3种动能冲洗技术对管间峡区内碎屑的清理作用

Abstract

目的

比较声波、超声和激光3种动能冲洗技术对管间峡区的清理能力。

方法

选取32颗具有管间峡区的人上颌第一前磨牙，Reciproc Blue机用镍钛器械预备根管后，通过简单随机抽样分成4组（n=8），分别进行如下冲洗处理：传统冲洗器组（对照组）使用27号侧方开口冲洗器、声波组使用EDDY连接气动马达、超声组使用IRRI Safe连接超声P5手柄、激光组使用9 mm光纤头连接Er:YAG激光器，每根管冲洗20 s。每组前4个样本冲洗80 s，后4个样本冲洗120 s。将所有样本进行固定、脱钙、包埋、切片和苏木精-伊红染色。在显微镜下采集图像，利用Image J软件测量峡区和根管的清洁度，SPSS 25.0软件对数据进行统计学分析。

结果

冲洗80 s时，传统冲洗器组、声波组、超声组、激光组的峡区清洁度分别为30.91%±3.14%、52.22%±0.31%、83.77%±5.64%、77.97%±7.97%，3个实验组均优于传统冲洗器组（P<0.05），超声组、激光组优于声波组（P<0.01，P<0.05），但超声组和激光组间的差异无统计学意义（P>0.05）。冲洗120 s时，传统冲洗器组、声波组、超声组、激光组的峡区清洁度分别为75.72%±2.38%、85.66%±4.42%、88.07%±4.09%、89.12%±3.63%，3个实验组均优于传统冲洗器组（P<0.05），但各实验组间的差异无统计学意义（P>0.05）。4组间的根管清洁度差异均无统计学意义（P>0.05）。冲洗120 s时的峡区清洁度和根管清洁度均优于冲洗80 s时（P<0.01，P<0.001）。

结论

声波、超声和激光3种动能冲洗技术对管间峡区的清理作用均优于传统冲洗器法，超声和激光动能冲洗技术优于声波，冲洗120 s的清洁度优于冲洗80 s。

根管预备是根管治疗的重要步骤，可以通过机械预备和化学冲洗清理根管内的感染物质。但在机械预备的过程中会产生玷污层[1]。玷污层的存在阻碍了冲洗剂在根管系统内的扩散与渗透，影响彻底的消毒和充填[2]。另外，根管系统解剖复杂，机械预备并不能将所有根管壁预备到，有研究[1]发现仍会有50%的根管壁未能被预备。同时，根管系统内细小狭窄的区域，如峡区、管间交通支、根尖三角和侧支根管等，会藏匿机械预备产生的组织碎屑和微生物。临床上利用化学冲洗弥补机械预备的不足，将冲洗剂输送到根管系统内，完成清理和消毒。但是传统冲洗器具有局限性，它不能将冲洗剂完全的输送至上述解剖复杂区域。另外，由于根管系统的锥形形态，其内会产生一种“气锁效应”现象，阻碍冲洗剂进入到根尖1/3区[2]。残留在根管系统内的微生物和组织碎屑会影响根管治疗的效果。

近年来，动能冲洗受到广泛关注，它可以将能量传递到冲洗剂内，将冲洗剂更全面的输送到根管系统内，改善冲洗剂分布的同时激活冲洗剂的有效成分使其发挥作用。动能冲洗弥补了传统冲洗器的不足，从化学和机械两个方面发挥作用。根管冲洗的化学效应主要由次氯酸钠实现，但由于次氯酸钠的有效成分在接触细菌、牙髓和牙本质后会被迅速消耗，所以在冲洗的过程中需要不断输送新鲜的冲洗剂到根管系统内[3]。根管冲洗的机械效应主要通过流动的冲洗剂对生物膜及残留组织碎屑等施加的剪切应力实现[4]。

声波动能冲洗和超声动能冲洗可通过声流效应、空穴效应和热效应发挥作用。以往传统的声波设备频率较低，如Endo Activator的频率为167 Hz，发挥的效能有限。近年来，VDW新推出的声波设备EDDY与传统声波设备不同，以6 kHz的频率和346 µm的振幅工作[5]。激光在根管冲洗中的应用也得到广泛认可，其效果通过光声流效应和空穴效应实现，纤维工作尖形成蒸汽气泡，气泡爆破产生的体积变化可引起根管内的流体运动，从而达到效果[6]。本实验应用蒸馏水作为冲洗剂，比较声波、超声和激光3种动能冲洗技术对于管间峡区内碎屑的清理作用大小，以期为临床治疗时选择合适有效的冲洗技术提供参考。

