不同沖洗液對(duì)機(jī)用鎳鈦銼樣貌及循環(huán)疲勞抗性影響的研究*

徐彥彬 李春年 劉 冰 陳瑞雪 黃香河

鎳鈦根管銼是現(xiàn)代根管治療中不可缺少的治療器械，因其良好的根管成形力被廣泛應(yīng)用，但在使用過(guò)程中鎳鈦銼不可預(yù)知的器械分離，為臨床治療帶來(lái)很大困擾。隨著鎳鈦材料的不斷更新，新型鎳鈦器械已被越來(lái)越多的應(yīng)用于臨床。國(guó)產(chǎn)M3 和鋒度鎳鈦銼均為第三代鎳鈦合金器械，由CM-wire(con-trolled memory wire)即控制記憶金屬制成，材料為鎳含量較低的鎳鈦合金[1]，其在室溫下可隨意改變形狀無(wú)回彈，具有較好地中心定位能力[2]。有研究表明，新型鎳鈦銼在抗循環(huán)疲勞能力方面較傳統(tǒng)鎳鈦銼有明顯優(yōu)勢(shì)[3]，但在根管沖洗液對(duì)國(guó)產(chǎn)新型鎳鈦銼樣貌及抗循環(huán)疲勞性影響方面少有報(bào)道。本研究選取三種根管沖洗液分別與M3 和鋒度兩種鎳鈦銼接觸，記錄其對(duì)鎳鈦銼表面樣貌及抗疲勞性的影響，為臨床鎳鈦器械的選擇及安全使用提供理論依據(jù)。

1.材料和方法

1.1 材料設(shè)備 機(jī)用馬達(dá)(NSK 公司，日本)；體視顯微鏡(SZX16，日本)；電子顯微鏡(日立公司H-3500N 型，日本)；M3 機(jī)用鎳鈦銼M1 型(20 號(hào)，錐度0.04，中國(guó))；鋒度機(jī)用鎳鈦銼X-Blue(20 號(hào)，錐度0.04，中國(guó))；游標(biāo)卡尺(E.H.G.Lucas 公司，德國(guó))。

1.2 方法

1.2.1 M3 和鋒度銼根管沖洗液浸泡方法 將M3 和鋒度鎳鈦銼各28 支，分為4 組(n=14)，A 組模擬臨床使用情況在5.25%次氯酸鈉溶液中動(dòng)態(tài)浸泡，B 組在2%氯己定溶液中動(dòng)態(tài)浸泡，C 組在4.25%檸檬酸溶液中動(dòng)態(tài)浸泡。動(dòng)態(tài)浸泡是將鎳鈦銼安裝在20∶1 的NSK 減速馬達(dá)上，以300r/min速度分別在三種根管沖洗液中持續(xù)旋轉(zhuǎn)10min，取出后用無(wú)菌紗布擦干，再次浸入沖洗液中旋轉(zhuǎn)10min，反復(fù)三次共旋轉(zhuǎn)浸泡30min。鎳鈦銼與根管沖洗液的接觸為工作刃部分，鎳鈦銼手柄與沖洗液無(wú)接觸。

1.2.2 體式顯微鏡下觀察鎳鈦銼 將動(dòng)態(tài)浸泡30 min 后的A、B、C 三組鎳鈦銼，分別置于體式顯微鏡下觀察其樣貌變化，從20～80 倍連續(xù)觀察，并與D 組鎳鈦銼進(jìn)行對(duì)照比較。

1.2.3 電子顯微鏡下觀察鎳鈦銼 在每組鎳鈦銼中各隨機(jī)抽取1 支鎳鈦銼，共8 支，均去除手柄部分，工作刃進(jìn)行噴金處理，在電子顯微鏡下觀察其樣貌變化，在500～2000 倍范圍內(nèi)進(jìn)行觀察。

