三种运动方式对TF单根镍钛器械在磨牙弯曲根管预备能力的比较研究

吴幸晨, 王晓洁, 朱亚琴

(上海交通大学医学院附属第九人民医院·口腔医学院·口腔综合科,上海市口腔重点实验室, 上海 200011)

三种运动方式对TF单根镍钛器械在磨牙弯曲根管预备能力的比较研究

吴幸晨, 王晓洁, 朱亚琴

(上海交通大学医学院附属第九人民医院·口腔医学院·口腔综合科,上海市口腔重点实验室, 上海 200011)

目的: 比较3种不同运动方式下TF镍钛系统单根锉预备根管的能力。方法：收集临床新鲜拔除的上、下颌磨牙(弯曲度20°～35°)90个(含根管105个)，并将其随机分为3组(n=30个牙，35个根管)：A组为连续旋转500 r/min、B组为往复旋转300 r/min、C组为连续旋转300 r/min；设定机用马达恒定扭矩3 N·cm，用TF镍钛锉(#25/06)冠向下技术对各组根管进行预备；CBCT拍摄3组根管预备前后的横截面影像，测定根管偏移量和定心比率值，并比较各组根管预备所需时间，显微镜观察各组器械的损耗情况。结果: 3组 根管预备后， 在根管中下段，根管偏移量A组最小、B组最大(P<0.05)；定心比率值C组较好、B组较差(P<0.05)；在根尖和根管中上段两者较一致(P>0.05); B组预备根管的时间长于A、C组(P<0.05); B组使用寿命约是A、C组的2倍。结论：TF单根锉(#25/06)配合往复旋转运动模式行根管预备时，用时相对较长，但其安全性也更高； 在300、500 r/min连续旋转速度下的操作效果无明显差异。

根管预备; 根管偏移; 定心比率; TF单根镍钛锉

[DOI] 10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2015.08.005

[Chinese Journal of Conservative Dentistry,2015,25(8):477]

根管封闭是为了防止细菌对根管空间的感染或再感染。良好的根管预备是严密充填根管的前提，而对弯曲根管的完善预备则一直被视为一大难题。根管偏移不仅会削弱充填材料封闭弯曲根管的能力[1]，同时也会增加根管充填的难度。镍钛根管预备器械具有良好的柔韧性和成形能力，可明显减小根管偏移的产生[2]；特别是在复杂弯曲根管的清理和成形方面，其表现更为突出[3]。但镍钛器械的费用、周期性疲劳导致的意外折断等，也是不可回避的问题[4]。由此“单根锉根管预备”的新概念被引入，其优势在于可减少器械疲劳，节省操作用时[5]，延长使用寿命。

单根锉根管预备是根据平衡力概念原理设计出的全新运动方式——往复旋转运动(reciprocating movement)，最早由Yared[5]提出运用单根机用镍钛锉配合顺、逆时针往复旋转的马达来预备根管，并完成了1例下颌第一磨牙(3根)根管治疗; Yared以1根ProTaper的F2完成了根管预备的全过程，并详细阐述了在这一运动模式下顺、逆时针的角度变化[6]，从而证实了往复旋转运动在镍钛器械预备根管中的可行性。

Twisted File (TF)系统采用的是新型镍钛材质，并通过R- phase热处理技术实现了对根管锉的扭转成型，加之其三角形横断面、变化的螺纹间距、安全锉尖的设计，使之在理论上能够提供弹性最大化、扭转应力更小、切割效率更高的效应[7]；从而可降低根管偏移的发生，且更容易顺着根管，尤其是弯曲根管的原有通道进行深入预备[8-10]。

有研究表明，在根管预备中TF镍钛系统[11-12]和往复旋转运动[13]分别有着各自的优势。但是，两者的组合能带来怎样的效应尚有进一步研究的空间。为此，本实验以TF镍钛系统的单根锉为实验对象，观察该器械在不同旋转方式及转速的条件下对弯曲根管的预备能力，并从根管预备效果、切割效率、预备后根管的偏移情况、器械使用寿命等方面对其进行比较分析。

1 材料和方法

1.1 主要设备和器械

ENDO- MATE DT镍钛机动马达和手机(NSK Ltd， 日本)；Reciproc机动马达和手机(VDW，德国)；Twisted File机用镍钛锉，#25/06(Sybron Endo, Amersfoort, 荷兰)；ProTaper机用镍钛锉，SX(Dentsply Maillefer，瑞士)；CBCT拍摄设备(Carestream Health，美国)；牙科显微镜(Zeiss，德国)。

