作者：山东第一医科大学口腔医学院（
当牙体缺损严重，剩余牙体组织无法为全冠修复提供固位时，常需在残冠或残根上形成桩核。桩为插入根管的部分，通过与根管内壁的摩擦力和粘接力获得固位,核为金属或非金属及剩余牙体组织共同构成的预备型结构，二者共同构成桩-核系统，一方面为全冠提供固位及支持，另一方面接受、传递咬合力，改变牙体组织的应力分布。
桩核材料的性能极大的影响着修复体、牙体以及牙周组织所承受的生物力，因此，针对不同程度的牙体缺损，选择合适的桩核材料进行修复方能取得良好的修复效果。目前，铸造金属桩核、瓷桩、纤维桩等已广泛应用于临床，聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）桩核在体外试验中表现出优异的性能，将来有希望应用于临床牙体缺损的修复。
全冠在行使功能的过程中会受到垂直向及侧向的咬合力。有学者对不同咬合面形态的全冠修复体进行了受力分析，结果显示不同牙尖斜度的修复体及其基牙受力不同。当咬合力方向呈某角度或咬合力大小超过某限度时，则对基牙产生不良影响，因此，设计合适的全冠修复体使牙齿所受的应力更加符合生物力学需求是迫切需要解决的问题。
不同的材料强度不同，对力量承受及传导亦有差别，深入研究桩核材料和全冠咬合面形态的设计对修复体及基牙牙体组织、牙周组织生物力学影响具有重要的临床价值。本文对近年来国内外有关桩核材料及全冠形态设计相关的最新研究内容予以总结，以便更好的指导临床修复材料的选择及修复体的设计。
1.不同桩核系统修复牙体缺损的受力分析
1） 铸造金属桩核系统
铸造金属桩核是目前临床上进行桩核冠修复所采用的主要形式。当牙根粗大，牙长轴过于倾斜，需要通过桩核冠修复改变牙长轴方向时，运用金属桩核可获得良好的效果。铸造金属桩核自身机械性能良好，当牙颈部缺损较多，缺损边缘位于龈下，牙根粗长，条件良好时选用。但金属的弹性模量远高于牙本质，会对剩余牙体组织产生较大应力，因此，如果剩余牙体组织少，或者根管壁较薄时不建议使用铸造金属桩核，否则易导致牙齿折裂。然而有研究表明，3D打印金属桩核较传统铸造金属桩核在漏斗状根管的修复中显示出独特的优势，3D打印通过精准控制桩核修复体外形，确保其与桩道预备面紧密贴合，实现咬合力的均匀传导，可最大程度的避免根折的发生。
2） 全瓷桩核系统
目前，全瓷冠因优异的美学效果被广泛的应用于前牙美学区修复中。金属桩核颜色易透过全瓷冠，影响全瓷冠再现的美学效果。因此，为再现天然牙的色泽和半透明性，并最大限度地恢复近似天然牙的美学特征，非金属桩核应运而生。瓷桩就是其中一类，其主要特性是美观，而且具有良好的生物相容性，主要包括氧化锆瓷桩和铸瓷桩。
其中氧化锆是一种生物惰性陶瓷材料，在口腔材料领域应用较为广泛。虽然瓷桩核美学性能好，且在MRI检查时不会产生伪影，但氧化锆桩核的弹性模量是200 GPa，牙根部的弹性模量仅为其二十分之一，氧化锆桩过高的弹性模量易在桩尖周围产生应力集中，高强度、高弹性模量的陶瓷桩核不能弯曲，增加根中部发生折裂的风险，且牙齿一旦发生根折，多数无法保留。因此，对于氧化锆桩修复的患牙应该严格把握临床适应症。玻璃陶瓷桩美学效果好，但强度低，折断风险较高，且折断后难以去除，这在一定程度上限制了此类材料的应用。
3） 纤维桩核系统
