食物溫度對冠修復材料導熱性的影響

丁 永，葛 翔，李玉檔，王 飛（通信作者）

（上海市虹口區牙病防治所 上海 200083）

口腔是作為我們消化系統的入口，每天都會接觸到不同溫度的食物，隨著食物種類與烹調方式的多樣性，口腔接觸到的食物的溫度變化范圍可以高達70 ～80 ℃。在熱傳導的作用下，食物的溫度變化（如升高或降低，程度或平緩或劇烈）會對口腔內所有器官的溫度產生影響。在復雜多變的溫度環境下，食物的溫度對牙齒的健康緊密相關。有研究表明，修復體的導熱性能對牙髓健康會產生影響。導熱性越大，牙髓受到食物溫度的變化影響越大，對牙髓的健康越不利。導熱性越低，牙髓受到食物溫度變化的影響越小，對牙髓的健康越有好處。牙髓需要一個穩定低導熱性的硬組織保護，才能在口腔內長期穩定的行使功能。經測量，天然牙的牙體硬組織擁有非常優秀的低導熱性優于絕大多數人造修復材料；而人工制造的多種冠修復材料，具有高低各不相同的導熱系數，上下懸殊可以高達數十倍。牙冠修復后的活髓牙，經過基牙預備，磨除了大量低導熱系數的天然牙體組織，再使用導熱系數懸殊巨大的人造冠修復材料加以修復外觀和功能，這些修復材料的導熱性會直接影響到牙髓的健康。相關研究表明，穩定的低導熱性材料效果較好影響較小，然而如果冠修復材料導熱性很低，但假設性能不穩定，隨著食物溫度變化而出現導熱性明顯升高的現象，從低導熱性變為了高導熱性，類似于超導材料的溫度敏感性，則此時的修復體對口腔內食物引發劇烈的冷熱變化無法起到應有的阻擋和緩沖作用，從而導致牙髓被動地出現劇烈的溫度變化，繼而產生不利于牙髓健康的影響。所以對修復材料整體的導熱性要求不僅僅要低，而且要穩定。因此，修復材料導熱性的穩定性同樣非常重要。5、36.5、80 ℃是3 種常見的飲食溫度變化，本研究旨在測量這3 種溫度下不同冠修復材料的整體導熱系數的變化，觀察食物溫度變化對冠修復材料導熱性是否有影響，現報道如下。

1.資料與方法

1.1 材料

（1）樣品：類離體牙齒樣品，玻璃離子粘接劑（3M ESPE RELYX LUTING），雙固化樹脂粘接劑（3M ESPE RELYX U200），氧化鋯全瓷（威蘭德，德國），86%金合金（有研），2%金鈀合金（有研），鈷鉻合金，鎳鉻合金，86%金合金烤瓷，2%金鈀合金烤瓷，鈷鉻合金烤瓷，鎳鉻合金烤瓷。（2）測試儀器：TC3100 導熱系數儀（夏溪，中國）；激光導熱系數儀（耐馳LFA-447 德國）；測試地點：普簡儀器上海測試中心、西安交通大學熱學實驗室。（3）測試環境：5、36.5、80 ℃（LFA-447 可測試最低溫度為室溫，無法測量5 ℃）；濕度75 RH；常壓；人工唾液環境。

1.2 方法

TC3100 操作：（1）放置樣品。在測試腔室內，把樣品分別放置在傳感器上下兩側，將傳感器覆蓋，并把樣品固定好，便于熱量傳播。（2）開始控溫。設置需要測試的目標溫度，開始控溫，達到目標溫度環境。①熱平衡檢測，達到目標溫度后，監測傳感器與樣品所處的初始環境，二者達到平衡后方可開始測量；②導熱系數測量，按照軟件測量程序，啟動導熱系數測量；③測試結束，回收樣品，導出測量數據。LFA-447 的操作步驟：（1）樣品分類、預處理。選擇金屬類樣品（因純金屬類樣品不適用于熱線法，只適合使用激光法測量），并對樣品進行預處理。（2）樣品放置。把處理后的樣品放入儀器，加以固定。（3）結果計算。輸入樣品密度和比熱，即可計算得到導熱系數。

