引用本文：白云洋，李燕，邓旭亮.数字化个性化桩核修复体的研究进展[J].中国实用口腔科杂志，2024，17（4）：469-473. DOI：10.19538/j.kq.2024.04.016
摘要：桩核修复体常用于根管治疗后的大面积牙体缺损修复。目前，金属铸造桩核及预成纤维桩+树脂核是口腔临床常用的桩核修复体，其各有优势和局限性。近年来，随着口腔数字化技术飞速发展，数字化个性化桩核修复技术已逐渐在口腔临床中应用。文章就数字化个性化桩核的材料、制备方法、性能特点等相关研究进展做一综述，为口腔临床医生制定更全面的修复方案提供参考。
关键词：计算机辅助设计与计算机辅助制造；桩核修复体；纤维增强树脂；根管治疗后牙齿；牙体缺损
大面积牙体缺损的保存修复是口腔临床极具挑战的工作之一。桩核是根管治疗后初步恢复大面积牙体缺损患牙形态和功能的一种修复体，为全冠提供固位，核与剩余牙体组织共同提高牙齿抗力。目前，金属铸造桩核及预成纤维桩+树脂核在临床中较为常用［1］。
金属铸造桩核是经典的桩核修复体，在临床中的应用时间较久，具有机械强度高、坚固耐用等优点，但其美观性差，弹性模量远大于牙本质，且金属存在腐蚀、致敏及干扰影像学检查等缺点［2］。20世纪80年代，欧洲学者将碳纤维增强树脂材料引入口腔医学领域后，与牙本质弹性模量接近、美观性更好的玻璃纤维桩、石英纤维桩等逐渐应用于口腔临床修复。由于商品化的预成纤维桩规格统一，其与根管内壁和根面适配性差，固位力低，导致修复体脱粘接率增加，影响修复效果。因此，制作出与患牙形态相匹配的个性化桩核是解决这一临床问题的有效方案，而口腔数字化技术的进步也推动了个性化桩核的发展与创新。本文就数字化个性化桩核的材料特点、制备方法、力学性能等相关研究进展做一综述，为口腔临床修复治疗方案的选择提供参考。1. 1 纤维增强树脂 纤维增强树脂是数字化桩核常用材料，其主要成分包含纤维和树脂基质，与预成纤维桩基本一致。根据在树脂基质中加入的纤维类型，可分为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维增强树脂等。2010年，北京大学口腔医院邓旭亮教授和王新知教授课题组联合北京化工大学开发出可用于计算机辅助设计与计算机辅助制造（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）切削加工的纤维增强树脂材料（图1），并在国际上首次提出个性化一体化纤维桩核的修复理念和制备方法［3］。![]()
1. 2 聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK） PEEK是一种半结晶型热塑性聚合物，含有1个酮键和2个醚键的重复单元所构成的大分子聚合物，具有出色的机械性能、耐腐蚀性和生物相容性［4-6］。PEEK易与碳纤维等填料进行复合，通过共混工艺将不同配比的填料融入PEEK基质中，从而制备具有更优机械性能的新型复合材料，如玻璃纤维、碳纤维增强PEEK等，进而拓宽了PEEK在各领域的应用范围。随着数字化技术的发展，PEEK在口腔医学领域也开始崭露头角［7］，其加工方式包括注塑成型、数控铣削和3D打印等［8］，可用于制作多种口腔修复体，如全冠、活动义齿支架、桩核、基台等［9-12］。在口腔医学领域中，PEEK有望成为金属和陶瓷材料的补充或替代物，展现出良好的应用前景。Kasem等［13］尝试制作数字化PEEK桩核修复体行大面积牙体缺损修复，获得良好的临床效果。1. 