Abstract
目的
比较4种机用镍钛器械预备树脂模拟弯曲根管的成形能力，为临床应用提供实验依据。
方法
40个单弯树脂模拟根管随机分为4组，每组10个，分别使用Reciproc（组1）、WaveOne（组2）、Mtwo（组3）和ProTaper（组4）进行根管预备，记录4组的预备时间，测量预备后根管的工作长度；使用扫描仪获取4组预备前后的根管图像，使用Photoshop和 Image J软件进行图像重叠并测量预备后根管弯曲角度的变化值，从距根尖孔1 mm开始，每隔1 mm测量根管内外侧壁树脂去除量，共10个测量点，计算中心定位能力。使用单因素方差分析、Kruskal-Wallis检验和SNK检验进行统计学分析，检验水准为双侧α=0.05。
结果
组2预备时间最短，为（53.7±6.7）s，组1、组3和组4分别为（86.9±8.1）、（112.2±8.2）、（177.9±11.2）s，4组间差异有统计学意义（P<0.05）。4种器械预备前后根管工作长度变化的差异无统计学意义（P>0.05）。组1、组2、组3、组4根管弯曲角度变化值分别为（2.671±0.637）° 、（2.667±0.450）°、（3.664±0.870）°、（3.797±0.601）°，组1和组2的变化值显著小于组3和组4（P<0.05）。在距根尖孔3 mm位点，组1的偏移程度为（−0.016±0.094） mm，显著小于其余3组（P<0.05）；在距根尖孔4 mm和5 mm处，组2的偏移程度分别为（−0.080±0.104） mm和（−0.312±0.088） mm，显著小于组1 [（−0.243±0.099） mm和（−0.404± 0.064） mm，P<0.05]。
结论
Reciproc和WaveOne可快速有效地预备根管，且可较好地保持树脂弯曲根管的原始形态；Reciproc在根尖区具有较好的中心定位能力，WaveOne在根管弯曲中段部分具有较好的中心定位能力。
Keywords: 往复运动, 单支锉, 根管预备, 成形能力
Abstract
Objective
This study aims to evaluate the shaping capability of Reciproc, WaveOne, Mtwo, and ProTaper instruments in simulated root canals.
Methods
A total of 40 simulated resin blocks were divided randomly into four groups. Each group was prepared with Reciproc (Group 1), WaveOne (Group 2), Mtwo (Group 3), and ProTaper (Group 4). The preparation time and reduction in working length after preparation were measured. Pre- and post-operative images were obtained with a scanner and superimposed through Photoshop. The changes in canal curvature and material removal from the inner and outer canal walls at 10 points beginning at 1 mm from the end point of the canal were measured with Image J. Centering capability was determined accordingly. Data were analyzed through one-way ANOVA, SNK, and Kruskal–Wallis at a significance level of P<0.05.
Results
The preparation time of Group 2 was (53.7±6.7) s, whereas those of Groups 1, 3, and 4 were (86.9±8.1) s, (112.2±8.2) s, and (177.9±11.2) s, respectively; the difference was found to be significant (P<0.05). The reductions in working length among the four groups after preparation were not significantly different (P>0.05). The canal curvature for Groups 1 to 4 were 2.671°±0.637°, 2.667°±0.450°, 3.664°±0.870°, and 3.797°±0.601°, respectively. The changes for Groups 1 and 2 were significantly smaller than those for Groups 3 and 4. At the 3 mm point, the transportation of Group 1 was (−0.016±0.094) mm, which was significantly less than that of the other instruments (P<0.05). At the 4 mm and 5 mm points, the transportation values of Group 2 were (−0.080±0.104) mm and (−0.312±0.088) mm, which were significantly less than that of Group 1 [(−0.243±0.099) mm, (−0.404±0.064) mm, P<0.05].
Conclusion
Reciproc and WaveOne can complete preparation faster and can maintain the original canal curvature better than Mtwo and ProTaper. Reciproc exhibits superior centering capability in the apical part of the canal, whereas WaveOne exhibits superior centering capability in the middle part of the canal.
