flexural strength of posts, which allows practitioners to systematically sterilize the posts in clinic.
KEY WORDS: autoclave sterilization; elastic module; flexural strength; fiber post
桩核系统已成为修复牙髓治疗后牙冠缺损的有效方法。20世纪70年代以来临床常用的是金属材料桩核，随着对金属桩的深入研究，有学者指出传统铸造金属桩存在腐蚀、过敏、毒性、不美观及影响核磁共振诊断等缺点，因此对非金属桩核修复的研究越来越多。1990年Duret等首先将以碳纤维为基础的非金属预成桩引入欧洲和加拿大，1995年纤维桩进入美国牙科领域，目前国内也开始进行纤维桩材料的研发和使用。
在临床使用中，为了防止交叉感染，口腔材料通常采用134℃高温、2.2MPa高压消毒50min，但这种消毒方法对不同纤维桩材料的挠曲强度与弹性模量影响如何，尚未有研究报道。本实验探讨了高温高压消毒对不同纤维桩材料的挠曲强度与弹性模量的影响，以期为临床使用提供指导。
1 材料与方法
1.1 材料 采用直径为1.3mm，长度为7mm的成品北京实德隆碳纤维桩、玻璃纤维桩、石英纤维桩、Tenax玻璃纤维桩(Swiss)及Anthogyr钛桩(Germany)各12支，分别分为实验组与对照组，每组6支。
1.2 实验方法 实验组经Melag Vacuklav 24B(Germany)消毒仪134℃高温、2.2MPa高压消毒50min，对照组不进行消毒。然后分别将各组桩置于Instron应力分析仪上，进行三点加荷测试桩的挠曲强度，加载方式如图1所示，加荷速度1mm/min，桩在承受最大载荷时弯曲或折断。通过计算获得桩的挠曲强度与弹性模量值：
挠曲强度=3PL/2πr2l
弹性模量=L3M/4πr2l
以上公式中，P为最大加荷值，l为桩长度(m)；r为桩直径(m)；M为加荷挠度曲线开始直线部分斜率；L为下加荷台两加荷点间距离(m)。
图1 三点载荷实验示意图(略)
Fig.1 Three point loading system
1.3 统计学处理 采用SPSS10.0软件包对两组内5种桩的挠曲强度与弹性模量值分别进行oneway ANOVA分析；两组间的挠曲强度与弹性模量值进行pairedsamples t test检验，显著性水准α=0.05。
2 结果
对两组内的5种桩的弹性模量与挠曲强度分别进行方差分析，发现实德隆碳纤维桩、玻璃纤维桩、石英纤维桩、Tenax玻璃纤维桩的弹性模量及挠曲强度值彼此间无统计差异(P>0.05)；Anthogyr钛桩的弹性模量与挠曲强度值显著高于其他4种纤维桩(P<0.05)。两组间桩的弹性模量与挠曲强度经配对t检验无统计学差异(P>0.05，表1)。
表1 不同桩材料的挠曲强度值与弹性模量值(略)
Table 1 Elastic module and flexural strength of five kinds of posts
3 讨论
Waldmeie\[1\]\]在1992年报道了光固化复合树脂桩核材料修复牙体缺损。Isido等\[23\]首次报道用碳纤维增强环氧树脂复合桩核材料修复牙体缺损。自 1998年以来欧美已开始推广应用纤维增强环氧树脂复合桩核材料，逐渐形成一个取代金属桩的成熟的牙体修复方法。
弹性模量是反应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参数，二者是评价桩机械性能的重要指标。本实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桩材料的机械性能作出评价和比较。以往认为应选择弹性模量较高的桩材料，不但可以减小桩直径，保存较多的牙体组织，而且桩也不会在功能活动中变形。但陈湘涛等\[4\]研究发现，牙体在受到载荷时，高弹性模量材料吸收应力较低，会在牙根粘接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，桩材料的弹性模量越大，越容易产生应力集中，在受到过大的冲击载荷时，强度低的牙体组织将首先折裂。而Dean等\[5\]发现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。本实验中测得的实德隆碳纤维桩、玻璃纤维桩、石英纤维桩、Tenax玻璃纤维桩的弹性模量值彼此间无统计差异，约为牙本质的弹性模量(18.6GPa)的1.5倍，与Standford JW & Meylan纤维桩(18-21GPa)、Bisco碳纤维(牙本质的1-2倍)接近， 大幅度低于钛桩(88.85GPa)、NiCr合金(210GPa)、金合金(102GPa)、Parapost 钢桩(牙本质的8-9倍)及Ivoclar瓷桩(牙本质的15倍)的弹性模量，可以起到缓冲载荷，防止牙折的作用。
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400MPa就己达到临床应用所需\[6\]。本实验中获得的实德隆玻璃纤维桩、实德隆碳纤维桩、石英纤维桩、Tenax玻璃维桩的挠曲强度值达到了临床需要的2倍以上，Anthogyr钛桩的挠曲强度值达到了临床需要的3倍，因此本实验所采用的桩材料挠曲强度均可以满足临床使用要求。Martinez等\[7\]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，从而减少根折。Pierrisnard等\[8\]采用三维有限元比较了用金属桩核及树脂核、碳纤维桩修复不同缺损形式残根的应力分布情况，结果显示，对牙体缺损较多的患牙，由于缺乏箍效应，牙根内应力水平较高，若使用金属桩核修复将产生应力集中，极大增加牙根折断的危险，而纤维桩的应力分布比金属桩分散、均匀，提示对于牙体缺损较多的患牙应选择弹性模量小的纤维桩。
高温、高压消毒是口腔材料常使用的消毒方法，以避免临床上交叉感染。Pernier\[9\]研究发现高温高压消毒前后6种正畸弓丝的弹性模量和挠曲强度无显著变化。Buckthal 等\[1013\]也研究了各种消毒方法对正畸弓丝机械性能及对口腔印膜性能的影响，但消毒对桩的性能影响尚未有研究报道。本研究发现广泛应用于临床的高温、高压消毒方法对实德隆碳纤维桩、玻璃纤维桩、石英纤维桩、Tenax玻璃纤维桩及Anthogyr钛桩弹性模量和挠曲强度均未发生显著变化，提示我们高温、高压消毒这种口腔材料常使用的消毒方法完全可以用于桩的消毒，为临床使用提供了指导。
综上所述，纤维桩具有满足临床使用的挠曲强度及防止根折的作用，且在需要时可以用器械取出在牙体组织内的残留纤维桩核，利于重新牙体治疗和对残余牙体的二次修复，亦利于牙根与牙槽骨的保存，将成为桩材料发展方向。高温、高压消毒对纤维桩和钛桩的弹性模量和挠曲强度无显著影响，可用于桩的临床消毒。
参考文献：
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(编辑 卓选鹏)
通讯作者：邓旭亮, Email: dengxuliang@vip.sina.com
作者简介：王尊一(1959)，女(汉族)，副主任医师.研究方向：口腔修复.
(北京大学口腔医学院：综合科；特诊科；材料科，北京 100081)
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