3 氧化锆陶瓷 氧化锆陶瓷作为一种无机非金属生物惰性陶瓷，具有导热系数低、断裂韧性高、耐腐蚀、生物相容性好等特点，被广泛应用在电子通信、航空航天、生物医学等领域。氧化锆以3种晶型存在：单斜晶型（monoclinic，m相）、立方晶型（cubic，c相）和四方晶型（tetragonal，t相）［14-15］。纯氧化锆在室温常压下以m相的形式存在，氧化锆的3种晶型之间会相互转化，相变的临界温度分别为1170 ℃及2370 ℃。将金属氧化物掺杂到氧化锆中可稳定氧化锆陶瓷性能，口腔医学领域中常用的是氧化钇稳定四方多晶氧化锆（Y-TZP），当Y-TZP材料受力时，t相向m相转变，这种转变伴随3% ~ 5%的体积膨胀，阻止产生裂纹［16］。这种应力诱导相变增韧的机制，使其具有高强度和韧性，因此氧化锆陶瓷被誉为“陶瓷钢”。基于出色的生物相容性及力学性能，氧化锆陶瓷被广泛应用于口腔医学领域，通过数字化加工的方式制作成全冠、嵌体、固定桥等固定修复体。Meyenberg等［17］报道了应用氧化锆桩替代金属铸造桩核修复大面积牙体缺损，可获得良好的美学效果。
1. 4 金属 数字化金属桩核主要是由纯钛或钛合金制成，其强度较高、密度低，生物相容性优于传统镍铬合金［18］。此外，在600 ℃以下，钛及钛合金表面形成致密的氧化膜，且与基体结合紧密，能阻止进一步氧化。因此，在口内应用纯钛及钛合金修复体，具有很强的耐腐蚀性特点［16］。
2. 1 减材制造技术 减材制造技术是指将原材料固定在设备上，通过切削工具去除多余的材料，保留需要的结构。目前，数字化个性化纤维桩核（图2）、氧化锆桩核及PEEK桩核主要是通过减材制造技术加工而成。![]()
2. 2 增材制造技术 增材制造技术也称3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或高分子等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。与传统制造技术相比，增材制造技术的优势十分明显：①提高制造精度；②简化制作过程，提高生产效率；③节约加工材料；④实现个性化制作。目前，较常用的金属材料增材制造方法有3种：电子束选区熔化（electron beam selective melting，EBSM）、激光选区熔化（selective laser melting，SLM）及金属激光熔融沉积（laser direct melting deposition，LDMD）成形技术［16］。3 数字化个性化桩核的特点
3. 1 力学性能 理想的桩核材料应具备与牙本质相似的力学性能特征，包括弹性模量、弯曲强度等，与天然牙本质力学适配，组成桩-核-粘接剂-牙本质复合体，实现应力的均匀分布［19-20］。弹性模量作为评价桩核材料力学性能的关键指标之一，对牙根内部应力分布起到重要作用。天然牙本质的弹性模量约为18.6 GPa，纯钛、氧化锆的弹性模量约为牙本质的5.4 ~ 13.4倍，这种力学性能的巨大差异，易在牙根形成应力集中，造成根裂等问题［19，21-22］。相对于金属材料和氧化锆，纤维增强树脂具有美观、生物相容性好等优点。玻璃纤维增强树脂的弹性模量约为25 ~ 40 GPa［23］，与牙本质接近，其应力可沿根管壁均匀传导，有效降低根管的最大应力值［24］。由于金属桩核的弹性模量显著高于天然牙本质，有学者尝试通过调整金属桩核的内部孔隙结构以降低其弹性模量；当孔隙率达40%时，数字化钛合金桩核的平均弹性模量降至17.04 GPa，接近天然牙本质，有利于咬合力的有效传递和分散，从而更好地保护剩余牙体组织［25］。其他临床常用修复材料的力学性能见表1［26-30］。![]()
