4種機用鎳鈦器械預備模擬彎曲根管的成形能力比較

史璐 周俊玲 吳雙 萬婕 楊云飛

近年來采用新型加工處理工藝如電解拋光、離子注入、表面涂層和熱處理等制成的機用鎳鈦器械的柔韌性和抗疲勞性能顯著提高。有關這些新型鎳鈦銼的設計特點、物理機械性能和根管成形能力等方面的研究和評價成為了新的熱點和關注點[1]。同時，國產機用鎳鈦器械在材質、橫斷面、錐度、螺旋(紋)角度、螺旋(紋)距設計等方面不斷改進[2-3]。本文選取了3種國產機用鎳鈦器械M3-pro、X-file和M-PRO 以及M-Wire材質的ProTaper Next，擬比較4種機用鎳鈦器械預備樹脂模擬彎曲根管的成形能力，以期為臨床應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料與儀器

樹脂模擬根管、ProTaper Next機用鎳鈦器械、不銹鋼手動K銼、X-Smart 根管馬達、乙二胺四乙酸凝膠(EDTA)(Densply Maillefer，瑞士)； M3-pro機用鎳鈦器械(上海益銳齒科材料有限公司)；X-file機用鎳鈦器械(深圳市速航科技發展有限公司)；M-PRO機用鎳鈦器械(上海埃蒙迪材料科技股份有限公司)； 3%次氯酸鈉(NaClO)(朗力生物醫藥(武漢)有限公司)； 0.9%氯化鈉注射液(四川科倫藥業股份有限公司)；Leica M320F12牙科手術顯微鏡(Leica，德國)。

1.2 方法

1.2.1 實驗分組 將80 個單彎樹脂根管模塊根據待檢測的機用鎳鈦器械隨機分為 4 組(n=20)：ProTaper Next組、 M3-pro組、 M-PRO組和X-file組。模擬根管的根尖孔直徑0.15 mm，錐度 0.02，工作長度16 mm，彎曲度35°[4]，彎曲半徑5 mm[5]。

1.2.2 預備前根管圖像采集 在樹脂模塊上標“+”定位標記， 10#K銼探查并疏通根管，生理鹽水沖洗，吸潮紙尖吸干根管。在根管內注入黑色墨水，將模塊固定在操作臺上，使牙科手術顯微鏡的物鏡垂直于根管中軸，放大倍數10×，拍攝預備前的根管圖像。

1.2.3 根管預備 4種鎳鈦器械的使用程序見表1。所有機用鎳鈦器械均以X-Smart根管馬達驅動，手機減速比為6 ∶1。以EDTA凝膠作為根管潤滑劑。所有操作由同一名有經驗的醫師嚴格遵照廠家使用說明完成。使器械無壓力地沿根管滑行，遇阻力時(控制器械每次深入約1 mm)上下提拉并向根管壁四周拂刷(brushing motion)，如此，使器械沿根管前進3～4 mm；退出器械，75%酒精棉球清潔器械，3% NaClO和生理鹽水交替沖洗根管，10#K銼清理根管內碎屑，并再次沖洗根管后，繼續按照前述方法進行根管預備。每支器械重復2～3 次，到達既定工作長度。如遇器械無法繼續向根管中深入，則及時退出器械，經器械清潔、根管沖洗-回銼-再沖洗后，重復上述方法進行預備。每更換一支器械，均使用5 mL 3% NaClO和5 mL生理鹽水沖洗根管，并使用10#K銼疏通根管，去除碎屑。每套器械預備4 個根管后棄用。每預備完成一個根管，均在牙科手術顯微鏡下檢查器械有無變形，一旦變形即更換新器械。

1.2.4 預備后根管圖像采集 預備完成后，按照前述方法拍攝預備后的根管圖像。

1.3 器械成形能力的評價指標

1.3.1 預備后根管彎曲角度及彎曲半徑的變化值檢測 使用Adobe photoshop CS6(Adobe system Inc. San Jose公司，美國)，根據Schneider 法[4]測量預備后根管彎曲角度。每個樣本測量3 次，取平均值，記錄為α，則預備后根管彎曲角度的變化值為35°-α。根據Sch?fer法測量預備后根管彎曲半徑r(mm)，即如果連接根管彎曲起點與根尖孔的線段的長度為s(mm)，則r=s/2sinα[5]。預備后根管彎曲半徑的變化值為5-r(mm)。

表 1 4 種機用鎳鈦器械的使用程序

1.3.2 根管內外側壁樹脂去除量檢測 根據“+”定位標記，使用Adobe photoshop CS6軟件重疊根管預備前后的圖像(圖 1)。以預備前的根尖孔為圓心，半徑從1 mm 開始，依次遞增至 10 mm 作同心圓弧線，弧線與根管相交，共確定10 個觀測點[6]。分別測量每一位點上根管內側壁樹脂去除量X1、外側壁樹脂去除量X2。每一位點測量 3 次取平均值，結果以mm為單位，精確到 0.001 mm。

