新型非标准镍钛器械在根管预备中的根管偏移及力学分析

发布时间：2018-03-31 02:17

本文选题：根管预备　切入点：根管表面应力　出处：《南方医科大学》2016年博士论文

【摘要】：根管治疗的重要步骤之一是根管预备,其主要目的在于利用物理机械清除和化学清理相结合的方式去除根管内的病原微生物及感染的牙髓组织,并采用各种类型和材质的器械将根管预备成上段大、下段小,连续平滑的锥形形态,为后续的根管充填打下坚实的基础。根管预备包含根管成形和根管清理两个方面。完善的根管成形不但要求预备后的根管呈规则光滑的锥状结构,还要注意保持根管的初始形态和走向,避免较明显的根管偏移。弯曲根管在清理成形的过程中容易出现根尖敞开、肘部形成、工作长度改变、根管偏移等问题,一直是临床上根管治疗的难点和失败的主要原因。镍钛根管器械因其良好的弹性,被普遍认为能够较好地维持根管的原始形态,在临床上对于弯曲根管的预备较传统的不锈钢器械更具优势。但是,目前国际上镍钛根管锉还没有统一标准,常用于临床的几种镍钛系统在其组成数量、运动形式、横截面形状、切割刃角度、中心钢量、锥度变化及工艺流程等方面的设计不一而足,各具特色。由于镍钛根管器械在研发方面的不断改革、创新,使其在成形能力、效率,清理效果和安全性能等方面各有侧重,各具优势。此外,根管预备时器械通过与根管壁的相互摩擦,相互作用,不断切屑管壁的牙本质层从而起到根管成形的效果。预备器械在根管内进行切割运动时,不可避免地在牙本质中产生应力集中区域,这种应力的过度集中必然对牙本质的细微结构造成破坏,牙根表面的裂纹由此产生。牙本质微裂在反复咬合产生的应力作用下可进展至牙根折裂,导致根管治疗的失败。镍钛根管器械的设计,包括核心面积、横截面形状、切削韧角度、凹槽深度、锥度等均有可能影响锉的性能,从而影响牙本质裂纹的发生率。近两年,一款新型镍钛锉Twisted File Adaptive简称TFA问世。TFA可在与之配套的Elements Adaptive Motion马达的驱动下作出一种特殊的运动,这种运动模式称为自适应运动。总体而言,Twisted File Adaptive在根管预备过程中的运动模式依然是往复式,但与之前临床常用的往复运动镍钛系统有本质上的差别,因为Twisted File Adaptive往复的角度处于不断变化中,当锉身未受外力加载时,TFA作单向的旋转运动(600。正转和0。的反转),也可以理解为连续的有短暂停顿的360。旋转。当有外力加载时Twisted File Adaptive则做370。正转和0-50。反转的往复运动。这是一项专利的智能算法技术,这项技术使得Twisted File Adaptive进行根管预备时能够根据自身遇到的阻力不同,而对其施加于根管内的扭力进行智能化调整到最适应的状态。这意味着Twisted File Adaptive能够根据根管阻力进行预备,需要它旋转它就会旋转,需要它往复它就往复。2011年,单支镍钛锉Reciproc和WaveOne逐渐在临床上推广,它们同Twisted File Adaptive一样均配有专门的马达以往复运动的形式进行根管预备。所谓往复,顾名思义就是逆时针和顺时针的交替运动。这种运动的设计理念来源于最初手动预备的“平衡力法”。采用这种根管锉在进行根管预备的过程中,当锉身进行逆时针旋转时,切割刃对牙本质壁产生切割力,同时可使操作者明显地感受到锉向根管下方深入的趋势；相反的,顺时针运动可缓解锉身受到的扭转应力以及阻滞其向根管下方旋入的力量。这种镍钛根管锉的横截面具有对称性,在顺、逆时针2个方向都具有切割力,同时逆时针转动的角度大于顺时针转动的角度,这种设计实现了根管锉更有效地深入根尖区。该种运动模式使得在弯曲根管的预备过程中,锉在根管内受到的压缩应力和拉伸应力得到有效减小,从而增强镍钛锉抗周期疲劳的性能。ProTaper Next是在ProTaper Universal的基础上改良的一种新型镍钛根管器械。这种改良根管锉在临床上已逐步取代ProTaper Universal。与ProTaper Universal相比,其优势主要体现在以下三个方面：1)锉身的横截面形状：ProTaper Next的横截面为偏心矩形,这种设计实现了锉身更大的机械强度。2)器械的材质：ProTaper Next采用改良的M-wire镍钛金属,可大幅度提高镍钛锉的循环疲劳抗力和柔韧性；3)旋转模式：ProTaper Next为独特的不对称旋转,这种不对称的旋转方式被形象地称为“蛇形运动”,能够有效提高器械的成形效率,主要体现在使用号数较小的器械即可预备体积相对较大的根管,同时使用更少量的器械即可完成根管清理成形。近年来,镍钛器械的相关研究主要集中在传统连续旋转运动模式和固定角度往复运动模式下的根管清理能力、成形能力、牙根微裂及器械疲劳测试等方面。