根管峽部牙本質(zhì)的結(jié)構(gòu)與礦物質(zhì)含量及顯微硬度的研究

姚清婷， 李軍， 李姝慧

1. 新疆醫(yī)科大學(xué)，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊（830000）； 2. 新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院口腔頜面外科，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊（830000）； 3. 新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院口腔科，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊（830000）

根管峽部（root canal isthmus，RCI）是指同一牙根內(nèi)兩個(gè)根管之間含有牙髓組織的狹窄的、帶狀或網(wǎng)狀連通結(jié)構(gòu)［1］。牙根縱裂（vertical root fracture，VRF）是指局限于牙根部的縱向劈裂［2］，表現(xiàn)為完全裂或不完全裂，預(yù)后較差。牙根縱裂的病因較復(fù)雜，主要與根管預(yù)備和充填過程中對(duì)根管壁的壓力傳遞、根管內(nèi)樁核修復(fù)、根管峽部的存在以及咀嚼力過大等因素有關(guān)［3-5］。研究表明根管峽部是牙根的一個(gè)天然的薄弱環(huán)節(jié)，而根部牙本質(zhì)的力學(xué)性能和牙根的形態(tài)是影響牙根縱裂發(fā)生的重要因素［6］。目前國(guó)內(nèi)外有許多關(guān)于根管治療過程中根管清潔程度及充填效果等與根管峽部關(guān)系的研究［7-8］，涉及根管峽部牙本質(zhì)的結(jié)構(gòu)、礦物質(zhì)含量及顯微硬度的研究鮮有報(bào)道。本文對(duì)比研究有無根管峽部單根前磨牙根部牙本質(zhì)的結(jié)構(gòu)、礦物質(zhì)含量及顯微硬度的差異，為探討根管峽部與牙根縱裂發(fā)生的相關(guān)性提供基礎(chǔ)，以及臨床上牙根縱裂的防治研究提供新思路。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本收集、處理

經(jīng)新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫審號(hào)：KY2018011856），在患者簽署知情同意表的情況下收集在口腔科就診因正畸或牙周病拔除的單根前磨牙160 顆。牙齒符合以下標(biāo)準(zhǔn)：①牙體組織基本完整，不影響根管形態(tài)完整性；②根尖已發(fā)育完全，無內(nèi)外牙根吸收；③未行根管治療，根管無鈣化。標(biāo)本處理：使用Gracey 齦下刮治器去除牙齒表面附著的軟組織和牙石，γ 射線照射消毒。

1.2 標(biāo)本選取與分組

先對(duì)所有離體牙用口腔X 射線機(jī)（KODAK2100，法國(guó)）拍攝正、側(cè)位X 線片，進(jìn)一步確定根尖發(fā)育完全，根管無鈣化，篩選出單、雙根管牙，將X 線片挑選出的離體牙沿牙體長(zhǎng)軸垂直放置在一個(gè)X 射線透射的聚苯乙烯泡沫標(biāo)本架里，并用棉球固定，標(biāo)本架垂直放在錐形束CT 掃描儀（Kavo 3D eXam，美國(guó)）的標(biāo)本轉(zhuǎn)臺(tái)上，掃描層厚為0.10 mm。軸向斷層掃描牙體從根管口至根尖，觀察橫截面根管數(shù)目、有無根管峽部及其分布情況，當(dāng)掃描軸位圖像顯示兩根管之間狹窄的帶狀通道時(shí)，則記錄為有根管峽部。選取距離根尖3～6 mm 區(qū)段內(nèi)存在峽部的單根雙根管前磨牙30 顆作為實(shí)驗(yàn)組，無根管峽部單根管前磨牙30 顆作為對(duì)照組。將所有標(biāo)本浸泡在含0.5%（質(zhì)量/體積）麝香草酚的Hank′s 平衡鹽溶液中，保存于4 ℃冰箱中備用。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 掃描電鏡觀察 對(duì)2 組標(biāo)本進(jìn)行不同濃度酒精梯度脫水，干燥，將標(biāo)本用導(dǎo)電膠和碳導(dǎo)電膠帶固定于圓形金屬底座上，然后使用離子濺射儀（E-1045，日立高新技術(shù)有限公司，日本）進(jìn)行表面噴金鍍膜，持續(xù)約20 min，將噴金完成的標(biāo)本分別置于掃描電鏡（LEO1430VP，德國(guó)），由低倍鏡（× 1 000）下定位觀察逐漸轉(zhuǎn)換至高倍鏡（×5 000），觀察縱剖面根部牙本質(zhì)顯微結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)組觀察距根尖3～6 mm 區(qū)段內(nèi)管間峽部牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)照組觀察距根尖3～6 mm 區(qū)段內(nèi)管壁表面牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)。

