通过有限元分析直线通路微创开髓洞型的临床应用效果及预后影响

潘晓勤 张继生

根管治疗的目的是去除根管系统内残余细菌、牙髓及其他代谢产物。一般认为，牙齿牙体组织在根管治疗后，因缺少足够的营养供应，易造成牙釉质与牙本质生物力学出现改变。开髓是根管治疗的基础，有效清除根管为主要目的[1-2]。传统开髓洞型要求开髓洞型需尽量扩展，以满足预备仪器的直线通路，但过大的开髓洞型使牙体遭受破坏，进而增加根管治疗后牙齿折断风险。所以，探寻一种有效的开髓方式，以减少开髓洞型的预备量，进而改善根管治疗后牙齿抗折强度具有重要意义[3-4]。近年来微创牙科理念逐渐用于口腔医学领域，直线通路微创开髓洞型作为微创牙科的一个分支，可在牙髓治疗过程中最大限度保留原有组织，提高患牙抗折力，预防不可逆疾病的发生。但现阶段国内外研究报道对于直线通路微创开髓洞型是否优于传统开髓洞型，更能保持牙齿抗力尚无统一定论。鉴于此，本次研究选择80例因牙周病或正畸拔除上颌第一前磨牙的患者，对有限元分析直线通路微创开髓洞型的应用价值展开探讨，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

入组时间为2021年1-6月，选择东南大学附属中大医院溧水分院口腔内科收治的80例因牙周病或正畸拔除上颌第一前磨牙的患者。纳入标准：牙周病诊断参照《牙周病学》[5]，能积极配合临床各项检查；口腔卫生良好，手术配合度良好；认知功能正常；临床资料完整。排除标准：既往有精神病史；合并心肝肺等严重器质性功能不全；近期有创伤史或手术史；合并口腔感染性疾病；依从性较差，不能配合完成随访工作；妊娠及哺乳期女性。80例患者中，男42例，女38例；年龄22～67岁，平均（38.70±3.50）岁；体重指数（BMI）为18～30 kg/m2，平均（24.27±2.38）kg/m2。本研究已经医院伦理委员会批准，患者及家属均知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 构建三维模型 应用nanoVoxel-1000显微CT设备扫描离体牙，分辨率为20 μm，通过Evaluation软件分析离体牙影像，保证数据完整并导出，构建三维模型。于三维模型牙根外建立起牙周膜模型，厚度为0.30 mm。于牙周膜模型外，通过圆柱形式进行牙槽骨模拟，其中密质骨包绕松质骨，厚度 ＞1.5 mm，松质骨厚度 ＞2.0 mm。根据离体上颌第一前磨牙DICOM数据构建的三维模型中，分别模拟未治疗，基于三维根管解剖建立的直线通路微创开髓洞型、桁架开髓洞型和传统开髓洞型。

1.2.2 建立开髓洞型 其中直线通路微创开髓洞型：使用圆柱模拟高速裂钻，直径为1.4 mm，钻针进入点取颌面和根管冠段中轴延伸线交点间的范围，沿颊腭侧根管冠段方向建立起直线通路，在任意视角下，仅暴露1个根管口。桁架开髓洞型：使用圆柱模拟高速裂钻，直径为1.4 mm，车针取根管口在颌面的垂直投射点，进入髓腔，沿牙体长轴方向建立起直线通路，去除两管口上方牙体组织，充分暴露颊腭2个根管口，完全保留其间牙体组织。传统开髓洞型：使用圆柱模拟高速裂钻，直径为1.4 mm，车针起始点取颌面中央进入髓腔，颊舌沿牙体长轴方向向完全揭净髓室顶，充分暴露髓室底，建立起设备进入根管的直线通路。其中传统开髓洞型由于开髓洞间牙体组织遮挡，使用流动树脂进行整体模拟充填，直线通路微创开髓洞型与桁架开髓洞型模型的开髓洞上部使用膏体树脂进行模拟充填，釉质牙骨质界上方2 mm范围使用流体树脂进行模拟充填。

1.2.3 载荷设置 根据不同咀嚼方式模拟不同集中力负载模式，包括斜向与纵向负载模式，其中斜向负载模式：和牙体长轴呈45°，在腭尖颊斜面一点施加250 N的力，纵向负载模式：和牙体长轴呈30°，向中央窝施加250 N的力。

1.3 观察指标

（1）斜向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值分析。记录斜向负载模式下，模拟未治疗、直线通路微创开髓洞型、桁架开髓洞型与传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部的von Mises应力分布峰值。（2）纵向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值分析。记录纵向负载模式下，模拟未治疗、直线通路微创开髓洞型、桁架开髓洞型与传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部的von Mises应力分布峰值。（3）预后分析。对患者随访3个月，记录术后并发症发生情况，并发症包括面部肿胀与创口感染等。

1.4 统计学处理

采用SPSS 23.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，并应用Games-Howell法进行组间比较；计数资料以率（%）表示，比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同治疗方式斜向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值比较

斜向负载模式下，直线通路微创开髓洞型、桁架开髓洞型与传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值均高于模拟未治疗（P＜0.05），且传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值均高于桁架开髓洞型与直线通路微创开髓洞型（P＜0.05），但桁架开髓洞型与直线通路微创开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1和图1。

表1 80例患者不同治疗方式斜向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值比较[Mpa，（±s）]

表1 80例患者不同治疗方式斜向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值比较[Mpa，（±s）]

