超声骨刀在根管外科中应用的研究进展

陈　瑶　申　静

1.南开大学医学院口腔医学系 天津 300071；2.天津市口腔医院国际诊疗中心 天津 300041

超声骨刀在根管外科中应用的研究进展

陈瑶1申静2

1.南开大学医学院口腔医学系 天津 300071；2.天津市口腔医院国际诊疗中心 天津 300041

超声骨刀手术系统是指利用压电超声频率微振荡刀进行无损伤骨组织的一种新型的骨切割手术设备，可替代传统口腔手术中的机电设备。超声骨刀在口腔领域广泛应用，主要包括口腔颌面外科手术、上颌窦提升术、牙周手术等。近年来，超声骨刀也用于根管外科，其优势是降低了软组织损伤的风险，提供了清晰的手术视野且切割产热少。本文主要就超声骨刀手术系统的工作原理以及在根管外科中的应用作一综述。

根管外科； 根尖手术； 超声骨刀； 超声压电设备

根管外科（endodontic surgery）是在根管治疗术的基础上，应用外科方法治疗存在持续性根尖周病的患牙，包括根尖外科（apical surgery）、牙根外科（截根术、半切术和分根术）、穿孔修补术、意向再植术等。根尖外科是根管外科的主要内容，它通过刮除根尖周病变的组织，切除感染的根尖并倒充填封闭根尖孔，促进根尖周组织再生，使根尖周病变愈合。根尖外科诞生近半个世纪以来，由于受到手术难度、器械、根尖封闭材料的限制，既往根尖外科手术的成功率约为60%。随着口腔显微镜的临床普及、超声器械的广泛应用和口腔新材料新设备的问世，其成功率已达到90%左右[1]。超声骨刀（piezosurgery）是一种新型的超声设备，能进行安全有效的骨切开术和骨成形术，尤其适用于复杂解剖区域的手术[2]。近年来，超声骨刀广泛用于口腔领域，包括根管外科，如骨切开术、牙根切除术、囊肿摘除术、根尖倒预备等[3]。

1　超声骨刀的工作原理

超声骨刀是一种新型的骨外科手术的切割设备，其利用高强度的聚焦超声原理（空化效应、热效应、机械效应），通过换能器，将电能转化为机械能，经高频超声震荡，使共振工作头产生与所切割的骨组织固有频率相同的振动波，从而将手术中需要切割的骨组织切除。超声骨刀的工作频率为24～29 kHz，刀头的摆动幅度水平方向为60～200 µm，垂直方向为20～60 µm，仅在刀头尖端有肉眼看不到的微振动幅度，从而提高了手术的可控性。

2　超声骨刀在口腔领域应用的优势

超声骨刀是一种创新型的骨外科切割设备，具有很强的软硬组织识别能力，最大程度地避免了神经、血管、黏膜和结缔组织的损伤，显著提高了手术的精确性、可靠性以及整个手术的水平。超声骨刀设备的出现使骨切割和骨整形进入了新时代[4]，概括其优势如下。

2.1选择性的切割组织

骨组织声阻抗较高，软组织声阻抗较低，超声骨刀只对声阻抗高的骨组织及钙化矿化硬组织如牙根等有切割作用；并且该设备内有高灵敏度的压力传感器，极大增加了软硬组织的识别功能，即使刀头接触软组织也不会对其造成损伤，因此极大程度避免了血管、神经、黏膜等软组织的损伤。此外，刀头与骨组织接触面积均匀，并能快速地将磨削下来的骨组织和骨碎屑带离术区[5]。

2.2精确的骨切割

超声骨刀工作精度以微米计，最小手术切口长3.5 mm、宽0.5 mm，达到了微米级骨切割；同时，握持超声骨刀进行切割仅需很小的力度，切割时无震动。

2.3冷切割模式

高聚焦超声技术切割产热极少，通过冷却冲水系统的冲洗，在刀头和术区形成水雾，使骨切割处的温度控制在38 ℃以下，避免了组织产热导致的骨坏死，确保骨损伤程度降到最低。此外，水雾冲洗创口使手术中创口清晰无出血，术区视野良好，便于操作[6]。

2.4切割不受限制

超声骨刀设备手柄操作灵活，工作尖的设计符合解剖形态，易于进行复杂的手术，带有多种用处的手术刀头的形状、角度和弯度都不相同，适用于各种解剖条件下的手术部位的需要[7]，可进行复杂切割，即使难以达到的术区也可以直接施行。

