比较3种微套管装置提取分离器械效果的体外实验研究

Abstract

目的

研究IRS和根管治疗并发症微处理（MR&R）系统分离器械提取装置以及改良微套管的MR&R系统，对不同暴露长度的分离器械模型的提取效果。

方法

通过建立断面平台模型，制作不锈钢器械实验组和镍钛器械实验组共23种分离器械模型，使用IRS和MR&R系统及改良微套管的MR&R系统分别提取这些分离器械，每种器械提取3次，使用卡方检验分析其提取效果的差异。

结果

当分离器械暴露为0.50 mm时，使用改良微套管的MR&R系统提取效果显著优于IRS及MR&R系统（P<0.001）；当分离器械暴露为1.00 mm时，提取镍钛分离器械时，2种MR&R系统提取效果显著优于IRS系统（P<0.01）；当分离器械暴露为1.50 mm以上时，三者无差异。

结论

对暴露长度较短的分离器械，MR&R系统提取效果好，改良微套管的MR&R系统提取分离器械的成功率更高。

根管内器械分离是根管治疗术中常见的并发症之一，研究[1]–[6]表明根管内器械分离的发生率为0.25%~21%。器械分离常导致难以彻底清理和消毒根管，若根尖区残存感染即可引起炎症发展，降低根管治疗的成功率[7]。

传统的根管内分离器械提取方法有显微钳钳夹法、线圈法、拔髓针棉花法、根管锉编织法和外科骨髓穿刺针法等[8]。目前临床常规方案是超声设备取出技术，牙科显微镜的使用为临床医师提供更好的根管内照明和直视程度，两者联合使用整体成功率较高[9]。

超声振动会使镍钛器械的温度迅速升高而发生再次断裂，较长的分离器械使用超声器械提取存在二次分离的风险[10]–[11]。随着较为柔软的记忆式（controlled memory，CM）镍钛丝在根管器械中广泛使用，通过高频振动取出此类分离器械存在困难[12]；当分离器械卡紧在根管下段时，单一使用超声器械提取对牙体组织的破坏较多，这些情况下可以考虑配合使用套管系统提取[13]。

国外常规微套管根管内分离器械提取装置是IRS（instrument removal system），通过内芯螺旋楔子旋转楔入夹持的方法提取出根管内折断物[14]。近期国内学者亦发明了一种微套管系统——根管治疗并发症微处理（micro-retrieve and repair，MR&R）系统，主要由环切系统和分离器械微套管提取系统2部分组成[15]。

使用微套管前需要用超声或者环钻设备去除分离器械周围的牙本质，成功提取出分离器械时，所需要暴露的断端长度越短，对牙本质的切削越少，患牙牙根抗力越强，治疗预后越好[16]。临床使用中发现对MR&R系统的微套管窗口进行局部调磨后，可成功提取出断端暴露长度比常规建议更短的分离器械，同时对牙体组织的破坏更少，但是自行改良的微套管设备的提取有效性尚缺乏标准的临床及实验研究依据。

本研究旨在建立离体模型，分析不同的分离器械暴露长度下，IRS、MR&R及改良微套管的MR&R系统对不同类型分离器械的提取效果，为临床应用提供一定的理论依据。

1. 材料和方法

1.1. 主要材料和仪器

IRS系统（Dentsply公司，美国），MR&R系统（深圳市速航科技发展有限公司），高精度QKG铣床直角虎钳（山东征宙机械股份有限公司），显微镜千分测微尺（成都耀谱光学制品有限公司，误差0.01 mm），千分内径尺（Mitutoyo公司，日本，误差0.002 mm），口腔显微镜OPMI Pico（Zeiss公司，德国），K-file、H-file、Protaper Universal镍钛根管锉（Dentsply公司，美国），K3镍钛根管锉（SybronEndo公司，美国）。

IRS与MR&R系统区别如下。1）套管顶端的形态：IRS系统为斜面，MR&R系统为平面；2）内芯顶端的形态：IRS系统为圆锥形，MR&R系统为弧形斜面；3）内芯的运动方式：IRS系统为旋转前进，运动中心在套管的中心；MR&R系统为直线前进，运动中心可以偏向套管的一侧（图1）。

图 1. IRS（左）和MR&R（右）系统微套管结构图.