1. 材料和方法

1.1. 样本的选择和处理

收集新鲜拔除的年龄20~40岁、根管弯曲度小于10°的人上颌第一前磨牙，用刮治器去除牙石及根面软组织。开髓，清理髓腔，用不锈钢K锉探查根管，初步选取初尖锉小于等于15号、具有管间峡区、牙根无龋坏、根尖孔发育完全且未经治疗的牙。所有样本保存在1%氯己定溶液中。

1.2. 根管预备、峡区区间统计和样本分组

根尖孔用树脂封闭以形成一个封闭的系统。选择15号K锉探查根管并初步建立通路，将根管长度减去1 mm作为工作长度。预备前根管内注入蒸馏水充盈髓室和根管，充分浸泡。所有样本使用Reciproc Blue机用镍钛器械（VDW公司，德国）预备根管至40号06锥度，直达工作长度。

用藻酸盐灌制模型（图1），将所有样本固定其中，锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）扫描，通过轴位观察峡区形态（图2A、B），纳入峡区宽度不大于0.6 mm的样本，峡区类型符合Hsu等[7]规定的Ⅳ型和Ⅴ型。通过矢状位记录峡区距离冠方最高点的距离（S1，S2），S1为牙冠冠方最高点至峡区开始点的距离，S2为牙冠冠方最高点至峡区结束点的距离，从而得到管间峡区所在具体位置区间，如图2C所示：此样本S1为9.14 mm，S2为14.04 mm，记为（9.14 mm，14.04 mm）。筛选32个样本并对其峡区所在区间进行统计，为保证观察区间内32个样本都具有峡区形态，提取重复数据得到区间（10.05 mm，14.41 mm），最终将（11 mm，13 mm）定为取材区间。

图 1. 藻酸盐灌制模型.

Fig 1 Model made of alginate

图 2. CBCT确定峡区形态并测量峡区区间.

Fig 2 CBCT determined the morphology of the isthmus and measured the isthmus

A：藻酸盐模型CBCT轴位图；B：轴位筛选峡区宽度；C：矢状位测量峡区区间。

将32个样本简单随机抽样分成4组：传统冲洗器组（对照组）、声波组、超声组、激光组，每组8个并编号。

1.3. 预备后终末冲洗

结合其他学者[8]–[9]的研究结果，本实验设定了如下的冲洗策略。

传统冲洗器组：将27号侧开口针头连接5 mL冲洗器伸入距离根尖孔1 mm处，向每根管内冲洗2 mL蒸馏水，持续20 s。

声波组：声波动能冲洗技术，用传统冲洗器每根管持续注入2 mL蒸馏水，将EDDY连接气动马达，伸入距离根尖1 mm的位置，小范围上下提拉，在6 kHz下每根管激活20 s。

超声组：超声动能冲洗技术，用传统冲洗器每根管持续注入2 mL蒸馏水，将25号IRRI Safe连接P5超声手柄，档位调至7，伸入距离根尖孔1 mm处使工作尖位于根管中央对应峡区，每根管激活20 s。

激光组：激光动能冲洗技术，用传统冲洗器每根管持续注入2 mL蒸馏水，将9 mm长的光纤头连接波长2 940 nm的Er:YAG激光器，档位调至20 mJ 50 Hz，工作尖放置于根管口下1 mm，每根管激活20 s。

4组中，每组的1~4号样本重复上述操作2次，即每个样本共累计冲洗80 s；5~8号样本重复上述操作3次，即每个样本共累计冲洗120 s。

1.4. 组织学处理

处理后的样本均用冲洗器向根管内注满4%的多聚甲醛溶液，并置于其中固定1周，保证根管内的碎屑得到充分固定。固定好的组织置于快速脱钙液中进行脱钙处理，脱钙6周。用手术刀片在观察区垂直牙体长轴切块取材，自来水冲洗4 h后梯度脱水。将组织块放入二甲苯中，直至标本透明为止，时间30 min。包埋切片，切成4 µm薄片，进行苏木精-伊红（hematoxylin-eosin，HE）染色。

1.5. 清理作用分析

1.5.1. 图像采集

光学显微镜下观察横断面和峡区内的碎屑，通过与数码相机相连的计算机采集图像（图3）。

图 3. 显微镜下观察横截面峡区内碎屑 HE × 40.

Fig 3 Debris in the isthmus was observed under microscope HE × 40

1.5.2. 清洁度评价

通过Image J软件分别测量根管、峡区和碎屑的面积（图4），以µm²为单位记录数据。计算公式：管间峡区面积=根管系统总面积−2个根管面积；根管清洁度=（1−根管碎屑面积/根管面积）×100%；管间峡区清洁度=（1−峡区碎屑面积/峡区面积）×100%。

图 4. 应用Image J软件分别测量碎屑、根管和峡区的面积 × 40.

