根管预备器械的发展及影响其性能的因素

骆培，朴正根（通信作者）

暨南大学口腔医学院 （广东广州 510000）

根管治疗是目前治疗各类牙髓炎及根尖周炎患者最有效且常见的方法，而完善的根管预备是保证治疗效果的重要前提，采用专门的器械和方法可彻底去除根管内的感染坏死物质，形成连续的根管弧度，为根管充填打下良好的基础，但是在根管预备过程中常发生根管偏移、台阶形成、器械分离及碎屑推出根尖孔等问题。为减少根管预备过程中各种不良事件的发生，对不锈钢合金及镍钛合金进行不同类型的加工处理，可提高根管预备器械的性能和工作效率。本文通过对根管预备器械发展中最常见的加工处理工艺和其他可能对性能造成影响的因素进行简介，为医师在临床上选择合适的根管预备器械及如何进行完善的根管预备提供参考。

1 不锈钢器械

自20世纪60年代以来，不锈钢合金器械开始在临床应用。随着镍钛器械的出现和不断发展，经过一系列实验，无论是减少根管预备不良事件的发生，还是提高工作效率,镍钛器械都展示出显著优于不锈钢器械的性能[1]。但是由于不锈钢器械具有独特的刚性，其在临床上仍有不可替代的地位。有研究表明，可对不锈钢器械进行热处理，使其在提高强度的同时保持延展性、韧性和耐腐蚀性[2]。闫鑫等[3]对不锈钢根管锉表面进行氮化钛（TiN）和氮化锆（ZrN）镀膜后，与未镀膜根管锉相比，优化工艺镀膜后的锉切削性能提高了60%～75%，切削模拟树脂根管数量提高了1.7～2.0倍，明显提高了切削性能。

2 镍钛合金器械

与不锈钢合金相比，镍钛合金由于具有良好的柔韧性和硬度，自20世纪80 年代起被广泛用于根管预备器械的制备。目前，大部分的根管预备器械都是按照56%镍（Ni），44%钛（Ti）的比例构成。镍钛器械可分为两种不同的温度依赖结构，主要包含奥氏体相的器械和主要包含马氏体相的器械，与奥氏体相的器械比较，马氏体相的器械具有更好的灵活性和抗循环疲劳性能[4]。镍钛器械相的组成和其性能取决于环境温度和合金是否加热或冷却至该温度，如果温度高于奥氏体终点温度（Austenite finish temperature，Af），则合金处于奥氏体相，即坚硬并具有超弹性；如果温度低于马氏体终点温度（Martensite finish temperature，Mf），则合金为马氏体相，即柔软、易拉伸，并具有形状记忆效应，提示可以通过加温或冷却等技术改变镍钛合金的相，从而达到改善器械性能、提高工作效率的目的。

3 加工处理的镍钛合金器械

3.1 热处理

未经热处理的镍钛器械在常温下多为奥氏体相，经过热加工处理,提高镍钛合金的Af，从而在常温下发现了更为稳定的马氏体相。Yahata 等[5]的实验证明通过热处理可以有效提高镍钛器械的灵活性，且热处理时间的影响小于热处理温度的影响。Chi 等[6]对ProTaper Universal（Dentsply，瑞士）进行实验表明，对镍钛器械进行热处理可以提高抗循环疲劳性能，600 ℃的热处理在提高器械抗疲劳性的同时会降低器械的切削性能，但在400 ℃时就可以在提高抗疲劳性的同时保持器械的切削性能，提示在对器械进行热处理时要注意温度的选择。

3.2 低温处理

低温处理是对常规热处理工艺、淬火和回火的补充，使合金的结构和性能得到改变[7]。低温处理可增加金属的耐腐蚀性以及强度，但Sabet等[8]对Hyflex CM镍钛锉（Coltone Hyflex，Altstätten，瑞士）进行液氮低温处理的实验和Mohammad 等[9]的实验都显示，深度冷冻处理不能提高镍钛器械的抗循环疲劳性能。但George 等[10]对K3（Sybron Endo，美国）、Hero（Micro Mega，法国）以及RaCe（FKG Dentaire,瑞士）3种镍钛器械进行深度干燥冷冻处理后发现，器械的抗循环疲劳性能得到了改善，可能与合金的奥氏体相完全转变为马氏体相有关。Kim 等[11]的实验表明，经过低温处理的器械显微硬度增加，但就切割效率而言，临床上并没有发现显微硬度的增加。

