4種機(jī)用鎳鈦器械預(yù)備模擬彎曲根管的成形能力比較

史璐 周俊玲 吳雙 萬婕 楊云飛

近年來采用新型加工處理工藝如電解拋光、離子注入、表面涂層和熱處理等制成的機(jī)用鎳鈦器械的柔韌性和抗疲勞性能顯著提高。有關(guān)這些新型鎳鈦銼的設(shè)計特點(diǎn)、物理機(jī)械性能和根管成形能力等方面的研究和評價成為了新的熱點(diǎn)和關(guān)注點(diǎn)[1]。同時，國產(chǎn)機(jī)用鎳鈦器械在材質(zhì)、橫斷面、錐度、螺旋(紋)角度、螺旋(紋)距設(shè)計等方面不斷改進(jìn)[2-3]。本文選取了3種國產(chǎn)機(jī)用鎳鈦器械M3-pro、X-file和M-PRO 以及M-Wire材質(zhì)的ProTaper Next，擬比較4種機(jī)用鎳鈦器械預(yù)備樹脂模擬彎曲根管的成形能力，以期為臨床應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料與儀器

樹脂模擬根管、ProTaper Next機(jī)用鎳鈦器械、不銹鋼手動K銼、X-Smart 根管馬達(dá)、乙二胺四乙酸凝膠(EDTA)(Densply Maillefer，瑞士)； M3-pro機(jī)用鎳鈦器械(上海益銳齒科材料有限公司)；X-file機(jī)用鎳鈦器械(深圳市速航科技發(fā)展有限公司)；M-PRO機(jī)用鎳鈦器械(上海埃蒙迪材料科技股份有限公司)； 3%次氯酸鈉(NaClO)(朗力生物醫(yī)藥(武漢)有限公司)； 0.9%氯化鈉注射液(四川科倫藥業(yè)股份有限公司)；Leica M320F12牙科手術(shù)顯微鏡(Leica，德國)。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組 將80 個單彎樹脂根管模塊根據(jù)待檢測的機(jī)用鎳鈦器械隨機(jī)分為 4 組(n=20)：ProTaper Next組、 M3-pro組、 M-PRO組和X-file組。模擬根管的根尖孔直徑0.15 mm，錐度 0.02，工作長度16 mm，彎曲度35°[4]，彎曲半徑5 mm[5]。

1.2.2 預(yù)備前根管圖像采集 在樹脂模塊上標(biāo)“+”定位標(biāo)記， 10#K銼探查并疏通根管，生理鹽水沖洗，吸潮紙尖吸干根管。在根管內(nèi)注入黑色墨水，將模塊固定在操作臺上，使牙科手術(shù)顯微鏡的物鏡垂直于根管中軸，放大倍數(shù)10×，拍攝預(yù)備前的根管圖像。

1.2.3 根管預(yù)備 4種鎳鈦器械的使用程序見表1。所有機(jī)用鎳鈦器械均以X-Smart根管馬達(dá)驅(qū)動，手機(jī)減速比為6 ∶1。以EDTA凝膠作為根管潤滑劑。所有操作由同一名有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師嚴(yán)格遵照廠家使用說明完成。使器械無壓力地沿根管滑行，遇阻力時(控制器械每次深入約1 mm)上下提拉并向根管壁四周拂刷(brushing motion)，如此，使器械沿根管前進(jìn)3～4 mm；退出器械，75%酒精棉球清潔器械，3% NaClO和生理鹽水交替沖洗根管，10#K銼清理根管內(nèi)碎屑，并再次沖洗根管后，繼續(xù)按照前述方法進(jìn)行根管預(yù)備。每支器械重復(fù)2～3 次，到達(dá)既定工作長度。如遇器械無法繼續(xù)向根管中深入，則及時退出器械，經(jīng)器械清潔、根管沖洗-回銼-再沖洗后，重復(fù)上述方法進(jìn)行預(yù)備。每更換一支器械，均使用5 mL 3% NaClO和5 mL生理鹽水沖洗根管，并使用10#K銼疏通根管，去除碎屑。每套器械預(yù)備4 個根管后棄用。每預(yù)備完成一個根管，均在牙科手術(shù)顯微鏡下檢查器械有無變形，一旦變形即更換新器械。