2.5其他

超声骨刀切割创口规则平滑，手术的创口和术区均较小，有利于术后的愈合。此外，切割过程中，与传统的骨切割设备相比，其振动小、噪音小，减轻了局部麻醉患者的恐惧心理，易于被患者接受[8]。

3　超声骨刀在根管外科中的应用

超声骨刀所具有的技术优势使其能很好地解决口腔手术过程中存在的问题，降低手术风险，减少患者的手术创伤，同样可以用于根管外科手术中。

3.1超声骨刀在根尖外科手术中的应用

根尖外科是将根管治疗术和外科手术结合以治疗根尖周病的方法，目的在于创造一个良好的生理环境，以利于根尖周病变愈合和组织再生。显微根尖手术包括在牙科手术显微镜下借助显微外科器械进行骨切开术，然后对患牙进行根尖刮治、根尖切除、根尖倒预备和根尖倒充填。超声骨刀应用于根尖外科有许多优点，包括去骨时对骨的创伤小，有利于术后创口的愈合；术中能很好的保护软组织；出血少，提供最佳的手术视野；震动和噪音小，减轻了患者的痛苦；能最大程度的保存牙体组织，保护患牙结构[3]。

3.1.1在骨切开术中的应用 根尖外科手术中，常常遇到牙根邻近上颌窦、下颌管、颏孔等重要的解剖结构，运用超声骨刀能很好的保护这些解剖结构周围的神经、血管以及上颌窦黏膜。Schaeren等[9]的研究表明：超声骨刀在直接接触牙周围神经时，即使视野较差也不会切断神经组织。García等[10]报道了1例根尖手术中用超声骨刀行上颌窦开窗术的临床病例。术中不损伤上颌窦黏膜，并能很好的清除骨屑，术后愈合良好，无其他并发症。因此，在根尖外科手术中一旦骨切开部位临近重要的神经、血管、窦腔，超声骨刀是最佳的骨切开设备。但是也有报道[11]：一旦施加过大压力，超声骨刀也会损伤上颌窦。超声骨刀利用空化作用限制血液渗出且利于从工作区清除骨屑，从而提供了良好的手术视野。Walmsley等[12]认为：空化作用可以裂解细菌的细胞壁，因此具有抗菌作用。国外也有学者[13]设计动物实验来比较超声骨刀设备和传统的器械对骨切开后骨愈合的影响。研究得出：这2组的骨愈合相似，只有在骨切开30 d后，超声骨刀组新骨形成量稍高于传统器械组。超声骨刀行骨切开术能诱导早期骨形态发生蛋白产生，更好地控制炎症，有利于第一阶段的骨愈合，并且最早在术后5 6 d就能刺激骨重建[14]。临床用超声骨刀行骨切开术时手握超声手柄轻微施压，并确保有足够的生理盐水冲洗，这样才能保持低温防止骨灼伤以及增强术区的可视性[15]。超声骨刀只需要很小的压力就可以进行精确的切割，一旦压力过大，工作头就会停止切割，这时只产生热量，就会造成骨损伤，此时应立刻停止骨切割。研究表明[7]：长时间切割，超声手柄温度会升高，因此临床上有必要短暂的停歇使其冷却。

3.1.2在根尖刮除、囊肿摘除术中的应用 根尖囊肿刮除术的关键是要完整、彻底的清除囊壁组织，避免囊壁上皮残留复发，同时应避免损伤临近的正常组织，尽可能保留有价值的组织。超声骨刀应用于根尖囊肿摘除的主要优势：一是完整摘除囊肿有利于病理学检查，二是完整摘除囊肿有利于病变治愈。Kocyigit等[16]通过比较超声骨刀和传统的方法进行囊肿摘除术，结果显示：前者能更好地控制术中出血，防止上皮穿孔，减少术后并发症以及复发，但使用超声骨刀会延长手术时间。Yaman等[17]评价了超声骨刀在牙源性囊肿摘除术中的应用，并指出：超声骨刀虽然增加了手术时间，但也显著提高了手术视野的可视性，有利于完整摘除囊肿。在有些复杂的解剖区域，囊肿摘除需要精细的操作，应用超声骨刀可以降低重要结构如神经血管组织损伤的风险。临床上，有专门为根管外科手术设计的超声骨刀工具包（Piezosurgery Retrosurgical Kit），通常用金刚砂涂层的超声骨刀工作头移除囊肿上覆盖的硬骨板，用钟形的钝性工作头将囊肿上皮与骨壁分离开来[18]。鉴于超声骨刀的复杂性和精细性，术者应谨慎选择正确的模式和工作头，在操作过程中无需施加压力，尤其要注意在接近上颌窦黏膜和重要神经区域，需小心切割，以免上颌窦黏膜穿孔和神经损伤[2]。