*与模拟未治疗对比，P＜0.05；#与传统开髓洞型对比，P＜0.05。

治疗方式 腭侧 颊侧模拟未治疗 182.65±17.28 100.26±9.31直线通路微创开髓洞型 201.71±18.30*# 107.35±9.62*#桁架开髓洞型 198.42±17.62*# 105.80±9.15*#传统开髓洞型 331.45±30.68* 170.32±16.21*F值 46.254 22.357 P值 0.000 0.000

图1 斜向负载模式下牙颈部von Mises应力分布云图

2.2 不同治疗方式纵向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值分析

纵向负载模式下，直线通路微创开髓洞型、桁架开髓洞型与传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值均高于模拟未治疗（P＜0.05），且传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值均高于桁架开髓洞型与直线通路微创开髓洞型（P＜0.05），但桁架开髓洞型与直线通路微创开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2和图2。

表2 80例患者不同治疗方式纵向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值比较[Mpa，（±s）]

表2 80例患者不同治疗方式纵向负载模式下牙颈部von Mises应力分布峰值比较[Mpa，（±s）]

*与模拟未治疗对比，P＜0.05；#与传统开髓洞型对比，P＜0.05。

治疗方式 腭侧 颊侧模拟未治疗 126.31±11.61 87.72±8.12直线通路微创开髓洞型 172.34±15.65*# 142.22±12.20*#桁架开髓洞型 169.45±15.17*# 144.56±13.37*#传统开髓洞型 200.40±18.13* 186.41±16.26*F值 46.254 22.357 P值 0.000 0.000

图2 纵向负载模式下牙颈部von Mises应力分布云图

2.3 预后分析

因牙周病或正畸拔除上颌第一前磨牙的患者经直线通路微创开髓洞型治疗后，共2例出现并发症，面部肿胀1例，创口感染1例，并发症发生率为2.50%，经对症处理后，均明显好转，预后良好。

3 讨论

根管治疗术是当前国内外公认的治疗牙髓与牙周病最为完善、彻底的术式。而根管治疗中，开髓作为实现根管治疗预期目的的前提，可最大限度地保留剩余牙体组织，保持剩余牙体的结构完整[6-8]。传统开髓洞型是临床常见开髓方式，但该方式为获得直线通路，需磨除过多的颈部牙体组织，可导致牙体遭受破坏，使得根管治疗后牙齿折断风险增加。所以，选择适当、合理的方式进行开髓，是根管治疗的关键的步骤[9-11]。

微创牙髓治疗强调在阻断已有病变的基础上，保持牙体结构完整性，进而促进患牙远期疗效提高。因微创开髓洞型设计理念差异，现阶段尚无微创开髓的标准洞型。其中桁架开髓洞型强调改进进针位置，使用多点小洞的方式，仅在根管口上方制备开髓洞型，以最大限度地保留各开髓洞间牙体组织[12-14]，但该方式多用于磨牙，较少用于前磨牙。传统开髓洞型强调缩小开髓洞型，以尽可能保留健康牙体组织。但上述方式均忽视了过多保留牙体组织对直线通路建立产生的阻碍，使相关并发症风险增加。直线通路微创开髓洞型是在传统开髓洞型的基础上进行改良，通过准确把控牙体组织去除量，精准开髓与修整髓腔，可最大程度保护对咬合功能发挥作用的斜峭、舌隆突与髓室顶，提高患牙抗折力[15-17]。高羽轩等[18]学者认为，在两种负载模式下，直线通路微创开髓洞型和桁架开髓洞型间腭颊侧牙颈部VM差异无统计学意义（P＞0.05）。本次研究发现，斜向与纵向负载模式下，直线通路微创开髓洞型、桁架开髓洞型与传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值均高于模拟未治疗组，且传统开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值均高于桁架开髓洞型与直线通路微创开髓洞型（P＜0.05），但桁架开髓洞型与直线通路微创开髓洞型腭侧与颊侧牙颈部von Mises应力分布峰值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。有限元分析法作为口腔生物力学的分析方法，是借助计算机进行近似力学数值计算的方式，其以各单元集合表示整体，通过研究各个离散单元性质，从而获取整个连续介质性质。应用有限元分析方法，分析斜向与纵向负载模式下上颌第一前磨牙直线通路微创开髓洞型与传统开髓洞型、桁架开髓洞型的应力峰值，发现斜向与纵向负载模式下，传统开髓洞型组颊腭侧牙颈部应力峰值最大，直线通路微创开髓洞型组和桁架开髓洞型组在腭侧与颊侧牙颈部应力峰值接近，提示直线通路微创开髓洞型的应力集中范围更小，应力峰值更低，上颌第一前磨牙直线通路微创开髓洞型可为治疗后的牙齿提供良好的抗折能力[19-20]。分析原因可能为直线通路微创开髓洞型和桁架开髓洞型相对于传统开髓洞型而言保存了更多的牙本质，可在修复治疗中提供充足的牙本质，保证牙体结构完整性。经直线通路微创开髓洞型治疗后，共出现2例并发症，发生率为2.50%，经对症处理后均明显好转，预后良好。提示上颌第一前磨牙直线通路微创开髓洞型有利于降低并发症发生风险，预后良好。但本研究仍存在不足之处，如纳入病例较少，数据存在集中性，缺乏代表性，因此，临床可扩大样本纳入范围，以进一步提高研究结果的准确性。

综上所述，通过有限元分析，直线通路微创开髓洞型能保护根管治疗后牙体力学性能，且预后良好，可推广应用。