上颌乳前牙根管形态及根部牙本质力学性能的测定

胡嘉刘鹤蔡晴邓旭亮

1.北京大学口腔医学院·口腔医院儿童口腔科，北京 100081；

2.北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029；

3.北京大学口腔医学院·口腔医院特诊科，北京 100081

上颌乳前牙根管形态及根部牙本质力学性能的测定

胡嘉1刘鹤1蔡晴2邓旭亮3

1.北京大学口腔医学院·口腔医院儿童口腔科，北京 100081；

2.北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029；

3.北京大学口腔医学院·口腔医院特诊科，北京 100081

目的测量上颌乳前牙根管锥度、直径及根部牙本质的弹性模量和硬度，为用于上颌乳前牙的可吸收根管桩的制作提供参考。方法选择全身麻醉下进行上颌乳前牙根管治疗的患儿，采用硅橡胶制取上颌乳前牙根管印模，扫描印模后测量根管的锥度和直径。收集10颗离体上颌乳前牙，测量根部牙本质的弹性模量和硬度。。结果本研究共收集了74颗上颌乳前牙的根管模型，其中乳中切牙28颗，乳侧切牙35颗，乳尖牙11颗。乳中切牙、乳侧切牙、乳尖牙的平均锥度依次为0.106、0.185、0.098，釉牙骨质界下方5 mm处平均直径依次为1.267、0.860、1.429 mm。10颗离体上颌乳前牙根部的牙本质弹性模量范围为19.919～25.017 GPa，硬度范围为0.867～1.082 GPa。结论 制作乳牙根管桩时，乳中切牙及乳尖牙根管桩建议取锥度为0.1，尖端直径为1.2、1.4 mm；乳侧切牙根管桩建议取锥度为0.2，尖端直径为0.8 mm；桩的弹性模量范围为20～25 GPa，硬度范围为0.87～1.08 GPa较为适宜。

乳牙； 锥度； 根管内径； 根部牙本质； 弹性模量； 硬度

婴幼儿龋是严重危害乳牙列健康和生长发育的一种进行性及破坏性疾病[1]，也是儿童时期最常见的慢性疾病[2-3]。邓辉等[1]调查发现，婴幼儿龋患病率为40.19%，其中上颌乳中切牙占患龋牙总数的33.61%。乳前牙的崩坏和早失影响咀嚼功能，还可导致垂直距离丧失，影响发音、美观和心理发育[4-6]。

上颌乳前牙的大面积龋坏由于没有足够的固位形和抗力形，所以无法进行常规修复。如果可以制备出一种安全、生物相容性好且不影响乳恒牙替换的可吸收根管桩，就会显著提高大面积龋坏上颌乳前牙修复的成功率和保存率。近年来，国内有学者试图使用聚乳酸根管桩修复乳前牙。体外实验[7-9]证明，聚乳酸根管桩无细胞毒性，且不影响乳恒牙的生理性替换，但是根管桩的物理性能似乎与乳牙不匹配。回顾国内外文献，目前尚无关于乳牙根管内径及锥度的数据，亦无有关上颌乳前牙根部牙本质弹性模量及硬度的研究。本研究通过测量上颌乳前牙的基础数据，为可吸收根管桩的应用提供参考。

1 材料和方法

1.1 上颌乳前牙根管内径及锥度的测量

1.1.1 纳入及排除标准 纳入标准：全身麻醉治疗时，2.5～4岁儿童的上颌乳中切牙和上颌乳侧切牙，4～6岁儿童的上颌乳侧切牙和上颌乳尖牙，牙根发育完成且处于牙根稳定期，去腐后龈缘水平的牙体完整且需要做牙髓治疗，X线片示无根尖周暗影或牙根吸收。排除标准：去腐后龈缘水平的牙体不完整，牙根显著弯曲，做过根管治疗或X线有根尖病变或牙内外吸收的牙齿。

图 1 上颌乳前牙根管内径及锥度的测量过程示意图Fig 1 Measurement of taper and diameter of root canal in maxillary primary anterior teeth

