收缩应力

复合树脂材料加工中必然存在的状态

收缩应力是复合树脂材料加工中必然存在的一种状态。树脂聚合时，单体分子间产生聚合反应，形成共价键连接的网状大分子。分子间距离缩小导致体积收缩，多数树脂材料体积收缩幅度在1.5%- 3%之间。影响收缩应力的因素主要有两个方面：一是材料的性质，如弹性模量、树脂基质、无机填料的量、直径等；二是充填的过程，如洞形因素、修复技术、固化速度、黏结剂厚度等。

收缩应力

复合树脂是临床应用非常广泛的一种牙体修复材料，可以通过物理和化学方式与牙体组织结合，增加了固位力，降低了对洞形的要求，尽可能地保存了牙体组织。但复合树脂固化时，由单体变为网状大分子，由胶状变为固体所产生的体积收缩以及由此引发的收缩应力，对临床效果产生明显的影响，主要包括以下3个方面：

1.牙齿变形。因收缩应力长期存在，变形恢复较慢，常可导致牙齿过敏或牙折。

2.黏结失败，导致微裂隙、继发龋等。

3.树脂本身的损害。

所以许多学者针对树脂收缩应力的产生、影响因素以及降低收缩应力的方法进行了大量研究。现就复合树脂收缩应力的产生、影响因素、降低收缩应力的方法以及研究收缩应力常用方法作一综述。

收缩应力产生

树脂聚合时，单体分子间产生聚合反应，形成共价键连接的网状大分子。分子间距离缩小导致体积收缩，多数树脂材料体积收缩幅度在1.5%- 3%之间。当树脂作为牙体修复材料时，因其与洞壁黏结，限制了树脂体积收缩，导致在树脂-牙体组织界面产生应力，仅非黏结面可以补偿一部分体积收缩。在树脂内部，由于洞壁黏结，树脂固化时不能按需要收缩，必然在树脂内部产生应力。也有报道树脂的这种收缩应力还可使牙体组织产生应力及形变。对于收缩应力的研究，主要集中在黏结界面。有研究认为，树脂修复后，其收缩应力主要集中在树脂的边缘及洞壁牙体组织的线角处。

影响因素

影响收缩应力的因素主要有两个方面：一是材料的性质，如弹性模量、树脂基质、无机填料的量、直径等；二是充填的过程，如洞形因素、修复技术、固化速度、黏结剂厚度等。

材料性质

树脂的弹性模量越大，收缩应力越大，反之较小。但树脂的弹性模量过小，将会影响修复体的硬度和耐磨性。树脂基质中双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯（BIS-GMA）、稀释单体双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯（TEGDMA）的含量也影响到树脂的收缩应力，随TEGDMA / BIS-GMA比值的增高收缩应力增大。树脂无机填料的种类和用量也会影响收缩应力。

c-factor是黏结面积与非黏结面积之比。比值越大，树脂收缩时受到的约束越大，故有研究认为：c-factor越大，收缩应力越大，反之亦然。Logu-erdo等认为c-factor大时，黏结界面树脂与牙体组织间隙大，黏结力小，收缩应力大。

c-factor大时，黏结力降低。但实验研究为了增加对比性，往往采用牙合面洞、邻牙合面洞黏结力与单个平面的黏结力对比，与临床相比，可能过高估计了c-factor的作用。

收缩应力与牙体剩余组织有关，剩余牙体组织少，修复体体积大，可使树脂-牙体组织界面的收缩应力降低，而牙体组织的受力增加，甚至产生变形。变形量近中牙合远中面洞（MOD）> 邻牙合面洞（MO，DO）>牙合面洞，牙体组织的形变也可以缓解收缩应力。牙合面洞基本不产生牙体组织变形，因此界面收缩应力大，这可能是因为剩余牙体组织多，硬度大。c-factor相似时，剩余牙体组织越少，黏结界面收缩应力越小。临床上经常通过洞形设计来增加固位力，在某种程度上，不规则的黏结界面会增加收缩应力。

