不同声能冲洗激活器辅助清理弯曲根管玷污层的扫描电镜研究

王艳茹,陆亚倩,赵麒桐,李 谨

根管冲洗是根管清理的重要环节,去除玷污层是冲洗的主要目的之一[1-3]。根管内部形态不规则,注射器冲洗时仅能对距离针尖区1.0～1.5 mm的液体更新[4],辅助超声等设备进行激活荡洗是改善冲洗效果的常用方法[5-7]。然而在重度弯曲根管中,刚性金属超声锉难以到达预定的工作长度或产生自由振动,并导致台阶、偏移等[8-9]。对此,有专家推荐使用合适的牙胶尖进行手动激活冲洗[10-11],市场上也先后推出声波激活器EndoActivitor和EDDY、超声无创荡洗锉Irrisafe,其工作尖材质分别为高强度的弹性塑料和经特殊形态设计的细软金属,可无损地绕过根管弯曲处。临床常见自中上1/3就开始弯曲的根管,较长的弯曲段增加了治疗难度[12-13]。对于弯曲根管,其曲线内外两侧的管壁受力不再呈对称形态[14-16]。以上声能激活器在重度弯曲根管中的研究较少,且罕见研究比较弯曲段的两侧相对管壁在冲洗效果上的差异。因此本研究选取呈“L”形弯曲的VertucciⅠ型根管,初步评估不同激活器对根管弯曲段玷污层的辅助清理效果,以期为临床提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料与仪器

1%NaClO(中鼎,中国);17%EDTA溶液(山东永安化验室,中国);5.25%NaClO(朗力,中国);根管K锉(MANI,日本);30号末端封闭式双向侧方开口针头(益锐,中国);大锥度牙胶尖、ProTaper Next机用锉、X-Smart根管马达(Dentsply,美国);P5XS超声仪、超声工作尖K15、Irrisafe20(赛特力,法国);EndoActivator(Dentsply,美国); EDDY(VDW,德国);CBCT(NewTom VGi,意大利);扫描电镜(MAIA3 TESCAN,捷克共和国)。

1.2 研究方法

1.2.1 离体牙收集 本实验通过南京医科大学附属口腔医院伦理委员会审批(PJ2020-098-001)。收集2021年11月1日—2022年1月20日于江苏省口腔医院因龋、牙周炎、阻生或正畸等原因拔除的新鲜离体牙,纳入标准:成熟恒磨牙、根尖孔完整,无隐裂、根龋或牙骨质吸收,无广泛修复体、根管治疗相关史;全长≥18 mm,根管无钙化或内吸收,初尖锉ISO#6～#20。CBCT扫描初步筛选根管类型为VertucciⅠ型,弯曲度≥25°(据Prutte和Clement测量法)、弯曲长度≥4 mm,根管横截面为圆/椭圆形的独立牙根。排除标准:“S”形双向弯曲、“J”形末端弯曲。

1.2.2 根管预备 工作长度(working length,WL)为10#K锉尖端刚露出根尖孔时的距离减去0.5 mm。统一WL为17 mm,模型蜡封闭根尖孔。ProTaper Next根备(每预备10个根管即换新锉)并通过30号针头输送1%NaClO。X1～X3依次预备,WL分别为17、16.5、16 mm,每阶段5 mL冲洗(15 mL)。最后用5 mL蒸馏水漂洗,髓腔暂封后4 ℃储存于生理盐水。

A:定位点“1”“2”“3”“4”;B:内切圆模型,点“a”“b”即点“2”“4”,“α”为弯曲度,“d”为垂直距离,“r”为圆半径图1 弯曲参数测量Fig.1 Curvature parameters measurement

