ProTaper Gold和ProTaper Universal在弯曲根管预备中对牙本质微裂产生的影响

李姝慧，热孜亚·艾尼，亚尔肯·阿吉，日孜瓦古丽·阿木提，高原，黄定明

1.新疆维吾尔自治区人民医院口腔科，新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐（830000）；2.口腔疾病研究国家重点实验室国家口腔疾病临床医学研究中心 四川大学华西口腔医院牙体牙髓病科，四川 成都（610041）

牙根纵裂（vertical root fracture，VRF）是根管治疗过程中经常发生的并发症，它常常会导致患牙被拔除［1］。机械预备根管时会在根管壁上产生潜在的应力，当应力值明显超过根管牙本质所能承受的弹性应力时，根管壁上就会产生微裂［2］。这些微裂纹在反复的咀嚼运动中可能向根方或冠方延伸，最终演变为牙根纵裂［3］。Kim等［4］指出根管锉在预备弯曲根管时，锉针越硬在根管壁上产生的应力值越大，并在牙根根尖部牙本质造成缺损。近年来，新型的热加工处理工艺以及制作技术应用在了提高镍钛合金等微结构上，这有效提高了镍钛根管锉的柔韧性能［5⁃7］。ProTaper Gold（PTG，Dentsply Maillefer，Ballaigues，瑞士）的结构设计上与经典的ProTaper Universal（PTU，Dentsply Maille⁃fer，Ballaigues，瑞士）完全相同，但研究表明PTG具有更加优越的柔韧性和抗疲劳性［5，8⁃11］。

本研究拟在比较形态结构完全相同、镍钛合金性能不同的PTG与PTU根管锉在预备根管时所产生的根管牙本质微裂的差异。

1 资料和方法

1.1 样本的制备和分组

本研究经新疆维吾尔自治区人民医院伦理委员会审核通过，样本来源患者均知情同意。将收集的成人恒牙在使用前保存在Hank's平衡液中，每颗患牙均使用体视显微镜（SZ61，Olympus，日本）观察拔除牙根表面是否存在外在的缺陷或裂纹，然后将所有牙齿在冷水冷却的前提下使用慢速切割机（Struers Minitom，Copenhagen，丹麦）在釉牙骨质界切开。

将10号K锉插入样本根管内达到工作长度，将样本放置在DMG硅橡胶印模材（Silagum Putty，德国）制作的固定基台上以保证X线片能尽量呈现最大弯曲度并且进行X线片的照射，硅橡胶基台和样本编号相同，以保证根管预备后再次拍摄X线片所呈角度相同。所有X线照射参数相同（时间0.12 s，电压60 kV，电流7 mA），并保证样本到胶片的距离及球管到胶片的距离一致。使用数字影像处理系统（Gendex dental systems，Hatfield，美国）对每个样本根管的弯曲度进行测量。根据根管的弯曲度将样本分为3组:轻度弯曲组（10°～19°）、中度弯曲组（20°～29°）和重度弯曲组（30°～39°）；每组随机分为PTG和PTU亚组，每亚组10个样本。各亚组样本的根管弯曲度、弯曲半径及根管口到根尖孔距离差异均无统计学意义（P＞0.05），资料具有可比性（表1）。

表1 不同预备亚组间弯曲根管的比较Table 1 Characteristics of curved root canals n=10，x±s

1.2 根管预备

所有样本根管口均使用SX进行预敞。将K锉插入根管内，根管口到根尖孔的距离减去0.5 mm作为工作长度，每个根管均按照工作长度疏通至15号。为防止牙根脱水，操作过程中使用Hank's液浸湿的纱布包裹样本。每支镍钛器械仅预备5个根管，使用低扭矩马达（VDW Silver，Munich，德国）进行根管预备。按照厂家说明书应用，顺序使用成形锉S1、S2及完成锉F1、F2逐级根管预备直至达到工作长度。转速及扭距均依据厂家推荐进行设定。为避免偏倚，所有操作均为同一位经验丰富的牙体牙髓专科医师进行。

