牙體組織因齲壞、外傷等因素遭到破壞，一般都可用樁核冠來修復。臨床上用的樁核種類很多，有預成金屬樁、鑄造金屬樁、陶瓷樁、纖維樁等，使用較多的是各種金屬樁，但其有很多的缺點，如容易導致根折的發生、易腐蝕、美學效能差等。近年來，伴隨著纖維加強樹脂研究的進展，纖維樁在臨床上得到了廣泛地應用，它具有單一材料沒有的良好效能，例如耐腐蝕、高強度、耐疲勞、高度電絕緣性和優良的生物相容性[1]。生物力學是力學與生物學之間相互結合、相互滲透、相互融合而形成的一門新興交叉學科，是根據確定的力學原理來研究生物體中力學問題的學科。
生物力學與口腔醫學融合、交叉形成的口腔生物力學，以在口腔醫學中研究基礎性科學問題、解決臨床實際問題、發展臨床技術手段為主。口腔修復學領域需解決的臨床問題多涉及到生物力學內容，存在著大量的生物力學問題。因此，本文擬對纖維樁修復的生物力學研究的最新進展做一綜述。
一、 纖維樁與其他型別樁的對比研究
預成金屬樁、鑄造金屬樁等已廣泛應用於臨床，但是存在容易導致根折的發生、易腐蝕、美學效能差等缺點，已經不能滿足日益提高的修復要求。雖然纖維樁直到90年代才開始廣泛應用於口腔臨床[2]，但是因為其獨特的優點，特別是其優良的生物力學特點。
Erik Asmussen等[3]研究了玻璃纖維樁、預成鈦樁和氧化鋯樁三種樁對牙體的應力，應力的大小由玻璃纖維樁、預成鈦樁和氧化鋯樁逐漸變小。A. Pegoretti等[4]通過三維有限元的方法，研究了一種圓柱狀尖端平滑的玻璃纖維樁的三點彎曲強度。通過與金鑄造樁及碳纖維樁的對比中發現，金鑄造樁在樁-牙本質介面產生了最大的應力集中，玻璃纖維樁的應力值最小。作者認為這主要是因為纖維樁的剛度與牙本質十分接近，所以除了牙頸部邊緣以外，玻璃纖維樁產生的應力場與正常牙十分接近。
Chayanee Chatvanitkul等[5]同樣運用有限元的方法，研究了不同樁核修復彎曲根管的應力分佈。結果顯示樁核的彈性模量越接近牙本質，其拉伸應力越小，應力主要集中於根表面;隨著樁核的彈性模量的增大，拉伸應力逐漸增加，並且應力集中在樁和根尖部分。作者也得出，玻璃纖維樁和樹脂核修復可以儘量的減少牙體磨除量，增加樁核合理的固位。Natercia R Silva等[6]對金屬樁和纖維樁進行對比，運用三維有限元的方法測定剪下應力，結果顯示金屬樁產生的冠方應力集中較纖維樁大，並且纖維樁的應力分佈更加均勻。
Sung-Ho Jung等[7]通過動態加樣實驗，研究鑄造樁核修復組、預成金屬樁修復組、纖維樁修復組和全瓷樁修復組的邊緣微滲漏及斷裂模式。結果顯示纖維樁修復組和全瓷樁修復組的邊緣微滲漏較其他兩組都小，並且纖維樁修復組的斷裂模式更加有利於牙體的再治療。等[8]也通過實驗證實纖維樁修復能夠優化抗折強度，改善折斷模式。
循證口腔醫學也總結了纖維樁的優勢。Joanna N. Theodosopoulou 等[9]，從MEDLINE，Cochrane，和EMBASE中分別搜尋出的997,141,25篇文章進行了系統評價。其中隨機對照實驗結果提示，碳纖維樁生物力學上明顯優於貴金屬樁，玻璃纖維樁優於金屬螺紋樁，但是比鈦樁差，並優於石英樁。Dietschi D 等[10]對1990-2005年PubMed/Medline中文章的系統評價中得出：纖維樁和複合樹脂能夠聯合抵抗疲勞應力，是目前最優越的治療方案。並且其修復失敗後產生介面裂紋和造成嚴重的牙齒斷裂的機率較屬樁或者是全瓷樁小。
二、 不同材料纖維樁效能的研究
臨床上應用的纖維樁的種類比較多，現在應用較多的有碳纖維樁、玻璃纖維樁和石英纖維樁，他們在生物效能上又稍有差別。
