iRoot用于根尖倒充填封闭性的体外研究

李 立，刘 佳，尹仕海，李万山，任蕾西

(1.重庆医科大学附属儿童医院口腔科 400014；2.重庆医科大学附属口腔医院牙体牙髓科 401147；3.四川大学华西口腔医院牙体牙髓科，成都 610041)

·技术与方法·

iRoot用于根尖倒充填封闭性的体外研究

李 立1，刘 佳2，尹仕海3△，李万山1，任蕾西1

(1.重庆医科大学附属儿童医院口腔科 400014；2.重庆医科大学附属口腔医院牙体牙髓科 401147；3.四川大学华西口腔医院牙体牙髓科，成都 610041)

目的 通过体外试验检测iRoot作为根尖倒充填材料的封闭性，并与矿物三氧化聚合体(MTA)进行比较，旨在为临床应用iRoot提供参考依据。方法 将67颗单根管前牙截去牙冠，进行常规根管预备及充填，切除根尖3 mm，行根尖倒预备。将样本中63颗牙分为4个试验组，分别用不同材料进行根尖倒充填：A组(iRoot BP)、B组(iRoot BP plus)、C组(MTA)各为17颗牙，D组(iRoot BP+牙胶尖)12颗牙，剩余4颗牙作为对照组。4个试验组中每组选取10颗牙用流体动力学检测微渗漏，观察1、7、14、28 d 4个时间点的微渗漏情况，另外各组选取2颗牙用SEM观察充填材料超微结构。A、B、C 3组各余下5颗牙用Micro CT扫描，检测充填材料的孔隙率。结果 SEM观察发现，A、B、D组各样本中充填材料与牙本质界面间未见明显的边缘间隙，而C组各样本中可见较为明显的间隙。Micro CT扫描结果发现，A、B、C 3组间的孔隙率分别为0.020±0.023、0.045±0.035、0.031±0.011，组间两两比较差异无统计学意义(P>0.05)。流体动力学试验表明，4组间的微渗漏测定值比较，差异无统计学意义(P>0.05)。结论 iRoot和MTA两种材料用于根尖倒充填的封闭效果无明显差异，但iRoot操作性优于MTA。

牙根尖；根管充填;iRoot；矿物三氧化聚合体；根尖倒充填；SEM；Micro CT；孔隙率；微渗漏

根尖倒充填材料应具备封闭性好，无毒、无致癌作用，易操作，体积稳定，良好的生物相容性，封闭性能不受潮湿环境的影响，X射线阻射等条件[1]。矿物三氧化聚合体(mineral trioxide aggregate，MTA)凭借其良好的封闭性、生物相容性和促成骨作用，临床应用成功率高，现已成为评价其他新型根尖倒充填材料的金标准。尽管MTA作为根尖倒充填材料获得了很好的临床效果，但其使用前需提前将MTA粉剂与液体(生理盐水或蒸馏水)以3∶1的比例混合，存在操作性能较差，操作及硬固时间长等诸多不足[2]。iRoot是近几年推出的一种新型生物陶瓷材料(Bioceramics)，其基本理化性质与MTA类似，但其为预成的膏状或糊状产品，使用时无需调拌，易于操作且固化快[3]。iRoot在体外试验和临床根管治疗中获得了极好的评价，但用做根尖倒充填材料还鲜有临床和体外研究的文献报道。本研究通过体外试验，采用Micro CT、扫描电镜及流体动力学等方法观察iRoot BP、iRoot BP plus作为根尖倒充填材料的密度和封闭性，旨在为临床应用这一新材料提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料、仪器和试剂 iRoot BP、iRoot BP plus(Innovative BioCeramix，加拿大)；ProRootMTA(Dentsply，美国)；AH-plus(Dentsply，德国)；牙胶尖(Dentsply，德国)；义齿基托树脂Ⅱ型(上海医疗器械股份有限公司齿科材料厂)。扫描电子显微镜(Hitachi，日本)；μCT80标本型MicroCT(SCANCO，瑞士)；体视显微镜(上海蔡康光学仪器厂)；可调微型水泵SP-600(广东博宇实业有限公司)；压力表Y100 0-0.01MPA(上海天川仪表厂)；微注射器1 μL(上海安亭微量进样器厂)；带刻度玻璃毛细管25 μL(Brand，德国)；手用K锉(Dentsply，瑞士)；侧压针(Dentsply，瑞士)；K3机用镍钛扩锉针(SybronEndo，美国)；ENDOTOUCH TC机扩马达(SybronEndo，美国)；牙科高速涡轮手机及钻针(NSK，日本)；P5 newtron XS超声治疗仪(Satelec，法国)；根尖手术工作尖(Satelec，法国)；硬组织切片机(无锡环宇药化设备有限公司)；电热恒温培养箱(上海跃进医疗器械厂)；10.9%氯化钠(四川科伦药业股份有限公司)；3%过氧化氢(成都明日制药有限公司)；15%乙二胺四乙酸(EDTA)(Premier，美国)；叠氮化钠(分析纯，浙江海蓝化工有限公司)。