Keywords: reciprocating movement, single files, root canal preparation, shaping capability
机用镍钛旋转系统因根管预备速度快[1]，根管偏移程度和工作长度丧失小[2]，碎屑推出根尖孔少[3]等优点，近年来广泛应用于临床，而如何处理及预防器械分离仍是目前业界研究的热点[4]。2011年，两款以往复运动形式进行根管预备的单支镍钛锉系统面市。往复运动镍钛锉是以逆时针和顺时针交替的形式进行根管预备，可提高锉的抗周期疲劳性，降低器械分离风险[5]；同时，由于实现了以单支锉完成根管预备，因此根管预备时间显著缩短[6]。目前，往复运动镍钛锉根管预备成形能力的研究报告极少。本实验以Reciproc（VDW公司，德国）和WaveOne（Dentsply Maillefer公司，瑞士）往复运动镍钛锉为研究对象，通过体外研究观察其根管预备成形能力，以期为临床应用提供依据。
1. 材料和方法
1.1. 实验分组
40个单弯树脂模拟根管（Dentsply Maillefer公司，瑞士），根尖孔直径0.15 mm，锥度0.02，全长17 mm，弯曲角度约为40°（Schneider法[7]）。40个树脂根管编为1~40号，采用随机数字表法随机分为4组（n=10）。组1使用Reciproc R25（25号/0.08锥度）进行根管预备，组2、组3、组4分别使用Wave-One Primary（25号/0.08变锥度）、Mtwo（VDW公司，德国）和ProTaper（Dentsply Maillefer公司，瑞士）进行根管预备。
1.2. 实验方法
1.2.1. 预备前图像采集
将树脂根管标“十”字定位标记，15号K锉疏通模拟根管，27号注射器针头配合注射器以2 mL蒸馏水冲洗，自然干燥后在树脂根管内灌注黑色墨水，使用扫描仪（Uniscan c1880型，北京清华紫光公司）逐个扫描（分辨率1 200 dpi），所有样本位于扫描区域的同一位置。扫描得到的图像以JPEG格式储存。完成图像采集后，用蒸馏水冲洗根管内黑色墨水至无色透明。
1.2.2. 根管预备
使用自制固定装置固定树脂根管，所有器械使用6∶1减速反角度手机（Sirona公司，德国）配合VDW. gold扭矩控制电机（VDW公司，德国）进行根管预备，预备步骤遵照厂家说明进行。预备过程中，使用器械蘸取乙二胺四乙酸凝胶RC-Prep （Stone Pharmaceuticals公司，美国）进入根管，完成一次预备后，用75%乙醇棉球擦拭器械，27号注射器针头配合注射器以2 mL蒸馏水冲洗根管。所有镍钛器械预备5个模拟根管后弃用。同一操作者完成所有根管预备步骤。
具体的根管预备方法如下。组1（Reciproc预备组）：电机调至“RECIPROC ALL”模式；Reciproc R25进入根管，遇阻力即向上提拉，缓慢上下提拉3次后擦拭器械，冲洗根管；器械再次进入根管，重复以上步骤，直至到达工作长度，完成根管预备。组2（WaveOne预备组）：电机调至“WAVEONE ALL”模式；WaveOne Primary进入根管，遇阻力即向上提拉，每次预备3~4 s后擦拭器械，冲洗根管，再次进入根管，重复以上步骤，直至到达工作长度，完成根管预备。组3（Mtwo预备组）：遵照厂家使用建议，电机转速设为280 r·min−1，10号/0.04锥度、15号/0.05锥度、20号/0.06锥度、25号/0.06锥度锉的扭矩分别设定为1.2、1.3、2.1及2.3 N·cm；采用全工作长度预备技术进行根管预备。组4（ProTaper预备组）：遵照厂家使用建议，电机转速设为250 r·min−1，S1、S2、F1、F2扭矩分别设为3.0、1.0、1.5以及2.0 N·cm；采用根向预备技术进行根管预备。
1.2.3. 预备后图像采集