1.2 离体牙选择

临床收集因无保留价值而新鲜拔除的上、下颌第一、第二磨牙，纳入标准：牙根完整、根管畅通(根管无钙化、阻塞)、根尖孔发育完全、未行根管治疗。参照Schneider等[14]报道的方法对各牙根管的弯曲度进行测量后，从中选取弯曲度为中度(20°～35°)[15]的离体牙90个(含根管105个)用于实验。所有入选的离体牙彻底清洗，并用52.5 g/L的次氯酸钠液去除其根面软组织后，置于戊二醛中常温保存备用。

1.3 样本预备

1.3.1 样本预处理和分组

取上述纳入的90个离体牙，在牙合面制洞、拔髓，充分暴露根管口；然后用#10或#15 K锉疏通各根管，并以锉尖到达根尖孔处的长度减去1 mm作为根管预备的工作长度。

将上述准备好的所有离体牙固定在统一标准的蜡块(22 mm×17 mm×12 mm)中，并插入初尖锉。然后K锉疏通各根管至#15，机用ProTaper SX锉敞开根管口(操作期间配合EDTA及生理盐水冲洗)后，将90个样本按不同旋转方式和转速随机分为A、B、C 3组(每组30个牙，35个根管)，其中A组为360°连续旋转模式(continuous rotation), 500 r/min; B组为往复旋转模式(recprocating movement), 300 r/min; C组为360°连续旋转模式(continuous rotation), 300 r/min。由于根管预备时器械分离、样本损坏等原因，各组的最终根管数分别为：A组33个、B组34个、C组34个。经统计学分析，各组样本的根管弯曲度、工作长度差异均无统计学意义(P>0.05)。

1.3.2 根管预备

采用冠向下技术对各组样本进行根管预备。各组均以单根锉配合相应组别的机动马达操作，并设定恒定转速和扭矩(3 N·cm)。整个预备过程中均按照TF锉的操作要求，以“冠向提拉、根向零压力”的操作为主，当TF锉根向深入阻力较大时，则将其立即从根管内移出，并用乙醇棉球将根管锉表面的牙本质碎屑擦拭干净，同时用2 mL生理盐水冲洗根管、#15 K锉行根管疏通；然后再次用TF锉行根管预备(重复上述步骤)，预备至工作长度时冲洗根管，预备结束。各组均用电子计时器记录整个预备过程的用时，并分别记录各组连续预备根管直到器械出现解螺旋或器械分离时的用时，以比较单根锉解螺旋前在3种不同操作模式下可供使用的时间；同时采用显微镜观察各组器械的表面磨损情况。所有操作均由同一位医生采用相同方法完成。

1.4 拍摄CBCT影像

每例样本分别在根管预备完成前后，从相同位置、相同角度拍摄CBCT图像(图1)，曝光条件参数设置为65 kV、2.5 mA，三维扫描分辨率为76 μm。然后选取代表根尖、根中下、根中上3部分不同的定点(分别为距离根尖孔1.5、3.0、6.0 mm)[11]，经专业影像系统处理后，由同一实验人员用相同的方法在这些定点确定的剖面上测量预备前后的相关数值(图2)。

图1 CBCT影像

图2 数据测量

1.5 影像分析

使用MIMICS 15.0软件将根管预备前后的牙根截面影像重叠后进行分析比较，并对相关数值进行测量并记录：其中，a1、b1分别表示未预备根管的近、远中壁边缘至牙根表面近、远中边缘的最短距离， a2、b2分别表示已预备根管的近、远中壁边至缘牙根表面近、远中边缘的最短距离。然后按下

列公式[16]分别计算出每个样本在所定各层面的根管偏移量及定心比率值：根管偏移量结果若不为0则说明根管发生偏移；定心比率值结果越接近1则说明定心效果越完美[17]。

根管偏移量=(a1-a2)-(b1-b2)

定心比率值=(a1-a2)/(b1-b2)或(b1-b2)/(a1-a2)