目前,关于自适应根管锉系统Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next在根管预备过程中的根管偏移及其生物力学机制的研究较少。本实验采用显微CT技术比较不同镍钛系统,包括自适应镍钛器械Twisted File Adaptive、固定模式往复运动器械WaveOne和连续旋转运动器械ProTaper Next在根管预备过程中造成的根管偏移以及采用应力测试法比较以上三种新型非标准镍钛器械在弯曲树脂根管预备过程中对管壁应力的大小和分布。并结合离体牙实验,探讨不同运动方式对预备后牙根微裂形成的影响,为新型镍钛器械的临床应用提供实验依据。本论文主要包括以下三章内容：第一章Twisted File Adaptive、aveOne和ProTaper Next预备弯曲树脂根管的根管偏移比较材料与方法：分别以Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next预备10个弯曲度为28。的树脂模拟根管。根管预备前、后将树脂根管置于使用硅橡胶制作的包埋模具,以保证根管预备前后两次扫描时样本位置的一致性。扫描后得到DICOM文件格式数据,然后将该数据导入Mimics10.0软件进行三维重建,再通过solidworks软件重叠预备前后的三维图像并进行位置匹配,最后分析计算出根管偏移量。结果显示：Twisted File Adaptive、 WaveOne和ProTaper Next三种器械预备后的根管均呈现流畅的锥度。在所有观测点,即距离根尖孔1mm、2mm、3mm……12mm处,不同镍钛器械预备树脂根管产生的根管偏移量不同,且差异具有统计学意义(P0.05)。在根尖区(距离根尖孔1-4 mm),Twisted File Adaptive组的平均根管偏移量为0.100±0.009 mm；WaveOne组和ProTaper Next组则分别为0.259±0.022 mm、0.150±0.034 mm；在根管中段(距离根尖孔5-8 mm),这三种器械造成的平均根管偏移量依次是：0.675±0.021 mm、0.149±0.027 mm、0.563±0.009 mm；在根管上段(距离根尖孔9-12 mm),Twisted File Adaptive、 WaveOne和ProTaper Next造成的平均根管偏移量依次是：0.121±0.0336 mm、0.133±0.024 mm、0.081±0.012 mm。在根尖区,Twisted File Adaptive组的平均根管偏移量小于WaveOne和ProTaper Next组,组间两两比较也具有统计学差异(P0.05)；在根管中段,WaveOne组的平均根管偏移量小于Twisted File Adaptive和ProTaper Next组(P0.05),但Twisted File Adaptive和ProTaper Next两组之间无显著统计学差异(P0.05)。在根管上段,ProTaper Next组的平均根管偏移量小于WaveOne和Twisted File Adaptive组(P0.05),但Twisted File Adaptive和WaveOne两组之间无统计学差异(P0.05)。第二章Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next在弯曲树脂根管预备中的生物力学分析材料与方法：分别以Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next预备10个弯曲度为28。的树脂模拟根管。预备前,在所有样本的表面粘贴应变片,粘贴的位点分别是：弯曲起始点的内侧壁(位点1),根管弯曲曲线最凸点的内侧壁(位点2)和根尖孔上1毫米处(位点3)。将应变片与电阻应变仪连接起来,即可通过配套的专用软件实时监测记录根管预备过程中各位点的应力变化,并生成微应变值(μstrain)随时间的变化曲线。在该曲线上,可直接读出每个样本在预备过程中三个位点的瞬间最大微应变值。结果显示：Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next三种不同类型的机动镍钛器械在根管预备过程中均对根管壁产生了强度不等的应力。在监测位点1(即弯曲起始点的内侧壁),Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next组在根管预备过程中产生的平均最大微应变值分别为101.92±17.17、170.81±16.44和352.29±43.24,三组间差异具有统计学意义(P0.05),组间两两比较也具有显著差异(P0.05)。