预备后的根管内灌注红色墨水，用扫描仪在相同位置扫描，采集预备后根管形态的图像。
1.3. 评价指标
1.3.1. 根管预备时间
采用计时器记录每支镍钛锉自进入至退出根管的时间，不包括冲洗和更换器械的时间。
1.3.2. 根管预备后工作长度的变化值
根管预备后，树脂根管内插入25号/0.02锥度K锉，口腔科手术显微镜（Leica F40型，Leica公司，德国）放大10倍视野下观察并调整K锉至其尖端与模拟根管根尖孔平齐，以模拟根管口平面为标志点，氰基丙烯酸盐乙酯（广东爱必达胶粘剂有限公司）固定止动片，将K锉取出并恢复原直线形，显微镜放大10倍视野下使用数显卡尺（苏制02050123-1，无锡锡工量具有限公司）测量预备后根管的工作长度，精确至0.001 mm，每个样本测量3次，取平均值，记录为WL2。原始根管长度（17 mm）减去WL2，为根管预备后工作长度变化值。
1.3.3. 根管预备后弯曲角度的变化值
根据Schneider法[7]，使用Image J2x软件（National Institutes of Health公司，美国）测量根管预备前后根管的弯曲角度，每个样本测量3次，取平均值，分别记录为α1和α2。根管预备后弯曲角度变化值α=α1−α2。
1.3.4. 镍钛器械的中心定位能力
以标记的“十”字为定位标准，使用Adobe photoshop CS 8.01（Adobe system Inc. San Jose公司，美国）软件将同一根管预备前后的图像重叠，距根尖孔1 mm处为第一个观测点，在根管长轴方向每隔1 mm取一个观测点，共10个观测点，Image J2x软件测量根管内、外侧壁树脂去除量。各观测点弯曲外侧树脂去除量减去内侧树脂去除量之差，即为器械的中心定位能力。若该数值为正，表明根管预备后在此位点向弯曲外侧偏移；若数值为负，表明向弯曲内侧偏移；数值越接近0，表明中心定位能力越好。
1.4. 统计学分析
采用SPSS 17.0软件，采用单因素方差分析、SNK检验两两比较分析或Kruskal-Wallis分析，检验水准为双侧α=0.05。
2. 结果
2.1. 根管预备时间
组1、组2、组3和组4的根管预备时间分别为（86.9±8.1）、（53.7±6.7）、（112.2±8.2）、（177.9±11.2） s，经单因素方差分析，4组间差异均有统计学意义（F=364.944，P<0.05），组2预备时间最短。
2.2. 根管预备后工作长度变化值
组1、组2、组3和组4工作长度的变化值分别为（0.191±0.100）、（0.243±0.140）、（0.261±0.151）、（0.283±0.128） mm，经单因素方差分析，4组差异无统计学意义（F=0.896，P=0.453）。
2.3. 根管预备后根管弯曲角度变化值
4组树脂根管预备前的弯曲角度呈正态分布且差异无统计学意义（F=2.145，P=0.112）。根管预备后，组1和组2根管弯曲角度变化值分别为（2.671±0.637）° 和（2.667±0.450）°，显著小于组3和组4 [分别为（3.664±0.870）°和（3.797± 0.601）°，F=8.776，P<0.001]，但组1和组2间的差异无统计学意义（P>0.05）。
2.4. 镍钛器械的中心定位能力
4种镍钛锉根管预备前后的重叠图像见图1，其中心定位能力的测量值见表1。7 mm位点数据采用Kruskal-Wallis检验，其余位点数据均符合正态性分布且方差齐，使用单因素方差分析和SNK检验。4组的中心定位能力在距根尖孔3~6 mm位点的差异有统计学意义（P<0.05）。组1在距根尖孔3 mm位点的中心定位能力优于其余3组。在距根尖孔4 mm和5 mm位点，组2和组4向弯曲内侧偏移程度较小，组2偏移程度明显小于组1；组3在距根尖孔6 mm处偏移量明显大于其余3组（图1、表1）。
图 1. 4组根管预备前后的重叠图像.