3.3 其他处理

为改善镍钛器械的性能，除热处理和低温处理外，还可采用电解抛光（electropolishing，EP ）、物理气相沉积等表面处理技术。Chi 等[12]对运用物理气相沉积技术对ProTaper Universal 表 面 进 行200或500 mm 的 钛- 锆- 硼（Ti-Zr-B）薄膜金属玻璃沉积，与未处理的锉相比，涂层锉具有更高的抗循环疲劳性能。Rapisarda 等[13]对镍钛器械表面进行热氮化或氮离子注入处理，发现可以提高器械的切割能力和耐磨性。

4 几何外形对镍钛器械的影响

几何外形对镍钛器械性能和折断倾向起着决定性的作用。Galal 和Hamdy[14]运用三位有限元对11种可能影响镍钛器械分离的几何外形因素进行分析，实验表明具有矩形横截面、小锥度、低螺距及横截面中心居中的镍钛器械在根管预备中会受到更小的应力集中，降低镍钛器械分离发生的可能性。Isik 等[15]使用不同长度的ProTaper Next（PTN，Dentsply Sirona，美 国）和ProTaper Gold（PTG，Dentsply Sirona，美国）进行实验，研究显示轴长为31 mm 的锉承受到的最大扭转载荷大于轴长为25 mm 和21 mm 的锉，证明轴长的镍钛器械较轴短的镍钛器械具有更高的扭转载荷和韧性。在Zhang 等[16]的实验中显示，横截面的设计对镍钛器械在弯曲或扭转情况下产生的应力影响大于镍钛器械的锥度和尺寸设计。

5 其他影响性能的因素

镍钛器械根据动力不同可分为机用和手用。机用镍钛器械采用了电动马达，减少了医师的操作时间，提高了工作效率，并且与手用锉相比显著降低了患者治疗后的疼痛发生率。镍钛器械从运动方式上可分为连续旋转和往复运动两种模式，Ahn 等[17]的实验表明，往复运动的镍钛器械比连续旋转的镍钛器械具有更好的抗循环疲劳性能，但是在根管预备过程中会向根尖孔外推出更多的牙本质碎屑，根管清理能力较差，也正因如此，牙髓治疗后疼痛在往复旋转器械中的发生率更高[18]。有研究显示，虽然根管预备后产生牙齿裂纹的情况不可避免，但是往复运动器械与连续旋转器械相比，产生牙齿裂纹的可能性较小[19]。此外，自适应运动的Twisted File Adaptive（TFA，SybronEndo，美国）在应力较小时采取连续旋转，随着切割牙体组织增多，所受应力较大时转变为往复运动，研究表明自适应系统可以降低根管治疗后患者疼痛发生的概率[20]，并且通过这种适应性运动可以增加器械的耐用性，减少牙本质裂缝的发生[21]。

6 总结

随着镍钛合金的加工工艺不断发展，根管预备器械得到了改良，有效地减少了根管预备过程中各类并发症的产生，提高了预备效率。但是，国内外的研究均表明，至今尚未出现能将根管彻底预备的器械，由于受根管解剖形态（如C型、扁椭圆形根管等）的复杂性以及根管弯曲度的影响，即使遵循标准的根管预备流程，显微镜下仍存在未预备到的“死区”，这些“死区”内遍布细菌生物膜的残留物，在主根管内也显示出有器械无法到达的区域[22-23]。因此，临床医师要熟练掌握各类根管的解剖形态以及不同器械的性能，根据病例选择合适的根管预备器械以及冲洗药物，以达到良好的根管预备效果，减少并发症的产生。