1.2.4 抗循環(huán)疲勞性試驗(yàn) 將不銹鋼金屬管固定于超硬石膏灌注的1×1×1.5cm 的模型中，高出模型約1mm，制成人工模擬根管。人工根管內(nèi)徑0.86mm，彎曲角度為60°，彎曲半徑為6mm，彎曲中點(diǎn)距末端5.5mm。用臺(tái)鉗將模擬根管固定，將鎳鈦銼置于模擬根管內(nèi)，使銼尖與模擬根管末端平齊，使用萬(wàn)向固定支架固定鎳鈦馬達(dá)手柄，開(kāi)啟減速馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)速度為300r/min，扭力為2.0N/cm，使鎳鈦銼自由旋轉(zhuǎn)直至器械折斷。拍攝整個(gè)過(guò)程，使用Pr 視頻處理軟件回放視頻，確定鎳鈦銼折斷時(shí)間，精確到0.01s。根據(jù)折斷前的旋轉(zhuǎn)時(shí)間和速度計(jì)算出鎳鈦銼的循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)數(shù)。用游標(biāo)卡尺測(cè)量斷銼的長(zhǎng)度，根據(jù)其原始長(zhǎng)度計(jì)算出斷點(diǎn)到銼尖的距離，測(cè)量精度為0.01mm。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，各組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示。多組均數(shù)的比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA)，兩兩比較采用SNK 檢驗(yàn)方法分析處理，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，P＜0.05 表明有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.結(jié)果

2.1 鎳鈦銼在體式顯微鏡下樣貌

2.1.1 M3 鎳鈦銼體式顯微鏡下樣貌 M3 鎳鈦銼A 組表面出現(xiàn)不規(guī)則斑塊，B 組表面出現(xiàn)少量散在的斑點(diǎn)，C 組表面與D 組相比無(wú)可見(jiàn)變化。(圖1～圖4)

圖1 M3 銼在5.25%次氯酸鈉溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(體式顯微鏡×80)

圖2 M3 銼在2%的氯己定溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(體式顯微鏡×80)

圖3 M3 銼在4.25%檸檬酸溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(體式顯微鏡×80)

圖4 M3 新銼未浸泡樣貌(體式顯微鏡×80)

2.1.2 鋒度鎳鈦銼體式顯微鏡下樣貌 鋒度鎳鈦銼A 組表面可見(jiàn)少量斑點(diǎn)，B 組和C 組鎳鈦銼樣貌與D 組相比均無(wú)可見(jiàn)變化。(圖5～圖8)

圖5 鋒度銼在5.25%次氯酸鈉溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(體式顯微鏡×80)

圖6 鋒度銼在2%的氯己定溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(體式顯微鏡×80)

2.2 鎳鈦銼在電子顯微鏡下的樣貌變化

2.2.1 M3 鎳鈦銼體式電子鏡下樣貌 M3 鎳鈦銼A 組表面呈現(xiàn)不規(guī)則侵蝕斑塊，B 組表面呈現(xiàn)少量片狀剝離，C 組表面與D 組對(duì)比無(wú)明顯變化。(圖9～圖12)

圖7 鋒度銼在4.25%檸檬酸溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(體式顯微鏡×80)

圖8 鋒度新銼未浸泡樣貌(體式顯微鏡×80)

圖9 M3 銼在5.25%次氯酸鈉溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(電鏡×1000)

圖10 M3 銼在2%的氯己定溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(電鏡×1000)

圖11 M3 銼在4.25%檸檬酸溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(電鏡×1000)

圖12 M3 新銼未浸泡樣貌(電鏡×1000)

2.2.2 鋒度鎳鈦銼體式電子鏡下樣貌 鋒度鎳鈦銼A 組表面呈現(xiàn)侵蝕條紋和少量斑塊，B 組和C 組表面與D 組對(duì)比無(wú)明顯變化。(圖13～圖16)

圖13 鋒度銼在5.25%次氯酸鈉溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(電鏡×1000)

圖14 鋒度銼在2%的氯己定溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(電鏡×1000)

2.3 根管沖洗液對(duì)鎳鈦銼循環(huán)疲勞抗性的影響

2.3.1 疲勞折斷圈數(shù) M3 各組間鎳鈦銼的循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)數(shù)比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，鋒度各組間鎳鈦銼循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)數(shù)比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。M3 組鎳鈦銼的循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)數(shù)均顯著高于鋒度組鎳鈦銼(表1)。