1.2 样本的收集和预备 收集新鲜拔出的单根恒牙，去除表面血液、软组织和牙结石后观察表面并拍摄X线片，排除有根龋、内吸收、牙裂、根尖未发育完成、根尖吸收及多根管的牙齿。在显微镜下观察样本根尖，排除有隐裂的牙齿，将符合条件的牙置于含0.2% NaN3的生理盐水中备用。

用硬组织切片机将67颗牙的牙冠去除，留下长约13 mm的牙根。用15# K锉插入根管内，直至根尖孔处可见K锉尖端，倒退1 mm即为工作长度。用K锉按工作长度疏通至25号后，用K3 机以镍钛器械扩锉至25# 0.6锥度。用15% EDTA作为根管润滑剂，每次更换器械均用大量1%次氯酸钠溶液冲洗，去除牙本质玷污层。用纸尖干燥根管，使用侧向加压充填根管，根管充填糊剂为AH-plus。充填完成后，将牙置于37 ℃、100%湿度恒温箱中48 h。

67颗牙用金刚砂针在持续水雾下垂直于牙体长轴方向切除根尖3 mm。在P5 newtron XS超声治疗仪上安装根尖手术前牙通用型工作尖，于根尖部制1 mm宽、3 mm长的洞型。

1.3 试验方法

1.3.1 根管倒充填 67颗牙分为4个试验组及2个对照组。A组(iRoot BP组)：17颗牙，iRoot BP直接注射充填，修复根尖；B组(iRoot BP plus组)：17颗牙，将iRoot BP plus送入根尖倒充填区，垂直加压器轻轻加压以增加洞缘密合性；C组(MTA组)：17颗牙，MTA直接根尖倒充填，按厂家推荐方法将MTA与生理盐水以3∶1的比例混合成黏稠的糊状，送入倒充填区，用垂直加压器轻轻加压以增加洞缘密合性；D组(iRoot BP+牙胶尖组)：12颗牙，iRoot BP直接注射进入根尖倒充填区，选择适合的主牙胶尖均匀蘸上iRoot BP插入倒充填区。阳性对照组：2颗牙，根尖倒充填区不做充填。阴性对照组：2颗牙，根尖倒充填区充填完后，在根尖涂布2层指甲油。将所有样本置于37 ℃、100%湿度恒温箱中备用。

1.3.2 扫描电镜观察 待48 h材料完全固化后，分别从4个组中选出2颗牙。将每个组中的一颗牙沿牙体长轴通过根尖孔纵向剖开，另一颗牙从距根尖1 mm处横向切开，暴露材料与牙体的界面，表面真空喷金，用扫描电子显微镜在20 KV、放大2 000倍下观察界面。

1.3.3 Micro CT扫描 A、B、C 3组中各取5颗牙共15颗置于μCT80标本型MicroCT中，用70 KV、114 μA、高分辨率、18 μm层距扫描试验牙。用软件计算出根尖倒充填材料的孔隙率。

1.3.4 微渗漏试验 4个试验组(10颗牙/组)及2个对照组共44颗牙均用K3去净根管内牙胶，然后在除根尖外的牙根表面涂布两层指甲油。存放于37 ℃、100%湿度恒温箱中备用。本试验使用流体动力学(fluid filtration method)检测根尖倒充填后的微渗漏情况。试验装置及方法参照文献[4]检测微渗漏的方法。