Vivian J.-J. Wanq等[11]對石英纖維樁和碳纖維樁分別運用酸蝕粘接系統和自酸蝕粘接系統的研究中發現，石英纖維樁較碳纖維樁有更高的粘接強度，酸蝕粘接系統較自酸蝕粘接系統有更高的結合強度，並且結合強度從冠方到根方有顯著的減小。提示酸蝕粘接系統處理的石英纖維樁比自酸蝕粘接系統處理的碳纖維樁更好。Ayse D. Kececi等[12]研究了半透明石英纖維樁、不透明玻璃纖維樁和光電玻璃纖維樁同兩種不同的雙固化粘接系統(Variolink II和RelyX Unicem)的粘接結合力，結果顯示不透明玻璃纖維樁與Variolink II粘接系統的結合力最大，提示結合強度會受到粘接劑型別和樁型別的影響。
Mustafa Kalkan 等[13]對不透明纖維樁(Snowpost)，半透性纖維樁(FiberMaster)和光電纖維樁這三種系統的玻璃纖維樁的研究中發現，這三種系統與牙的結合強度有顯著性差異，非透光性和光電玻璃纖維樁的結合強度相近，明顯高於半透性玻璃纖維樁。對玻璃纖維樁的頸段、中段和尖端的結合強度研究中發現：半透光性和光電玻璃纖維樁的頸段結合強度高於中段和尖端，但在非透光性玻璃纖維樁中無明顯差異。並且所有差異與時間無關。
三、 不同形態和長度的纖維樁的研究
纖維樁的形態、長度等的不同對根管壁牙體組織的應力作用也可能不同。Dietschi D等[10]對1990-2005年中文章的系統評價中提示：由於根管卵圓形外形以及根管最深部部分關鍵牙本質微觀結構的影響，纖維樁的根方粘接是一個難點，必須要採用特殊的粘接劑。Poskus LT等[14]研究了樁的外形：圓錐形和平緩型，樁的表面外形：平行面和鋸齒面，粘接劑：雙固化粘接劑(Rely-X ARC)和自固化粘接劑的不同，得出玻璃纖維樁的固位力不受樁的設計、表面的粗糙程度和粘接劑的型別的影響，選擇鋸齒狀外形的樁以及自固化粘接劑對改善樁的固位力意義不大。Erik Asmussen等[3]也證實，錐形樁的應力普遍高於平行樁，增加樁的長度或者直徑也能減低應力。
關於纖維樁長度對生物力學的影響，也有很多研究。M.-L. HSU 等[15]對7、10和13mm的纖維樁和金屬樁的三維有限元研究中得出，當樁的長度由13mm變化到7mm的過程中，纖維樁的壓力模式變化不大，而金屬樁的壓力模式則呈現一種M型巨大變化。所以在使用金屬樁的時候，要求其能夠儘量長，而這樣就要去除更多的牙體組織，降低牙體抗力。而纖維樁對長度的要求比較低，具有一定的優勢。Necdet Adanir等[17]選擇平均臨床牙冠長度為9mm的上頜中切牙進行實驗，對6mm(小於臨床牙冠長度);9mm(等於臨床牙冠長度)和12mm(大於臨床牙冠長度)的三種纖維樁(Snowpost)粘接後牙體的抗折強度分析得出。
6mm纖維樁組的抗折強度明顯低於其他兩組，而9mm與12mm纖維樁組的抗折強度無明顯差異。提示臨床中要避免使用長度短於臨床牙冠長度的纖維樁進行修復，而和牙冠長度相等的纖維樁能夠提供足夠的抗折強度，並且可以儘量多的儲存牙體組織，在臨床應用中應當採用。Marco FERRARI等[16]用有限元的方法研究了玻璃纖維樁長度對中切牙及周圍組織的壓應力及拉伸應力的影響，他們選用了三種插入根管內5，7，9mm的纖維樁，結果顯示所有纖維樁修復體都會影響中切牙的生物力學，增加牙根的抗折能力，但是纖維樁插入的不同長度對修復牙的生物力學幾乎沒有影響。Schmitter等[18]也證實了樁長度對抗折強度的影響不大。
四、 纖維樁粘接系統的研究