1.3.2 X 線能譜儀分析 用X 線能譜儀（OXFORD，英國(guó)）對(duì)掃描電鏡觀察區(qū)域的兩組標(biāo)本進(jìn)行牙本質(zhì)元素分布測(cè)定及含量檢測(cè)。測(cè)定各元素重量百分比，每個(gè)標(biāo)本測(cè)試5 次，取平均值作為結(jié)果，并計(jì)算Ca、P 含量比值。

1.3.3 顯微硬度測(cè)試 將2 組各選取的30 顆牙齒沿頰舌向牙體長(zhǎng)軸先磨出深約2 mm 淺槽，不穿通根管壁，用鑿子縱向劈開，丙烯酸樹脂鑲嵌固定，碳化硅砂紙打磨拋光，體式顯微鏡（XTL-165-LB，鳳凰光學(xué)，江西）下放大觀察兩組標(biāo)本確定根部剖面無破壞，將標(biāo)本剖面向上放置在維氏顯微硬度儀（HXD-1000，BAHENS，上海）載物臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)組在距離根尖3～6 mm 區(qū)段內(nèi)管間峽部牙本質(zhì)上測(cè)定3個(gè)點(diǎn)，對(duì)照組在根管壁距離根尖3～6 mm 區(qū)段內(nèi)測(cè)定3 個(gè)點(diǎn)，載荷100 g，加載保持15 s，檢測(cè)每個(gè)點(diǎn)顯微硬度值，取3 點(diǎn)平均值作為該標(biāo)本的顯微硬度值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 23.0 軟件對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料用x ± s 的形式表示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)分析，以P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 掃描電鏡觀察根部牙本質(zhì)顯微結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)組根部管間峽區(qū)牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)紊亂，呈無定型結(jié)構(gòu)或未見牙本質(zhì)小管輪廓，管間牙本質(zhì)及管周牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)無序，表面被非晶態(tài)鈣化物或交錯(cuò)的礦化纖維束覆蓋（圖1a～1b）；對(duì)照組根管壁牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)致密，牙本質(zhì)小管呈橢圓形，小管排列規(guī)則，管腔開口明顯，管間牙本質(zhì)及管周牙本質(zhì)清晰可見（圖1c～1d）。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組牙本質(zhì)小管數(shù)目明顯減少，小管直徑較小，結(jié)構(gòu)排列紊亂且形態(tài)不規(guī)則。

Figure 1 Longitudinal section root dentin microstructure圖1 縱剖面根部牙本質(zhì)顯微結(jié)構(gòu)

2.2 牙本質(zhì)元素含量的分析

兩組標(biāo)本用X 線能譜儀測(cè)定牙本質(zhì)元素分布，結(jié)果顯示在能譜中可以觀察到元素Ca、P、O、C、Na、Mg 的信號(hào)，Ca、P 信號(hào)峰值最明顯，P 的信號(hào)峰值略低于Ca；對(duì)照組Ca、P 信號(hào)峰值較實(shí)驗(yàn)組強(qiáng)烈（圖2）。牙本質(zhì)元素定量結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組Ca、P 重量百分比及Ca/P 比值均低于對(duì)照組，而C 重量百分比高于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05，表1）。