1.2.4 預(yù)備后根管圖像采集 預(yù)備完成后，按照前述方法拍攝預(yù)備后的根管圖像。

1.3 器械成形能力的評價指標(biāo)

1.3.1 預(yù)備后根管彎曲角度及彎曲半徑的變化值檢測 使用Adobe photoshop CS6(Adobe system Inc. San Jose公司，美國)，根據(jù)Schneider 法[4]測量預(yù)備后根管彎曲角度。每個樣本測量3 次，取平均值，記錄為α，則預(yù)備后根管彎曲角度的變化值為35°-α。根據(jù)Sch?fer法測量預(yù)備后根管彎曲半徑r(mm)，即如果連接根管彎曲起點(diǎn)與根尖孔的線段的長度為s(mm)，則r=s/2sinα[5]。預(yù)備后根管彎曲半徑的變化值為5-r(mm)。

表 1 4 種機(jī)用鎳鈦器械的使用程序

1.3.2 根管內(nèi)外側(cè)壁樹脂去除量檢測 根據(jù)“+”定位標(biāo)記，使用Adobe photoshop CS6軟件重疊根管預(yù)備前后的圖像(圖 1)。以預(yù)備前的根尖孔為圓心，半徑從1 mm 開始，依次遞增至 10 mm 作同心圓弧線，弧線與根管相交，共確定10 個觀測點(diǎn)[6]。分別測量每一位點(diǎn)上根管內(nèi)側(cè)壁樹脂去除量X1、外側(cè)壁樹脂去除量X2。每一位點(diǎn)測量 3 次取平均值，結(jié)果以mm為單位，精確到 0.001 mm。

1.3.3 中心定位能力檢測 以X2-X1計算偏移量。得數(shù)為正表示向根管外側(cè)壁偏移，得數(shù)為負(fù)表示向根管內(nèi)側(cè)壁偏移。數(shù)值越接近于0，說明器械的中心定位能力越好[7]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1 根管預(yù)備后彎曲角度及彎曲半徑變化值

根管預(yù)備后， 4 組樹脂根管的彎曲角度均減小，彎曲半徑增大。組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。 結(jié)果見表 2。

圖 1 4 組鎳鈦器械根管預(yù)備前后重疊圖像

表 2 4組樣本根管預(yù)備后樹脂根管彎曲角度及彎曲半徑變化值

2.2 根管預(yù)備后根管內(nèi)、外側(cè)壁樹脂去除量

在模擬根管內(nèi)側(cè)壁，M-PRO的樹脂去除量在各測量位點(diǎn)均大于ProTaper Next(P<0.05)，在距根尖孔3～10 mm處均大于X-file (P<0.05)，在7～10 mm處均大于M3-pro(P<0.05)。M3-pro的樹脂去除量在1～6 mm處大于ProTaper Next(P<0.05)，在3～6 mm處大于X-file(P<0.05)。X-file的樹脂去除量在2 mm處大于ProTaper Next，二者在其它位點(diǎn)無顯著性差異(P>0.05)。結(jié)果見圖 2。

在模擬根管外側(cè)壁，除距根尖孔1 mm處外，M-PRO在其余測量位點(diǎn)的樹脂去除量均大于ProTaper Next(P<0.05)；在2 mm， 3 mm和6 mm處大于X-file (P<0.05)；在7～10 mm處大于M3-pro(P<0.05)，但在1mm處小于M3-pro(P<0.05)。M3-pro的樹脂去除量在距根尖孔1～6 mm處大于ProTaper Next(P<0.05)；在1～3 mm處大于X-file(P<0.05)，但在10 mm處小于X-file(P<0.05)。X-file的樹脂去除量在6～10 mm處均大于ProTaper Next(P<0.05)。

2.3 中心定位能力

4 種器械在各測量位點(diǎn)均呈現(xiàn)不同程度的偏移。在距根尖孔1～2 mm處， X-file、ProTaper Next和M-PRO的中心定位能力均顯著優(yōu)于M3-pro，且X-file和ProTaper Next的偏移量較小(P<0.05)。在3 mm處，4種器械的偏移量差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。在4～7 mm處，X-file組的根管偏移量較小，中心定位能力較好(P<0.05)。在8～10 mm位點(diǎn)，M-PRO的偏移量較大。在距根尖孔1～3 mm處， 4 種器械均向根管外側(cè)壁偏移。在4～10 mm處，器械大多表現(xiàn)為向根管內(nèi)側(cè)壁偏移，僅X-file在4 mm及8～10 mm位點(diǎn)向根管外側(cè)壁偏移, 結(jié)果見表 3。