纤维桩主要包括玻璃纤维桩、碳纤维桩和石英纤维桩，需与树脂联合应用，其美观性好、弹性模量与牙本质最为相近，是一种理想的修复形式。纤维桩修复的患牙应力主要集中在牙颈部，对于颈部牙体组织缺损严重的患牙，在使用纤维桩修复后可能出现颈部牙体折裂，选择时应谨慎。使用玻璃纤维桩核进行桩核冠修复的患者修复失败率、桩核脱落率及牙根折裂率均低于钴铬合金铸造金属桩核修复的患者。
纤维桩最常见的失败方式为脱粘接，主要原因为纤维桩弹性模量低，在承受一定负荷时，桩体易产生微动，使粘接面及边缘封闭遭到破坏，产生微渗漏，进而对粘结效果产生不良影响。因此，如何获得良好的粘接是纤维桩修复过程中的关键步骤。针对预成纤维桩与牙体密合性不佳、存在技术敏感性等问题，现代桩核修复理念提倡个性化制作。目前已有相关报道显示，应用CAD/CAM技术进行个性化纤维桩核已应用于临床病例，但远期效果尚有待进一步观察。
4） 聚醚醚酮（PEEK）桩核系统
相较于传统的桩核修复材料，PEEK 具有与牙本质相近的物理特性，其生物相容性优异，并展现出良好的机械性能、粘接性能、美学效果和抗老化特性。在作为桩核修复材料时，其能够实现理想的根管匹配性，并在牙根内形成均匀的应力分布，同时与牙本质壁间产生良好的粘接效果，有望成为一种理想的替代材料。
PEEK具有优良的耐高温性能，能够抵御各种化学物质的侵蚀，并且不易受到自由基的损伤。此外，它还展现出更高的强度，并且与碳纤维、玻璃纤维等增强剂具有良好的相容性。碳纤维的聚醚醚酮(carbon fiber-polyetheretherketone,CFR-PEEK)可数字化切削、一体化成形，通过CAD/CAM制作的CFR-PEEK桩核用于修复上颌前牙，在牙根受力的情况下，随着桩弹性模量的降低，桩、根部粘接剂以及桩-粘接剂界面、粘结剂-牙体界面、桩-核界面的最大主应力峰值都随之降低，应力分布越来越均匀，而不再集中于根颈部。
随着桩、粘接剂及粘接界面的应力水平的降低，亦减少了修复体应力疲劳和脱粘接现象的发生。然而，由于PEEK的表面能低且耐表面改性，透光性不足等特点，在美学区应用时，为获得理想的修复效果，需要进行一定的处理。研究表明，相较于单纯的PEEK，通过加入并改变增强填料含量，可获得更好的机械、粘接和美学性能。
目前，关于PEEK 在桩核修复中的研究主要集中在独立实验范畴，尚需更多体内实验和临床结论的支持。
5）桩核系统的选择及应用
桩核材料对修复系统应力的影响主要取决于材料的弹性模量和牙体组织的弹性模量。低弹性模量的纤维桩虽然有可能导致脱粘接，但却降低了牙根折断的风险。高弹性模量的材料在受力时，会将更多的应力传递给牙体组织，导致牙体组织出现折裂，且桩核材料弹性模量的增加可能会增加桩核脱位的风险。临床上使用桩核改变牙体轴向时，在满足受力情况下，尽量选用弹性模量低的桩材料。
而载荷对修复效果的影响大，避免过于集中的功能接触有利于维持良好的修复效果，高弹性模量的树脂核及低弹性模量的纤维桩有利于保护牙体组织及维持冠粘接效果。因此，选择合适的桩核材料对于修复系统的应力分布和牙体组织的保护至关重要。一体化纤维桩核和金属桩核对牙体组织应力分布的影响基本相同，因此在理论上具有相似的临床适应症。对于具有正常根管形态及牙本质肩领的上颌中切牙残根，纤维桩树脂桩核较纯钛能更好地避免桩的应力集中，从而有效降低桩折及牙根折裂的概率。