Fig 1 Schematic diagrams of IRS (left) and MR&R (right) microtube systems

1.2. 方法

1.2.1. 分离器械模型的制作

选取实验用根管预备器械，具体见表1。显微镜下使用千分测微尺在各类根管锉距离尖端5 mm处标记长度，用片切轮切断根管锉，千分内径尺确认断械长度，制作出23种分离器械模型，每种3根。将分离器械模型分为不锈钢器械组和镍钛器械组：不锈钢器械组包含K-File和H-file共12种器械36根；镍钛器械组包含K3和Protaper根管锉共11种器械33根。

表 1. 分离器械模型的建立.

Tab 1 Establishment of separation instrument models

锥度	器械类型	器械尖端ISO标准号数及断面直径
0.02	不锈钢K-file	15（0.25 mm），20（0.30 mm），25（0.35 mm），30（0.40 mm），35（0.45 mm），40（0.50 mm）
	不锈钢H-file	15（0.25 mm），20（0.30 mm），25（0.35 mm），30（0.40 mm），35（0.45 mm），40（0.50 mm）
	K3根管锉	20（0.30 mm），25（0.35 mm），30（0.40 mm）
0.04	K3根管锉	20（0.40 mm），25（0.45 mm），30（0.50 mm）
0.06	K3根管锉	20（0.50 mm），25（0.55 mm）
变锥	Protaper S1	17（0.38 mm）
	Protaper S2	20（0.46 mm）
	Protaper F1	20（0.52 mm）

1.2.2. MR&R系统改良微套管的制作

使用MR&R系统中提供的微套管，选取外径为0.90 mm、内径为0.60 mm的3号微套管，原始管壁窗口下缘高度为0.50 mm，显微镜下标记后使用微创金刚砂车针磨除套管窗口0.30 mm，使套管窗口下缘到套管顶端的高度为0.20 mm（图2）。同时将套管内芯尖端磨除0.30 mm。

图 2. MR&R系统原始微套管和MR&R系统改良微套管.

Fig 2 Original microtube of MR&R and modified microtube of MR&R

1.2.3. 分离器械提取模型的建立

在显微镜下按不同暴露长度标记分离器械模型，用显微镊将其放置于微型台钳的钳口处，使断械垂直于钳口平面，留出暴露长度，轻轻拧紧台钳至断械恰好无法垂直位移，形成模拟环钻处理后的断面平台（图3）。

图 3. 利用微型台钳模拟环钻处理后的断面平台（左），并利用微套管装置尝试提取分离器械（右）.

Fig 3 Use a Mini-Vise to simulate the cross-section platform treated by micro-trephin (left), and attempt to extract the separation instruments using the microtube extraction devices (right)

1.2.4. IRS、MR&R和改良微套管的MR&R系统的操作方法

使用IRS时，IRS套管与钳口平面呈45°进入，将其内芯旋钮沿着顺时针方向旋松，用微套管套住断械的暴露部分，再按着逆时针方向拧紧内芯旋钮，将断端的头部尝试推入侧面窗口处，当断械被内芯尖端的楔子夹持之后，尝试将套筒与断械一起拔离。

使用MR&R或改良微套管的MR&R系统时，MR&R套管或改良套管进入方向和钳口平面垂直，保证分离器械垂直于套管顶端面进入。套管套入断端后不可左右偏转。使内芯或调磨后的斜面对准窗口处装配，用微套管套住断械暴露部分，推动按键控制内芯向套管口运动，直到内芯楔住断械并将断械头部推入侧面窗口处，当断械被楔紧后尝试将套筒与断械一起拔离。

1.2.5. IRS、MR&R和改良微套管的MR&R系统提取不同分离器械模型的步骤

为了结果的一致性，本研究均使用内径0.60 mm的微套管进行分离器械提取，即IRS系统的21GAUGE微套管（外径=0.80 mm，内径=0.60 mm，管壁窗口下缘高度0.50 mm）和MR&R系统的3号微套管（外径=0.90 mm，内径=0.60 mm，管壁窗口下缘高度0.50 mm）。将每种分离器械模型依次放到台钳上，建立分离器械提取模型，初始的断械暴露长度均为0.50 mm，分别使用IRS和MR&R系统及MR&R改良微套管尝试提取（图4）。然后将分离器械模型暴露部分每次以 0.50 mm 的距离提升，重复以上操作。分别记录每种断械暴露长度为0.50、1.00、1.50和2.00 mm时的提取结果。评价标准：每种器械分别使用预先制备的3根断械模型进行提取，每个断械模型提取一次。可夹持并提取为成功，可夹持但无法提取或无法夹持为失败。所有步骤均由同一位经验丰富的临床医师用每个系统提取分离器械模型，提取时间限定为1 min，并记录提取结果。

图 4. 使用IRS（左）和MR&R系统（右）提取断械.