Fig 1 Superimposed images of pre- and post-operative images of four groups
A：组1；B：组2；C：组3；D：组4。黑色：预备前根管图像；红色：预备后根管图像。
表 1. 4种镍钛锉中心定位能力.
Tab 1 Centering capability of four instruments
| 测量位点距根尖孔的距离/mm | 组1 | 组2 | 组3 | 组4 | F值 | P值 |
| 1 | 0.143±0.089 | 0.162±0.041 | 0.166±0.071 | 0.125±0.053 | 0.819 | 0.492 |
| 2 | 0.169±0.097 | 0.179±0.079 | 0.217±0.076 | 0.177±0.057 | 0.753 | 0.528 |
| 3 | −0.016±0.094 a | 0.119±0.093 b | 0.169±0.064 b | 0.185±0.049 b | 9.767 | <0.001 |
| 4 | −0.243±0.099 a | −0.080±0.104 b,c | −0.109±0.081c | −0.006±0.093 b | 10.912 | <0.001 |
| 5 | −0.404±0.064 a | −0.312±0.088 b | −0.347±0.083 a,b | −0.276±0.105 b | 3.957 | 0.015 |
| 6 | −0.263±0.078 a | −0.269±0.058 a | −0.356±0.106 b | −0.234±0.097a | 3.709 | 0.020 |
| 7 | −0.069±0.087 | −0.069±0.042 | −0.171±0.121 | −0.059±0.087 | -* | -* |
| 8 | 0.017±0.096 | 0.067±0.062 | −0.013±0.106 | 0.061±0.074 | 1.907 | 0.146 |
| 9 | 0.098±0.108 | 0.151±0.059 | 0.092±0.080 | 0.104±0.075 | 1.043 | 0.385 |
| 10 | 0.153±0.130 | 0.177±0.084 | 0.161±0.054 | 0.113±0.081 | 0.868 | 0.466 |
注：不同上标字母表示差异有统计学意义（P<0.05）；*表示距根尖孔7 mm位点处4组方差不齐，采用Kruskal-Wallis检验，H=5.977，P=0.113。
mm, n=10, x±s
3. 讨论
透明树脂模拟根管常用于根管预备成形能力的研究，因其具有统一的形态，避免了体外牙根管个体差异造成的偏倚；此外，通过获取预备前后的根管形态，可使用图像处理软件对预备结果进行测量，直观地反映根管预备过程中发生的变化。
根管预备的主要目的是成形和有效地清除感染，同时维持根管的原有形态，形成锥度连续并呈漏斗形的根管预备形，以增加根管冲洗效率，并利于严密的三维充填[8]。近年来，镍钛根管预备器械发展迅速，锉的锥度、尖端角度、横截面形态、螺距、螺纹以及生产制作工艺不断变化。锉的形态、材质、运动形式和预备方式的变化，均可能影响其根管预备的成形能力。
2008年，Yared[9]用ProTaper F2单支锉以往复运动形式完成了根管预备。往复运动避免了器械在细小根管内连续旋转时，随着锉与根管壁接触面积的逐渐增大而导致的锥形锁套作用（taper lock）；同时，往复运动过程中，逆时针转动时镍钛锉的切割刃对牙本质壁产生切割力及深入根管的力量，而顺时针运动可缓解其在根管内受到的扭转应力以及向根管尖端旋入的力量。2011年，两款以往复运动形式进行根管预备的单支镍钛锉Reciproc和WaveOne面市。Reciproc由25号/0.08锥度、40号/0.06锥度和50号/0.05锥度3支锉组成，WaveOne包括21号/0.06恒锥度、25号/0.08变锥度和40号/0.08变锥度3支锉。本研究选择了Reciproc R25（25号/0.08锥度）和WaveOne Primary锉（25号/0.08变锥度）进行实验，对照组Mtwo预备至25号/0.06锥度，ProTaper预备至F2。4组镍钛锉的终末器械尖端号数相同，便于比较不同镍钛系统根管预备的成形能力。
本实验中，WaveOne和Reciproc预备时间均显著短于Mtwo和ProTaper，且WaveOne预备时间显著短于Reciproc，与Park等[6]的结果相似。ProTaper和Mtwo由多支锉分步完成根管预备，而WaveOne和Reciproc以单支锉完成根管预备，切割根管壁的效率明显提高，预备时间更短。WaveOne尖端横截面为改良三角形，柄部为凸三角形，具有3个切割刃，根管预备过程中与根管壁接触面积大，切割效率较高；而Reciproc横截面为S形，具有2个切割刃，切割效率较低。
本实验中，Reciproc和WaveOne维持根管弯曲角度的能力优于Mtwo和ProTaper。Yoo等[10]也报告了Reciproc和WaveOne可较好地保持弯曲根管的原始形态。Reciproc和WaveOne均由特殊的镍钛合金M-Wire（Dentsply Tulsa Dental Specialties公司，美国）制作而成。M-Wire于2007年研发，在应力负荷条件下经过一系列特殊的高温和冷却循环处理，其微观结构中含有部分固定马氏体；此外，其回复相变结束温度为50 °C左右，在临床使用（37 °C）时，其合金内部微观结构包含马氏体、固定马氏体和奥氏体等结构[11]。由于马氏体弹性模量为28.0 GPa，固定马氏体的弹性模量为49.0 GPa，奥氏体的弹性模量为75.0 GPa[12]，因此与大多数传统超弹性镍钛合金（37 °C时为奥氏体结构）相比，M-Wire的弹性更好[13]。这可能是Reciproc和WaveOne可较好地保持根管原有弯曲度的原因。