1.1.2 取模 取模方式：开髓（不扩大开髓洞型），拔髓，2.5% NaClO荡洗，稍预备至根管无明显渗出，拭干根管，冠部吹干；采用硅橡胶印模材取模，置于1% 84消毒液中浸泡20 min。本研究采用Aquasil Ultra Monophase（登士柏公司，美国）取冠周组织印模，Variotime（贺利氏公司，德国）取根管内部及牙冠部印模。印模合格标准：取模后检查印模，要求边界清晰完整，龈缘至其下方5 mm处印模材无明显缺损或气泡。

1.1.3 扫描 采用牙颌模型扫描仪（ZENOTEC S107型，威兰德公司，德国）扫描硅橡胶模型。扫描图像合格标准：印模边界清晰完整，无明显缺损。

1.1.4 测量 选择釉牙骨质界（cementum-enamel junction，CEJ）及其下5 mm水平位置的牙根进行测量。因为在模型上很难准确确定CEJ的位置，本研究选择扫描图像上可以准确确定的患牙龈缘近似代表CEJ的位置。采用Rapid Form软件测量两个位置的患牙直径，每颗牙测量3次，取均值进行统计。测量步骤见图1。采用SPSS 13.0记录患儿性别和年龄，患牙牙位、CEJ处短径、CEJ下方5 mm处短径。定义锥度C=（CEJ短径-CEJ下方5 mm处短径）÷5。

1.2 上颌乳前牙根部牙本质弹性模量及硬度的测定1.2.1 离体牙收集 选择因外伤拔除的上颌乳前牙10颗，拔髓后超声荡洗2 min，储存于4 ℃ PBS溶液中，3个月内进行测量。离体牙纳入标准：牙根处于稳定

期，X线片示无牙根内外吸收，CEJ完整。排除标准：CEJ不完整，做过根管治疗，有根尖病变、牙内外吸收或牙根发育未完成。

1.2.2 试样制备 用自凝塑料立方块（20 mm×20 mm×20 mm）包埋离体牙，要求牙长轴与立方块底部垂直。流水下片切，上层面通过牙冠唇侧与近中邻面CEJ中点，垂直牙长轴截冠，下层面为其下5 mm（图2）。使用1 000、1 200、2 000、3 000、5 000目砂纸抛光5 min，超声去除玷污层，储存于4 ℃ PBS溶液备用。

图 2 离体乳前牙试样Fig 2 Sample of primary anterior teeth in vitro

1.2.3 试样测定 实验前将样本自然风干。标记牙面并在显微镜下选点，各断面自牙根近中、远中、唇侧、腭侧四边的垂直平分线由外向内取点，共取12点。外侧点为牙骨质-牙本质界下100 µm处，内侧点为离髓腔100 µm处，两点间中点为第3点，分别定义为外层、内层、中间层（图3）。采用纳米压痕仪（美国MTS公司，型号XP）测定各点的牙本质弹性模量和硬度。

图 3 选点示意图Fig 3 The method of picking the points

1.3 统计学分析

采用SPSS 13.0软件统计，对各组数据进行正态性检验。多组数据比较采用方差分析法（One Way ANOVA），两两比较采用LSD检验，检验水准为双侧α=0.05；不同层面相同位点的牙本质弹性模量及硬度均值的比较用双样本独立t检验。

2 结果

2.1 上颌乳前牙根管内径及锥度

本实验共收集到32名2.5～6岁患儿的74颗上颌乳前牙根管模型，其中男孩15名，女孩17名。根管内径及锥度测量结果见表1：经统计分析，所有数据均服从正态分布（P＞0.05）。

表 1 上颌乳前牙根管内径及锥度Tab 1 Root canal diameter and taper of maxillary primary anterior teeth

2.2 乳前牙根部牙本质的硬度

CEJ及CEJ下方5 mm的牙本质硬度测量结果见表2：各组数据均服从正态分布，各水平的3组数据均满足方差齐性。经统计学检验，CEJ水平的内层与外层、内层与中间层的差异均有统计学意义（P＜0.05），而外层与中间层的差异无统计学意义（P＞0.05）；CEJ下方5 mm处的结果相同。CEJ与CEJ下方5 mm的硬度进行比较，两个水平的外层、中间层、内层数据的差异均有统计学意义，P值分别为0.041、0.034、0.000。

