机用镍钛器械ProTaper Next和ProTaper Universal在模拟根管内成形的能力

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.34.002

摘要/Abstract

摘要：

背景：目前机用镍钛锉尚无国际统一标准，应用于临床的几种镍钛系统在横截面形态、锥度变化、组成数量、中心钢量及切割刃角度等方面均有独特设计，使其清理成形能力、安全性能、切割效率等方面存在差异。ProTaper Next是在ProTaper Universal基础上的改良及创新，其在组成数量、刃部横截面形态、与根管壁接触点及尖端锥度等方面均进行了改进。

目的：利用树脂模拟根管比较机用镍钛器械ProTaper Next和ProTaper Universal在弯曲根管内的成形能力。

方法：使用机用镍钛器械ProTaper Next和ProTaper Universal采用冠向下法预备两组模拟树脂根管，预备过程中记录预备时间和器械变形及分离的发生，预备结束后使用Adobe Photoshop v7.0软件测量根管内外侧壁树脂去除量，并计算器械中心定位力。

结果与结论：两组器械形变方面差异无显著性意义；ProTaper Next预备时间较ProTaper Universal明显缩短(P < 0.05)。两组根管预备后中下段均有部分偏移。ProTaper Next X2在根管弯曲内侧在大多数测量点切割的树脂量少于ProTaper Universal F2(P < 0.05)。ProTaper Next在大多数测量点的中心定位能力好于ProTaper Universal(P < 0.05)。结果证实，两组镍钛器械ProTaper Next和ProTaper Universal均能较好地完成根管预备；在预备根管中下段时，都会造成一定程度上的偏移，但ProTaper Next的中心定位力总体上较ProTaper Universal好。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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关键词: 生物材料, 口腔生物材料, 根管预备, ProTaper Next, ProTaper Universal, 模拟根管, 弯曲根管, 成形能力, 中心定位力, 根管偏移

Abstract:

BACKGROUND: Currently, the nickel-titanium file has no uniform international standards for clinical use, and several nickel-titanium systems have unique designs in terms of cross-sectional shape, taper change, composition number, central steel volume, and cutting edge angle, so there are some differences in cleanup capability, security, and cutting efficiency. ProTaper Next is developed based on the ProTaper Universal, and its composition number, blade cross-sectional shape, contact point with the root canal wall and the tip tapers are all improved.

OBJECTIVE: To compare the shaping ability between ProTaper Next and ProTaper Universal Ni-Ti rotary endodontic instruments by preparing the simulated root canals.

METHODS: Two groups of resin blocks were prepared by ProTaper Next and ProTaper Universal respectively. Preparation time and incidence of canal aberration and instruments failure were recorded. After preparation, the images taken before and after preparation were superimposed and analyzed by software Adobe Photoshop v7.0. We measured the amount of resin removed at the inner and outer canal walls. The centering ability was also assessed.

RESULTS AND CONCLUSION: There was no difference in the incidence of canal aberration. ProTaper Next was faster than ProTaper Universal to prepare canals (P < 0.05). Both instruments caused apical transportation. ProTaper Universal F2 removed more materials than ProTaper Next X2 at the inner canal walls (P < 0.05). ProTaper Next showed better centering ability than ProTaper Universal in most levels (P < 0.05). Two instruments showed good performance in preparation but both created some apical transportation. However, the ProTaper Next was better in maintaining the original form of curved canal with safety and higher efficiency.

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Key words: nickel, titanium, root canal preparation tissue engineering

中图分类号:

R318

刘文哲，陈广盛. 机用镍钛器械ProTaper Next和ProTaper Universal在模拟根管内成形的能力[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(34): 5418-5422.

Liu Wen-zhe, Chen Guang-sheng. Shaping ability of ProTaper Next and ProTaper Universal Ni-Ti rotary endodontic instruments in simulated root canals[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(34): 5418-5422.