Fig 4 Image J software was used to measure the area of debris, root canals and isthmus × 40

A：通过不规则图形测量工具测量碎屑面积；B：通过不规则图形测量工具测量根管和峡区的面积。

1.6. 统计学处理

采用SPSS 25.0软件建立数据库进行统计分析。符合方差齐性的原始数据，用单因素方差分析LSD检验；方差不齐的原始数据，组间两两比较用Dunnett-t检验；不符合正态分布的原始数据，用两独立样本非参数检验的Mann-Whitney检验。P<0.05认为差异具有统计学意义。

2. 结果

各组冲洗80、120 s的峡区和根管清洁度见表1、2。

表 1. 各组冲洗80 s的峡区和根管清洁度.

Tab 1 The isthmus and root canal debridement efficacy of every group for 80 s

组别	根管清洁度	峡区清洁度
传统冲洗器组	93.32±0.46	30.91±3.14
声波组	93.21±0.90	52.22±0.31
超声组	95.70±1.26	83.77±5.64
激光组	94.93±4.10	77.97±7.97

%

表 2. 各组冲洗120 s的峡区和根管清洁度.

Tab 2 The isthmus and root canal debridement efficacy of every group for 120 s

组别	根管清洁度	峡区清洁度
传统冲洗器	96.08±2.50	75.72±2.38
声波组	98.46±0.72	85.66±4.42
超声组	98.44±0.38	88.07±4.09
激光组	98.54±0.85	89.12±3.63

%

2.1. 不同冲洗方法对峡区和根管清洁度的影响

冲洗80 s时，3个实验组的峡区清洁度均优于传统冲洗器组（P<0.05），超声组的峡区清洁度优于声波组（P<0.01），激光组的峡区清洁度优于声波组（P<0.05），但超声组和激光组间的差异无统计学意义（P>0.05）。冲洗120 s时，3个实验组的峡区清洁度均优于传统冲洗器（P<0.01），但各实验组间的差异无统计学意义（P>0.05）。

不论是冲洗80 s还是冲洗120 s，4组间的根管清洁度差异均无统计学意义（P>0.05）。

2.2. 不同冲洗时间对峡区和根管清洁度的影响

冲洗120 s时的峡区清洁度和根管清洁度均优于冲洗80 s时（P<0.01，P<0.001）。

3. 讨论

根管治疗成功的重要因素在于感染的控制，临床上，通过机械预备结合化学冲洗达到彻底清除感染的目的。然而，根管系统解剖复杂，尤其是以峡区为代表的细小结构，大约会有50%的根管壁不会被器械预备，且预备时产生的碎屑及微生物容易藏匿其中，给根管治疗带来了巨大挑战。峡区是两根管间狭窄的带状交通，由于其有限的空间、根管深部的延伸和机械预备时易被组织碎屑堵塞的特点，传统的冲洗器冲洗对其效果甚微。所以，改善冲洗剂的分布，使其充分冲洗到整个根管系统对于冲洗的效果是至关重要的。

在过去几十年里学者们不断探索，声波、超声及激光在根管冲洗中发挥了较好的作用。在本研究中，纳入了具有峡区结构的32颗人上颌第一前磨牙作为实验对象，用Reciproc Blue预备到40号，同时在预备的过程中有意的向峡区方向提拉，再分别用传统冲洗器、EDDY、IRRI和PIPS进行冲洗，通过计算碎屑面积与峡区、根管的面积占比得到数据进行比较。结果表明，3个实验组在清除峡区碎屑方面均比对照组更有效；冲洗80 s时，超声组和激光组比EDDY更为显著，但超声和激光之间差异不显著。此结论与其他研究[10]结果一致，表明动能冲洗设备在清理不规则区域时比传统冲洗器能清理更多的碎屑。一项Meta分析研究[11]的结果也支持动能冲洗和传统冲洗器冲洗相比可以创造更清洁的根管这一观点。

声波和超声动能冲洗设备是通过声流效应、空穴效应和热效应发挥作用的，其冲洗效果已在多项研究[12]–[13]中被证实。声流的强度主要取决于声流的速度，而声流的速度与工作尖的频率和振幅息息相关[14]。超声工作尖通常在30 kHz的频率和75 µm的振幅下运行，而EDDY的工作尖在6 kHz频率和346 µm振幅下运行[5]。超声工作尖的运动为一个平面，EDDY的运动围绕其轴线旋转呈三维空间[9]。虽然，EDDY的振幅达到了产生空穴效应的振幅阈值（135 µm）[14]，本实验中声波组确实清洁度要优于传统冲洗器组，可是由于其振幅较大，超过了根管的直径，而频繁的管壁接触会使其效能降低[14]，这可能解释了本实验中声波组的峡区清洁度优于传统冲洗器组但低于超声组的原因。但也有研究[15]表明，在清理峡区内的碎屑时，EDDY和超声可以达到相同的水准。