2.3 顯微硬度測(cè)試

實(shí)驗(yàn)組峽部牙本質(zhì)的顯微硬度值為（50.56 ±0.79）kgf/㎡，對(duì)照組管壁牙本質(zhì)的顯微硬度值為（52.06±0.65）kgf/㎡，實(shí)驗(yàn)組顯微硬度值顯著低于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-7.973，P ＜0.001）。

Figure 2 Distribution of dentin elements in roots圖2 根部牙本質(zhì)元素分布

表1 兩組根部牙本質(zhì)元素含量的結(jié)果比較Table 1 Comparison of the content elements of root dentin between the two groups

3 討 論

根管峽部是根管解剖形態(tài)的變異，可能存在于任何含有兩個(gè)根管或具有C 形根管的牙根中。Estrela 等［9］報(bào)道上頜第一磨牙根管峽部發(fā)生率為60.8%，其中最高為近中頰根，達(dá)93.5%。在前磨牙中，上頜第二前磨牙根管峽部發(fā)生率為50.5%，較上頜第一前磨牙（18.8%）高，而下頜第一前磨牙的根管峽部發(fā)生率為18.8%，下頜第二前磨牙為3%。根管峽部在距離根尖3～6 mm 處好發(fā)［10］。本實(shí)驗(yàn)選用了根管峽部發(fā)生率較高的單根前磨牙為研究對(duì)象。目前最常用的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)根管峽部的方法是觀察根管橫斷面，但對(duì)標(biāo)本是破壞性的，采用顯微CT（mCT）或錐形束CT（CBCT）掃描可對(duì)根管峽部做到無損檢測(cè)。因此本實(shí)驗(yàn)選用了CBCT 對(duì)牙體進(jìn)行斷層掃描，對(duì)于確定根管峽部的存在準(zhǔn)確率高。

von Arx 等［11］通過對(duì)拔除或根管治療的前磨牙和磨牙中的牙根縱裂進(jìn)行組織學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)牙根縱裂與峽部有關(guān)的占56.3%，而繞過峽部縱裂占28.1%。Chai 等［5］研究發(fā)現(xiàn)峽部的存在使得牙根的抗折能力從50 N 下降到大約10 N。這些證據(jù)均表明根管峽部是牙根存在的一個(gè)天然薄弱環(huán)節(jié)，可能會(huì)使牙根抗力降低。本實(shí)驗(yàn)通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)峽區(qū)牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)紊亂，未見或僅有少量的扁平、不規(guī)則的牙本質(zhì)小管輪廓，小管數(shù)目明顯減少，表面被非晶態(tài)鈣化物或交錯(cuò)的礦化纖維束覆蓋，呈指狀突起，與Wang 等［12］觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。以上研究結(jié)果提示牙根縱裂可能與牙本質(zhì)的解剖結(jié)構(gòu)改變相關(guān)，存在根管峽部的牙發(fā)生牙根縱裂危險(xiǎn)性較高。