图/表（结果） 2

参考文献

[1] 林正梅,凌均棨,高燕,等.两种镍钛机动预备器械根管清理效果的电镜观察[J].中山大学学报(医学科学版),2005,26(6):707-710.
[2] 杨国斌,郑玉露,许为群,等.机用ProTaper锉和Flexofile不锈钢锉根管成形能力的对比研究[J].华西口腔医学杂志, 2007,25(4): 386-389.
[3] 白玉龙,陈阵,王永兰,等.3种机用镍钛锉对弯曲根管成形能力的比较[J].口腔医学研究,2012,28(5):468-471.
[4] Crespo S, Cortes O, Garcia C, et al. Comparison between rotary and manual instrumentation in primary teeth. J Clin Pediatr Dent. 2008;32(4):295-298.
[5] Riitano F. Anatomic Endodontic Technology (AET): acrown-down root canal preparation technique: basic concepts, op-erative procedure and instruments. Int Endod J. 2005;38(8):575-587.
[6] Jeffrey R, Brian E, Mark D, et al. Shaping ability of three nickel-titanium endodontic file systems in simulated s-shaped root canals. J Endodon. 2012;12(38):1618-1621.
[7] Huang DM, Luo HX, Zhang L, et al. Study of the progressive changes in canal shape after using different instruments by hand in simulated Sshaped canals. J Endodon. 2007;33(8): 986-989.
[8] Griffiths IT, Bryant ST, Dummer PM, et al. Canal shapes produced sequentially during instrumentation with Quantec LX rotary nickel-titanium instruments: a study in simulated canals. Int Endod J. 2000;33(4):346-354.
[9] Griffiths IT, Chassot AL, Nascimento MF, et al. Canal shapes produced sequentially during instrumentation with Quantec SC rotary nickel-titanium instruments: a study in simulated canals. Int Endod J. 2001;34(2):107-112.
[10] 尼娜,彭彬.TF与ProTaper在树脂根管中成形能力的比较研究[J].口腔医学研究,2012,28(5):453-456.
[11] Gergi R, Rjeily JA, Sader J, et al. Comparison of canal and centering ability of Twisted Files, Pathfile-ProTaper system, and stainless steel hand K-Files by using computed tomography. J Endodon. 2010;36(5):904-907.
[12] Aydin C, Inan U, Yasar S, et al. Comparison of shaping ability of RaCe and Hero Shaper instruments in simulated curved canals. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2008;105(3):e92-97.
[13] Gergi R, Rjeily JA, Sader J, et al. Comparison of canal transportation and centering ability of Twisted Files, Pathfile-ProTaper system, and stainless steel hand K-Files by using computed tomograohy. J Endodon. 2010;36(5): 904-907.
[14] Tasdemir L, Aydemir H, Inan U,et al. Canan preparation with Hero 642 rotary Ni-Ti instruments compared with stainless steel hand K-file assessed using computed tomography. Int Endod J. 2005;38(6):402-408.
[15] Schäfer E, Erler M, Dammaschke T, et al. Comparative study on the shaping ability and cleaning efficiency of rotary Mtwo instruments. Part 1. Shaping ability in simulated curved canals. Int Endod J. 2006;39:196-202.
[16] 罗红霞,张岚,谭红,等.可变锥度联合标准锥度的镍钛器械预备“S”形树脂根管的成形效果[J].实用口腔医学杂志, 2007,23(6): 836-839.
[17] Peters OA. Current challenges and concepts in the preparation of root canal systems: a review. J Endod. 2004; 30(8):559-567.
[18] Pak HS, Han JS, Lee JB, et al. Influence of porcelain veneering on the marginal fit of Digident and Lava CAD/CAM zirconia ceramic crowns. J Adv Prosthodont. 2010;2(2):33-38.
[19] Kum KY, Spangberg L, Cha BY, et al. Shaping ability of three ProFile rotary instrumentation techniques in simulated resin root canals. J Endod. 2000;26(12):719-723.
[20] Zare JM, Mirzakouchaki P, Mousavi E, et al. Fracture strength of mesiobuccal roots following canal preparation with hand and rotary instrumentation: an in vitro study. Iran Endod J. 2011;6(3):125-128.
[21] Thompson SA, Dummer PMH. Shaping ability of nickel-titanium engine and McXim rotary nickel-titanium instruments in simulated root canals: part1. Int Endod J. 2002;30(3):262-269.
[22] Paque F, Musch U, Hulsman M. Comparison of root canal preparation using RaCe and ProTaper rotary Ni-Ti instruments. Int Endod J. 2005;38(1):8-16.
[23] 王嘉德,高学军.牙体牙髓病学[M].北京:北京大学出版社,2006.
[24] 张瑜,彭彬,任小琼,等.ProTaper和ProTaper Universal机用镍钛器械在模拟根管内成形能力的研究[J].口腔医学研究, 2011, 27(6): 468-470.
[25] Vahid A, Roohi N, Zayeri F, et al. A comparative study of four rotary NiTi instruments in preserving canal curvature, preparation time and change of working length. Aust Endod J. 2009;35(2):93-97.
[26] Testarelli L, Plotino G, Al-Sudani D, et al. Bending properties of a new nickel- titanium alloy with a lower percent by weight of nickel. J Enciod. 2011;37:1293-1295.
[27] Sonntag D, Ott M, Kook K, et al. Root canal preparation with the NiTi systems K3, Mtwo and ProTaper. Aust Endod J. 2007; 33(2):73-81.
[28] Park SY, Cheung GS, Yum J, et al. Dynamic torsional resistance of nickel-titanium rotary instruments. J Endod. 2010; 36:1200-1204.
[29] Kim HC, Kwak SW, Cheung GS, et al. Cyclic fatigue and torsional resistance of two new nickel-titanium instruments used in reciprocation motion: reciproc versus wave one. J Ended. 2012;38:541-544.
[30] 赵高峰,徐琼,范兵.不锈钢K锉和镍钛K锉预备弯曲根管效果的比较研究[J].临床口腔医学杂志,2003;19(9):545-547.
[31] 杨利杰,吴红崑.根管成形评价方法的研究进展[J].国际口腔医学杂志,2010,37(5):562-565.