表 3 4 種鎳鈦銼根管預(yù)備后在各測量位點(diǎn)中心定位能力

3 討 論

本實(shí)驗(yàn)使用的是彎曲度35°，曲率半徑5 mm的樹脂模擬根管，避免了離體牙根管彎曲度差別較大導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中每預(yù)備一支器械，均使用10#K銼疏通根管， 3% NaClO和生理鹽水沖洗根管，清理碎屑，減輕樹脂發(fā)熱和碎屑堆積的不良影響。

“啄法”(pecking motion)和“刷式”(brushing motion)手法是兩種被廣泛使用的機(jī)用鎳鈦器械操作手法[8]?！白姆ā笔窍蚱餍导舛耸┮詷O輕微的壓力，小幅度上下提拉器械，每次深入1 mm，直至到達(dá)工作長度。“刷式”手法不向器械尖端施加壓力，使器械在馬達(dá)驅(qū)動力的作用下被動地沿根管滑行，遇阻力時提拉器械并向根管周壁拂刷，控制器械前行的深度，每次不超過1 mm[8]。根據(jù)4種器械的產(chǎn)品說明，均建議采用“刷式”操作手法[9-10]。Gambarini等[11]推薦機(jī)用鎳鈦器械應(yīng)采用刷式操作手法，利用器械側(cè)邊的切削力提刷根管壁，逐步敞開根管，有利于器械向根管中深入，成形根管，減少器械承受的壓力。對于TF銼(Kerr Endo, 美國)，根管預(yù)備過程中“刷式”運(yùn)動產(chǎn)生的扭矩小于“啄式”運(yùn)動，“刷式”運(yùn)動是相對安全的操作手法[8]。值得注意的是提刷次數(shù)增加，根管中上段牙本質(zhì)切削量增加[12]。本次實(shí)驗(yàn)中，每支器械重復(fù)2～3 次到達(dá)既定工作長度。到達(dá)根尖區(qū)時，短促提拉即退出根管，不再側(cè)向提刷根管，以避免過度切削牙本質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)中4組終末預(yù)備器械尖端直徑均為0.25 mm，尖端錐度除X-file為8%，其余均為6%。 ProTaper Next的D1-D11為漸變遞增錐度，D12-D16為漸變遞減錐度設(shè)計。X-file的D0-D3為定錐度，D3-D9為漸變遞增錐度，D9-D16為漸變遞減錐度設(shè)計。這種銼針尖部遞增錐度設(shè)計，有助于根尖區(qū)感染牙本質(zhì)的有效切削和清除；上段遞減錐度的設(shè)計，有助于增加器械的柔韌性和保護(hù)冠方牙本質(zhì)[9]。實(shí)驗(yàn)中，ProTaper Next和X-file的樹脂去除量在多個位點(diǎn)均小于M3-pro和M-PRO，尤其是在根管內(nèi)側(cè)壁。根管預(yù)備時彎曲內(nèi)側(cè)壁的切削過多易導(dǎo)致危險區(qū)形成和根管拉直[13]。M-PRO的樹脂去除量相對較多，尤其是在根管中上段。這可能是由于M-PRO開口銼的使用，M-PRO開口銼的尖端錐度4%，D3-D7為8.5%，D7-D11為9%。根管預(yù)備器械的切削能力是多種因素決定的，除了器械的錐度和直徑外，器械的橫斷面設(shè)計、碎屑清除能力、切割角度、螺紋角度、螺紋間距、合金的特性、表面處理等均可影響器械的切削效率[14]。本實(shí)驗(yàn)中， 4 種器械在各測量位點(diǎn)處樹脂去除量的變化較復(fù)雜，尤其是在根管外側(cè)壁，以M3-pro為例，M3-pro的各支器械錐度恒定，其樹脂去除量在距根尖孔1～6 mm處大于ProTaper Next(P<0.05)；在1～3 mm處大于X-file(P<0.05)，但在10 mm處小于X-file(P<0.05)。因此，今后還需進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計，通過控制變量，研究各種參數(shù)對于器械成形能力的影響。