圖15 鋒度銼在4.25%檸檬酸溶液中動(dòng)態(tài)浸泡后樣貌(電鏡×1000)

圖16 鋒度新銼未浸泡樣貌(電鏡×1000)

表1 M3 和鋒度鎳鈦銼各組循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)數(shù)(±s)

表1 M3 和鋒度鎳鈦銼各組循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)數(shù)(±s)

注：不同上標(biāo)字母表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；相同上標(biāo)字母表示差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

2.3.2 鎳鈦銼斷端長(zhǎng)度 各組器械的斷端長(zhǎng)度均位于模擬根管彎曲中點(diǎn)附近，斷端長(zhǎng)度比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表2)。

表2 M3 鋒度鎳鈦銼各組斷端長(zhǎng)度(±s，mm)

表2 M3 鋒度鎳鈦銼各組斷端長(zhǎng)度(±s，mm)

注：相同上標(biāo)字母表示差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

3.討論

機(jī)用根管鎳鈦銼因其具有良好的彈性和記憶性，在臨床被廣泛使用，但在使用過(guò)程中可無(wú)任何形變的情況下發(fā)生分離。根管鎳鈦銼的器械分離包括扭轉(zhuǎn)分離和疲勞分離兩種情況。扭轉(zhuǎn)分離是當(dāng)應(yīng)力超過(guò)合金材料彈性極限產(chǎn)生塑性變形后的分離，疲勞分離為旋轉(zhuǎn)器械在彎曲根管內(nèi)反復(fù)彎曲與伸直，使器械受到一個(gè)周期性的應(yīng)力，最終由于材料疲勞而分離，通常不伴有可見(jiàn)變形[4]。有研究顯示分離的機(jī)用鎳鈦器械中70%為循環(huán)疲勞分離[5]。鎳鈦銼的抗疲勞分離能力受到多種因素的影響，其中包括鎳鈦銼在使用中頻繁接觸的根管沖洗液。在根管預(yù)備過(guò)程中，除需要鎳鈦銼的機(jī)械預(yù)備外，還需要配合根管沖洗液的大量沖洗，以清除玷污層的牙本質(zhì)，控制根管內(nèi)感染。有研究表明鎳鈦銼在使用過(guò)程中，接觸的各種化學(xué)溶液對(duì)其性能有不同程度的影響[6]。蔡靜靜等[7]的研究顯示，根管沖洗液浸泡后的鎳鈦銼表面粗糙度顯著增加。

本研究選擇三種根管沖洗液，觀察其對(duì)兩種新型國(guó)產(chǎn)鎳鈦銼表面樣貌的影響。5.25%的次氯酸鈉為酸性鈣螯合劑，對(duì)許多金屬都有腐蝕作用，鎳鈦銼在使用過(guò)程中頻繁接觸次氯酸鈉溶液，表面可能會(huì)被腐蝕[8]。有體外研究顯示與其他沖洗液相比，使用5%次氯酸鈉作為沖洗液預(yù)備的根管數(shù)量明顯減少[9]。本次研究顯示兩種鎳鈦銼經(jīng)5.25%的次氯酸鈉動(dòng)態(tài)浸泡30 分鐘后，經(jīng)體式顯微鏡和電子顯微鏡觀察，鎳鈦銼表面出現(xiàn)不規(guī)則的斑塊和侵蝕樣改變，與相關(guān)試驗(yàn)的研究結(jié)果一致[10]，高濃度的次氯酸鈉溶液會(huì)對(duì)鎳鈦銼表面產(chǎn)生腐蝕。2%的氯已定溶液是一種陽(yáng)離子表面活性劑，具有廣譜抗菌和殺菌作用，有研究表明其能有效抑制細(xì)菌生物膜的形成[11]，其腐蝕性較次氯酸鈉弱[12]。在本次研究中M3 鎳鈦銼接觸2%的氯已定溶液后表面出現(xiàn)少量斑塊和條紋，而鋒度鎳鈦銼表面則無(wú)明顯變化，表明不同品牌的鎳鈦銼抗化學(xué)溶液腐蝕的能力有所不同。4.25%檸檬酸是新型根管沖洗液MTAD 的主要成分，溶液呈酸性(pH=2.15)。最新研究顯示MTAD 能較好地去除根管壁玷污層，對(duì)根管壁的超微結(jié)構(gòu)無(wú)明顯破壞[13]，而檸檬酸對(duì)新型鎳鈦銼性能影響尚未見(jiàn)報(bào)道。在本次研究中M3 和鋒度鎳鈦銼在接觸4.25%檸檬酸30 分鐘后，表面樣貌均未出現(xiàn)明顯變化，顯示4.25%檸檬酸溶液對(duì)鎳鈦銼無(wú)明顯腐蝕作用。