引言

根管预备是根管治疗的重要步骤，包括根管清理和根管成形两个方面。根管预备要达到两个目标：一是生物学目标，即通过机械性方法清除根管系统内的感染牙髓组织、致病微生物及其代谢产物；二是机械力学目标，即将根管系统预备一定的形态，以利于根管冲洗和充填^[1]。理想的根管成形除了要求预备后的根管系统呈现连续的锥状形态，还要保持根管初始形态和走形，防止根管轴心过度偏移^[2]。

弯曲根管在预备过程中易出现工作长度变化、根尖孔破坏、肘部形成、根管轴心偏移等问题，一直是临床上的难点^[3]。传统的不锈钢K锉弹性模量大，柔韧性较差，锥度较小、尖端有切削力，在弯曲根管内容易产生台阶、根管偏移等不良后果及根管侧穿等并发症。

近年来随着科技的进步，各种材料、各种设计的预备器械不断的出现在临床工作中，其中镍钛器械以其良好的成形能力、柔韧性等优点被大家公认，发展也最为迅速。自1988年首次出现手动镍钛器械后，不同的手动镍钛器械也相继问世，在应用不到十年的时间里，有研究发现与传统的手动不锈钢锉相比，镍钛手动锉并无明显优势^[4]。20 世纪90年代开发研制的镍钛机动器械根管预备系统，在成形能力、工作效率等方面都优于手动器械，成为根管预备器械的新贵。随着技术的不断革新，器械的设计也有所改变，开始朝非ISO模式发展，主要在器械尖端和锥度上产生变化，显著提高了安全性、可控性及工作效率。镍钛机动器械以其良好的性能备受青睐，具有良好的发展前景^[5]。镍钛根管器械具有良好的弹性及柔韧性，理论上能更好地维持或接近根管的原始形态，并在弯曲根管的预备中表现出独特的优势。但是，目前机用镍钛锉尚无国际统一标准，应用于临床的几种镍钛系统在横截面形态、锥度变化、组成数量、中心钢量及切割刃角度等方面均有独特设计，使其清理成形能力、安全性能、切割效率等方面存在差异^[6]。

机用ProTaper是临床应用较多的一种镍钛器械，其性能稳定且切割效率较高。ProTaper Universal系统是ProTaper的升级产品，具有连续的可变锥度，横截面的凸三角形设计与牙本质具有更小的接触面积，切割效率更高^[7]。Griffiths等^[8]和Chassot等^[9]的研究发现，切削性的尖端比无切削能力的引导性尖端更易产生根尖偏移。Protaper均采用的是引导性尖端设计，其刃部全长有连续变化的螺矩和螺旋仰角，有利于碎屑的排出，并可避免器械分离。