1.2.4 终末冲洗 30#K锉再次预备根管后,冲洗液使用顺序如下:2 mL 17%EDTA+5 mL蒸馏水+2 mL 5.25%NaClO+5 mL蒸馏水。EDTA溶液和NaClO依次按以下分组进行激活(工作尖均无阻力到达距WL 1 mm处,其在弯曲根管内的大致形态如图2)。①MDI组:1 mL冲洗液浸泡,30/.04牙胶尖短距离上下提拉,间断激活60 s,每20 s补充0.5 mL。5 mL蒸馏水漂洗60 s。②U-K组:超声锉K15/.02,档位5～6区,余同上。超声水速调至10 mL/min,间断荡洗30 s。③U-IRR组: Irrisafe 20/.00,余同U-K组。④EA组:EndoActivator25/.04,190 Hz,余同①。5 mL蒸馏水配合EA间断荡洗30 s。⑤ED组: EDDY 20/.04,6 000 Hz,余同EA组。⑥对照组:无额外冲洗。

A～E依次为MDI、U-K、U-IRR、EA、ED;F:工作尖在根方6 mm的形态图2 工作尖在弯曲根管模型中的管壁接触情况Fig.2 Status of agitator files in curved root canal model

根管用纸尖干燥并将30/.06牙胶尖轻轻插入。在牙根颊舌面标记弯曲长轴,并在距根尖顶点1、3、5、7 mm 处作横向标记,根尖1 mm不计,剩余6 mm部分被划分为上、中、下3个2 mm段。截取根方7 mm段,纵分为二(图3)。

图3 截取根方7 mm段并分为内外两侧壁Fig.3 Intercept apical 7 mm of root, and split as the outer and inner sidewalls

1.2.5 SEM观察 选取每段中间1 mm管壁,放大至2 000和5 000倍镜,共拍摄792(2×6×66)张图像。由两位经阅片培训的观察者分别在48 h内独立进行两次分析,他们对实验内容不知情,出现分歧时由两者协商。观察者之间及内部一致性检验的Kappa值均大于0.85。评分标准为5级评分系统[17-19]。1分:牙本质表面基本无玷污层,全部牙本质小管开放或为硬化性牙本质;2分:牙本质表面存在少量玷污层,大部分牙本质小管开放;3分:牙本质表面覆盖薄层玷污层,牙本质小管被玷污层覆盖≤50%;4分:牙本质小管被均质的玷污层覆盖>50%;5分:大量不均质的玷污层覆盖全部小管。

1.3 统计学分析

用SPSS 26.0进行统计,弯曲参数用单因素方差分析。玷污层评分用秩和检验进行非参数检验,多组间的分析用Kruskal-Wallis检验,两两分析用Mann-WhitneyU检验。设置显著性水平α=0.05。

2 结 果

2.1 实验组的弯曲参数测量

各实验组的平均弯曲角度、弯曲半径和弯曲长度见表1,组间差异均无统计学意义。

表1 实验组的弯曲参数Tab.1 Curvature parameters of tested groups

2.2 SEM观察及清洁度评分

2.2.1 SEM观察 对照组中可见机械预备过的根管壁表面覆盖厚厚的玷污层,没有开放的牙本质小管。不同位置水平处的代表性SEM图见图4～6。

图4 根管弯曲段上1/3的代表性SEM图Fig.4 Representative SEM images at coronal third of root canal curved segment

图5 根管弯曲段中1/3的代表性SEM图Fig.5 Representative SEM images at middle third of root canal curved segment

图6 根管弯曲段下1/3的代表性SEM图Fig.6 Representative SEM images at apical third of root canal curved segment

2.2.2 不同激活器之间的管壁清洁度差异 上段外侧壁:ED玷污层评分中位数最小,优于MDI和EA(P=0.004,P=0.007);U-IRR次之,优于MDI(P=0.04)。ED和U-IRR无统计学差异。上段内侧壁:U-K评分中位数最大,管壁清洁度不如U-IRR、EA和ED(P=0.007,P=0.020,P=0.002)。中段外侧壁:ED优于U-K(P=0.020)。中段内侧壁:ED优于U-K和EA(P=0.002,P=0.004)。下段外侧壁:U-IRR和ED优于MDI(P<0.05);下段内侧壁:组间差异无统计学意义。具体结果见表2。