Francesca Zicari 等[19]研究了PAN、CLF、VAR、UNI和EGC幾種粘接劑，結果CLF的結合強度最高主要因為CLF中以磷酸鹽為官能團的單體物質，這種分子能夠與嵌合層相結合，而且其在水中很穩定，這種結構能有效的提高長期結合力。而UNI和EGC的封閉作用強於其他三種。Luca Giachetti等[20]比較了雙固化粘接系統(Excite DSC and RelyX ARC)、自粘接雙固化系統(RelyX Unicem)和光固化系統(Excite DSC and這三種粘接系統對半透明纖維樁的粘接強度的影響。結果在根尖的結合強度比較中，光固化系統最小，但與其他兩個系統沒有統計學差異;而在冠方和根中份，自粘接雙固化系統的結合強度最低，差距具有統計學意義。最終得出雙固化系統和光固化系統與根管間的介面結合力沒有差別，更加適合於透明纖維樁的粘接。Fulya Toksoy Topcu等[22]研究了玻璃纖維樁和碳纖維樁用自酸蝕粘接系統(ClearfilTM SE Bond and Optibond® all-in-one)，全酸蝕粘接系統(XP BondTM)和雙固化粘接系統(MaxcemTM)粘接後的結合強度，結果顯示，不管是哪一類粘接劑，玻璃纖維樁較碳纖維樁提供的固位力強。
Ebru Özsezer Demiryürek等[21]對5種表面處理劑(5％ NaOCl;Sikko Tim;17％ EDTA;37％磷酸;10％的檸檬酸)處理根管，自酸蝕樹脂粘接劑粘接後，纖維樁與根管的結合強度進行分析。結果發現表面處理能夠提高纖維樁和牙本質的結合強度。其中Sikko Tim處理組的結合強度最高(16.52 ± 1.73)，而Sikko處理不能很好的去除根方牙本質玷汙層，提示在運用自酸蝕樹脂粘接劑時，不推薦去除玷汙層通暢牙本質小管。因為用自酸蝕樹脂粘接劑時，牙本質會形成過分的酸蝕，影響了微拉伸應力，最終對樹脂粘接產生不利的作用。同時，自酸蝕樹脂粘接劑的粘接效能的提高主要是靠形成嵌合層，而不是樹脂進入牙本質小管形成的樹脂突。R. DE SANTIS等[23]運用拉伸實驗分析碳纖維樁與樹脂粘接劑的粘接介面應力分佈情況，發現在粘接長度的中份的壓力分佈是最小的，而壓力最大處位於粘接面最高處。粘接的平均結合強度為，最大結合強度為50MPa。作者認為這種優化的力傳導和高的固位特性主要是由於採用了碳纖維樁的設計。
五、 對箍效應的研究
Laurent Pierrisnard 等[24]通過有限元法研究發現，不管是拉伸應力還是壓縮應力，其最大值主要集中在頸部區域，頸部的拉伸應力在存在箍結構時小於140Pa，而喪失箍結構時增加到超過230Pa。從而得出，頸部箍結構在減少應力防止牙折中起決定性作用。Schmitter等[18]研究了纖維樁的箍結構高度對修復體的折斷強度的影響，結果顯示增加箍結構的高度或者用樹脂粘接能夠顯著增加抗折強度，提示在箍結構高度不足的情況下，最好選用樹脂對纖維樁進行粘接。對比研究鈷鉻金屬樁、碳纖維樁與未用樁修復牙體的抗折強度，結果顯示，箍結構高度的增加都能產生更大的抗折強度，未用樁修復的牙體的抗折強度明顯低於用鈷鉻金屬樁或者碳纖維樁修復的牙體，但是鈷鉻合金樁修復後牙體的折斷狀態很嚴重。
六、 展望
纖維樁具有金屬樁所無法比擬的優越性，纖維樁和樹脂類核聯合使用，可以使最終的修復體更加接近天然牙的本來結構。它們的強度和彈性模量均與牙本質接近，並且可以通過樹脂類粘接劑，與牙本質之間達到很強的粘接效果，與牙體最終形成一個協調的整體，使應力沿著牙根均勻分佈，提高了修復後牙齒的抗折強度。可以預見，隨著纖維樁生物力學效能的不斷改進，纖維樁會更加廣泛地應用於口腔臨床。
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