牙本質(zhì)由大約70%的無機(jī)羥基磷灰石、20%的有機(jī)物和10%的水組成，有機(jī)基質(zhì)主要成分是Ⅰ型膠原。化學(xué)組成決定其物理性質(zhì)，故化學(xué)成分的改變可以影響到牙本質(zhì)力學(xué)性能［13］。Kü?ükkaya等［14］觀察到使用根管沖洗液處理根管后導(dǎo)致牙本質(zhì)Ca、P 含量下降，既不利于充填材料對(duì)牙本質(zhì)的粘結(jié)，也可能導(dǎo)致牙髓治療后的牙齒更容易發(fā)生折斷。Mushashe 等［15］也發(fā)現(xiàn)漂白后的牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的離子釋放增加，顯微硬度明顯降低。Ca、P礦物元素可促進(jìn)羥基磷灰石晶體的形成，晶體程度的高低對(duì)力學(xué)性能有明顯影響。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)牙本質(zhì)礦物質(zhì)的改變可能與牙本質(zhì)抗折性等問題有關(guān)［16］。本實(shí)驗(yàn)中，X 射線能譜儀結(jié)果顯示兩組根部牙本質(zhì)的主要礦物質(zhì)元素均是Ca 和P，峽部處牙本質(zhì)中Ca、P 含量和Ca/P 比值均低于無根管峽部前磨牙根管壁牙本質(zhì)，表明峽部處牙本質(zhì)的礦化程度較低，顯微硬度降低，以致抗折性能削弱。研究發(fā)現(xiàn)，牙釉質(zhì)中的Ca 和P 含量明顯高于牙本質(zhì)而C 含量低，牙釉質(zhì)中的無機(jī)物含量較牙本質(zhì)多而有機(jī)物較少，牙釉質(zhì)的微硬度及彈性模量高于牙本質(zhì)，此研究提示C 元素可能代表牙本質(zhì)中有機(jī)物的變化。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示峽部處牙本質(zhì)C含量高于無峽部前磨牙根管壁牙本質(zhì)，說明峽部處牙本質(zhì)有機(jī)物含量較高，可能會(huì)降低牙本質(zhì)的硬度，從而降低了其抗折強(qiáng)度。以上研究均表明牙本質(zhì)Ca、P 含量的降低，及C 含量的升高可能會(huì)影響牙本質(zhì)的力學(xué)性能，會(huì)削弱牙本質(zhì)，使牙本質(zhì)抗壓強(qiáng)度降低，易導(dǎo)致牙根縱裂等并發(fā)癥的發(fā)生。

顯微硬度被用作衡量牙體組織整體強(qiáng)度或抗斷裂能力的指標(biāo)［17］，用維氏金剛石棱錐壓頭測(cè)得的顯微硬度稱為維氏顯微硬度，該方法實(shí)用性強(qiáng)、精確性高。牙本質(zhì)的顯微硬度、極限壓縮強(qiáng)度以及彈性模量等力學(xué)性能主要是由牙本質(zhì)中的羥基磷灰石晶體所提供［18］，而羥基磷灰石晶體中主要的無機(jī)成分為Ca 和P，Ca/P 比值的改變可能會(huì)使牙本質(zhì)的滲透性、顯微硬度和溶解度特性發(fā)生變化［19］。根管預(yù)備過程中用來清除微生物的沖洗溶液可能會(huì)影響牙本質(zhì)的化學(xué)和物理性質(zhì)，從而使牙齒更容易斷裂［20］。在Uzunoglu 等［21］的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期暴露于的17%EDTA 溶液中會(huì)導(dǎo)致牙根縱裂發(fā)生的概率增加，推測(cè)其原因?yàn)闊o機(jī)物從牙根中流失，對(duì)牙本質(zhì)小管和管間牙本質(zhì)產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致牙本質(zhì)顯微硬度的降低。本實(shí)驗(yàn)通過維氏顯微硬度儀測(cè)試結(jié)果顯示峽部處的牙本質(zhì)顯微硬度低于無峽部前磨牙管壁牙本質(zhì)。這些結(jié)果說明根管峽部牙本質(zhì)礦化程度較低，而礦化程度的降低亦可能導(dǎo)致根管峽部牙本質(zhì)表面顯微硬度的降低，顯微硬度直接關(guān)系到牙體組織對(duì)變形和折斷的易感性，故推測(cè)有根管峽部存在的牙更容易發(fā)生牙根縱裂。

綜上所述，根管峽部牙本質(zhì)小管結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，Ca、P 含量及顯微硬度值均降低，對(duì)牙本質(zhì)的整體力學(xué)性能產(chǎn)生重要影響。根管峽部是牙根的薄弱環(huán)節(jié)，可削弱根部牙體硬組織抗力，可能是牙根縱裂發(fā)生的因素之一。臨床診斷和治療時(shí)應(yīng)注意其物理性能，對(duì)存在根管峽部的牙齒，根管預(yù)備過程中應(yīng)盡量減少對(duì)根管壁的側(cè)向擴(kuò)張力，如選用小錐度銼預(yù)備，從而減少牙根縱裂的發(fā)生。