表2 实验组的玷污层评分(中位数,四分位数)Tab.2 Median (quartile)of smear layer score in tested groups

2.2.3 不同位置水平之间的管壁清洁度差异 MDI在上、中段内侧壁优于下段外侧壁(P=0.009,P=0.007),EA在上段内侧壁优于中、下段外侧壁(P=0.046,P=0.030),ED在其他位置水平均优于下段外侧壁(P=0.003,P=0.002,P=0.030,P<0.001,P=0.020)。U-IRR在下段内侧壁优于中、下段外侧壁(P=0.040,P=0.005),U-K也是(P=0.030,P=0.040),且U-K在下段内侧壁优于上段内侧壁(P=0.040)。具体结果见表2。

3 讨 论

根管机械预备的目的是适当成形以便冲洗消毒和充填,辅助冲洗技术可以改善液体在根管内的分布渗透,促进坏死感染物的消毒溶解和清理置换。Yang等[20]发现超声系统对根管内积聚的碎屑清除率仅为50.27%,多脉冲激光系统为84.31%,可见积聚的碎屑尚不能被完全清理。当残留的碎屑等被困在根管中成为部分充填物,有效的消毒是必要的。弯曲根管的机械预备量相对较少,更需辅助有效的化学预备。理想的化学预备与冲洗液流速、剪切力、渗透深度以及顶端压力等流体力学效应有关[7,21]。玷污层是根管预备过程中不可避免的副产物,包含牙本质颗粒、细菌、残髓及冲洗液等,扫描电镜下观察为覆盖在根管壁上的无定形结构,由直径0.05～0.10 μm的凝固胶原基质颗粒组成,厚1～5 μm,可深达牙本质小管8～40 μm[1]。因此本研究试从玷污层的清理方面来反映以上冲洗激活器在真实弯曲根管中的辅助有效性。

根管形态及弯曲类型多变,峡区、根尖三角等均会导致根管内流体效应的改变[22-23],弯曲的角度、半径和长度是评估根管预备难易的重要参数[24-25]。本实验通过CBCT对根管进行三维测量,并确保根管类型为VertucciⅠ型、弯曲段在根管中下1/3且无二次弯曲,避免二维投照不足造成的误差。

ProTaper系统是经典的根管预备器械并在较多类似的实验中使用[19,26-27]。ProTaper Next(PTN)采用M-Wire合金材质和不规则切削面设计,并延用渐进式变锥度设计。其横截面为偏心矩形,在根管内呈现两点接触的蛇形运动,能灵活预备到更多表面积并降低对管壁的压力,同时产生的机械波有助于组织碎屑悬浮于管腔中被随后冲洗去除[28-29]。PTN适用于所有中度弯曲根管,联合应用Pathfile预备重度弯曲根管,能更好地保持原有根管形态[30]。本实验中的主尖锉为X3,兼顾清创和剩余牙体抗力,并在更换下一支机用器械前使用K锉进行手动预疏通,以充分预备根尖并减少偏移。

EndoActivator由电动手柄及型号为15/.02、25/.04、35/.04的低黏度塑料尖组成,有160～190 Hz三个档位。Bryce等[31]建议选用高功率设置结合匹配根管尺寸的最大型号工作尖来优化其激活效果。EDDY由气动手机和20/.04柔性聚酰胺工作尖组成,以5～6 kHz的频率驱动,较高的频率能使工作尖产生多个振动节点的波浪状三维运动。超声波频率在2.5～4.0 kHz,临床常用为K锉型不锈钢工作尖。另一种超声荡洗锉Irrisafe由材质柔软的金属构成,采用非切割螺纹及钝头尖端设计,全长无锥度,含#20、#25两种型号,在根管内有相对足够的运动空间[32]。

