应用类同轴相衬CT比较3种根管封闭剂的根充效果

陈宁 张琦 聂海丹 吴丽更

严密充填根管系统是根管治疗术的重要步骤[1-2]。由于根管系统存在各种不规则解剖结构，单独使用牙胶尖很难严密充填根管，因此，使用性能更优的根管封闭剂对提高根充质量有重要的临床意义[3]。目前体外评价根充质量的方法主要为组织切片法[4-5]，然而该检测方法需要破坏样品离体牙的完整性，且切片过程中还会造成牙胶、糊剂等充填材料丢失，影响结果的准确性[6]。

本研究应用类同轴相衬CT(in-line phase-contrast tomography，PCCT)技术评估AH Plus、iRoot SP和GuttaFlow共3 种不同种类的封闭剂，结合热牙胶垂直加压技术，以根尖1/3的未充填空隙百分比作为评估指标，比较三维根管充填的效果，尤其是根尖1/3的质量，为选择更优的根管封闭剂提供依据，同时探讨PCCT应用于牙体组织和根充材料成像的最佳参数，为今后在根管治疗研究领域的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 离体牙的选择与分组

本研究经天津医科大学口腔医院伦理委员会批准(批号：TMUSHhMEC2015050)，选取2017 年1～3 月在天津医科大学口腔医院颌面外科因正畸治疗和牙周病拔除的完整下颌前磨牙32 颗。纳入标准：未进行过任何牙体治疗，根尖发育完成，单根管、牙根弯曲度小于10°。排除标准：牙折、牙根吸收、牙根发育异常、根管钙化。将32 颗离体牙，随机分为4 组，每组8 颗。

1.2 样本制备

32 颗离体牙去净残留的软组织和牙石，储存于1%麝香草酚中备用。用金刚砂车针截去牙冠，保留根长12 mm，建立直线通路，10号不锈钢K锉(Dentsply，美国)疏通根管，按照根尖孔初见锉尖时锉尖距止动片长度减去1 mm确定为工作长度，镍钛机动ProTaper器械(Dentsply，美国)以逐步深入技术备至F2。 4 组样品均采用06锥度主牙胶尖(Dentsply，美国)进行热牙胶垂直加压充填(BL，韩国)。

根据根管封闭剂的不同分为4 组，A组为空白组，不使用任何封闭剂，B组AH plus根管封闭剂(Dentsply，美国)，C组iRoot SP根管封闭剂(Innovative Bio Ceramix Inc，加拿大)，D组GuttaFlow根管封闭剂(Roeko，德国)。为保证各组封闭剂量相同，各实验组由注射器吸取0.3 ml封闭剂，注入根管，再放置牙胶尖进行垂直加压充填。根充后，去除根管口多余牙胶，用流动树脂(3M，美国)封闭。以上所有操作均由同一名有10 年以上临床经验的牙体牙髓专科医师完成。

根管充填后拍摄颊舌向及近远中向的平行投照X线根尖片(SIDEXIS数字式牙片机，德国)，确保充填物致密且到达距根尖1 mm。根充后的所有标本置入37 ℃恒温箱中(北京福意电器有限公司)，100%湿度条件下1 周， 封闭剂完全固化后进行PCCT成像。

1.3 PCCT成像

PCCT成像能量为30 keV，探测器的分辨率为9 μm，样品台中心距探测器800 mm。

1.3.1 成像过程 成像时，样品置入1.5 ml密闭离心管中，根尖朝上，竖直固定于样品台中央(图1)，样品台在0～180°范围内旋转，每旋转0.25°拍摄1 张，为了获得完整的成像资料，每个样品至少采集721 张有效投影图。为了消除能量不稳定对投影图的影响，还要拍摄10 张背景图及10 张暗电流图，每个样品采集时间约为30 min。

图1 成像样品台示意图

1.3.2 二维重建 每个样品的投影图由PITRE软件(上海光源物理实验站)处理，进行二维重建，获得横断面图(图2)。选择适当的灰度值，选择标准为：使牙体硬组织、根充物和未充填的空隙可清晰辨别，细节完整，边缘无过度增强。

图2 根充样本的投影图经二维重建获得的横断面图

1.3.3 三维重建 将所有二维横断面图像导入Amira软件(VSG公司，德国)进行三维重建。

1.4 数据处理

用Amira软件计算得到根管未被充填空隙体积，除以整个根管体积得到根尖1/3未充填空隙体积比。

根尖1/3未充填空隙体积比=(空隙体积/根管体积)×100%

1.5 统计分析

用SPSS 22.0软件进行统计分析，组间差异用方差分析， 2 组间比较用配对t检验，检验水准α=0.05。P<0.05为具有统计学差异。

2 结 果

2.1 应用PCCT在2 个二维水平显示未充填空隙的分布情况

本研究通过获取根充样品的投影图(图3)及横断面图(图4)，能清晰地区别牙体硬组织、牙胶、根管封闭剂和未充填空隙。

图3 PCCT投影图

图4 PCCT的二维横断面图

2.2 应用PCCT三维立体显示根充效果

各组GuttaFlow根管充填效果见图5。褐色为牙胶，金黄色为根管封闭剂，蓝色为未充填的空隙。空白组的空隙较多，总体呈连续分布，实验组的空隙明显减少且分布疏散。

图5 三维重建后4 组根充样品的充填效果图未充填空隙体积百分比 图6 4 组根管封闭剂的根尖 1/3

2.3 比较4 组样品的三维空隙体积百分比

经PCCT扫描样品后，使用软件重建模型，分别比较4 组样品根尖1/3的空隙百分比(图6)。A组根尖1/3未充填空隙体积百分比最高，分别与B、C、D 3 组比较，均有统计学差异(P<0.01)。C组根尖 1/3未充填空隙百分比最小，且均小于B组和D组，而D组根尖 1/3未充填空隙百分比小于B组，均有统计学差异(P<0.05)。