1.6 统计学分析

2 结果

2.1 3种运动方式下TF镍钛器械预备根管后根管偏移量的比较

单因素方差分析结果所示：A、C组间各项数据均无统计学差异(P>0.05)，即TF单根锉行根管预备后，不同旋转速度对continuous rotation模式下的样本无论在根管偏移还是定中心能力上均无明显影响；而B组数据在根中下段分别与A组的根管偏移量、C组的定心比率值相比，均有统计学差异(P<0.05)，即在根管中下段层面(距根尖孔3.0 mm)，采用TF单根锉以reciprocating movement模式预备时，其根管偏移和定中心能力均差于continuous rotation模式(表1)。

2.2 3种运动方式下TF镍钛器械切削效率比较

3种运动方式下TF锉预备根管以B组用时最长，分别与 A、C组相比差异显著(P<0.05)；而A组与C组相比，无统计学差异(P>0.05)。说明TF单根锉在continuous rotation模式下以500、300 r/min的旋转速度进行根管预备时，两者的切削效率无显著差异；而改用reciprocating movement模式后，其对根管壁的切削效率明显下降(表2)。

表1 3组根管偏移量和定心比率值比较

同一平面下各组的根管偏移量、定心比率值两两相比，不同字母组间P<0.05

2.3 3种运动方式下TF镍钛器械使用损耗比较

根管预备过程中，A组在预备至第17(30°)、29(32°)个根管时发生器械分离(图3)，且此前并未出现解螺旋现象；B组在预备至第27(35°)个根管时发生器械分离，亦无解螺旋现象；C组在预备至第12(29°)个根管时发生器械分离，且此后在预备第22(31°)个根管时观察到TF锉的解螺旋现象(图4)。由此可得出各组TF锉的使用平均寿命分别为：A组13.5个根管、B组26个根管、C组10个根管。TF锉在reciprocating movement模式下进行根管预备时，其器械的损耗最低，安全性更高。

2.4 TF镍钛器械根管预备前后的影像重叠效果

运用MIMICS 15.0软件对3组样本根管预备前后的影像进行重叠后，其处理效果见图5～6。

表2 3组根管预备时间比较

不同字母组间P<0.05

图3 TF锉器械分离(a.×16; b、c.×2.5)

图4 TF锉解螺旋(a.×16; b.×2.5)

红色和绿色分别示根管预备前和预备后的横截面大小； a～c分别为距根尖孔1.5、3 、6 mm的层面

图5 经TF(#25/06)单根锉预备前、后CBCT图像

色谱变化示经过图像叠加处理后根管预备前后的差异；其中蓝色到红色的渐变提示差异的大小程度，即蓝色为过度切削的表面，绿色为预备过的表面，红色为未经根管锉切削的表面

图6 CBCT图像三维重建

3 讨论

根管形态各异，在一定程度上左右着根管预备时所选用的操作方式，而根管弯曲度则是描述根管形态的一项重要指标。Schneider[14]根据弯曲度的大小，将根管分为3 大类，即直根管(0～5°)、中度弯曲根管(10～20°)、重度弯曲根管(25～70°)。但也有学者[15]认为这种分类方法不够恰当，因为25～70°跨度太大，25°与70°弯曲根管在预备难度上无法相提并论，故提出根管的分类应该更细化，并根据临床经验和离体牙实验资料，将根管按弯曲度大小分为：直根管(0～10°)、轻度弯曲根管(10～20°)、中度弯曲根管(20～35°)和重度弯曲根管(35°)；其中弯曲度20～35°根管所占的比例最大，是磨牙弯曲根管的代表。鉴于许多学者在后牙弯曲根管的研究中，均选用弯曲度20～35°的根管作为研究对象[18-19]，本实验也以20～35°的中度弯曲根管作为研究对象。

根管偏移量是衡量根管预备成形效果的指标之一[20]。目前，有关根尖偏移的评价主要是通过体外实验，所用方法有双曝光技术、根管内印模技术、横切技术和计算机体层显微摄影术等。计算机显微断层扫描(Micro-CT)用于离体牙研究时，可在不剖开、不横断牙齿的前提下，对根管预备前后的三维形态及多个横断面进行定量和定性分析[21-22]，且具有分析准确精细、重复性好等优点[23]。其缺点是不能用于活体组织研究、价格昂贵等，因此目前尚未广泛应用，只能进行小样本的研究[24]。