1.3 染色、固定、切割及显微镜下观察

根管预备后，使用本课题组自制的染色系统［12］对所有样本进行24 h亚甲蓝染色，然后使用透明聚合树脂对样本进行包裹固定，以防止样本干燥脱水，最后使用慢速切割机在流动水冷却下进行样本切割，切割所致样本裂纹将无染色。沿牙根长轴、在根管最弯曲平面及其上下2 mm进行慢速切割（见图1），并对所有样本形成的断面使用3 000目和5 000目的水砂纸（991A，Matador Wasserfest，德国）进行逐级抛光60 s，以去除表面明显划痕以便于显微观察。切割为3个平面，切完后形成6个断面，由于切割刀片的厚度及打磨抛光损失的厚度，而且在体视显微镜下实际观察到由切割平面所产生的的2个断面，因此各样本记录断面数为2，每组记录20个断面。每个断面在体视显微镜60倍下进行观察，记录样本裂纹产生情况。安排2名观察记录者对所有样本进行观察记录，观察记录者对样本隶属于哪一亚组并不知情，如2名观察记录者对同一样本裂纹产生情况有不同意见，则根据两人讨论结果达成一致后进行记录。

Figure 1 Schematic diagram of the transection of the samples图1 样本慢速横切示意图

1.4 裂纹的定义

将根管牙本质微裂分为以下三类:①无裂，三个断面均无裂纹；②有裂，包括完全裂（从根管壁延伸至牙根表面）和不完全裂（从根管壁向牙根表面延伸，但没有到达牙根表面）；③克氏线（Craze line），其他裂纹，如从牙根表面向根管壁延伸，但没有到达根管壁及不与根管壁相连也不与牙根表面相连的裂纹［13］。见图2。

Figure 2 Classification of root canal dentin microcracks图2 根管牙本质微裂裂纹分类

1.5 统计学分析

所有数据均使用SPSS19.0进行统计分析。记录各亚组裂纹产生的数目以及百分比，采用卡方检验比较相同弯曲度亚组PTU和PTG组之间，检验水准α＝0.05。

2结果

根管预备后，P TU组和PTG组之间不同弯曲度亚组在根管弯曲3个不同断面所形成的根管牙本质微裂裂面数及裂面数占总观察面数百分数情况，以及其卡方检验统计分析结果见表2～表4。不论是总裂纹数、完全裂纹数还是不完全裂纹数，PTG组均显著少于PTU组（P＜0.05）。在中度弯曲组以及重度弯曲组，PTG预备根管与PTU相比，PTG组的牙本质不完全裂纹较少，差异具有统计学意义（中度弯曲:P＝0.016，重度弯曲:P＝0.043）；在重度弯曲组，PTU比PTG造成了更多的牙本质完全裂纹（P＝0.027）；在根管弯曲不同平面，PTU组和PTG组所造成的牙本质微裂没有统计学差异。

表2 PTU和PTG组弯曲根管预备后致根管牙本质总裂纹数比较Table 2 Comparison of total root canal dentin cracks after curved root canal preparation between PTUand PTGgroups n=20，n（%）

表3 PTU和PTG组弯曲根管预备后致根管牙本质不完全裂数Table 3 Comparison of the number of incomplete root canal dentin fractures after curved root canal preparation between PTU and PTGgroups n=20，n（%）

表4 PTU和PTG组弯曲根管预备后致根管牙本质完全裂数比较Table 4 Comparison of the number of complete root canal dentin fractures after curved root canal preparation between PTU and PTGgroups n=20，n（%）

3讨论

早期的根管锉针采用不锈钢金属制成，其硬度高、柔韧性差，20号以上锉针在预备弯曲根管时易造成根管原始走行方向的改变，使得根管被拉直，根尖端形成锯齿状不规则形态，根尖孔偏移、敞开，甚至造成根管壁侧穿以及工作长度的丧失。随着镍钛金属引入根管锉针的制造，镍钛锉针较传统不锈钢锉针更适易预备弯曲根管，其柔韧性能增强，在一定程度上避免了上述根管预备中的错误［7］。但是传统的镍钛金属具有回弹性，因此其在预备弯曲根管时，会对根管口至弯曲起始部的根管壁外侧以及弯曲起始部至最凸处的内侧壁产生回弹力［14］，从而可能在根管预备中造成这些部位根管壁上牙本质微裂的产生。采用新型热机械加工处理的镍钛金属制成的能够在常温下预弯的根管锉具有良好的柔韧性能，但却没有回弹性能［6］。因此，采用新型热机械加工处理的镍钛金属制成的根管锉被认为是更适易于预备弯曲尤其是具有急弯的根管［15⁃17］，它们在预备弯曲根管时能顺应根管的原本走向，对根管侧壁产生更小的侧向力，从而在根管壁上造成的裂纹也更少。