1.3.4.1 微渗漏装置 微渗漏试验中，样本需置于制备成与流体动力学装置相匹配的密闭体中，本试验沿用文献[4]的装置设计，只改变了液体流动的方向(图1)。

图1 样本密封体

每颗试验牙(d)的牙根冠方放入以5 mL注射器(b)为模具，由自凝树脂制作成的圆环中(e)，根尖部放入以10 mL注射器(a)为模具，由自凝树脂制作成的锥形基座中(c)，基座需预留根尖部位，保证整个根管均未被堵塞。将10 mL注射器、5 mL注射器，以及上述完成的自凝树脂基座及圆环形成一个整体的样本组装在一起。为保证装置的封闭性，两注射器间的空隙由玻璃胶封闭。

1.3.4.2 测定方法 流体动力学装置组装好之后，水泵接通电源，保证水压恒定为20 cm水柱，即压力表显示为0.002 mPa。同时打开阀门1与阀门2，待整个装置充满液体后关闭阀门1与阀门2(图2)。用微注射器向毛细管内注入小气泡，使小气泡位于毛细管的0刻度处。打开阀门2，记录2、4、6、8 min时气泡的位置。关闭阀门2，更换样本，直至完成所有待测样本。本试验检测充填完成后1、7、14、28 d的微渗漏，由此反映样本的微渗漏情况。

图2 流体动力学装置

2 结 果

2.1 扫描电镜观察结果 A、B组中，材料与牙本质界面间未见明显的边缘间隙。D组中，牙胶与iRoot BP的界面，以及iRoot BP与牙本质的界面间均未见明显的边缘间隙。C组的横纵切图片中均可见材料与牙本质间的微间隙，间隙不均匀，1～5 μm不等。见图3～6。

2.2 材料孔隙率测定 Micro CT扫描根尖3 mm，用软件算出A、B、C 3组根尖倒充填材料的孔隙率分别为0.020±0.023、0.045±0.035、0.031±0.011。各组材料中均出现不同程度的孔隙。因所得数据为非正态分布，故用秩和检验进行统计学分析。3组孔隙率相互之间统计分析结果显示，3组间孔隙率两两比较，差异均无统计学意义(PAB=0.175，PAC=0.347，PBC=0.754)。

A：样本横切面；B：样本纵切面

图3 A组的SEM观察结果(×2 000)

A：样本横切面;B:样本纵切面

图4 B组的SEM观察结果(×2 000)

A：样本横切面;B:样本纵切面

图5 C组的SEM观察结果(×2 000)

A：样本横切面;B:样本纵切面

图6 D组的SEM观察结果(×2 000)表1 各时间点4组材料微渗漏情况±s，μL)

2.3 微渗漏检测结果 流体动力学测量微渗漏试验中，阴性对照组在4个时间点均未见小气泡移动，表示试验装置封闭性的可靠。阳性对照组的测量可见小气泡迅速移动至无法测量，表示试验装置内部通畅。4个试验组的流体动力学测量数据见表1。4组材料各个时间点及总量的微渗漏秩和检验两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)，4组间微渗漏比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。

3 讨 论

大量研究表明，根管治疗失败的原因大多是没有有效地封闭根尖，导致根管内的感染物质进入根尖周组织内。根尖倒充填术作为一种根尖外科治疗手段，能有效地封闭根管末端，其成功率高达69.0%～77.8%[5-7]。影响根尖倒充填愈后的因素有很多，其中根尖倒充填材料的种类是重要因素之一。理想的根尖倒充填材料除了有良好的生物相容性、理化稳定性等性能以外，必须具有优良的封闭性能。

MTA因其较佳的封闭能力、生物相容性、抗菌性，被视为目前较为理想的根管充填及髓腔穿孔修复材料。自问世以来的近20年研究及临床实践证明，MTA具有良好的生物相容性和诱导牙骨质再生的特性，其封闭性能明显优于银汞合金、Super EBA、IRM等常用修复材料[8-11]。但其仍存在操作性能差、固化时间长等问题。

作为新型的生物陶瓷材料，iRoot近来广泛应用于牙体牙髓病的治疗中。这种材料的主要成分为磷酸钙、硅酸钙、氧化锆、氢氧化钙等，固化过程中无收缩，有良好的生物相容性、生物活性及抗菌作用，有3种不同的预混合剂型(iRoot SP、iRoot BP、iRoot BP plus)，使用前无需临时调拌，前两种为注射型，后一种为膏状，操作起来均十分方便[12-13]。而且，iRoot的反应需要水的参与，湿润的环境不会影响材料的固化[14]。