本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示4 種鎳鈦器械的根尖偏移量均小于0.3 mm。在引起根管偏移的因素中，與器械相關(guān)的因素主要包括器械的材質(zhì)、橫截面設(shè)計和尖端切削能力等。ProTaper Next、 M3-pro的通道銼和過渡銼均是由 M-Wire鎳鈦合金制成。M-Wire合金內(nèi)部含奧氏體及少量馬氏體和R相，因此M-Wire能夠保持超彈性狀態(tài)[15]。M3-pro的成形銼是控制記憶合金絲(controlled memory wire，CM-Wire)。CM-Wire以馬氏體為主，含有數(shù)量不等的奧氏體和R相。與奧氏體鎳鈦銼ProTaper相比，兼具了M-Wire和CM-Wire 的M3-pro根管偏移較少，具有較好的根管成形效果[16-18]。理論上，CM絲鎳鈦器械由于控制了鎳鈦合金的記憶，韌性極佳且無形態(tài)記憶，因回彈效應(yīng)拉直根管的傾向極低[19]。然而，國際上關(guān)于CM絲材質(zhì)的鎳鈦器械Hyflex CM(Coltène/Whaledent，瑞士)中心定位能力的研究結(jié)果不一[20-21]。鄧菲菲[22]比較了ProTaper Next和M3-pro預(yù)備下頜磨牙近中根管時的根管偏移情況，發(fā)現(xiàn)ProTaper Next的偏移程度更小，與本研究的結(jié)果一致，說明器械的中心定位能力是多因素決定的。M3-pro的通道銼和過渡銼橫斷面為正方形或凸三角形；成形銼橫斷面為正三角形[16]。ProTaper Next采用強(qiáng)度更大的偏心矩形截面、變錐度設(shè)計、獨(dú)特的不對稱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在預(yù)備彎曲根管時中心定位能力較好[6]。

X-file也表現(xiàn)出較好的中心定位能力，甚至在5～7 mm位點(diǎn)優(yōu)于ProTaper Next。根據(jù)產(chǎn)品說明書，X-file銼采用MaxTech鎳鈦合金技術(shù)制成。Max-wire采用馬氏體-奧氏體電解拋光技術(shù)制成。研究表明，Max-wire的根管預(yù)備器械抗循環(huán)疲勞能力顯著增強(qiáng)[23-24]，且Max絲能夠表現(xiàn)出形態(tài)記憶功能和較高的柔韌性。X-file也是偏心矩形的截面設(shè)計，由于橫截面面積較小，可明顯減少根管預(yù)備時器械與牙體組織的接觸面積，在根管預(yù)備過程中始終與根管壁為2點(diǎn)接觸，能夠減少去除牙體組織量且能夠維持良好的中心定位能力。根據(jù)產(chǎn)品說明書，M-PRO采用的X-wire鎳鈦合金絲制成，具有熱激活特性及良好的柔韌性。橫截面為凸三角形，切削刃間距逐漸遞增，有助于碎屑排溢。M-PRO的抗循環(huán)疲勞能力優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鈦合金制成的RaCe鎳鈦器械(FKG, 瑞士)[25]。本次實(shí)驗(yàn)中M-PRO的偏移量大于X-file，在根尖段小于M3-pro，在根管上段大于M3-pro。

實(shí)驗(yàn)中， 4 種器械預(yù)備根管均引起根管彎曲角度減小，彎曲半徑增加，提示4 種器械均存在根管拉直的傾向，但組間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明4 種鎳鈦器械在維持根管的原有彎曲方面具有相似的效果。在回彈效應(yīng)的作用下，本實(shí)驗(yàn)中4 種器械在根尖段向根管外側(cè)壁偏移，在根管中上段向根管內(nèi)側(cè)壁偏移。

綜上所述，M3-pro、M-PRO、X-file3種國產(chǎn)新型機(jī)用鎳鈦器械與ProTaper Next均具有良好的根管成形能力，能夠較好地維持根管的原始走向，其中X-file與ProTaper Next的表現(xiàn)更優(yōu)。今后需進(jìn)一步開展有關(guān)國產(chǎn)機(jī)用鎳鈦銼臨床應(yīng)用效果、抗疲勞性能，抗扭轉(zhuǎn)折斷能力等方面的研究，為改進(jìn)、研發(fā)新型國產(chǎn)機(jī)用鎳鈦器械提供參考。