基牙预备体表面粗糙度及水门汀配伍选择对粘接强度的影响

隋 磊 章慧丰 余 培

基牙预备体表面粗糙度及水门汀配伍选择对粘接强度的影响

隋 磊 章慧丰 余 培△

目的 研究固定修复中预备体表面粗糙度及不同水门汀材料对粘接强度的影响，为临床备牙旋转器械及水门汀的选择提供参考依据。方法制作牙本质试件60个，随机均分为A、B、C 3组，分别采用3种粒度（125、60、28 μm）的金刚砂车针进行牙体预备。各组随机抽取2个预备体试件，扫描电镜下行微观形貌观察；剩余18个试件经表面粗糙度测量后均分为3个亚组，分别采用聚羧酸锌水门汀（ZP），玻璃离子水门汀（GI）以及树脂改良型玻璃离子水门汀（RMGI）将钴铬合金金属铸件粘接于预备体表面，测定剪切粘接强度，并记录断裂的类型。结果A、B、C 3组试件表面粗糙度及粘接强度均依次降低；3种水门汀材料中，RMGI粘接强度最高，ZP与GI粘接强度差异无统计学意义；不同配伍亚组中，A-RMGI亚组粘接强度最高，B-RMGI亚组次之，C-ZP、C-GI亚组最低；表面粗糙度与水门汀种类两因素之间不具有交互作用；A组断裂模式以Ⅰ、Ⅱ型为主，B组各断裂模式分布较为均衡，而C组以Ⅱ、Ⅲ型断裂模式居多。结论预备体表面粗糙度与粘接强度有关；3种水门汀材料中RMGI粘接效果最好；表面粗糙度与水门汀种类间不存在配伍优选情况。

牙修复体；表面粗糙度；牙体预备；水门汀；粘接强度；旋转器械

随种植技术、计算机辅助设计制作（CAD/CAM）技术的日益成熟，固定修复的应用范围逐渐扩大，但粘接失败的现象在临床上仍时常发生[1]，并被认为是导致固定修复失败的最常见原因[2]。该问题的影响因素包括基牙状况、预备体外形、预备体表面粗糙度、水门汀种类、修复体咬合设计、修复体组织面材质与粗糙度、修复体密合性等。其中，关于预备体表面粗糙度如何影响粘接乃至最终修复效果，目前仍存在分歧[3-4]。本研究采用不同粒度的金刚砂车针进行牙体预备，比较预备体表面粗糙度差异，并与不同水门汀材料配伍使用，检测最终粘接强度，探讨预备体表面粗糙度及水门汀配伍选择对粘接强度的影响，为临床固定修复中旋转器械选择及水门汀配伍选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器 自凝树脂（上齿，上海）；耐水砂纸（犀利，深圳）；钴铬合金（BEGO，德国)；自制夹具；玻璃离子水门汀（glass ionomer cement,GI）、聚羧酸锌水门汀（zinc polycarboxylate cement,ZP）；树脂改良型玻璃离子水门汀（resin-modified glass ionomer cement,RMGI;3M RelyXTMLuting,美国）；超声清洗机（EURONDA，意大利）；表面粗糙度轮廓仪（TAYLOR HOBSON，英国）；扫描电子显微镜（PHILIPS，荷兰）；数显分析天平（SHIMADZU，日本）；铸造机（DENTAURUM，德国）；喷砂机（吉川，东莞）；万能测试机（INSTRON，美国）。金刚砂车针（锐驰，鞍山），见表1。

Table 1 Diamond burs used in the test表1 实验用金刚砂车针

1.2 方法

1.2.1 预备体试件制备 收集新鲜拔除的第一恒磨牙30颗，要求牙体完整，未患氟斑牙、四环素牙及釉质发育不全等牙体硬组织疾病，牙体尺寸偏差在10%以内。刮除牙齿表面软组织及附着物后流水洗净，浸泡于蒸馏水中，置于4℃冰箱中贮存，在4周之内进行后续操作：将牙冠均匀切分为颊舌两半，磨除牙釉质后依次使用240#、400#和600#水砂纸打磨牙本质至表面平整，制得厚度为6～8 mm的牙本质片60枚。采用自凝丙烯酸树脂包埋成12 mm×12 mm×10 mm块状试件。所有试件均分为3组：A组仅用标准粒度金刚砂车针打磨；B组使用标准粒度金刚砂车针+精细粒度金刚砂车针打磨；C组使用标准粒度金刚砂车针+精细粒度金刚砂车针+极细粒度金刚砂车针打磨。每预备1个试件更换1枚新车针，每枚车针按近远中方向打磨10次，在牙面的加载压力约0.5 N。预备后的试件经蒸馏水超声清洗10 min去除表面污垢。