为了克服二维影像技术的局限性，同时避免显微CT所带来的高昂费用，锥形束CT(即CBCT)成为一种新的选择，其可以从三维的角度对离体牙进行扫描分析，比较根管预备前、后的解剖结构[14，25]。目前，体外实验Micro- CT层厚可达5～10 μm，由于根管形态是逐渐过渡变化的，34～68 μm 的层厚即可满足研究需要，但直径小于层厚的侧支根管不能被扫描出来。CBCT的分辨率虽不及Micro- CT，但本实验中采用的76 μm的分辨率与Micro- CT相差无几，基本可满足研究需要。赵楠等[26]用锥形束CT对两种镍钛器械根管预备后根管偏移的研究中也证实，CBCT可作为评价不同器械预备根管成形能力的新方法。

本实验在根管预备前，对所有根管的冠部都做了预敞，其目的：①出于临床考虑，以期通过该操作降低感染率及将感染组织推出根尖孔的机率；②单根锉的预备方式，根管口的敞开将更有利于TF锉顺利地向根方推进，不至于因冠方的较大阻力而折损器械的使用寿命。

本实验选择TF锉组合中的#25/06锥度，原因为该型号能满足临床上绝大多数根管的最终预备大小：首先是#25的大小，在多数后牙弯曲根管的预备中，依据初尖锉的选择结果，根管扩大至该号数已经合适；其次是6%锥度的确定，其拥有大锥度器械所具备的利于根管充填的便利，不会因锥度开口过大对根管壁产生不必要的过度切削。

关于根管偏移量观察剖面定点的选择，不同学者因研究内容的不同所选观察点也不尽相同。概括起来包括：①选择根下1/3、根中1/3、根上1/3作为观测目标，如Richard等[13]选取根管长度为18 mm的样本，并以距根尖孔3、9、15 mm为观测点进行分析比较；②在整个根管长度范围内进行多层次扫描，如Laila等[27]对离体牙样本在距根尖孔1～7 mm以1 mm的间隔进行Micro- CT扫描；③在对TF镍钛系统的研究中将根尖部也纳入观测目标，如Ahmed等[15]分别选择了距根尖孔1.3、2.6、5.2、7.8 mm的4个定点，分别代表根尖部、根下1/3、根中1/3和根上1/3。

与相关研究多采用整套镍钛系统顺序预备根管不同，本研究中由于根管上1/3已用ProTaper SX作了冠部敞开，与TF锉的预备效果无直接关系，可不列入观察目标。本实验中测得的工作长度平均为19 mm，而根管口至根尖孔的长度约占其中的1/2，即根管长度约为 10 mm，3等分后除去根上1/3，我们将根尖上方7 mm作为观测对象，于是选取了距根尖孔1.5、3.0、6 mm分别代表根尖部、根管中下段、根管中上段。

本实验对根管偏移量和定心比率值的测量结果显示，在距根尖孔1.5 mm的层面上，3组间均无统计学差异，且数值接近，这可能与TF锉的“安全锉尖”设计有关，此锉尖无切削力，仅引导根管锉在最小的根尖方向施力，并易于顺着原根管走形向根方深入，并扩大到标准的大小[28-29]。本结果显示，3组间数据的统计学差异发生在根管中下段，即距根尖孔3.0 mm的层面上，尽管数值差别微小，提示TF单根锉应用reciprocating movement模式根管预备效果较continuous rotation模式差。Laila等[27]的研究中也有类似的结果产生，在其扫描的7个层面上，仅有距根尖孔3.0、4.0 mm处各组间数据有统计学差异。之所以在该层面观测到差别可能是因为位于该点的弯曲度将带给器械更高的压力作用，使源自于根管锉的直径和弹性之间的关系发生了明显的改变[30]，并使不同运动方式对TF锉产生的影响得以显现，表现为其对根管壁切削量的差异。B组的结果相对较差，可能是根管锉和机用马达在操作模式上不匹配的缘故(TF锉的推荐机用转速为500 r/min)，而reciproc机用马达的设定转速为300 r/min，不相符的转速设计在一定程度上会影响镍钛器械的性能；TF锉是为continue rotation设计的，推荐操作方式为“零压力”的动作要领，即根尖向不施加任何压力、向冠方提拉(根管锉有自动向根方钻入的趋势，零加压，否则控制不住易解螺旋)；而reciproc的操作要求是向根方轻度施压，以提高切削效率，显然两者间是相悖的。