ProTaper Next是在ProTaper Universal基础上的改良及创新，其在组成数量、刃部横截面形态、与根管壁接触点及尖端锥度等方面均进行了改进。实验的目的是比较这两种机用镍钛器械在树脂模拟弯曲根管内的成形能力。

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材料方法

设计：材料学对比实验。

时间及地点：于2014年5月在华南农业大学植物学实验室完成。

材料：

方法：

模拟根管的准备：选取20个透明树脂模拟根管，规格为0.02锥度、尖端直径0.15 mm、全长19 mm、弯曲度35°(SybronEndo，美国)。先用15号K锉疏通，再用蒸馏水冲洗，最后用吸潮纸尖吸干根管。

分组及预备：20个树脂根管随机分为2组，每组10个。在处理后的树脂根管内灌注黑色墨水，使用硅橡胶自制固定装置在体式显微镜下拍照，拍摄预备前的根管图像。分别使用机用ProTaper Next和ProTaper Universal以冠向下法进行预备。两组机用镍钛锉都以电动马达驱动，经16∶1减速手机设置为转速300 r/min，扭矩为2.5的条件下进行根管预备进行预备。ProTaper Next组根尖预备到ProTaper Next X2, ProTaper Universal组根尖预备到ProTaper Universal F2。预备中均使用EDTA凝胶润滑根管，每更换1次器械前用大量蒸馏水冲洗并用15号K锉疏通根管，在根管显微镜下观察器械有无形变、裂纹。所有操作均由同一位有经验的内科医生完成，每套器械预备5个模拟根管，并记录预备时间，即从使用第一支根管锉开始到最后一支完毕的根管扩锉时间总和，其中不包括根管冲洗、根管干燥、根管长度测量及更换器械等非扩锉时间^[10]。

预备后图像采集及处理：预备完成后，将红色墨水注入树脂根管内，在体式显微镜下同一部位，同一角度以相同的放大率采集图像。采用Adobe Photoshop v7.0软件将预备前后图像重叠，见图1。以预备前的根尖为圆心，半径从1 mm开始，依次递增至12 mm作同心圆弧线，12条弧线与根管内外侧壁相交形成24个测量点。将图像放大30倍后测量模拟根管内外侧壁树脂去除量，测量数据以mm为单位，精确到0.01 mm^[11]，同时计算不同测量弧线上器械的中心定位力^[12-13](即外侧壁树脂去除量减去内侧壁树脂去除量的绝对值)。

主要观察指标：两组器械的变形及折断情况，根管预备时间及预备后根管形态。

统计学分析：数据用x(_)±s表示，所有数据采用SPSS 16.0软件处理，组间均数差异的比较采用两样本t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

对比及测量离体牙预备前后的X射线片和透明树脂模拟根管预备前后的拍摄图片是研究器械成形能力的两种主要方法^[14]。X射线片法操作简便、易于测量、为众多研究者所接受。有学者采用叠加预备前后X射线片的方法，研究不同器械的根管成形效果，但预备前后拍摄位置及角度可能产生偏差，从而影响叠加图片后结果的准确性^[15-16]。此外，根管预备常受根管解剖形态的影响，根管的弯曲度越大，产生的偏移越严重^[17]。射线片法多以离体牙为研究对象，根管弯曲度难以统一，容易导致结果偏差。树脂模拟根管具有标准的根管直径、长度、锥度、弯曲度及弯曲半径，有利于控制实验条件，减小组间误差；透明树脂模拟根管可提供根管全长的三维观察，并体现根管预备过程和根管形态变化，能最大限度表现器械的成形能力^[18]。但是，在使用机用镍钛器械预备树脂根管式要注意的一个问题：预备过程中的产热能软化树脂，并黏在切削刃上增加摩擦，减小切削力，导致器械折断^[19]。在预备过程中采用间断预备并使用大量冲洗液冷却根管，并及时清理镍钛锉上的树脂碎屑，可在一定程度上减轻树脂发热带来的不良影响。