表 2 CEJ及CEJ下方5 mm的牙本质硬度Tab 2 Hardness of dentin at CEJ level and 5 mm below CEJ level

2.3 乳前牙根部牙本质的弹性模量

CEJ及CEJ下方5 mm的牙本质弹性模量见表3。

表 3 CEJ及CEJ下方5 mm的牙本质弹性模量Tab 3 Elastic modulus of dentin at CEJ level and 5 mm below CEJ level

各组数据均服从正态分布，各水平的3组数据满足方差齐性；经统计学检验，CEJ水平的内层与外层、内层与中间层的差异均有统计学意义（P＜0.05），外层与中间层的差异没有统计学意义（P＞0.05）。CEJ下方5 mm处结果相同。CEJ与CEJ下方5 mm的弹性模量进行比较，两个水平的外层、中间层、内层数据的差异均有统计学意义，P值均为0.000。

3 讨论

本实验收集了32名患儿74颗上颌乳前牙的根管模型用于测量根管形态。男女比例为1∶1.1，比较接近。本研究采用硅橡胶取模法进行根管测量，此法广泛应用于铸造桩核修复牙体缺损的临床操作，且硅橡胶印模具有很高的精确性，可以满足本研究中测量精度的要求。相较于需大量离体牙样本且破坏标本的直接测量法[10]，以及间接测量法中因投照角度不同影响测量结果的X线测量和存在辐射及过度检查问题的CBCT法测量[11-12]，本研究所采用的方法更具优势。本研究以龈缘代表CEJ，是因为在模型上很难准确确定CEJ的位置，而且上颌乳前牙龈沟很浅，可以忽略其影响，因此选取可以在扫描图像上准确确定的患牙龈缘水平近似代表CEJ水平的数值。

目前尚未查到国内外有关上颌乳前牙根管内径和锥度的数据，无法为可吸收根管桩的制备提供参考，因此本研究对上颌乳前牙根管内径和锥度的数据进行测量，这一创新性的实验结果对根管桩的制作有较大的参考价值。

由本研究结果可见，上颌乳中切牙、乳侧切牙、乳尖牙的锥度平均为0.106、0.185、0.098，CEJ下方5 mm处平均直径为1.267、0.860、1.429 mm。就根管直径而言，乳尖牙＞乳中切牙＞乳侧切牙，与临床上对X线片的观察大致相同。

目前市售恒牙纤维桩锥度约为0.1，直径有1.0、1.2、1.4、1.6 mm之分。以此为参考，拟制上颌乳中切牙及乳尖牙的根管桩锥度0.1，尖端直径1.2 mm和1.4 mm；拟制上颌乳侧切牙根管桩的锥度0.2，尖端直径0.8 mm。

修复学教科书推荐根管桩的长度应为根长1/2～2/3[13]，达到该长度则根管内固定修复效果理想。乳牙的根管桩也应具备足够的植入长度才能保证修复效果。上颌乳前牙根长为8～13 mm，因此本实验选取CEJ水平及CEJ以下5 mm水平进行测量。同时，参考Hosoya等[14]用纳米压痕法测量乳牙冠部弹性模量和硬度的方法，本研究选取由外向内（自CEJ向髓腔方向）3个位置的点进行测量。

Mahoney等[15]用纳米压痕仪测量乳磨牙牙本质弹性模量为（19.89±1.92） GPa，硬度为（0.92± 0.11） GPa，但未评估牙本质中不同的深度和位置的数值变化。Hosoya等[14]测得乳尖牙弹性模量为13.73～26.49 GPa。但这些数据均是针对乳牙冠部的研究，并未对乳前牙根部的弹性模量进行研究。