1.3.3 中心定位能力檢測 以X2-X1計算偏移量。得數為正表示向根管外側壁偏移，得數為負表示向根管內側壁偏移。數值越接近于0，說明器械的中心定位能力越好[7]。

1.4 統計學分析

2 結 果

2.1 根管預備后彎曲角度及彎曲半徑變化值

根管預備后， 4 組樹脂根管的彎曲角度均減小，彎曲半徑增大。組間差異無統計學意義(P>0.05)。 結果見表 2。

圖 1 4 組鎳鈦器械根管預備前后重疊圖像

表 2 4組樣本根管預備后樹脂根管彎曲角度及彎曲半徑變化值

2.2 根管預備后根管內、外側壁樹脂去除量

在模擬根管內側壁，M-PRO的樹脂去除量在各測量位點均大于ProTaper Next(P<0.05)，在距根尖孔3～10 mm處均大于X-file (P<0.05)，在7～10 mm處均大于M3-pro(P<0.05)。M3-pro的樹脂去除量在1～6 mm處大于ProTaper Next(P<0.05)，在3～6 mm處大于X-file(P<0.05)。X-file的樹脂去除量在2 mm處大于ProTaper Next，二者在其它位點無顯著性差異(P>0.05)。結果見圖 2。

在模擬根管外側壁，除距根尖孔1 mm處外，M-PRO在其余測量位點的樹脂去除量均大于ProTaper Next(P<0.05)；在2 mm， 3 mm和6 mm處大于X-file (P<0.05)；在7～10 mm處大于M3-pro(P<0.05)，但在1mm處小于M3-pro(P<0.05)。M3-pro的樹脂去除量在距根尖孔1～6 mm處大于ProTaper Next(P<0.05)；在1～3 mm處大于X-file(P<0.05)，但在10 mm處小于X-file(P<0.05)。X-file的樹脂去除量在6～10 mm處均大于ProTaper Next(P<0.05)。

2.3 中心定位能力

4 種器械在各測量位點均呈現不同程度的偏移。在距根尖孔1～2 mm處， X-file、ProTaper Next和M-PRO的中心定位能力均顯著優于M3-pro，且X-file和ProTaper Next的偏移量較小(P<0.05)。在3 mm處，4種器械的偏移量差異無統計學意義(P>0.05)。在4～7 mm處，X-file組的根管偏移量較小，中心定位能力較好(P<0.05)。在8～10 mm位點，M-PRO的偏移量較大。在距根尖孔1～3 mm處， 4 種器械均向根管外側壁偏移。在4～10 mm處，器械大多表現為向根管內側壁偏移，僅X-file在4 mm及8～10 mm位點向根管外側壁偏移, 結果見表 3。

表 3 4 種鎳鈦銼根管預備后在各測量位點中心定位能力

3 討 論

本實驗使用的是彎曲度35°，曲率半徑5 mm的樹脂模擬根管，避免了離體牙根管彎曲度差別較大導致實驗誤差的缺點。實驗中每預備一支器械，均使用10#K銼疏通根管， 3% NaClO和生理鹽水沖洗根管，清理碎屑，減輕樹脂發熱和碎屑堆積的不良影響。

“啄法”(pecking motion)和“刷式”(brushing motion)手法是兩種被廣泛使用的機用鎳鈦器械操作手法[8]。“啄法”是向器械尖端施以極輕微的壓力，小幅度上下提拉器械，每次深入1 mm，直至到達工作長度。“刷式”手法不向器械尖端施加壓力，使器械在馬達驅動力的作用下被動地沿根管滑行，遇阻力時提拉器械并向根管周壁拂刷，控制器械前行的深度，每次不超過1 mm[8]。根據4種器械的產品說明，均建議采用“刷式”操作手法[9-10]。Gambarini等[11]推薦機用鎳鈦器械應采用刷式操作手法，利用器械側邊的切削力提刷根管壁，逐步敞開根管，有利于器械向根管中深入，成形根管，減少器械承受的壓力。對于TF銼(Kerr Endo, 美國)，根管預備過程中“刷式”運動產生的扭矩小于“啄式”運動，“刷式”運動是相對安全的操作手法[8]。值得注意的是提刷次數增加，根管中上段牙本質切削量增加[12]。本次實驗中，每支器械重復2～3 次到達既定工作長度。到達根尖區時，短促提拉即退出根管，不再側向提刷根管，以避免過度切削牙本質。