固化速度

大量的研究认为，化学固化收缩应力小于光固化，但临床常用光固化。光固化的速度被认为与树脂收缩应力大小相关。有研究认为：在树脂玻璃化以前，树脂流动性较好，弹性模量低，通过流动性、分子松弛来降低收缩应力，但玻璃化以前的时间非常短。假设在树脂的固化过程中存在一个点—凝胶点，在此点以前，叫凝胶前点，树脂具有较好的可塑性，并可借助分子的重组来缓解收缩应力，故而此时产生的收缩应力小。在凝胶点以后，即凝胶后，树脂的弹性模量增加，收缩应力也增加。总之，在光固化的前2-5s内，是缓解收缩应力的重要时期。可以通过弱光引导（先低强度、短时间照射，再高强度、长时间照射）来降低树脂的固化速度和收缩应力。

黏结剂

黏结剂起到黏结树脂和牙体组织的作用，其性质也会影响收缩应力。黏结剂的厚度、弹性模量、强度均可以影响树脂的收缩应力。影响树脂收缩应力的的因素有以下三个方面：

1.树脂的体积收缩。

2.树脂的黏弹性。

3.树脂体积收缩的约束因素。

树脂的体积收缩产生收缩应力，而树脂的黏弹性则可以缓解收缩应力。

降低收缩应力

分层固化法

分层固化可以降低c-factor，降低收缩应力。而且后充填的树脂可以补偿前面充填的树脂的收缩，但树脂固化收缩应力不只发生在光照时，光照后还继续产生。关于分层固化是否可以降低收缩应力，结论尚不统一。分层固化与整体固化并无显著差异。他将牙尖缺损的前磨牙分为化学整体固化、光整体固化、从牙尖到中央、从中央到牙尖光固化，避免c-factor 的影响，认为三种光固化方式并无明显差异，而光固化与化学固化存在差异。因此认为与分层固化相比，减缓固化速度可能更为重要。在c-factor 较大时，分层固化可以降低收缩应力，但在c-factor 较小时，则不显著。也有研究表明分层固化会影响复合树脂层间的结合强度。

减缓固化速度

许多研究认为在光固化的初始2-5s，是缓解收缩应力的一个重要时期。以450mW/cm2光强度照射树脂，只照射2s-3s后的收缩应力与照射60s时相应时间的收缩应力相比，降低约40%。但6s后则无相应的下降。但2s时，树脂的聚合转化率仅40%左右，而收缩应力大部分在聚合转化率50%以后产生，因此认为此方法并无临床意义。用两步法光固化树脂，先弱光引导，间隔2min，再强光固化，认为初始光固化强度应<100 mW/cm2，初始光照射时间应< 5-7s，弱光与强光间隔至少2min，可以较有效的降低收缩应力。但减缓固化速度对于弹性模量低的微填料型树脂、流动树脂等，却几乎没有效果。

黏结剂

有研究认为黏结剂越厚，弹性模量越小，树脂-牙体组织界面收缩力越小。主要是通过黏结剂本身的变形来降低树脂的收缩应力，但弹性模量小、强度低，也会影响黏结强度。黏结剂弹性模量低，可导致抗疲劳强度下降，但不会影响黏结强度。

研究方法

树脂收缩应力的研究方法有：有限元法、光弹法、激光衍射法等。比较常用的是有限元法、光弹法。

有限元法

有限元方法是将牙体组织分为有限个单元格，对各个单元格进行受力分析，反映整个牙的受力。因其可以根据需要设定材料的参数，结果也较直观，在理论力学分析中常用。

在有限元模型上，根据需要制洞，设定牙体组织、材料的参数，设定树脂与牙体组织的连接方式。但树脂在窝洞内与洞壁黏结限制了树脂体积收缩，所以体积收缩不能与完全没有限制时一致。有研究认为：前磨牙MOD洞形中体积收缩约为自由收缩的20%，不同的约束程度，树脂的体积收缩应不同。有的研究直接将树脂与牙体组织刚性黏结在一起，有的将相应的树脂与牙体组织单元格用弹簧相连，设定弹性模量及泊松比，来模拟黏结层。

FEM的缺点是不能反映树脂收缩的动态过程，树脂由单体聚合为网状大分子，材料的性能是逐渐变化的而非固定的。

光弹法

光弹法采用的是环氧树脂等各向同性的透明材料，因其受应力时折射率随所受应力而改变，因此可以反映物体的受力情况。当物体的应力状态与光交互作用，我们可以通过光弹条纹推知物体的应力状态。该法是实验力学常用的方法。它的主要优点是可以了解外力作用瞬间的应力分布。尽管关于降低收缩应力方法的研究较多，很多与临床应用还有一定距离，有待进一步研究。

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