如果根管偏移量的发生控制在0.15 mm之内，则认为TF单根锉的预备效果是可接受的[31]；但根管偏移量超过0.30 mm，将会对根尖封闭产生不良影响，然而这样的微小值又极易被牙科医师忽略，从而影响根管治疗的预后[32]。本结果显示，样本的根管偏移量均>0.20 mm，可视为是一个积极的结果。

根管锉的切削效率观察结果显示，不同的运动方式间(reciprocating movement或continue rotation)的操作时间存在统计学差异，而continue rotation两种转速组间无差异；B组的操作时间较另两组长近2倍，且该组的标准差较大，说明reciproc操作模式不仅会降低TF锉的切削效率，其工作时间更易受根管弯曲度变化的影响，即根管弯曲度越大时效率越低、预备用时也越长。

在对根管锉的损耗情况观察结果显示，B组的使用寿命最长，A组次之，C组最短，验证了TF镍钛系统“降低转速降低安全性”的特性；同时还发现，器械分离多发生在预备弯曲度较大的根管时。本结果显示，TF单根锉在reciprocating movement模式下，虽然工作效率降低，但器械的损耗最低，安全性大幅提高(近2～3倍)；据此有理由相信，reciprocating movement模式在转速和扭矩方面的改变并没有对TF镍钛系统的安全性造成负面影响，这种顺逆时针交替回旋的往复旋转运动模式带来的安全性是值得信赖的。

综上所述，在本实验的有限研究范围内，可得出以下结论：①不同的运动模式对TF单根锉在根管预备效果方面的影响表现为根管中下段层面，reciprocating movement在根管偏移量和定心率数值两方面较continue rotation差，其他层面无显著差异；在效率和安全角度的影响表现为reciprocating movement操作时间长，效率相对较低，但器械折断少见，安全性能提高，虽然continue rotation的切削效率高，但其安全性相对较低; ②不同转速对TF单根锉的影响仅表现为器械的使用寿命上，500 r/min比300 r/min更耐用，且降低转速反而会降低安全性。

由此可见，将TF单根锉和往复旋转运动进行联合应用的想法是有一定价值的，但其在临床上预备根管的效果如何仍有待进一步的实践去验证，包括器械折断、操作时间、术后疼痛等情况。

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The comparison of TF Nickle-Titanium instruments with different operation mode in the preparation of curved root canal of molars

WU Xing- chen, WANG Xiao- jie, ZHU Ya- qin

(DepartmentofGeneralDentistry,ShanghaiNinthPeople'sHospital,ShanghaiJiaoTongUniversitySchoolofMedicine,ShanghaiKeyLaboratoryofStomatology,Shanghai200011,China)

AIM: To evaluate the endodontic preparation ability of single TF nickel- titanium instrument with different operation mode in the preparation of curved root canal. METHODS： 90 intact molars with 105 root canals were divided into 3 groups(n=30 molars with 35canals), the canals of the molars were prepared by the instrument with continuous rotation at 500 r/min(group A )，reciprocating movement at 300 r/min (group B )and continuous rotation at 300 r/min(group C )respectively . The CBCT images of the root canal sections were recorded, the root transportation and centering ratio were measured before and after instrumentation. The preparation time, wearing and tearing degree of the instrument were compared. RESULTS：At 3.0 mm from the anatomic apex, root transportation of group B was significantly greater than that of group A (P<0.05), centering ratio of group C was significantly better than that of group B (P<0.05). There was no significant difference in root transportation and centering ratio among 3 groups at the distances of 1.5 mm and 6 mm from the anatomic apex. The preparation time of group B was significantly longer than that of group A and C (P<0.05). The lifespan of group B was about 2 times of group A and C. CONCLUSION： TF single nickel-titanium instrument(#25/06) used with reciprocating mode may produce lower efficiency but higher security. When it is used with continues rotation mode, there is no significant difference between the speeds of 300 r/min and 500 r/min except that the speed of 300 r/min may shorten the lifespan of the instrument.

root canal preparation; root transportation; centering ratio; single TF Nickel- Titanium instrument

2014-11-25

国家自然科学基金(81271134)

吴幸晨(1987-)，女，汉族，上海人。硕士, 医师

朱亚琴, E-mail: zyq1590@163.com

R781

A

1005-2593(2015)08-0477-07

上海市科委基础重点项目(08JC1414500)

上海市自然基金(12ZR1417100)