Fig 4 Extract the separation instruments using IRS (left) and MR&R (right) system

1.3. 统计学分析

采用SPSS 19.0软件分析实验结果，IRS和MR&R及改良微套管的MR&R系统对2组断械模型在不同暴露高度下的提取结果采用卡方检验分析。

2. 结果

2.1. 不锈钢器械组

当分离器械模型的暴露长度为0.50 mm时，IRS和MR&R系统均不能取出断械，使用改良微套管的MR&R系统断械的取出率为83.33%（表2）。使用改良微套管的MR&R系统无法取出断面直径为0.50 mm的40号不锈钢器械，H-file和K-file之间差异无统计学意义。使用改良微套管的MR&R系统与IRS或MR&R系统相比在提取效果上有显著性差异（χ²=51.429，P<0.001）；MR&R系统和IRS的提取效果无差异。

表 2. 提取效果有差异的3组模型提取结果.

Tab 2 Result of three groups models with different extraction effects

提取系统	不锈钢器械组，暴露长度0.50 mm				镍钛器械组，暴露长度0.50 mm				镍钛器械组，暴露长度1.00 mm
	取出	未取出	合计	取出率/%	取出	未取出	合计	取出率/%	取出	未取出	合计	取出率/%
IRS	0	36	36	0	0	33	33	0	24	9	33	72.73
MR&R	0	36	36	0	0	33	33	0	33	0	33	100
改良MR&R	30	6	36	83.33	24	9	33	72.73	33	0	33	100

当分离器械模型的暴露长度是1.00、1.50和2.00 mm时，IRS和MR&R及使用改良微套管的MR&R系统均能取出断械，在提取效果上差异无统计学意义。

2.2. 镍钛器械组

当分离器械模型的暴露长度是0.50 mm时，IRS和MR&R系统均不能取出断械，使用改良微套管的MR&R系统断械取出率为72.73%（表2）。使用改良微套管的MR&R系统无法取出断面直径大于0.50 mm镍钛器械，对断面直径为0.50 mm的镍钛器械，04锥度的镍钛器械可以取出，但06锥度的镍钛器械无法取出。使用改良微套管的MR&R系统与IRS或MR&R系统相比在提取效果上有显著性差异（χ²=37.714，P<0.001）；MR&R系统和IRS提取效果无差异。

当分离器械模型的暴露长度是1.00 mm时，MR&R系统与使用改良微套管的MR&R系统均能取出所有断械，IRS对断械的提取率为72.73%（表2）。IRS无法取出断面直径大于0.50 mm镍钛器械，对断面直径为0.50 mm的镍钛器械，04锥度的镍钛器械可以取出，但06锥度的镍钛器械无法取出。IRS与MR&R或使用改良微套管的MR&R系统相比在提取效果上差异有统计学意义（χ²=8.234，P<0.01）；MR&R系统与使用改良微套管的MR&R系统在提取效果上无差异。

当分离器械模型的暴露长度为1.50和2.00 mm时，IRS和MR&R及使用改良微套管的MR&R系统均能取出所有断械，提取效果上无差异。

由结果可见，IRS和MR&R系统对小锥度不锈钢分离器械和暴露长度大于或等于1.50 mm的镍钛分离器械提取效果相同，MR&R系统对暴露长度不足1.50 mm的镍钛分离器械提取效果更好，但是改良微套管的MR&R系统提取分离器械的总体成功率更高。

3. 讨论

本实验通过在体外模拟暴露分离器械末端的平台，比较IRS和MR&R系统及自行改良后的MR&R系统在平台上提取不同暴露高度分离器械的效果，旨在为根管内的分离器械提供更微创的取出方式。

目前关于分离器械的体外实验采用的模型多为离体牙或树脂牙根管模块[12]，这些模型中离体牙根管形态差异较大，树脂牙模块虽然能保证接近的根管形态，但是实验中的断械由人为折断塞入，不同模块间断械和根管壁之间的摩擦力差异较大，同时在树脂牙根管内制备的分离器械暴露平台平面也难以保证标准一致。因此本实验使用微型台钳设计了一个可以在体外模拟环钻预备后的分离器械暴露平台，其平台平面形态能保证一致性，同时使用台钳固定断械至其恰好无法垂直位移，使同一种断械的每次受力稳定可控，建立了一个具有一致性和可重复性的体外模型，用于比较微套管分离器械提取装置效果。