1.2.2 预备体表面粗糙度测试及显微形貌观察 各组随机抽取2个试件，经常规真空干燥、离子溅射喷金处理后以扫描电镜（SEM）在20.0 kV加速电压下观察预备体的表面形貌；剩余18个试件采用表面粗糙度轮廓仪测量各试件牙本质的表面粗糙度，测量参数设定如下：测量速度0.1 mm/s，取样长度0.8 mm，评定长度4 mm。记录各试件的轮廓算数平均偏差Ra值，轮廓最大高度Rz值。测量后的试件存放于蒸馏水中。

1.2.3 金属试件制备 用失蜡铸造法制作直径5 mm、高4 mm的钴铬合金圆柱体铸件。随机取一底面作为粘接面，依次用240#、400#、600#水砂纸打磨，每种水砂纸打磨时间5 min。选取无铸造缺陷的合格铸件54个为粘接试验试件。试件粘接面在0.25 MPa压力下，距离喷嘴10 mm，以50 μm氧化铝颗粒喷砂处理15 s后蒸馏水超声清洗10 min，流水冲洗30 s后干燥备用。

1.2.4 粘接试件制备 将A、B、C组（每组18个）牙体试件再随机分为3个亚组，形成A-ZP、A-GI、A-RMGI、B-ZP、B-GI、B-RMGI、C-ZP、C-GI、C-RMGI共9个亚组。用打孔机在双面胶上打孔，孔洞直径为5 mm，打孔后将之粘贴于牙本质表面，用以限定粘接面积。严格按说明书中的操作规程调拌水门汀，并将之均匀涂抹于金属圆柱体粘接面，对准双面胶暴露区域后手指加压就位。用200 g砝码加压10 min，然后去除多余的水门汀及双面胶，将形成的粘接试件置于37℃恒温人工唾液中24 h后进行后续检测。

1.2.5 剪切粘接强度测试 粘接试件树脂包埋部分置于万能测试机自制夹具中，金属圆柱体部分游离，加载点位于圆柱体侧面距粘接面1.0 mm处，加载速度为0.5 mm/min，加载方向与粘接面平行。粘接接头断裂时软件自动控制测试头停止加压，并记录粘接接头崩解瞬间所承受的最大剪切力。按公式计算每个试件的剪切粘接强度（P），P=F/S（F为最大加压负荷，S为粘接面积）。观察各组试件的断裂模式并记录分类[5]：Ⅰ型，水门汀主要残留在牙体表面（＞75%）；Ⅱ型，牙体表面和金属表面均有水门汀残留（25%～75%）；Ⅲ型，水门汀主要残留在金属表面（＞75%）；Ⅳ型，牙体断裂；Ⅴ型，金属断裂。

1.3 统计学方法 采用SPSS 16.0统计软件包进行处理，3个实验组粗糙度比较采用单因素方差分析；对9个亚组剪切粘接强度进行双因素方差分析及Tukey HSD检验分析。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 预备体表面粗糙度 3组间牙本质表面粗糙度差异有统计学意义（FRa=256.796，FRz=571.877，均P＜0.01），A、B、C组试件Ra、Rz值依次减小，见图1。

Figure 1 The surface roughness of tooth preparations in three groups图1 预备体表面粗糙度

2.2 预备体表面显微形貌 预备体表面SEM显微形貌观察显示，随打磨车针粒度变细，牙本质表面逐渐趋于平滑，见图2。

Figure 2 The surface microprofile of tooth preparations in three groups图2 预备体表面显微形貌

