不同水泥-修复材料组合在全覆盖嵌体修复中的效果：一项有限元分析研究

《Dental Materials》：Effects of different cement-restorative material combinations in full-coverage onlay restorations: A FEA study

　　基于有限元分析的间接粘接修复体水门汀-材料组合力学性能研究。通过微CT扫描建立三维模型，分析不同树脂基水门汀（双固化/光固化）与修复材料（树脂基陶瓷、玻璃陶瓷、多晶陶瓷）组合的界面应力分布。结果显示树脂-陶瓷组合在牙-水门汀界面产生最高剪切应力（2.0-9.0MPa），且双固化水门汀与光固化材料力学性能差异不显著。界面应力分布受修复体厚度及形态影响，双固化水门汀在树脂-陶瓷界面表现更优。研究证实FEM能有效模拟复杂修复体力学行为，为临床材料选择提供理论依据。

　　这项研究主要聚焦于间接粘接修复（Indirect Adhesive Restoration, IAR）中，不同修复材料与粘接剂组合的力学行为分析。通过有限元分析（Finite Element Method, FEM）的方法，研究者模拟了修复体在咀嚼负载下的应力分布情况，并评估了这些材料组合对牙-粘接剂界面以及粘接剂-修复体界面的影响。研究的背景在于，随着对牙体保存和修复效果的关注增加，IAR在临床中被广泛采用，尤其适用于严重受损但仍有残余牙体结构的牙齿。然而，当前的研究往往集中在单一材料的性能上，缺乏对材料组合在粘接过程中表现的系统性分析。

在IAR中，修复材料的选择对于修复体的强度、耐用性和美学效果至关重要。常见的修复材料包括树脂基复合材料、玻璃基陶瓷、多晶陶瓷以及树脂基陶瓷等。这些材料在力学性能上存在显著差异，例如，树脂基复合材料通常具有较低的弯曲强度和弹性模量，而多晶陶瓷如氧化锆则表现出更高的强度和刚性。然而，这些材料在实际应用中往往需要与特定的粘接剂结合，以确保修复体的稳固性和长期性能。目前的研究表明，粘接剂的种类和固化方式对修复体的粘接效果具有重要影响。例如，双固化树脂粘接剂可以在光照和化学条件下进行固化，确保较高的固化度（Degree of Conversion, DC），而光固化复合材料则依赖于光的穿透能力，这可能会影响其固化效果和粘接强度。

本研究通过使用Micro-Computed Tomography（micro-CT）技术，获取了一颗完整的人类下颌第一磨牙的三维结构数据。随后，研究者基于这些数据构建了修复体的几何模型，并使用有限元分析模拟了在不同修复材料和粘接剂组合下的应力分布情况。研究过程中，模拟了轴向咀嚼负载，并考虑了牙体结构（包括牙釉质、牙本质）和修复材料的力学特性。通过分析，研究者获得了牙-粘接剂界面和粘接剂-修复体界面的剪切应力和法向压力数据，并进一步探讨了不同材料组合对这些应力的影响。

研究结果表明，在牙-粘接剂界面，树脂基陶瓷模型表现出较高的应力水平，范围在2×10?2到9×10?3 GPa之间，具体数值取决于观察方向。相比之下，玻璃基陶瓷和多晶陶瓷的应力水平相对较低。而在粘接剂-修复体界面，树脂基陶瓷模型同样显示出较高的应力，范围在1.551×10?2到2.679×10?3 GPa之间。值得注意的是，在这一界面中，树脂基陶瓷模型的应力分布区域更为广泛，无论是法向压力还是剪切应力都表现出更高的集中度。此外，研究还发现，粘接剂的类型对修复体的应力分布有一定影响，尤其是在与树脂基陶瓷结合时，双固化树脂粘接剂表现出更优的性能，可能与其较低的聚合收缩有关。

研究的意义在于，树脂基陶瓷在两个界面中均表现出较高的应力水平，这可能与修复体在特定负载下的弯曲有关。同时，修复体在唇面和颊面缺乏轴向壁，以及在咬合面的厚度较薄，都会加剧这一现象。因此，选择合适的粘接剂对于减少修复体的应力集中至关重要。此外，研究还指出，粘接剂的类型对修复体的性能有显著影响，尤其是在与树脂基陶瓷结合时，双固化树脂粘接剂能够有效降低聚合收缩应力，从而提高修复体的长期稳定性。