本实验中，Reciproc和WaveOne的中心定位能力优于Mtwo和ProTper，原因之一可能与M-Wire优越的弹性有关；另一方面，终末预备器械锥度为0.06的Mtwo使用全工作长度预备技术，由于整支锉均需切割根管壁，锉受到的摩擦力较大，因此当锉的冠方与根管壁接触切割时，可能会阻碍其尖端和中段向根方继续深入，而由于镍钛合金具有形状记忆性，从而导致其在距根尖孔3 mm和6 mm处对根管弯曲外侧切割较多，偏移程度较大。另外，Mtwo非对称形态的横断面设计，可能导致其预备效果不稳定[14]。
比较两种往复运动单支锉根管预备的中心定位能力时发现，在距根尖孔3 mm处，Reciproc稍向弯曲内侧偏移，偏移程度小于WaveOne。研究[15]表明，锉的弹性与其横截面面积呈负相关关系。Reciproc的横截面为S形，面积小于横截面为改良三角形的WaveOne，因此弹性可能更好，从而能更好地顺应根管弯曲，对根尖区进行预备。此结果与Lim等[16]研究结果相似。在距根尖孔4 mm和5 mm处，WaveOne向弯曲内侧偏移程度明显小于Reciproc。研究[14]表明，与横截面为非对称形态的锉相比，具有对称形态横截面的锉预备弯曲根管时更稳定，这解释了本实验结果中为何横截面为对称改良三角形的WaveOne在根管弯曲中段部分较横截面为非对称S形的Reciproc的中心定位能力更好。
需要强调的是，由于树脂的硬度约为牙本质的1/4，可能放大根管预备缺陷[17]，因此仍需与以人类天然牙为样本的研究结果相结合，进一步证实本实验结果的准确性。
Funding Statement
[基金项目] 国家自然科学基金资助项目（81200826）；首都卫生发展科研专项基金资助项目（首发2011-2014-05）
References
- 1.徐 琼, 范 兵, 樊 明文, et al. ProTaper预备弯曲根管的临床评价[J] 中华口腔医学杂志. 2004;39(2):136–138. [PubMed] [Google Scholar]
- 2.Liu SB, Fan B, Cheung GS, et al. Cleaning effectiveness and shaping ability of rotary ProTaper compared with rotary GT and manual K-Flexofile[J] Am J Dent. 2006;19(6):353–358. [PubMed] [Google Scholar]
- 3.Ferraz CC, Gomes NV, Gomes BP, et al. Apical extrusion of debris and irrigants using two hand and three engine-driven instrumentation techniques[J] Int Endod J. 2001;34(5):354–358. doi: 10.1046/j.1365-2591.2001.00394.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 4.Fu M, Zhang Z, Hou B. Removal of broken files from root canals by using ultrasonic techniques combined with dental microscope: a retrospective analysis of treatment outcome[J] J Endod. 2011;37(5):619–622. doi: 10.1016/j.joen.2011.02.016. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 5.De-Deus G, Moreira EJ, Lopes HP, et al. Extended cyclic fatigue life of F2 ProTaper instruments used in reciprocating movement[J] Int Endod J. 2010;43(12):1063–1068. doi: 10.1111/j.1365-2591.2010.01756.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 6.Park SK, Kim YJ, Shon WJ, et al. Clinical efficiency and reusability of the reciprocating nickel-titanium instruments according to the root canal anatomy[J] Scanning. 2013 doi: 10.1002/sca.21096. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 7.Schneider SW. A comparison of canal preparations in straight and curved root canals[J] Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1971;32(2):271–275. doi: 10.1016/0030-4220(71)90230-1. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 8.Zhang C, Huang W, Sun Z, et al. A comparison of two gutta-percha master points consisting of different phases in filling of artificial lateral canals and depressions in the apical region of root canals when using a warm vertical compaction technique[J] Int Endod J. 2011;44(11):1041–1046. doi: 10.1111/j.1365-2591.2011.01919.