2.3 不同粗糙度预备体与不同水门汀配伍的粘接强度 粘接试件的剪切强度见图3。经双因素方差分析，预备体表面粗糙度与水门汀种类对剪切粘接强度均有影响（均P＜0.01），两因素间无交互作用，即两因素间不存在严格配伍使用差别。Tukey检验多重比较结果显示：不考虑水门汀配伍选择前提下，不同表面粗糙度实验组间粘接强度比较A组最高，B组次之，C组最低，差异均有统计学意义（P＜0.05）；不考虑预备体表面粗糙度前提下，不同水门汀实验组间粘接强度有差别，RMGI组高于ZP组、GI组（P＜0.05），ZP组与GI组差异无统计学意义；同时考虑表面粗糙度及水门汀种类，9个亚组间粘接强度比较，其中B-RMGI与A-GI亚组之间，A-GI、A-ZP、C-RMGI亚组之间，A-ZP、C-RMGI、B-GI之间，C-RMGI、B-GI、B-ZP之间，以及C-GI与C-ZP之间差异无统计学意义，其余任意两亚组间比较差异均有统计学意义。

Figure 3 The adhesive strength of cemented samples in three groups图3 粘接试件的剪切强度

2.4 粘接接头断裂模式 各组均未出现Ⅳ、Ⅴ型断裂模式。A组中各亚组断裂模式均以Ⅰ型和Ⅱ型为主；B组中B-GI亚组及B-RMGI亚组断裂模式仍以Ⅰ型和Ⅱ型为主，而B-ZP亚组断裂模式则以Ⅱ型和Ⅲ型为主，C组中C-RMGI亚组断裂模式以Ⅰ型和Ⅱ型为主，C-GI亚组主要为Ⅱ型，而C-ZP亚组的断裂模式主要为Ⅲ型，见表2。

Table 2 Failure types of adhesive test samples表2 各组粘接试件的断裂模式

3 讨论

以往研究表明，预备体表面粗糙度对修复体粘接强度的影响是2种相反作用叠加的结果，一方面,粗糙度的增加提高了机械嵌合作用，并增大粘接面积，从而增强粘接，另一方面粗糙度的增加造成玷污层难以清除，减小表面能[6-7]，从而降低粘接强度。鉴于此，长期以来对于二者间函变关系的研究结论不一[3,8]。以往研究多采用单一水门汀材料，不同研究之间的比较可能会受到水门汀种类不同的干扰；另外，以往研究中粗糙度变化范围设定较大，往往超出临床备牙常用旋转器械所能达到的粗糙度范围，也可能造成对函变关系判断的干扰。本研究将粗糙度与旋转器械联系起来，集中研究常用旋转器械打磨牙体获得的不同粗糙度对粘接强度的影响；同时采用临床常用的3种水门汀进行研究，以探讨不同粗糙度的预备体表面与不同种类水门汀之间是否存在明显的配伍优选情况。

本研究显示随着牙本质表面粗糙度的降低，ZP、GI、RMGI 3组试件剪切粘接强度均下降，表明粗糙度与粘接强度的第一种作用关系占主导。这可能是因为本研究中的预备体试件在粘接前均经过超声清洗，基本去除了牙本质表面玷污层对粘接的影响，提示在临床操作中除采用全瓷修复设计等特殊情况外，不应过分追求光滑的预备体表面，而过度牺牲粘接强度；同时在修复体永久粘接前应尽可能清除预备体表面的玷污层，以提高粘接效果。

对于不同水门汀材料的粘接效果，本研究表明，RMGI对牙本质表面和钴铬合金的粘接强度最高，而GI与ZP间无明显差异。有报道指出GI的粘接强度高于ZP[9]，与本研究有差别，可能是由于采用的修复材料不同。理论上，GI和ZP与牙面的化学结合力均来源于聚丙烯酸链上的羧基与牙体硬组织中的钙离子发生的螯合作用，以及未反应完的羧基与牙本质的胶原蛋白之间形成的氢键作用；且ZP还可以与金属离子产生化学作用[10]，使得ZP粘接牙体和多数金属材料时，不应低于GI的粘接强度。