通过与根管壁广泛接触，应力能够均匀地传导至根管壁表面，并且相对集中于纤维桩的中上段。这种方法可以有效地避免应力高度集中，降低根折的发生率，从而在很大程度上保护牙体组织。纤维桩树脂核、纯钛桩核和金合金桩核系统具有合适的强度和生物安全性，是理想的桩核材料。
经过对此三种材料修复的牙本质进行深入研究和比较，发现在应力和最大主应力分布范围基本一致，主要集中于颊侧根中部与根尖区域。在修复治疗中，后期可能需要的再治疗是一个关键环节，相较于金属桩，纤维桩在牙体修复后的取出相对容易。在牙冠以及剩余牙本质的应力和最大主应力峰值分布上，钴铬合金桩核>氧化锆桩核>玻璃纤维桩核。
在目前的桩核修复体生物力学实验中，施加于模型的力仍处在计算机模拟阶段，且大多基于一个点上的静态力，并不能完全模拟咀嚼运动。因此，选用多个点施加力并采用多个方向的力以模拟咀嚼运动，可能利于使其更接近实际情况。
2.全冠设计影响修复体、牙体及牙周受力
全冠是修复牙体缺损的主要方式之一。根据制作材料的不同，可将全冠分为金属全冠、全瓷冠、烤瓷熔附金属全冠等。氧化锆因具有良好的美学效果、较高的抗弯强度以及优良的抗折裂性能，目前在临床应用最为广泛。有研究表明，高度抛光的氧化锆全冠在行使功能时较铸瓷冠对对颌天然牙磨损小，对天然牙的保护优于铸瓷，但具有极强的硬度的氧化锆在行使功能运动的过程中，会将过多的应力传递至基牙的牙周组织从而增加基牙的受力。除受材料种类影响之外，全冠的咬合面形态，修复材料的弹性模量、修复体厚度、肩台边缘、咬合力的大小及方向亦影响桩核、剩余牙体组织、牙周组织所受应力。
1）全冠咬合面形态的影响
(1)全冠牙尖斜度对全冠修复体的影响
在加载点、加载力和加载方向相同的情况下，随牙尖斜度的增加，牙本质的各项应力峰值和应力分布范围逐渐增大。而对于修复体，随着牙尖斜度减小，高应力值区域宽度也减小，最大主应力值减小。在全瓷冠的颊侧颈部，张应力和等效应力为主要集中区域，全瓷冠表面加载部位则主要承受压应力。当垂直加载时，最大张应力随着牙尖斜度的增大而增加；而水平加载时，最大张应力则随着牙尖斜度的降低而减小。对于压应力和等效应力，其在牙尖斜度为25°时最小。
同时牙尖斜度的大小影响着修复体的性能及基牙的健康，牙尖斜度越大，全瓷冠的抗折裂能力越小，牙尖斜度低的冠-根折裂载荷显著高于标准牙尖斜度者。此外，随着牙尖斜度的增加，微剪切粘结强度值减小，表明牙尖斜度也可影响粘结剂与氧化锆之间的粘结强度。
(2)全冠牙尖斜度对牙体及牙周组织的影响
在桩核冠修复过程中，基牙牙体组织的应力峰值会随牙尖斜度的增加而升高，同时呈现出更加显著的应力集中区域。在下颌第一磨牙桩核冠修复的受力分析结果显示，剩余釉质所受应力主要分布于力量加载处以及牙颈部，与牙尖斜度无明显相关性，最大应力主要集中于咬合面窝沟处，应力峰值随牙尖斜度的增加而增大；剩余牙本质所受应力大小、分布均与牙尖斜度相关：当牙尖斜度为10°时，应力主要分布于力量加载处、近中根中上部、远中根颈部以及根尖部，随着牙尖斜度的增加，应力则逐渐集中于应力加载处、近中根颈部、根中和根尖部，并从颊侧趋向于舌侧，最大应力主要集中于牙颈部及根分叉区，应力峰值随牙尖斜度的增加而增大。表明牙尖斜度的增加可能会在一定程度上增加修复后剩余牙体组织发生断裂的风险。