3.1.3在根尖切除术中的应用 根尖手术最关键的环节就在于对根端的处理，而根尖切除是根端处理的基础。现代显微根尖手术显示：根尖切除3 mm，切除角度0°～10°有利于保证剩余牙根强度，减少根尖微渗漏，避免根尖周再感染[19]。根尖切除通常采用裂钻、超声系统、激光等设备，国外学者[20]的研究显示：根尖切除设备的类型和切除的角度直接影响切除后牙根面的粗糙度和牙本质小管的暴露。Bernardes等[21]将超声骨刀与高低速涡轮机分别用于根尖切除术，比较两者的切除时间以及切除后牙根表面的粗糙度。结果显示：与高低速涡轮机相比，超声设备用于牙根切除术所用时间较长且切除后牙根表面较粗糙。Bernardes等[21]认为：由于超声骨刀切割效率较低，很难完成连续均匀的切割，从而导致切割后牙根表面较粗糙，这也可能是超声骨刀不作为根尖切除首选器械的原因。目前，超声骨刀用于根尖切除术中的文献报道较少，以后需要更多的研究，特别是体内研究来探讨超声骨刀应用于根尖切除术对术后牙根以及根尖周组织愈合的影响。

3.1.4在根尖倒预备中的应用 根尖倒预备的目的是去除根尖部充填物和感染的牙本质，并预备出适合倒充填的窝洞。与传统的倒预备技术相比，超声倒预备有许多优点，例如与牙长轴解剖形态一致、保存根管形态、根尖清理得更干净减少了玷污层、根尖易于成形并且安全精确[22]。此外，超声根尖倒预备减少了根尖切除的需要，减少了牙本质小管的暴露，因此降低了根尖微渗漏的可能[23]。尽管超声倒预备有诸多的优点，但是有研究[24-25]显示：超声倒预备可能会引起牙本质裂纹。Del Fabbro等[26]通过尸体研究超声骨刀在不同电功率、不同模式下行根尖倒预备，对根尖完整性的影响。研究表明：当超声压电设备持续震动，无论电功率多大都不会影响牙本质裂纹的形成和裂纹的类型，并且边缘非常整齐；相反，如果震动频率一直变化，牙根形态就会显著改变并且边缘形态较差。因此，超声骨刀倒预备时，推荐使用持续震动模式。临床上，用超声器械行根尖倒预备时应使洞型位于根管末端的中央区域，平行于根管，并增加洞型的深度，从而减少充填后微渗漏及根尖部根管穿孔的发生。接下来，研究者需要研究影响根尖倒预备所用时间的因素，并且对超声压电设备倒预备后根尖的形态、周围牙本质的厚度以及金刚砂颗粒丧失的多少进行更好的评估。

3.2 超声骨刀在牙根外科中的应用

分根术、半切除术以及截根术主要用于治疗并保存因根分叉病变、严重牙体牙髓牙周疾病、牙体折裂等所致的残冠残根，保存了患牙。近年来，随着超声骨刀在口腔领域的应用，将超声骨刀应用于牙根外科也是一种新的尝试。有学者通过临床研究后认为：超声骨刀较常规使用涡轮机车针行分根术及半切除术有以下几点优势。1）无需翻瓣，避免软组织损伤；2）冷凝切割保存牙槽骨、促进骨再生、减小术后疼痛肿胀反应、缩短创口愈合时间；3）摆动幅度小，避免因偏向而损伤一侧根管侧壁；4）半切术中采用微创冠向下逐步剥离预拔除残根的牙周组织，有利于保留半侧牙根的牙槽骨高度以及牙槽间隔骨板，保证了半侧牙根的稳固[27-29]。