PTG是登士柏公司近期推出的采用特殊热机械加工处理新型镍钛金属制成的根管预备系统，其设计与传统镍钛金属制成的PTU的理念完全相同，且厂家推荐的根管预备程序亦完全相同。PTG的特殊热机械加工处理提高了锉针的许多性能，如抗疲劳性、柔韧性和根管预备的中心稳定性［5⁃8，11，18⁃21］。在以往的研究中，比较不同根管器械对根管牙本质壁微裂产生的影响，都未能避免不同根管系统设计不同、所用材质不同等混杂因素的影响。本实验排除了根管器械本身外形等设计的影响，单独考虑金属材质对根管壁牙本质微裂形成的影响。

近等原子的镍钛合金具有3种形式:奥氏体（austenite）、马氏体（martensite）和中间R相（R⁃phase），各个晶相具有相应的机械特性［6⁃7］。奥氏体镍钛合金硬、结实；马氏体软、易延展、易变形；应力介导马氏体具有超（回）弹性。奥氏体和马氏体之间的转换通过温度变化和应力介导。镍钛合金即具有形态记忆性又具有超（回）弹性。形态稳定的奥氏体通过降温转变为形变的马氏体，马氏体通过升温又可以转变回原来形态的奥氏体，这种特性称作镍钛合金的形态记忆性。处在奥氏体晶态的镍钛合金在外界应力作用下转变为马氏体，发生形变，在8%的应变范围内，去除外界应力，马氏体又可回复到原本形态的奥氏体，这种特性称作镍钛合金的超（回）弹性［6］。热机械处理方式不同，马氏体的转化方式也有不同:一种是一步转换，即奥氏体直接转变为马氏体；另一种是经过中间相即R相转换（奥氏体⁃R相⁃马氏体）［6］。

差示扫描量热法（differential scanning calorime⁃try，DSC）研究表明PTG锉具有两阶段特殊晶相转换行为［15］，因此在转换过程中存在R相，这使其机械性能更为复杂，同时研究表明PTG的奥氏体完成转换温度Af高于体温37℃，因此在临床使用中其可能完全处于马氏体状态，PTG这种既具有两阶段晶相转换行为以及高Af同可控记忆镍钛金属CMwire相似，因而其机械性能也可能与CM wire类似［5，15］。由于PTG在体温状态处于马氏体，因此其不具有超弹性，其在预备弯曲根管时，对根管侧壁没有回弹力，不易造成根管弯曲部根管壁微裂的产生，根管越弯曲，这种现象越为明显。本实验发现在PTU、PTG在预备轻度弯曲根管时，其产生的根管牙本质微裂无显著差异，但在预备中、重度弯曲根管时，PTG在弯曲部根管壁上产生了更少的不完全裂；而且PTG组的总裂纹、完全裂纹与不完全裂纹在根管预备后均明显少于PTU组。

本实验发现采用不同材质制成、设计完全相同的镍钛根管器械在根管预备中对牙本质微裂形成具有差别。镍钛金属理化性能会影响根管牙本质微裂的形成。当新型镍钛金属的奥氏体完成转换温度Af高于体温（37℃）时，根管器械在根管预备时回弹性小，能够减少根管壁微裂的形成，并且这种作用随根管弯曲度的增加变得越加明显。为避免牙根纵裂的发生，在根管预备中推荐使用回弹性更小的新型镍钛材质的锉针。

【Author contributions】Li SH performed the experiments，analyzed the data and wrote the article.Reziya AN and Yaerken AJ performed the experiments.Riziwanguli AMT revised the article.Gao Y and Huang DM designed the study.All authors read and approved the final manuscript as submitted.