根折是桩核冠修复后最为严重的并发症。根折的发生多由于应力集中、应力疲劳或突受暴力而引起。一般认为与牙根条件、基牙预备情况、桩核形式及桩核材料等因素有关。诸多学者认为桩核的弹性模量与根管壁的应力分布有密切的联系。如何选择合适的桩核材料,成为临床工作者关注的问题。本课题组前期用三维有限元法分析了不同材料桩的弹性模量对牙根应力分布的影响,结果显示:随着桩弹性模量的增高,应力有向根管内侧壁根尖部集中的趋势,易导致根尖部的折裂[1]。但该实验方法属计算力学方法,其结果是建立在对数学模型计算分析的基础上,需要其他生物力学分析方法的验证。因此本实验拟采用光弹性实验应力分析法分析桩的弹性模量对根管壁应力分布的影响,以便与有限元法所得结果进行比较和相互印证,为临床桩核材料的选择提供实验参考。实验设计:根据桩弹性模量的大小,本研究将临床上常用的桩分为三类:①低弹性模量桩:各种纤维树脂桩等(E≦50GPa);②中等弹性模量桩:钛、钛合金、金、金合金桩等(50GPa﹤E≦150GPa);③高弹性模量桩:镍铬合金、钴铬合金桩、各种陶瓷桩(E﹥150GPa)。选择RelyX纤维桩、铸造纯钛桩、铸造镍铬合金桩作为各分类的代表。以光弹性实验应力分析法分析上述三种桩桩核修复后根管壁的应力分布特点,归纳出当桩的弹性模量由低到高变化时,根管壁应力分布变化的趋势。实验分为:①建立以RelyX纤维桩、铸造纯钛桩、铸造镍铬合金桩桩核修复上颌中切牙的光弹模型;②环氧树脂材料应力条纹值f的标定;③不同弹性模量桩对根管壁应力分布影响的光弹性实验分析。实验结果:1.建立的上颌中切牙残根桩核修复光弹模型(见附图-1 ),其牙体尺寸与天然牙的比例为1:1,模型牙根、牙槽骨、牙周膜弹性模量之比接近于实际各组之间弹性模量之比(1.35:1:0.0003)。从而保证了模型的几何形态和力学性能与与临床实际情况具有良好的相似性,能够应用相似性原理推算真实组织和材料上相应的应力状况。当对模型施加100N、45°的唇向载荷时,应力冻结和切片观测,显示根管壁及根尖周牙槽骨内均有清晰的应力条纹出现,条纹颜色呈规律性变化(见附图-2)。说明了所制备模型的可用性,为后续的应力分析实验奠定了基础。2.以纯拉伸法进行f值标定,经公式计算,本实验所用环氧树脂材料的应力条纹值f=12.28N/mm级。3.在100N、45°的唇向加载条件下,应力条纹图显示:①RelyX纤维桩组,应力条纹主要集中于根管颈部的唇舌侧,条纹的颜色也以级数较高的条纹居多,向根尖部逐渐降低;②而铸造纯钛桩组和铸造镍铬合金桩组应力条纹主要集中于根颈部的唇侧,条纹的颜色以根颈部唇侧的级数最高,根尖部次之。4.在100N、45°的唇向加载条件下,比较各观测位点的应力之大小,结果发现:①各修复组唇侧观测点的应力值大于舌侧相对应观测点的应力值;②各组应力最大的观测点位于根颈部唇侧,应力最小的观测点位于根尖部舌侧;③比较各组同一观测点的应力值,可知铸造镍铬合金桩﹥铸造纯钛桩﹥RelyX纤维桩,即应力值随着桩弹性模量的降低而将降低,而根尖部表现的尤为明显。各观测位点的应力分布及应力值的大小与有限元法所得的结果趋于一致。结论:①所建立的上颌中切牙桩核修复光弹模型良好的模拟了临床上上颌中切牙桩核修复的实际情况;②各修复组观测点同在颈部或根尖部时唇侧的应力值大于舌侧的应力值,符合上颌中切牙桩核修复后牙根折裂多发生于唇侧的临床报道;各修复组颈部观测点的应力值大于根尖部观测点的应力值,符合随着桩弹性模量增高,折裂部位向根尖部迁移的模拟实验结果③随着桩弹性模量的增高,各观测位点的应力值也增加,可用应力由高弹性模量材料向低弹性模量材料传递的力学原理来解释,即可理解为RelyX纤维桩由于其弹性模量低,刚度小在咬合状态下吸收或缓冲了部分能量,所以牙根内的应力值较小,而高弹性模量的镍铬合金桩则与之相反。由于牙根尖部为解剖学上的薄弱位点,残根颈部由于基牙预备而削弱,实验显示这两个部位有应力集中,因此为了避免根折的发生,应选用能缓冲或吸收咬合能量、减小应力向牙根传导的低弹性模量的桩核材料。纤维桩满足了这一力学要求,加之其断裂后可磨除,利于牙根的再利用,以及良好的美学效果、减少患者就诊次数、操作简便性等优点,建议临床上残根的桩核修复应选用弹性模量小的纤维桩。