从本实验结果数值来看，总体趋势为中间层最高，外层其次，内层最低。此趋势有别于Hosoya等[14]报道的上颌乳尖牙的测量数据。Hosoya等[14]测量了3颗乳尖牙牙冠的弹性模量和硬度，二者的数值由外向内均逐渐减小。这种区别可能基于两方面：一是成分有别，即根部牙本质性质与冠部牙本质本来就不同，尤其是矿化程度不同；二是根部牙本质的外层结构为透明层和颗粒层，而透明层无牙本质小管结构，其下方的颗粒层矿化不足。本实验外层的选点位于牙骨质-牙本质界下100 µm，可能受到影响。

Mahoney等[15]认为，牙齿的弹性模量随硬度增加而增加，此结论在本研究中也得到了证实。同时，本研究结果显示，内层弹性模量和硬度的数值均为最小，Ryou等[16]认为可能与牙本质小管的密度或矿物质成分有关。就冠部而言，越接近髓腔，牙本质小管密度越高，弹性模量和硬度的数值越小。这一结论也被Angker等[17]证实。

有关乳牙根管修复材料的选择需考虑以下几点。首先，根管桩的弹性模量和硬度应尽可能接近根部牙本质的弹性模量和硬度[13]，在其数值范围内都是可以接受的；其次，既往在对恒牙桩修复后应力分布的研究[18]中发现，高弹性模量的桩材料应力分布集中于根尖，低弹性模量的桩材料不改变牙本质内原有的应力分布方式，修复后牙根应力均匀分布在桩与剩余牙本质的接触面上。根管桩与牙根内层牙本质直接接触，而根管CEJ水平和CEJ下方5 mm的数值的差异具有统计学意义（P＜0.05），由此推测，根管桩的弹性模量接近弹性模量较低的CEJ下方5 mm处根管内层牙本质可能更好。对于乳牙而言，由于存在乳恒牙替换的特殊性，其桩材料的选择除了满足接近乳牙牙本质弹性模量的条件外，还应具备可吸收的特点，只有通过动物实验验证其降解速率、可吸收性和粘接剂的粘接强度[19]后，才能真正实现可吸收根管桩的临床应用。

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（本文编辑 吴爱华）

Measurements of mechanical properties and morphology of root canal in maxillary primary anterior teeth

Hu Jia1,Liu He1, Cai Qing2, Deng Xuliang3.
(1. Dept. of Pediatric Dentistry, Peking University School and Hospital of Stomatology, Beijing 100081, China; 2. College of Material Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; 3. Dept. of VIP Dental Service, Peking University School and Hospital of Stomatology, Beijing 100081, China)

ObjectiveThis study aimed to measure the taper and diameter of root canal, as well as the elastic modulus and hardness in the root dentin of maxillary primary anterior teeth.MethodsPatients under general anesthesia who needed root canal therapy in the maxillary primary anterior teeth were selected. Silicone impression material was used to take impressions. The impressions were scanned, and the taper and diameter of root canal were measured. Maxillary primary anterior teeth were collected in vitro. The elastic modulus and hardness of root dentin was tested.ResultsA total of 74 silicone impressions were obtained. The mean tapers of primary incisor teeth, primary lateral incisor teeth, and primary canine teeth were 0.106, 0.185, and 0.098, respectively. The mean diameters of the root canal 5 mm below the cementum-enamel junction (CEJ) were 1.267, 0.860, and 1.429 mm, respectively. The elastic modulus and hardness of root dentin were measured in 10 primary anterior teeth in vitro. The range of elastic modulus was 19.919–25.017 GPa. The range of hardness was 0.867–1.082 GPa.ConclusionThe root canal post used in primary anterior teeth can be produced by the following data: taper of primary incisor teeth and primary canine teeth, 0.1; diameters of their tips, 1.2 mm and 1.4 mm, respectively; taper of primary lateral incisor teeth, 0.2; diameter of their tips, 0.8 mm; range of elastic modulus, 20–25 GPa; and range of hardness, 0.87–1.08 GPa.

primary teeth; taper; diameter of root canal; root dentin; elastic modulus; hardness

R 788

A

10.7518/hxkq.2017.04.010

2017-03-25；

2017-05-20

胡嘉，住院医师，博士，E-mail：sweetbettyhj@126.com

刘鹤，教授，博士，E-mail：heliu69@126.com

Correspondence: Liu He, E-mail: heliu69@126.com.