虽然基牙预备体表面粗糙度与水门汀种类对剪切粘接强度均有影响，但二者之间无明显交互作用，即粗糙度与水门汀种类对粘接强度的影响效果相互独立，不存在配伍优选。就本研究而言，无论使用何种水门汀，粗糙度较大的表面总有利于粘接；无论在何种粗糙度状态下，RMGI的粘接强度值总是最高。采用125 μm粒度的车针预备基牙，配合RMGI粘接修复体能达到最高的粘接强度；而采用28 μm粒度的车针配伍RMGI粘接获得的粘接强度几乎可以达到125 μm时的ZP、GI的粘接水平。

断裂模式分析有助于评价粘接材料与被粘物界面的粘接性能，较粘接强度更为直观，同时可以间接反映不同界面的结合力大小。本研究所有试件均未出现Ⅳ型和Ⅴ型断裂，表明ZP、GI和RMGI的粘接强度均低于牙本质和钴铬合金铸件的固有强度。随着预备体表面粗糙度的降低，Ⅰ型断裂模式减少，表明预备体-水门汀界面的结合力受牙本质表面粗糙度的影响，进一步证明了微机械嵌合作用在水门汀的粘接中起重要作用。随着预备体表面粗糙度降低，ZP组试件Ⅰ、Ⅱ型断裂模式减少、Ⅲ型断裂模式增加的变化趋势明显；而GI组和RMGI组则仍以Ⅰ、Ⅱ型为主。这可能与3种水门汀材料与钴铬合金界面的结合力不同有关：ZP与金属的粘接力强于GI和RMGI，且该差异在牙本质表面光滑时表现明显。

值得注意的是，尽管本研究结果表明增大预备体表面粗糙度对粘接强度有增强作用，临床上也不应该千篇一律选择粗粒度车针作为最终备牙器械。对于贴面等全瓷修复体，粗糙的预备体表面会造成修复体组织面应力分布不均，从而影响使用寿命，因此仍推荐采用粒度小于40 μm的车针作为最终旋转器械。

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（2013-07-19收稿 2013-08-15修回）

（本文编辑 李国琪）

The Influence of Surface Roughness of Tooth Preparation and Cement Compatibility on the Adhesive Strength

SUI Lei,ZHANG Huifeng,YU Pei
Tianjin Medical University，Hospital&School of Stomatology,Tianjin 300070,China

ObjectiveTo investigate the influence of tooth preparation surface roughness and different dental cements on adhesive strength,and provide some reference information on the selection of dental rotary instruments and dental cements.MethodsSixty dentin samples were prepared and randomly divided into 3 groups.Samples from group A,B and C were grinded by diamond burs with grit-sizes of 125 μm,60 μm and 28 μm respectively.Two samples selected randomly from each group were observed under scanning electron microscope(SEM)for the surface microprofile.The remaining 18 samples from each group were evenly divided into 3 subgroups.Each subgroup was teamed with one of 3 dental cements: zinc polycarboxylate cement(ZP),glass ionomer cement(GI)and resin-modified glass ionomer cement(RMGI).Co-Cr alloy casts were cemented onto the dentin samples,and the adhesive strength was tested.Meanwhile,the types of failure were recorded for each sample.ResultsThe surface roughness of tooth preparation samples showed a downward trend in group A, group B and group C.Among the involved 3 dental cements,RMGI exhibited the highest adhesive strength,and there was no significant difference in the adhesive strength between ZP and GI.Among different combination subgroups,A-RMGI had the highest adhesive strength,B-RMGI run the second place,while C-ZP and C-GI were proved the lowest.However,there was no interaction between the two factors.Furthermore,group A mainly showed failure typesⅠandⅡ,group B evenly showed all the failure types and group C mainly showed failure typesⅡandⅢ.ConclusionThe adhesive strength is related to the surface roughness.RMGI exhibits the highest adhesive efficiency.There is no obvious compatibility in particular surface roughness and dental cements.

dental prosthesis;surface roughness;tooth preparation;cements;adhesive strength;rotary instruments

R783.1，R783.4

A【DOI】10.3969/j.issn.0253-9896.2014.01.010

天津医科大学口腔医院（邮编300070）

△通讯作者 E-mail:ypmail2010@163.com