根管内的器械折断可分为2种类型，分别为旋转疲劳断裂和扭转断裂[12]，在临床条件下，两者的摩擦程度可能有很大的不同。迄今为止，尚无对因旋转疲劳或扭转所致折断的器械取出方法差异的研究。受条件所限，本实验模型亦不能完全模拟分离器械嵌入牙本质内的真实状态。两种不同折断原因的器械，其取出的难度和受力可能完全不同，也无法通过本实验来研究。同时在本模型上可以直视断械断端，与临床病例中的牙位张口度等各种限制相比，更容易提取出断械。

影响IRS和MR&R及改良的MR&R系统提取成功最主要的因素是断械的暴露长度和断面直径，断械的材质、锥度的影响其次。当暴露长度较短、断面直径较大时，刚性较大的不锈钢断械难以被挤压并推至窗口处取出，大锥度的镍钛断械因暴露面体积较大、刚性较强也难以达到，只有锥度较小的镍钛器械才有机会提取成功。在暴露长度较长或断面直径较小的情况下，断械的材质和锥度对提取成功的影响较小。

IRS是经典的微套管分离器械提取装置，也是较早引入国内的分离器械提取装置。IRS微套管顶端的斜面形态有助于将断械末端铲入套管内，但相对于平口的套管顶端，提取时需要暴露更长的分离器械。IRS通常建议暴露断械断端2.00 mm以上[16]，本实验中为了排除顶端形态的影响，将IRS微套管斜向套入断械，减少了实际所需的器械暴露长度，使得其能在断械暴露1.00~1.50 mm时提取部分断械。

本实验提示MR&R系统对较短的镍钛器械提取效果优于IRS，排除IRS和MR&R系统微套管顶端形态差异的影响后，两者提取效果的差异主要因为两者内芯形态和运动方式的不同。IRS内芯的顶端圆锥形状及旋转前进的运动方式，存在将分离器械推向根管深部的风险。在分离器械暴露长度较短时，对断面直径接近内径的分离器械因内芯楔子和管壁直径的空隙不足难以夹持，无法推向管壁窗口处，需加大器械暴露长度或更换大一号的提取器械来完成，从而导致更多牙本质的丧失。而MR&R系统的斜切面内芯到管壁的距离比IRS的圆锥形内芯斜切面到管壁的距离长，因此可容纳更大直径的断械，相同内径的MR&R系统可以楔入断面直径更大的断械，并增加对分离器械的侧向压力，提高暴露长度较短的器械的取出率，因此能保留更多的牙本质，具有更微创的提取效果。

MR&R微套管系统提取断械的原理是利用了内芯斜面和侧壁窗口下缘对断械的挤压力，降低微套管侧壁窗口高度的目的是使即便较短暴露长度的断械也能有机会被内芯楔入窗口，提供提取断械所需的夹持力。磨除相应长度的内芯尖端是为了避免因内芯尖端触及平台平面后无法继续向下加力，进而内芯斜面和侧壁窗口下缘之间无法给予断械足够的挤压力导致提取失败。因此如果窗口下缘的高度越低，同时磨除相应长度的内芯尖端，那么断械断端越容易被内芯楔子挤压到窗口处，即便较短的暴露长度，成功提取出的概率越大，这也是对MR&R微套管临床改良的理论基础。实验结果也验证了经过改良后的MR&R微套管对暴露长度较短的断械的确具有更好的提取效果，磨除MR&R系统微套管的窗口下缘至0.20 mm能夹持住断端暴露长度仅0.50 mm的分离器械，并将其提取出，可以有效微创地对分离器械进行处理。

前期预实验中使用了不同窗口下缘高度的MR&R微套管，分别为0.10、0.20、0.30、0.40 mm。操作时发现0.10 mm窗口下缘的微套管易断裂，0.20 mm窗口下缘的微套管比0.30和0.40 mm窗口下缘的微套管的提取成功率要高，而且窗口下缘具有足够的强度，可以提供足够的抗折力和夹持力，因此本实验选用了窗口下缘高度为0.20 mm的改良MR&R微套管。

综上所述，在使用微套管提取装置提取根管内分离器械时，MR&R系统是一种可优先考虑使用的装置，同时建议先采用降低窗口下缘高度至0.20 mm的改良方式提取，提高成功率的同时尽可能微创治疗，保存更多牙本质，降低分离器械取出术后根管折裂的风险。