根管沖洗液對(duì)鎳鈦銼抗循環(huán)疲勞性能的影響國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道，因鎳鈦銼的材料制作工藝不同，研究結(jié)果不盡相同。李長(zhǎng)健等[10]的研究結(jié)果顯示ProTaper 鎳鈦銼在使用5%次氯酸鈉持續(xù)沖洗時(shí)抗疲勞性明顯降低。也有研究稱(chēng)鎳鈦銼在5%次氯酸鈉溶液中浸泡5 分鐘后不會(huì)降低鎳鈦銼的抗循環(huán)疲勞性能[14]。為保證本次抗循環(huán)疲勞測(cè)試的準(zhǔn)確性，M3 和鋒度鎳鈦銼均選擇20 號(hào)，0.04 錐度，采用同一金屬模擬根管進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)入模擬根管內(nèi)的器械長(zhǎng)度相同，使器械旋轉(zhuǎn)時(shí)的彎曲角度一致。測(cè)試完成后測(cè)量鎳鈦銼斷端長(zhǎng)度，斷裂位置均位于模擬根管彎曲中點(diǎn)附近，斷端長(zhǎng)度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明各組器械在根管內(nèi)的位置一致，所受壓力也基本相同。

本次研究結(jié)果顯示，三種根管沖洗液對(duì)M3 銼和鋒度銼的抗循環(huán)疲勞性能均無(wú)明顯影響，與胡欣等[15]的研究結(jié)果相近。國(guó)產(chǎn)M3 和鋒度鎳鈦銼均使用CM wire 技術(shù)制成，通過(guò)特殊的熱處理方法控制合金材料的記憶，使其在常溫下維持在馬氏體結(jié)構(gòu)，馬氏體相的合金絲韌性好，抗折強(qiáng)度高[16]，不過(guò)度切削牙本質(zhì)，具有良好的根管成形效果[17]。Shen 等[18]的研究發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉溶液對(duì)CM wire 技術(shù)制造的鎳鈦銼循環(huán)疲勞抗性無(wú)明顯影響，本次試驗(yàn)也得出相同的結(jié)論。這可能是因?yàn)榻?jīng)熱處理后的鎳鈦器械，氧化晶體直徑增大，表面應(yīng)力值減小，表面電荷、電子功函數(shù)增加，從而使器械表面粘附力降低，與傳統(tǒng)工藝制作的鎳鈦銼相比，抗腐蝕性增加[19]。雖然體式顯微鏡下觀察顯示5.25%的次氯酸鈉溶液和2%的氯已定溶液會(huì)使鎳鈦銼表面樣貌發(fā)生一定變化，但表面產(chǎn)生的微小改變不足以影響新型鎳鈦銼的抗循環(huán)疲勞性能。試驗(yàn)證明三種根管沖洗液均可根據(jù)臨床需要選擇使用，而不會(huì)對(duì)M3 和鋒度鎳鈦銼的循環(huán)疲勞抗性產(chǎn)生影響。

同時(shí)研究顯示M3 鎳鈦銼各組的抗循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)數(shù)均顯著高于鋒度各組鎳鈦銼，表明不同品牌鎳鈦銼的抗循環(huán)疲勞性能存在一定差異，在臨床工作中需根據(jù)實(shí)際使用情況加以選擇。