本实验选取弯曲长度在4～6 mm 的L形根管[33],将根方6 mm根管区域分为弯曲内外侧壁并观察每侧上、中、下3个2 mm段,其0～2 mm为相对平坦的根尖段,3～6 mm为中上段曲率渐变的弯曲管壁(图2)。结果发现,在上段内侧壁U-IRR、EA和ED均优于U-K,但在中段,仅ED优于U-K,且ED在中段内侧壁优于EA。在中段即根管弯曲最显著的区域,工作尖沿根管走形有较大幅度的形变,并与内侧壁有一段线状接触,U-K在中段两侧壁及上段内侧壁的清理效果均较差。ED在其他位置水平均优于下段外侧壁,且在中段内侧壁与下段外侧壁的差异最显著。这可能归因于EDDY柔性非切削工作尖和高频振动,在接触根管壁时仍可有效活化冲洗液并击打根管壁。

频率越高流速越快,同时频率决定振荡模式和位移幅度从而影响流体力学效应[23,32]。Boutsioukis等发现在超声激活荡洗时总有20%的时间会发生管壁接触,即便为直根管[34]。对于声波激活器,Endo-Activator振幅为1.2 mm,EDDY为0.35 mm,这意味着前者将经历更多的壁接触[35]。在弯曲根管中工作尖还会沿着根管轨迹偏转,形变张力可能进一步减弱其对冲洗液的作用效果。

Retsas等比较了3种超声荡洗锉在20°～40°弯曲根管中的牙本质去除量,发现相比于Irrisafe和光滑型尖,K锉型尖在冠中1/3去除了更多的牙本质,但三者在根尖1/3均导致一定量的牙本质去除,激活时间的延长可能会增加这种影响[8]。这在一定程度上解释了本实验中两种超声锉在弯曲中段的评分无统计学差异的结果。但不同于U-K,U-IRR在根管上、下段外侧壁的清理效果均优于MDI,且在上段内侧壁优于U-K。由此推测Irrisafe的材质性能和形态设计改善了其在弯曲根管中的清洁效果。

在根管的下段2 mm,工作尖向外侧壁偏移且尖端与管壁有点状接触(图2),各组在下段外侧壁的清洁度均不如其他位置水平。相反,超声波组在下段内侧壁的清理效果均优于中、下段外侧壁,这可能与超声锉尖端的有效振动且与下段内侧壁无碰触有关。超声锉尖端有更强的振幅和速度,是空化效应发生的主要区域[36]。然而有学者认为在重度弯曲根管的狭小根尖区,超声空化效应几乎难以发生[32,34-36]。Swimberghe等[37]对去除模拟根管中水凝胶生物膜的研究表明,弯曲度的增加对声波激活器有明显的负面影响,而超声在良好预弯的情况下所受影响较小。然而临床诊疗中根管弯曲形态各异且相对未知,难以对超声锉进行精确的预弯。本实验中对两种超声锉仅是稍加预弯,以不影响其与声波工作尖的根管形态适应性比较。同时为减少声能激活器在弯曲根管中的意外管壁碰触,工作尖上下移动距离很小。所以实验结果大致反映了各工作尖的不同部位对相应根管壁的辅助清理效果。

实验中没有一种激活器能完全清除根管弯曲段的玷污层,从其形成方式来看,有必要采取措施在机械化学预备时减少玷污层的形成和堆积,如采用切削效率和排屑率高的器械、及时更新冲洗液并用根管内吸引器辅助抽吸、换用更好的冲洗方案等。

综上,EDDY和Irrisafe对根管弯曲段的玷污层清理效果整体优于手动激活冲洗、超声K锉和EndoActivator,工作尖的形态适应性和驱动频率对其激活效能有正向影响,建议有效预弯工作尖及短距离上下移动以减少静态管壁触碰,并通过尖端的有效振动分段清洁弯曲管壁。根管下段外侧壁的清理还需加强。未来将进一步研究这些声能激活器在多根管系统中的整体清理效果、根尖溢出等潜在风险,并评估这些因素与临床预后的可能相关性。