1.3 統計學方法

2.結果

2.1 激光法

不同溫度下，各個測試樣品導熱系數（單位W/（m·K））變化很小，差異無統計學意義（＞0.05），見表1。

表1 激光法測試結果（W/（m·K））

2.2 熱線法

不同溫度下，各個測試樣品導熱系數（單位W/（m·K））變化很小，差異無統計學意義（＞0.05），見表2。

表2 熱線法測量結果（W/（m·K））

3.討論

導熱系數的定義是在穩定的傳熱條件下，1 m 厚的材料，兩側表面的溫度差為1 度，在一定的時間內，通過1 m的面積傳遞的熱量，單位為W/（m·K），用于描述各種材料導熱性能。修復材料的導熱系數大，意味著冷熱刺激在該材料內傳導速度快，傳導到牙髓后，牙髓所能感受到的冷熱刺激迅猛、強烈；修復材料的導熱系數小，冷熱刺激的傳導速度便會減慢，甚至可能被大部分阻隔，牙髓所能感受到的冷熱刺激就會平緩且溫和。對于天然牙而言，外部、中部的牙本質牙釉質可謂是低導熱系數的天然材料，有非常好的緩沖、隔離外界冷熱刺激效果；中部及內部的牙髓牙本質復合體，不僅導熱系數很低，同時還有著感受外界冷熱刺激、發生對應血液循環與組織變化的作用。雖然健康的牙髓其本身有一定的修復能力，在一定的刺激范圍內，造成的輕微損傷可以自行修復，但是如果受到的刺激太大，遠遠超出了牙髓自身修復能力，則會出現不可逆的病變，甚至牙髓壞死，進而出現牙髓炎癥，遷延過久，會并發根尖炎癥，甚至頜面部感染。

對于牙齒而言，一般情況下，35.0 ～36.5 ℃是最適宜的溫度，如果溫度變化太過劇烈，忽高忽低，過高過低，則溫度環境就會成為牙髓病變的危險因子。研究表明，牙髓對于溫度非常敏感，當溫度提高5.5 ℃時，便會造成15%的牙髓發生壞死；當溫度提高11.1 ℃時，便會造成60%的牙齒牙髓壞死，直到溫度提高16.6 ℃；便會導致牙齒牙髓全部壞死。可以說，牙齒對溫度具有高度敏感性，毫不為過。

基牙尚未被修復時，用以阻隔冷熱刺激的牙體組織導熱系數只有0.66 W/（m·K），而進行冠修復之后，變成了導熱系數為0.82 ～37.89 W/（m·K）的不同修復體。據此來看，當所用修復材料的導熱系數愈為接近自體牙時，保溫的效果以及保護性就會越佳。而若是修復材料的導熱系數高，便會直接造成快又猛烈的冷熱刺激。

根據物理學研究結果，溫度在很多領域內扮演著非常重要而又活躍的角色。例如超導現象，一些材料的導電性能會隨著溫度的變化而出現劇烈變化。而口腔內食物的溫度變化又是客觀的存在，那我們自然而然地就會考慮到食物的溫度變化對修復體材料導熱性能是否會存在的影響，因為這對牙髓的健康非常的重要。

本研究就對日常食品常見的5、36.5、80 ℃3 種食物溫度對冠修復材料導熱系數產生的影響進行研究，結果顯示，在不同溫度下，激光法、熱線法各個測試樣品導熱系數接近；對溫度與導熱系數的差異關系多因素方差分析結果顯示，溫度對導熱系數無顯著影響（＞0.05）。

冠修復作為目前口腔臨床大規模應用的修復技術，在人們對于美的追求愈漸提高的情況下，已經成為口腔美容修復的非常重要手段。既往研究中，口腔內食物溫度的變化引發的材料性能的變化時常被忽視，但是在實際的口腔環境中，口腔內溫度環境是動態變化的客觀存在，如果這種變化影響到了材料的導熱性，會進一步影響到基牙的牙髓健康。

綜上所述，無論是使用激光法測試樣品還是使用熱線法測試樣品，在模擬的不同食物溫度下，對各樣品導熱系數均無顯著影響。說明口腔內食物溫度的變化不影響冠修復材料導熱系數。