根管预备的主要目的是在维持原有根管形态基础上形成良好的锥度。20世纪80年代，镍钛根管预备器械的出现，使得根管预备理论和临床技术有了极大的发展。镍钛根管预备器械相对于传统不锈钢手用器械来说，柔韧性更好，弹性更大^[20]，在切削刃、锥度等方面有特殊的设计，锥度加大，采用机用冠向下预备技术，临床操作效率提高的同时更好地维持根管的走向，降低根管偏移的发生率^[21-22]。机用ProTaper是临床应用较多的一种镍钛器械，其切割效率较高。是ProTaper的改良产品，呈连续多锥度设计，刃部横截面为凸三角形，这种横截面的设计减少了预备时器械刃部与牙本质的接触面积，切削功能有一定程度的增强，对扭力负荷有所减少^[23]。同时ProTaper Universal系统还具有柔韧性好，强度高，有记忆功能，抗腐蚀，可高温高压灭菌，且具有更安全的引导性尖端优势^[24]。而ProTaper Next在延用了ProTaper Universal的诸多有利设计(如连续的变锥度设计)之外，又进行了一系列改良。ProTaper Next的刃部横截面为四边形，横截面积明显小于ProTaper Universal，与根管壁的接触点也由ProTaper Universal的3个变为2个，这就显著提高了ProTaper Next的安全性能。此外，ProTaper Next的操作更为简便，仅用SX，X1，X2 3支锉即可完成一般根管的预备，简化了操作步骤，节省了操作时间，提高了工作效率。

根管清理是根管预备的另一个重要组成。不锈钢K锉采用负向切割，以提拉、旋转的方式预备根管，对于弯曲细小根管，残屑极易积聚于根尖1/3段。且K锉的负向切割使器械与根管壁的摩擦力增大，造成牙本质残屑排溢空间不足极易被推出根尖孔，导致术后疼痛、术区肿胀；ProTaper系统无论是ProTaper Next还是ProTaper Universal，其器械刃部具有特定的角度和排溢沟槽，可使根管内感染物质及牙本质残屑自根管口排出。根向深入的预备技术在预备早期就实现了冠部敞开，利于冲洗液深入根管下段，改善根管冲洗效果。此外，ProTaper Next较小的横截面面积使根管内染物质和牙本质残屑更容易被带出^[25]。

ProTaper系统刃部的锥度是多样化、可变的，为逐渐增加的锥度，该设计认为在预备根管时能较好地保持根管的初始解剖形态，这与本次实验观察到的结果一致。但在ProTaper Universal系统中，锥度由0.04的S2直接增加到0.07的F1，容易导致根尖部的偏移，如果预备到F2，F3这种趋势会更加的明显。从本次实验结果来看，无论是ProTaper Next还是ProTaper Universal系统，在预备根管的时候都不可避免地产生了一定程度的根管偏移。由于器械在弯曲根管内有恢复器械本身形态的倾向，所以在根尖弯曲处，会对弯曲外侧产生回复力，而在根中部弯曲起始部分，则会对弯曲内侧施加回复力。正是这两个回复力导致了预备过程中树脂模拟根管一定程度上的偏移^[26-29]。赵高峰等^[30]认为，根管切削器械都具有一定的弹性，在进入弯曲根管后会产生弹力，弹力的方向指向弯曲根管近尖端的凹壁和弯曲处根管的凸壁。当器械在弯曲根管内运动时，弹力将作为切削力切削弯曲根管近尖端的凹壁和弯曲处根管的凸壁。对于F2和X2器械来说，ProTaper Universal在根管中段的树脂切割量比ProTaper Next多，说明在根管中段，前者形成的偏移更明显，后者的弹性与柔韧性更好，这可能与ProTaper Next横截面面积较小有关。在根尖1/3段，ProTaper Next的内侧壁树脂切割量明显少于ProTaper Universal，其原因可能与ProTaper Next根管锉尖端锥度较小有关。

总体而言，ProTaper Next根管锉在预备树脂弯曲根管中比ProTaper Universal更具优势，其根管预备的偏移量较小，中心定位能力较好，效率更高。虽然树脂模拟根管的参数一致性保证了研究的准确性，但是其材质不能客观反映临床状况，因此本次实验结果不能完全代替临床弯曲根管的预备情况^[31]。

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