目前国内外关于iRoot的研究不多，主要包括其封闭性、生物相容性、成骨作用等方面[15-16]。王密等[17]通过试验探讨iRoot修复髓室底穿孔的封闭效果，SEM结果显示相较MTA，iRoot与牙本质结合更为紧密，与本试验结果一致。Souza等[18]分析了MTA与iRoot的孔隙率，其结果分别为6.63%和9.85%，差异无统计学意义(P>0.05)。本试验中，Micro CT显示所有倒充填材料中均有孔隙，其中A组孔隙率为3组中最小的，但各组间差异无统计学意义(P>0.05)。孔隙产生的原因可能有：根尖倒充填处直径为1 mm，垂直充填器的直径大于倒充填处，致使无法有效地加压充填，可能导致孔隙的形成。再者，材料分层充填入倒充填处，若无有效的加压，可能形成空隙。iRoot BP由于是直接注射充填，如注射过程过快可产生气泡。MTA的调拌过程受人为影响较大，加之水分蒸发较快，材料过干或过稀皆可能形成孔隙。

Leal等[19]使用葡萄糖定量法检测根管倒充填材料MTA及iRoot的微渗漏，结果显示二者防止葡萄糖微渗漏的效果相同。但有研究证明MTA水合反应后产生的氢氧化钙能与葡萄糖反应，影响葡萄糖定量法的检测结果[20]。故本试验选用的微渗漏检测方法为流体动力学，该方法不会对牙体造成损伤，可以反复在同一样本上以自体对照观察微渗漏随时间的动态变化。而且该试验模型可以根据试验目的观察来自冠向或根向的微渗漏，与临床实际更为一致。

综上所述，iRoot具有跟MTA相同的根尖封闭性能，但其操作性能明显优于MTA，相关动物实验及临床回顾性研究也逐渐证实[21-22]，iRoot可作为临床适宜的根尖倒充填材料。

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Study on sealing ability of iRoot used as root end retrograde filling material

LiLi1,LiuJia2,YinShihai3△,LiWanshan1,RenLeixi1

(1.DepartmentofStomatology,Children′sHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400014,China;2.DentalHospital,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing401147,China;3.DepartmentofConservativeDentistry,WestChinaCollegeofStomatology,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan610041,China)

Objective To detect the sealing ability of iRoot as root end retrograde filling material in vitro experiment,and to compare it with mineral trioxide aggregate(MTA) in order to provide reference basis for clinical use of iRoot.Methods The dental crown was removed in 67 single root canal anterior teeth.The routine root canal preparation and filling were performed.The root end was resected by 3 mm for conducting root end retrograde preparation.Sixty-three teeth in the samples were randomly divided into 4 experimental groups.Then the different materials were used for root end filling:iRoot BP (group A,n=17),iRoot BP plus (group B,n=17),MTA (group C,n=17),and group D(iRoot BP + gutta percha,n=12),the residual 4 samples served as the control group.The apical microleakage of 10 teeth in each experimental group was detected by the fluid dynamics.The microleakage situation at the time points of 1,7,14,28 d was observed.In addition,2 teeth selected from each group were performed the filling material ultramicrostructure observation by SEM.Each 5 teeth were remained in the group A,B and C and performed the Micro CT scanning.The porosity rate of filling material was detected.Results No obvious edge gap was found between the filling materials and dentin surface in the group A,B and D by SEM,but obvious gap could be seen in various samples of group C.Micro CT scanning found that the porosity rates in the group A,B and C were 0.020±0.023,0.045±0.035 and 0.031±0.011 respectively,but showing no statistical difference(P>0.05).The fluid dynamic experiment showed that the microleakage detection value in each group had no statistical difference(P>0.05).Conclusion The sealing ability of iRoot and MTA used in root end retrograde sealing has no obvious difference,But iRoot operability is superior to MTA.

tooth apex;root canal filling;iRoot;MTA;apical retrograde filling;SEM;Micro CT;porosity rate;microleakage

李立(1987-)，住院医师，硕士，主要从事牙体牙髓病学及儿童口腔医学研究。△

，E-mail:304044754@qq.com。

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.22.023

R322.4+1

A

1671-8348(2017)22-3097-04

2017-02-19

2017-04-29)