这与以往的有限元分析结果相似，即牙尖斜度越高，牙体发生隐裂的可能性越大，水平向咬合力是其主要影响因素。因此，在设计和制作桩核冠时，应充分考虑牙尖斜度的影响，以降低牙体组织应力和断裂的风险。牙尖斜度越大，施加在咬合面上的侧向力越大，则牙周组织和牙槽骨所受的侧压力越大。
牙槽骨在牙齿受力的过程中起到机械支点的作用，局部长期的高应力值可增加牙槽骨吸收的风险。而牙槽骨高度的降低，会导致牙周膜面积减少，机械支点位置下降，进而使牙根及桩核系统抗折能力下降，使造成桩核冠修复的患牙折断的风险增加。此外，相同以及不同牙尖斜度的全冠修复的牙体缺损，如应用不同的桩核材料进行修复也会对基牙及牙周组织的应力分布产生影响。因此，在应用桩核冠修复牙体缺损时，需根据不同的牙体缺损情况，采用有利于牙体及牙周组织受力的桩核材料进行修复，以保证修复效果的长期稳定。
2） 全冠材料及其它因素的影响
弹性模量影响全冠修复的应力分布。弹性模量较高的修复材料冠内的应力集中较高，主要是凹表面的拉应力。弹性模量较低的材料不易引起冠内部应力集中，但增加了粘接层的剪切力。具有较高弹性模量的材料，如氧化锆和氧化铝，可使冠内表面的拉应力增高。在相同厚度的情况下，不同材料的修复体具有不同的断裂载荷，这表明修复体材料的差异对断裂载荷具有影响。
全锆的断裂载荷显著高于烤瓷、铸瓷及氧化锆-饰瓷，这可能归因于氧化锆的挠曲强度远大于铸瓷和饰面瓷。肩台设计形式对氧化锆全冠的断裂强度亦有影响，与刃状边缘相比较，肩台设计的氧化锆全冠有更高的断裂强度。咬合力的方向和大小也会影响牙体、牙周和全冠的受力。
采用两种加载条件，模拟轴向最大咬合力，以及轴向和非轴向的正常咀嚼咬合力，全瓷冠受力时周围牙齿结构的应力分布最小，氧化铝基全陶瓷冠显示出最高的应力；在非轴向咀嚼咬合力作用下，氧化锆材料对牙本质的应力分布最小，其次是烤瓷熔覆金属全冠；当承受轴向最大值和正常的咀嚼咬合力时，烤瓷熔覆金属全冠对牙本质的应力分布最小，在最大咬合力模拟试验和咀嚼咬合力模拟试验中，氧化锆冠内显示最高峰应力。
3.展望
桩核冠作为修复牙体缺损的最后一道屏障，桩核材料的研究一直备受关注。从预成的金属螺纹桩到失蜡法制作的铸造桩，以及非金属材料的碳纤维桩、瓷桩和美观的纤维桩，包括石英纤维桩、玻璃纤维桩、可塑性纤维桩、一体化纤维桩等，桩核材料的种类繁多。近年来，新型热塑性聚合物PEEK作为一种潜在的桩核替代材料而备受关注。
针对全冠修复体的研究，学者们主要关注了牙尖斜度对修复体及牙体组织的受力影响，具体包括应力大小及分布范围。研究主要针对上\下颌第一磨牙、上颌第一前磨牙等。然而，当前关于桩核冠的牙尖斜度研究尚未考虑桩核冠系统的方向因素，也未对不同牙尖斜度修复的修复体戴用中牙周骨组织受压吸收情况以及力量加载于模型的接触面积进行分析。此外，在建模过程中，应将不同牙体组织缺损条件下牙髓腔的解剖形态纳入考量，以更符合实际的口腔条件，从而提高研究结果的准确性。
来源：李敏杰,于瑶,刘昱辰,等.后牙区桩核冠系统修复牙体缺损的生物力学研究进展[J].现代口腔医学杂志,2025,39(03):254-257+233.
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