牙釉质:渗透性、晶体结构、釉柱

釉质为牙提供了一个坚硬、耐用的外形,同时为牙本质、牙髓提供了一个保护罩。釉质的美观性来源于其颜色和外形,牙体修复常常选用合成材料如树脂、陶瓷来恢复釉质的颜色、质地、透光性、外形。虽然釉质可以终身维持,但其高度矿化的晶状结构和脆性易受酸蚀而脱矿,磨损、易发生折裂。与牙齿的其他组织比较,除了矿化的动态过程,釉质是唯一可能完全替代的组织。

渗透性(permeability)

釉质重量的96%~97%为无机物,水占3%,有机物不足1%,若按体积比计算,无机物占86%,有机物占2%,水占12%。有机物主要位于羟磷灰石晶体间隙,以及开口于釉质表面的微孔中,这些微孔形成了连接口腔与牙髓、牙本质小管液的通道。脱水时,如夜间睡眠口呼吸时,以及牙科治疗时用橡皮障将牙隔离时,牙齿将会变成白垩色。当牙齿重新接触口腔中湿润环境时,颜色透光度又能恢复。各种液体、离子、低分子量分子,无论是损害性的、生理性、治疗性的,均能渗透入这种半通透性的釉质。因此,无论是酸引起的脱矿、龋病、氟摄入、沉积、活髓牙漂白、再矿化过程,均不仅仅局限于釉质表层,而是一个三维的立体过程。随着半通透性釉质在口腔环境中时间的延长,口腔环境中的部分成分可进入牙的矿化结构中,造成牙逐渐变色和抗龋力的提高。老年人牙变黄的原因可部分解释为口腔中的一些微量元素进入釉质而造成。同时随着牙膏中氟制剂的运用,表层釉质中部分羟磷灰石将转变为更大、更稳定的氟羟磷灰石或氟磷灰石。随着年龄的增加,釉质的颜色将加深,同时其酸溶解性,微孔体积、水含量、通透性均将下降。

晶体结构(crystal structure)

釉质是高度矿化的上皮组织,在釉质发育过程中,首先形成凝胶样有机质基质,此凝胶样基质部分被成釉质细胞消化,同时钙、磷将以羟磷灰石晶体的形成沉积在此凝胶样基质中,同时晶体逐渐变大,最终取代有机质基质。羟磷灰石晶体主要以Ca10(PO4)6(OH)2形式存在,其离子、分子处于一种动态平衡中,外界的物质可以打破其稳定性,使其溶解性增加。全身用氟和表面氟制剂运用的目的就是通过这种动态的平衡,提高釉质的抗酸力。在成熟釉质中,羟磷灰石晶体排列紧密,呈六角形,厚25~39nm,宽45~90nm,长度为釉质全层厚度,釉原蛋白和结合水包裹在晶体周围,形成晶体鞘(crystal sheath)(图4-2)。

由于羟磷灰石晶体在形成时垂直于成釉细胞凹面外形,从成釉细胞中心到边缘,逐渐形成65°~70°倾角,这种紧密排列羟磷灰石,重复的对称模式形成了釉质的基本结构——釉柱。

羟磷灰石晶体示意图

图4-2 羟磷灰石晶体示意图

釉柱(enamel rod)

光镜下釉柱的横剖面呈鱼鳞状,电镜下观察呈球拍样,有一个近乎圆形,较大的“体部”或“头部”和一个较细长的“尾部”。“体部”朝咬合面方向,“尾部”朝牙颈方向。在一个釉柱尾部与相邻釉柱头部的两组晶体相交处呈现参差不齐的增宽了的间隙,称为釉柱间隙(interprismatic space)。正是这类间隙构成了釉柱头部清晰的弧形边界,即釉柱鞘。在“体部”,其中晶体的排列是晶体的长轴与釉柱长轴平行,但在移向尾部时,晶体逐渐偏离釉柱长轴,至“尾部”时,则与釉柱呈65°~70°角(图4-3)。

釉柱结构

图4-3 釉柱结构

当釉质纵切面通过一排釉柱的“体部”和邻近一排釉柱的“尾部”时,由于其中晶体排列方向不同,就产生了光学显微镜所见到的釉柱似乎被釉柱间质所分隔的现象。在“体部”与邻近“尾部”相交处,晶体方向骤然改变,该处排列较疏松,形成微孔状结构,且大多釉间质位于此,形成柱鞘,其厚度约20~30nm。

釉柱体部与其边缘因羟磷灰石晶体排列方向、间隙、柱间质含量的不同,所以在弱酸的作用下脱矿程度不同。酸蚀剂在除去约10μm的釉柱表层后,进一步溶解釉柱体部或釉柱边缘,形成一个深浅不同的三维微孔状结构,深约20μm。酸处理釉质表面具有的较高自由能,便于低黏度的树脂单体渗入其微孔结构中,固化后形成固位力很强的树脂突。由于釉质表面釉柱的密度为(30 000~40 000)个/mm2,而且经酸处理的釉质表面积将增加10~20倍,因此,树脂与釉质之间的微机械粘接力是很强的。釉质横断面和纵断面与树脂的粘接力是不同的,横断面的最大粘接力为19~20 MPa,纵断面仅能达到11 MPa。酸蚀粘接技术为牙体修复提供了比传统修复更保守的方法。

釉柱在釉质内的排列说明釉柱是承受咀嚼压力的力学单位体。釉柱间的边缘就似天然裂隙,釉柱易发生顺其长轴的劈裂,如果釉柱下没有牙本质支撑,牙本质因病理破坏或在备洞时被机械去除,组成洞缘壁的釉质易发生劈裂,与修复体之间形成间隙,造成微漏、细菌易侵入、发生继发龋等。因此,在洞壁的预备中,洞壁应顺釉柱的方向或呈斜面,避免形成无基釉。一般认为,洞形预备中洞壁应与牙冠表面垂直,但组织学上并不支持这一观点。釉柱自釉质内层向外排列时,在水平方向上和垂直方向上均有轻度的转向,最后几乎相互平行,到达釉质表面。因此,在牙冠部釉质表面,牙尖斜面的釉柱与釉质表面呈斜角,而不是90°,从 CEJ冠向1mm起,至 面的边缘嵴或切缘,釉柱与釉质表面呈65°~70°逐渐过渡为与牙长轴平行,“牙合”面沟裂下的釉柱与牙长轴平行,沟裂两边的釉柱与牙长轴逐渐呈20°夹角。因此,在面备洞时,若洞壁与牙长轴平行,将破坏更多的釉质,釉质洞缘角应略大于90°,平行于釉柱的方向,保持釉质洞缘釉柱的完整性。

因釉柱的方向变化较大,且在洞形预备时高速裂钻并不能很好地修整洞壁,可以使用低速或手用器械修整洞壁周围易脆的釉质。

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