實驗中4組終末預備器械尖端直徑均為0.25 mm，尖端錐度除X-file為8%，其余均為6%。 ProTaper Next的D1-D11為漸變遞增錐度，D12-D16為漸變遞減錐度設計。X-file的D0-D3為定錐度，D3-D9為漸變遞增錐度，D9-D16為漸變遞減錐度設計。這種銼針尖部遞增錐度設計，有助于根尖區感染牙本質的有效切削和清除；上段遞減錐度的設計，有助于增加器械的柔韌性和保護冠方牙本質[9]。實驗中，ProTaper Next和X-file的樹脂去除量在多個位點均小于M3-pro和M-PRO，尤其是在根管內側壁。根管預備時彎曲內側壁的切削過多易導致危險區形成和根管拉直[13]。M-PRO的樹脂去除量相對較多，尤其是在根管中上段。這可能是由于M-PRO開口銼的使用，M-PRO開口銼的尖端錐度4%，D3-D7為8.5%，D7-D11為9%。根管預備器械的切削能力是多種因素決定的，除了器械的錐度和直徑外，器械的橫斷面設計、碎屑清除能力、切割角度、螺紋角度、螺紋間距、合金的特性、表面處理等均可影響器械的切削效率[14]。本實驗中， 4 種器械在各測量位點處樹脂去除量的變化較復雜，尤其是在根管外側壁，以M3-pro為例，M3-pro的各支器械錐度恒定，其樹脂去除量在距根尖孔1～6 mm處大于ProTaper Next(P<0.05)；在1～3 mm處大于X-file(P<0.05)，但在10 mm處小于X-file(P<0.05)。因此，今后還需進一步完善實驗設計，通過控制變量，研究各種參數對于器械成形能力的影響。

本次實驗結果顯示4 種鎳鈦器械的根尖偏移量均小于0.3 mm。在引起根管偏移的因素中，與器械相關的因素主要包括器械的材質、橫截面設計和尖端切削能力等。ProTaper Next、 M3-pro的通道銼和過渡銼均是由 M-Wire鎳鈦合金制成。M-Wire合金內部含奧氏體及少量馬氏體和R相，因此M-Wire能夠保持超彈性狀態[15]。M3-pro的成形銼是控制記憶合金絲(controlled memory wire，CM-Wire)。CM-Wire以馬氏體為主，含有數量不等的奧氏體和R相。與奧氏體鎳鈦銼ProTaper相比，兼具了M-Wire和CM-Wire 的M3-pro根管偏移較少，具有較好的根管成形效果[16-18]。理論上，CM絲鎳鈦器械由于控制了鎳鈦合金的記憶，韌性極佳且無形態記憶，因回彈效應拉直根管的傾向極低[19]。然而，國際上關于CM絲材質的鎳鈦器械Hyflex CM(Coltène/Whaledent，瑞士)中心定位能力的研究結果不一[20-21]。鄧菲菲[22]比較了ProTaper Next和M3-pro預備下頜磨牙近中根管時的根管偏移情況，發現ProTaper Next的偏移程度更小，與本研究的結果一致，說明器械的中心定位能力是多因素決定的。M3-pro的通道銼和過渡銼橫斷面為正方形或凸三角形；成形銼橫斷面為正三角形[16]。ProTaper Next采用強度更大的偏心矩形截面、變錐度設計、獨特的不對稱旋轉運動，在預備彎曲根管時中心定位能力較好[6]。

X-file也表現出較好的中心定位能力，甚至在5～7 mm位點優于ProTaper Next。根據產品說明書，X-file銼采用MaxTech鎳鈦合金技術制成。Max-wire采用馬氏體-奧氏體電解拋光技術制成。研究表明，Max-wire的根管預備器械抗循環疲勞能力顯著增強[23-24]，且Max絲能夠表現出形態記憶功能和較高的柔韌性。X-file也是偏心矩形的截面設計，由于橫截面面積較小，可明顯減少根管預備時器械與牙體組織的接觸面積，在根管預備過程中始終與根管壁為2點接觸，能夠減少去除牙體組織量且能夠維持良好的中心定位能力。根據產品說明書，M-PRO采用的X-wire鎳鈦合金絲制成，具有熱激活特性及良好的柔韌性。橫截面為凸三角形，切削刃間距逐漸遞增，有助于碎屑排溢。M-PRO的抗循環疲勞能力優于傳統鎳鈦合金制成的RaCe鎳鈦器械(FKG, 瑞士)[25]。本次實驗中M-PRO的偏移量大于X-file，在根尖段小于M3-pro，在根管上段大于M3-pro。

實驗中， 4 種器械預備根管均引起根管彎曲角度減小，彎曲半徑增加，提示4 種器械均存在根管拉直的傾向，但組間的差異無統計學意義，說明4 種鎳鈦器械在維持根管的原有彎曲方面具有相似的效果。在回彈效應的作用下，本實驗中4 種器械在根尖段向根管外側壁偏移，在根管中上段向根管內側壁偏移。

綜上所述，M3-pro、M-PRO、X-file3種國產新型機用鎳鈦器械與ProTaper Next均具有良好的根管成形能力，能夠較好地維持根管的原始走向，其中X-file與ProTaper Next的表現更優。今后需進一步開展有關國產機用鎳鈦銼臨床應用效果、抗疲勞性能，抗扭轉折斷能力等方面的研究，為改進、研發新型國產機用鎳鈦器械提供參考。