研究的引入部分强调了IAR在临床中的重要性，尤其是在需要恢复牙尖覆盖的情况下。IAR不仅可以有效地修复严重受损的牙齿，还能最大限度地保留原有的牙体结构，这对于牙体健康和修复效果具有重要意义。然而，当前的研究普遍关注于材料本身的性能，而忽视了材料组合在实际应用中的表现。因此，本研究旨在通过FEM方法，系统性地评估不同修复材料与粘接剂组合在IAR场景下的力学行为。

在实验方法方面，研究者使用了一颗完整的人类下颌第一磨牙，并通过内窥镜摄像技术对其进行了扫描，以获取高精度的三维数据。随后，基于这些数据构建了修复体的几何模型，并进行了有限元模拟。模拟过程中，研究者考虑了修复体在不同材料和粘接剂组合下的表现，并通过调整负载条件来模拟实际的咀嚼过程。通过这种方法，研究者能够更准确地评估不同材料组合在实际应用中的应力分布情况，而无需进行复杂的实物实验。

研究的样本准备部分提到，实验所使用的牙齿是从牙周病患者口中提取的，并在消毒后保存在蒸馏水中。研究获得了当地伦理委员会的批准，并确认牙齿没有龋坏、脱矿、裂纹或磨损的迹象。这为实验提供了可靠的样本基础，确保了研究结果的准确性。

在牙-粘接剂界面的分析中，研究者发现树脂基陶瓷模型在该界面表现出最高的应力水平，尤其是在X轴方向上，由于修复体右侧处于拉伸状态，而左侧处于压缩状态，因此显示出一定的旋转趋势。这种趋势可能是由于实验设置和咬合面的分布不均所导致的。相比之下，玻璃基陶瓷和多晶陶瓷在该界面的应力水平相对较低，表明它们在承受负载时的变形程度较小。

在粘接剂-修复体界面的分析中，研究者发现树脂基陶瓷模型的应力分布区域更为广泛，无论是法向压力还是剪切应力都表现出更高的集中度。这表明树脂基陶瓷在与粘接剂结合时，其结构可能更容易受到应力的影响。同时，研究还发现，粘接剂的类型对修复体的应力分布有一定影响，尤其是在与树脂基陶瓷结合时，双固化树脂粘接剂表现出更优的性能，可能与其较低的聚合收缩有关。

研究的讨论部分指出，通过FEM方法，可以系统性地评估不同材料组合在IAR场景下的力学行为。这种方法不仅能够提供高精度的模拟数据，还能够避免实物实验的复杂性和成本。此外，研究者还强调了该方法在标准化实验条件方面的优势，确保了实验结果的可比性和可靠性。然而，当前的研究在评估材料组合时，往往采用传统的冠部预备设计，这可能限制了对不同材料组合的全面分析。

研究的贡献部分列出了各作者在研究中的具体角色，包括协调研究项目、样本准备和实验室测试、数据分析以及论文撰写和修订等。这些角色的划分有助于明确各作者在研究中的贡献，并为后续的成果发表和学术交流提供了依据。

研究的结论部分指出，在本研究的限制条件下，所有结果均来自数值模拟，因此可以得出以下结论：首先，负载设置在修复体的弯曲和应力行为中起着重要作用，因此在模拟实验中，负载应尽可能模拟实际的咀嚼情况，例如使用三脚接触的方式，而非简化的轴向负载。其次，树脂基陶瓷在两个界面中均表现出较高的应力水平，这可能与修复体在特定负载下的弯曲有关。同时，修复体在唇面和颊面缺乏轴向壁，以及在咬合面的厚度较薄，都会加剧这一现象。因此，选择合适的粘接剂对于减少修复体的应力集中至关重要。

此外，研究还指出，粘接剂的类型对修复体的性能有显著影响，尤其是在与树脂基陶瓷结合时，双固化树脂粘接剂能够有效降低聚合收缩应力，从而提高修复体的长期稳定性。这些结论为临床实践中选择合适的修复材料和粘接剂提供了理论依据，有助于优化修复方案，提高修复效果和患者满意度。

综上所述，本研究通过FEM方法，系统性地评估了不同修复材料与粘接剂组合在IAR场景下的力学行为。研究结果表明，树脂基陶瓷在两个界面中均表现出较高的应力水平，这可能与修复体的结构和负载方式有关。同时，粘接剂的类型对修复体的性能有显著影响，尤其是在与树脂基陶瓷结合时，双固化树脂粘接剂表现出更优的性能。这些发现为未来的临床实践和材料研究提供了重要的参考，有助于推动IAR技术的发展和应用。