3. 2 粘接性能 目前，已有大量研究证明数字化个性化桩核的粘接强度优于同种材料的预成桩，文献中报道的数字化桩核主要是通过树脂类粘接材料与牙体组织粘接。桩核修复体因粘接失败在牙体中松动、脱落，是桩核冠修复失败的主要原因之一［31］。因此，通过不同表面机械处理或化学处理提升桩核修复体的粘接强度是口腔临床研究热点。纤维增强树脂表面致密、化学活性低，纤维桩表面和树脂粘接材料的化学结合能力和微机械固位作用较弱，粘接强度低［32］。对纤维桩表面进行化学或机械处理可使其粗糙化，增加微机械固位及粘接面积，提升粘接强度，显著提高修复成功率［33-35］。喷砂和化学腐蚀是对纤维桩表面粗糙化处理的主要方法，但表面喷砂会损伤材料内部的纤维，D′Arcangelo等［36］对喷砂处理的纤维桩表面进行观察，电镜下可见喷砂处理后纤维桩表面粗糙，有部分纤维断裂，但其认为断裂的纤维对纤维桩的力学性能无显著影响。Monticelli等［37］发现用高浓度的H2O2处理纤维桩10 min和低浓度的H2O2处理纤维桩20 min都能够显著增加树脂与纤维桩的粘接强度。有学者对比了高浓度H2O2处理、低浓度H2O2处理和喷砂处理后纤维桩的粘接效果发现，使用高浓度H2O2处理组的粘接强度最高，并减少了临床操作时间［38］。Mishra等［39］对纤维桩的表面处理研究进行了系统回顾，认为微机械处理联合硅烷偶联剂的使用可提供较佳的粘接强度，并不建议使用氢氟酸处理纤维桩，因氢氟酸会广泛破坏纤维桩的表面形貌。目前，纤维桩（核）的表面处理方式尚无统一标准，表面喷砂处理对纤维桩（核）的机械强度有无负面影响及化学处理的时间仍需进一步研究。PEEK为生物惰性材料，表面能较低且改性困难，改善PEEK的粘接性能是临床重要挑战之一。大多数学者认为，表面喷砂及浓硫酸酸蚀是提升PEEK粘接性能的有效方法。浓硫酸酸蚀可在PEEK表面形成多孔和渗透性结构，能够显著提高PEEK的剪切粘接强度（shear bond strength）［27］。Zhang等［40］建议，对于3D打印的PEEK，适宜的酸蚀时间为30 s，可获得较高的剪切粘接强度（27.90 MPa）；而对于切削的PEEK，当酸蚀时间为5 ~ 120 s时，都可获得超过29 MPa的剪切粘接强度，且不同时间组间剪切粘接强度比较，差异无显著统计学意义。然而，长时间浸泡在浓硫酸中可能导致PEEK表面酸残留及强度降低，且浓硫酸具有高腐蚀性，不宜在口腔门诊使用。喷砂处理能够增加PEEK表面粗糙度和润湿性，进而提升PEEK的粘接性能［41］。有研究证实，喷砂联合等离子体处理得到的剪切粘接强度远高于单纯喷砂处理［42］。尽管喷砂处理后PEEK的粘接性能显著低于浓硫酸酸蚀［43］，但喷砂可视为一种更简便且安全的PEEK表面处理方法。
数字化技术在口腔医学领域的应用已不仅局限于全冠、贴面、嵌体、高嵌体等修复体。已有大量研究证明数字化个性化桩核的优势，这一创新修复技术正逐渐被视为传统技术的替代方案。基于现有研究及临床经验，对于根管粗大或需要少量改变牙冠角度的前牙及前磨牙，可酌情使用数字化个性化桩核。尽管这些数字化个性化桩核修复体展现出良好的粘接强度、密合性、美观性等优势，在国内外病例报告中显示出良好的修复效果，但尚缺乏长期、多中心的临床研究，其远期修复效果、成功率及可能出现的并发症仍有待观察。未来的研究应聚焦于优化临床操作流程、降低成本、提高粘接强度等方面，以推进数字化个性化桩核修复技术的发展。
