Effect of fiber post and restoration type on biomechanical behavior of endodontically treated premolars: Finite element analysis and in vitro evaluation

当牙齿遭受深层龋坏或裂纹延伸至神经时，牙医通常会进行根管治疗以挽救它。这种救命的手术移除了内部受感染的组织，但也让牙齿变得更加干燥且脆弱，就像枯萎的枯枝对比新鲜活力的嫩枝一样。由于需要通过大型龋洞才能触及感染部位，牙齿也经常因此变得虚弱，尤其是在上颌前磨牙，它们位于口腔中承受侧向重力咀嚼力的部位。为了修复这一点，牙医必须用一个坚固的盖子（冠）覆盖牙齿，但他们面临着一个艰难的选择：是磨除大量剩余的健康牙体组织以适配全冠，还是尝试保留更多牙体组织，使用被称为嵌体（onlay）或高嵌体（overlay）的部分覆盖物。另一个常见的争论在于是否要在牙根深处插入一根细小、有弹性的纤维柱，以作为支撑梁。多年来，牙科界一直在争论哪种“盖子”与“支撑”的组合能提供最佳保护，防止牙齿折断成两半——这种失败往往意味着牙齿必须被拔除。

西华口腔医院的研究人员致力于通过在一个模拟人类口腔的模型上测试这些不同的策略来解决这一争辩。他们将重点放在了上颌前磨牙上，这种牙齿是根管治疗后极易发生折断的类型。该团队开展了两项平行的调查：一项使用先进的计算机模拟来绘制牙齿内部不可见的应力分布图；另一项则使用真实的、提取的人类牙齿，来观察它们在破碎前实际能承受多少力量。他们测试了六种不同的情景。有些牙齿接受了全冠，有些是部分嵌体，有些是部分高嵌体。在每种形状内，他们都测试了两种变体：一种是在根部插入了纤维柱，另一种则没有。他们对每个模型和牙齿施加了一个 300 牛顿的稳定倾斜推力，这种力量旨在模拟日常进食过程中这些牙齿所面临的侧向压力。

计算机模拟揭示了应力如何在牙齿中传递的清晰模式。采用部分高嵌体的模型在修复体和牙体结构中的内部应力水平最低。有趣的是，虽然有无柱组之间的整体应力水平相当，但纤维柱显著改变了应力的走向。纤维柱的存在极大地降低了树脂核心部分的应力，并使应力在前磨牙的颈部段进行分散。如果没有柱体，最高的应力会危险地集中在牙颈部，即牙根与牙冠交界处。有了柱体后，应力分布得更加均匀，从而降低了裂纹从这个薄弱点开始产生的危险。

当研究人员转向使用真牙进行的物理测试时，关于强度的结果却出奇地一致。无论使用哪种类型的盖子，或者是否插入了纤维柱，导致牙齿破碎所需的力在统计学上都是相同的。所有六组牙齿的表现同样出色。然而，当研究人员观察牙齿是如何破碎时，情况发生了变化。破碎的类型与产生破碎所需的力同样重要。有些破损是轻微的，仅发生在牙冠或牙齿的上部，牙医可以通过制作新盖子来修复；而另一些则是灾难性的，裂纹深入牙根，导致牙齿无法挽救。带有纤维柱的高嵌体组具有最高的“可修复性破损”率，而没有柱体的全冠组具有最低的“可修复性破损”率和最高的“完全丧失”率。

纤维柱被证明是挽救牙齿的关键因素，尽管它并没有改变导致牙齿破碎的总力量。通过作为一个与天然牙根硬度相匹配的柔性支撑，柱体有助于引导力量远离脆弱的牙颈部，并减少颈部段和颊根部的应力集中。这防止了裂纹向深层牙根蔓延，从而将原本可能失去的牙齿转变为可以修复的牙齿。研究表明，虽然盖子的形状（无论是全冠还是部分盖）不会显著改变牙齿能承受的力量，但决定是否使用纤维柱，可能决定了牙齿是需要简单修复还是必须拔除。研究人员得出结论，对于这些虚弱的牙齿，确保牙齿留在口内的最佳策略是使用纤维柱，因为它有助于分配应力并促使形成可修复的破损模式，无论选择哪种特定的陶瓷覆盖物。