3 讨 论

3.1 PCCT评价根充效果的优势

本研究应用PCCT成像技术和三维重建获得根尖 1/3未充填空隙体积百分比，定量研究了根充效果。

目前体外评价根充效果的研究多基于组织切片法，组织切片法易造成牙胶、糊剂等充填材料的损失，影响定量测算的准确性[7-8]。而PCCT成像技术是基于相衬成像的高分辨率成像技术，可在不破坏样品完整性的前提下，区分具有微小差异的成分[9]。PCCT成像后可与病理切片有良好的对应，有较高的灵敏度和较低的假阳性率[10]。目前，PCCT成像的样品已包括复合材料、生物组织和小动物活体等，在材料学、医学领域有着较好的应用前景[11-12]。而基于相衬成像的边缘增强效应，样品中的任何不连续性(如出现空隙，密度变化等)都可以清晰显现出来，已有研究者应用PCCT观察到了根充界面的气泡及裂纹等[13]。Zaslansky等[14]研究发现PCCT 的成像效果优于Micro CT，能观察到Micro CT无法显示的细节。

目前，国内外对于牙体硬组织及充填材料的PCCT研究尚处于起步阶段，成像参数尚无“金标准”。研究显示成像能量为35 keV，成像距离设为50 mm，可清晰显示根充物中的空隙[15]。也有成像能量为28 keV，成像距离为430 mm，根充界面的气泡显示更为细致，且可测出气泡的直径[14]。本研究的成像能量为30 keV，成像距离设为 800 mm，同样获得了较好的成像效果。

3.2 根管封闭剂理化性能对其封闭性的影响

本研究选取了3 种不同种类的根管封闭剂：AH Plus属于树脂类根管封闭剂，目前临床应用广泛，是研究新型根管封闭剂性能的对照产品[16]。GuttaFlow属于硅酮类根管封闭剂，主要成分是硅树脂根管封闭剂RoekoSeal和牙胶颗粒[17]。iRoot SP是近几年上市的一种新型生物陶瓷类根管封闭剂，主要成分包括硅酸钙、磷酸二氢钙等[18]。

根管治疗效果与根充物中的空隙密切相关，空隙越少，临床效果越有保障，在比较各种不同封闭剂的根充效果时，应测量空隙体积比这一重要指标[5]。

本研究显示不使用任何根管封闭剂的根尖1/3未充填空隙体积百分比明显高于使用根管封闭剂，表明应用根管封闭剂可减少根管充填空隙的产生[19]。然而使用封闭剂后，根管充填仍有空隙，可能是封闭剂在固化过程中产生聚合收缩，导致空隙形成[20]。而三维充填效果图显示根尖2 mm左右的空隙较多，可能是携热器是从冠方向根方加热，该处牙胶没有充分软化，也未直接被垂直加压器加压，一定程度上阻碍了该处的根充物与根管壁的紧密贴合[21-22]。

本研究提示使用iRoot SP封闭剂产生空隙最低，明显低于AH Plus和GuttaFlow，表现最佳的封闭性。iRoot SP封闭性优于AH Plus，可能与该封闭剂具有良好的粘接性能[23]和牙本质小管渗透能力[24]密切相关[25]。另外，iRoot SP使用时，由注射头注入根管，产生一定的压力，可能也是根充产生气泡少的原因[26]。

本研究显示iRoot SP的根尖封闭性优于GuttaFlow，原因可能是iRoot SP和牙本质之间的微机械锁结以及化学结合减小了空隙的产生。iRoot SP的纳米粒子可进入牙本质小管，与牙本质微机械锁结，形成良好的封闭效果[27]。 iRoot SP的碱性pH值、磷酸钙成分可与牙本质小管中的水分反应生成羟基磷灰石，形成化学键提高了与根管壁的的结合[28]。而GuttaFlow与根GuttaFlow组管壁之间没有化学性结合[29]。

本研究中，GuttaFlow比AH Plus的封闭性强。GuttaFlow结合了封闭剂与牙胶颗粒的性能，牙胶颗粒直径小于0.9 μm，可进入牙本质小管，有研究显示，GuttaFlow与牙胶形成的根充物致密，与根管壁具有足够的适应性，为根尖封闭性提供了保障[29]。GuttaFlow在室温下流动性好，无需加压即可充填侧支根管[30-31]，这可能是GuttaFlow封闭剂根尖空隙体积比较低的原因。