4　结束语

超声骨刀系统作为一种新型的骨切割系统对软组织的选择性切割是传统的骨器械无法比拟的。超声骨刀的出现有助于解决根管外科手术过程中所遇到的难题，真正的实现了微创外科，在口腔内科领域中也具有广泛的应用前景。但是，超声骨刀的切割效率较差，会延长手术时间，并且一旦术中使用不当，操作模式或工作刀头选择不正确，切骨时施加较大压力等，增加的压力在某种程度下会妨碍工作刀头的振荡，会将切割的动能转化为热能，这样不但会减少工作刀头的寿命，也可能会出现黏膜、骨壁损伤等并发症。因此，只有严格规范的操作才能确保手术过程中最大的安全性和精确性。

[1] Friedman S. Outcome of endodontic surgery: a metaanalysis of the literature-part 1: comparison of traditional root-end surgery and endodontic microsurgery [J]. J Endod, 2011, 37(5):577-580.

[2] Labanca M, Azzola F, Vinci R, et al. Piezoelectric surgery: twenty years of use[J]. Br J Oral Maxillofac Surg, 2008, 46(4):265-269.

[3] Abella F, de Ribot J, Doria G, et al. Applications of piezoelectric surgery in endodontic surgery: a literature review[J]. J Endod, 2014, 40(3):325-332.

[4] Vercellotti T. Technological characteristics and clinical indications of piezoelectric bone surgery[J]. Minerva Stomatol, 2004, 53(5):207-214.

[5] Vercellotti T, De Paoli S, Nevins M. The piezoelectric bony window osteotomy and sinus membrane elevation: introduction of a new technique for simplification of the sinus augmentation procedure[J]. Int J Periodontics Restorative Dent, 2001, 21(6):561-567.

[6] Politi M, Costa F, Cian R, et al. Stability of skeletal class Ⅲ malocclusion after combined maxillary and mandibular procedures: rigid internal fixation versus wire osteosynthesis of the mandible[J]. J Oral Maxillofac Surg, 2004, 62(2):169-181.

[7] Eggers G, Klein J, Blank J, et al. Piezosurgery: an ultrasound device for cutting bone and its use and limitations in maxillofacial surgery[J]. Br J Oral Maxillofac Surg, 2004, 42(5):451-453.

[8] Sohn DS, Ahn MR, Lee WH, et al. Piezoelectric osteotomy for intraoral harvesting of bone blocks[J]. Int J Periodontics Restorative Dent, 2007, 27(2):127-131.

[9] Schaeren S, Jaquiéry C, Heberer M, et al. Assessment of nerve damage using a novel ultrasonic device for bone cutting[J]. J Oral Maxillofac Surg, 2008, 66(3): 593-596.

[10] García B, Peñarrocha M, Peñarrocha MA, et al. Apical surgery of a maxillary molar creating a maxillary sinus window using ultrasonics: a clinical case[J]. Int Endod J, 2010, 43(11):1054-1061.

[11] Stübinger S, Kuttenberger J, Filippi A, et al. Intraoral piezosurgery: preliminary results of a new technique [J]. J Oral Maxillofac Surg, 2005, 63(9):1283-1287.

[12] Walmsley AD, Laird WR, Williams AR. Dental plaque removal by cavitational activity during ultrasonic scaling[J]. J Clin Periodontol, 1988, 15(9):539-543.

[13] Esteves JC, Marcantonio E Jr, de Souza Faloni AP, et al. Dynamics of bone healing after osteotomy with piezosurgery or conventional drilling-histomorphometrical, immunohistochemical, and molecular analysis[J]. J Transl Med, 2013, 11:221.

[14] Preti G, Martinasso G, Peirone B, et al. Cytokines and growth factors involved in the osseointegration of oral titanium implants positioned using piezoelectric bone surgery versus a drill technique: a pilot study in minipigs[J]. J Periodontol, 2007, 78(4):716-722.

[15] Wallace SS, Mazor Z, Froum SJ, et al. Schneiderian membrane perforation rate during sinus elevation using piezosurgery: clinical results of 100 consecutive cases[J]. Int J Periodontics Restorative Dent,2007, 27(5):413-419.

[16] Kocyigit ID, Atil F, Alp YE, et al. Piezosurgery versus conventional surgery in radicular cyst enucleation[J]. J Craniofac Surg, 2012, 23(6):1805-1808.

[17] Yaman Z, Suer BT. Clinical comparison of ultrasonic surgery and conventional surgical techniques for enucleating jaw cysts[J]. Int J Oral Maxillofac Surg, 2013, 42(11):1462-1468.