在监测位点2(即根管弯曲曲线最凸点的内侧壁),Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next组在根管预备过程中产生的平均最大微应变值分别为140.68±9.20、293.22±32.06和393.95+37.51,三组间差异具有统计学意义(P0.05),组间两两比较也具有显著差异(P0.05)。在监测位点3(即根尖孔上1毫米处),Twisted File Adaptive在根管预备过程中产生的平均最大微应变值最小,为231.74±44.16,而WaveOne和ProTaper Next产生的平均最大微应变值分别为477.42+105.04和396.73±49.95,均较Twisted File Adaptive大(P0.05),但两组间无显著统计学差异(P0.05)。第三章Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next体外预备下颌前磨牙的牙本质微裂比较材料与方法：使用Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next分别预备30颗根管弯曲度小于10。的人下颌前磨牙。使用硅橡胶印模材包裹牙根表面模拟牙周膜,环氧树脂包埋样本至釉牙骨质界以固定离体牙进行根管预备。根管预备后使用环氧树脂包埋牙根,使用慢速精密锯床水冷却下离根尖3、6、9mm处横断牙根,将获得牙根截面置于体视显微镜下12倍放大倍数下拍照评估。评估标准如下：没有缺陷为牙根牙本质没有任何裂纹或折裂线,包括牙根外表面和根管内壁没有任何缺陷。有缺陷为牙根牙本质存在任何折裂线,包括从根管腔延伸至牙本质或从牙根表面延伸至牙本质内部的不完全裂纹以及从根管腔全程延伸至牙根表面的完全折裂。只要有一个截面出现牙本质缺陷,该牙则为折裂牙。结果显示：对照组所有截面均完整,无牙本质微裂发生。在距离根尖3mm的截面,Twisted File Adaptive和ProTaper Next组的牙本质微裂发生率分别为10.0%和13.3%,均与对照组无统计学差异(P0.05),两者之间也无统计学差异(P0.05)。而WaveOne组的牙本质微裂发生率为36.7%,明显高于对照组、Twisted File Adaptive和ProTaper Next组(P0.05)。在距离根尖6mm的截面,Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next组的牙本质微裂发生率分别为23.3%、33.3%和40.0%,三个实验组的牙本质微裂发生率均与对照组有显著统计学差异(P0.05),但三组之间无统计学差异(P0.05)。在距离根尖9mm的截面,Twisted File Adaptive、WaveOne和ProTaper Next组的牙本质微裂发生率分别为30.0%、36.7%和33.3%,三个实验组的牙本质微裂发生率均与对照组有显著统计学差异(P0.05),但三组之间无统计学差异(P0.05)。三个实验组牙本质微裂的总发生率分别为21.1%、35.6%和28.9%,较对照组均有统计学差异(P0.05)。Twisted File Adaptive组牙本质微裂的总发生率较WaveOne组低(P0.05),但与ProTaper Next组无统计学差异(P0.05),而WaveOne与ProTaper Next组之间亦无统计学差异(P0.05)。综上所述,在弯曲根管成形方面,Twisted File Adaptive产生的根尖偏移最小,WaveOne和ProTaper Next能够较好地维持弯曲根管中、上段的原有形态和走向。在生物力学机制方面,新型自适应机动镍钛器械Twisted File Adaptive在弯曲根管预备过程中对整个根管壁产生的应力小于WaveOne和ProTaper Next。而WaveOne对根管中上段产生的应力较ProTaper Next小,但两者对弯曲根管的根尖段产生的应力无显著差别。在牙本质微裂发生率方面,根管预备可破坏牙本质的细微结构,造成牙根牙本质微裂纹的产生。在根尖区,自适应镍钛器械Twisted File Adaptive和连续旋转运动器械ProTaper Next的牙本质微裂发生率均较固定模式往复运动器械WaveOne低。与WaveOne相比,Twisted File Adaptive根管预备后总的牙本质裂纹发生率较低,能够降低根管治疗后牙根折裂的风险。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R781.05

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