从本实验结果可以发现，IRRI表现出了最好的峡区清洁度，在实验实际操作中，将IRRI工作尖保持在了根管的中央，且与峡区相对应，使其便于向峡区振动。超声工作尖产生的流体运动主要在一个平面上，由于将工作尖放置在峡区相通的位置，此操作有可能便于超声对峡区的清理，使得峡区清洁度的结果可能比临床实际操作偏高。标准化的设置虽然排除了其他变量的干扰，但可能与临床实际不全相同，IRRI工作尖也不总是能向峡区振动。相反，EDDY和PIPS并不会因为工作尖的位置不同而影响结果。

PIPS在近些年来得到广泛关注，它通过放置在髓腔或根管口的短小工作尖将能量传递到整个根管系统中。由于其工作尖不用伸入到根管空间内，且不受牙位、患者开口度、根管解剖复杂性影响，在操作上更加的方便和安全[6]。但激光设备与其他动能设备相比较为庞大，且操作时每个循环之间需要进行能量缓冲，所以可能增加了临床实际操作的椅旁时间。

对4组根管清洁度的数据分析表明，各组间差异不明显，说明在清理较为宽大、弯曲度较小的根管空间内的碎屑时，动能冲洗相较传统冲洗的优势不够明显，此前也有研究[16]得出相似结论。但清理不规则区域时，动能冲洗发挥了强大作用，与传统冲洗器相比，峡区内的碎屑被清理的更为干净。与动能冲洗不同，传统冲洗器不能产生足够的流体运动，且由于气锁效应的存在，不能将冲洗剂输送到峡区或根尖1/3区等细小复杂的结构内。本实验结果还表明，冲洗80 s（即每根管冲洗40 s）时不同的动能冲洗设备在清理峡区碎屑的效能不甚相同，但冲洗120 s（即每根管冲洗60 s）后发现，各动能冲洗组间差异变得不明显，说明了冲洗时间足够的情况下，各动能冲洗均可以达到较好的峡区清洁效果。

将所有冲洗80 s和冲洗120 s的峡区清洁度进行比较分析，发现冲洗120 s的峡区清洁度高于冲洗80 s。并且在实际操作过程中发现，很多样本的大块碎屑在冲洗进行到最后40 s时才被冲洗出来。结合本实验结果，说明了冲洗时间对于冲洗效果有很大影响。同时，不同冲洗时间的根管清洁度差异也具有统计学意义，结合上述观点，对于较为宽大且弯曲度小的根管，足够的冲洗时间可以达到较好的清理效果。但本次实验的观察区间在根中1/3，学者[17]研究发现，传统冲洗器在清理根尖1/3的弊端较为明显，尤其是根尖1 mm区，传统冲洗器的工作尖端无法伸入其中，且气锁效应限制了冲洗剂的分布，此时，动能冲洗的优势就较为明显。另外，本实验应用的冲洗器尖端统一为开放式，有学者[4]发现传统冲洗器工作尖端的类型也会对峡区冲洗效果有影响，开放式的尖端成轴对称形态消除了喷口与峡区入口位置的混杂影响因素。临床中遇到感染累及根尖周的患牙，传统冲洗器冲洗是远远不够的，需要配合使用动能冲洗设备来弥补传统冲洗器的不足。

值得注意的是，本研究发现没有一种冲洗方法可以完全地清除掉峡区内的碎屑，这一研究结果与诸多先前的报道[18]–[19]一致。但本实验应用水作为冲洗剂，目的是纯粹的评估动能冲洗方法对于碎屑的影响[9]，临床实际应用时，冲洗剂多为次氯酸钠和EDTA，这2种冲洗剂具有溶解有机组织和去除玷污层等化学效应，可能对临床理想的冲洗时间有影响，仍需深入探索。结合以上所有结果，当面对根管的不规则区域时，不仅要有足够的冲洗时间还要结合动能冲洗才可以达到较为理想的冲洗效果。根管系统复杂多变，所以进行根管治疗时，动能冲洗不可或缺。在临床应用上，应结合患牙的牙位、感染情况、根管弯曲度、患者开口度等实际情况，选择合适的动能冲洗方法，保证冲洗的时间，为根管治疗的疗效提供保障。