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 9.Yared G. Canal preparation using only one Ni-Ti rotary instrument: preliminary observations[J] Int Endod J. 2008;41(4):339–344. doi: 10.1111/j.1365-2591.2007.01351.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 10.Yoo YS, Cho YB. A comparison of the shaping ability of reciprocating NiTi instruments in simulated curved canals[J] Restor Dent Endod. 2012;37(4):220–227. doi: 10.5395/rde.2012.37.4.220. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
- 11.Alapati SB, Brantley WA, Iijima M, et al. Metallurgical characterization of a new nickel-titanium wire for rotary endodontic instruments[J] J Endod. 2009;35(11):1589–1593. doi: 10.1016/j.joen.2009.08.004. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 12.Hou X, Yahata Y, Hayashi Y, et al. Phase transformation behaviour and bending property of twisted nickel-titanium endodontic instruments[J] Int Endod J. 2011;44(3):253–258. doi: 10.1111/j.1365-2591.2010.01818.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 13.Montalvão D, Alçada FS. Numeric comparison of the static mechanical behavior between ProFile GT and ProFile GT series X rotary nickel-titanium files[J] J Endod. 2011;37(8):1158–1161. doi: 10.1016/j.joen.2011.05.018. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 14.Xu X, Eng M, Zheng Y, et al. Comparative study of torsional and bending properties for six models of nickel-titanium root canal instruments with different cross-sections[J] J Endod. 2006;32(4):372–375. doi: 10.1016/j.joen.2005.08.012. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 15.Schäfer E, Dzepina A, Danesh G. Bending properties of rotary nickel-titanium instruments[J] Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2003;96(6):757–763. doi: 10.1016/s1079-2104(03)00358-5. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 16.Lim YJ, Park SJ, Kim HC, et al. Comparison of the centering ability of Wave·One and Reciproc nickel-titanium instruments in simulated curved canals[J] Restor Dent Endod. 2013;38(1):21–25. doi: 10.5395/rde.2013.38.1.21. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
- 17.Dummer PM, Alodeh MH, al-Omari MA. A method for the construction of simulated root canals in clear resin blocks[J] Int Endod J. 1991;24(2):63–66. doi: 10.1111/j.1365-2591.1991.tb00809.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]