[18] Pavlíková G, Foltán R, Horká M, et al. Piezosurgery in oral and maxillofacial surgery[J]. Int J Oral Maxillofac Surg, 2011, 40(5):451-457.

[19] Kim S, Kratchman S. Modern endodontic surgery concepts and practice: a review[J]. J Endod, 2006, 32(7):601-623.

[20] De Bruyne MA, De Moor RJ. SEM analysis of the integrity of resected root apices of cadaver and extracted teeth after ultrasonic root-end preparation at different intensities[J]. Int Endod J, 2005, 38(5): 310-319.

[21] Bernardes RA, de Souza Junior JV, Duarte MA, et al. Ultrasonic chemical vapor deposition-coated tip versus high- and low-speed carbide burs for apicoectomy: time required for resection and scanning electron microscopy analysis of the root-end surfaces [J]. J Endod, 2009, 35(2):265-268.

[22] Gutmann JL, Pitt Ford TR. Management of the resected root end: a clinical review[J]. Int Endod J, 1993, 26(5):273-283.

[23] Wälivaara DA, Abrahamsson P, Sämfors KA, et al. Periapical surgery using ultrasonic preparation and thermoplasticized gutta-percha with AH Plus sealer or IRM as retrograde root-end fillings in 160 consecutive teeth: a prospective randomized clinical study[J]. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod, 2009, 108(5):784-789.

[24] Ishikawa H, Sawada N, Kobayashi C, et al. Evaluation of root-end cavity preparation using ultrasonic retrotips[J]. Int Endod J, 2003, 36(9):586-590.

[25] Gondim E Jr, Gomes BP, Ferraz CC, et al. Effect of sonic and ultrasonic retrograde cavity preparation on the integrity of root apices of freshly extracted human teeth: scanning electron microscopy analysis [J]. J Endod, 2002, 28(9):646-650.

[26] Del Fabbro M, Tsesis I, Rosano G, et al. Scanning electron microscopic analysis of the integrity of the root-end surface after root-end management using a piezoelectric device: a cadaveric study[J]. J Endod, 2010, 36(10):1693-1697.

[27] Birkenfeld F, Becker ME, Harder S, et al. Increased intraosseous temperature caused by ultrasonic devices during bone surgery and the influences of working pressure and cooling irrigation[J]. Int J Oral Maxillofac Implants, 2012, 27(6):1382-1388.

[28] Pereira CC, Gealh WC, Meorin-Nogueira L, et al. Piezosurgery applied to implant dentistry: clinical and biological aspects[J]. J Oral Implantol, 2014, 40 Spec No:401-408.

[29] Stelzle F, Frenkel C, Riemann M, et al. The effect of load on heat production, thermal effects and expenditure of time during implant site preparation—an experimental ex vivo comparison between piezosurgery and conventional drilling[J]. Clin Oral Implants Res, 2014, 25(2):e140-e148.

（本文编辑 王姝）

Research progress on piezosurgery in the application of endodontic surgery

Chen Yao1, Shen Jing2.
(1. Dept. of Oral Medicine, Medical College of Nankai University, Tianjin 300071, China; 2. International Clinic Center, Stomatological Hospital of Tianjin, Tianjin 300041, China)

This study was supported by the Natural Science Foundation of Tianjin in 2011(11JCYBJC11900).

The piezosurgery device is a new developed surgical equipment, which used piezoelectric ultrasonic vibrations to cut bone atraumatically and to provide an alternative to the mechanical and electrical instruments used in conventional oral surgery. It has been widely used in oral sugery, such as maxillofacial surgery, maxillary sinus lifting and periodontal surgery, et al. Recently, piezoelectric instruments can be applied in endodontic surgery, reducing the risk of damage to soft tissue, providing a clear operative filed, and cutting without generating heat. This review summarizes the operating principles of piezosurgery device and outlines the applications of pizeosurgery in endodontic surgery.

endodontic surgery； apical surgery； piezosurgery； piezoelectric device

R 781.34

A [doi] 10.7518/gjkq.2016.06.013

2015-12-23；

2016-07-08

天津市2011年自然科学基金（11JCYBJC11900）

陈瑶，硕士，Email：810424325@qq.com

申静，主任医师，博士，Email：shenjing611@163.com