铒激光对不同长度与弯曲度根管玷污层的清理效果研究

曲超杰,郭 威,2

根管治疗术是指对根管进行清理成形、消毒灭菌、严密充填和冠方修复,从而控制感染并促进愈合的一种治疗方式,是目前治疗牙髓病和根尖周病的首选[1]。然而在根管预备时会产生的由牙本质和牙髓组织碎屑、成牙本质细胞、细菌等组成的无结构物质即玷污层,会成为细菌繁殖的培养基并引发微渗漏,最终导致根管治疗的失败[2]。因此,玷污层的去除对根管治疗的远期疗效有着重要意义。目前,去除玷污层的方法主要有注射器冲洗技术和超声荡洗技术。其中超声荡洗技术已被大量研究证实是清理玷污层较好的方法之一[3]。有学者提出了激光活化荡洗技术(laser-activated irrigation,LAI),它是通过激活根管内冲洗液产生特定的空穴和声流作用,去除根管内玷污层及感染物质[4]。此后DiVito等[5]将铒激光活化荡洗技术进一步改良并提出了光子引导的光声流效应(photon-induced photoacoustic streaming, PIPS),现已被大量研究证实可以有效地去除根管内玷污层,并显著优于传统注射器冲洗和超声荡洗技术[6]。同时,改变铒激光的脉冲能量、脉宽、频率、照射时间和纤维尖端的位置等参数,可以对根管的清理效果产生不同影响[7]。

此外,根管解剖系统的复杂性也是影响玷污层清理效果的重点和难点[8-10]。其中,根管的长度和弯曲度是使根管清理难度增加进而导致失败的重要因素[11]。研究表明,过长、过弯的根管易导致感染组织、细菌和玷污层的残留[11],能否找到一个合适的方法提高此类根管治疗的成功率尚未可知。本实验通过激光脉冲能量这一参数的调整对不同长度、弯曲度根管玷污层的清理效果进行研究,为论证铒激光的临床应用效果并提高根管治疗成功率提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料和仪器

双波长激光工作仪(Fotona,斯洛文尼亚);扫描电子显微镜(Zeiss,德国);口内X射线系统(Satelec,法国);超声波牙科治疗仪(Satelec,法国);根管预备机(VDW,德国);ProTaper Universal机用镍钛根管锉(Densply,瑞士);5.25%次氯酸钠溶液(20210502213,致远,中国天津);EDTA凝胶(META,韩国)。

1.2 样本收集

经烟台市口腔医院伦理委员会批准(伦审号:2021kt12),选择2020年12月至2021年6月就诊于烟台市口腔医院,因正畸或牙周病拔除的符合纳入、排除标准的144颗恒磨牙上的某一单根管牙根作为研究对象。纳入标准:①牙根表面完好,根尖孔发育完成。②依据王惠芸根长测量法[8]选择根长为7～13 mm的牙根。③依据Schneider弯曲度测量法[12],选择根管弯曲度≤40°,从根中二分之一处开始弯曲的牙根。排除标准:①牙根表面龋坏、缺损、裂纹,牙根内吸收、根管治疗后的牙根。②C形根管或扁根管。使用超声洁治器清除所有样本牙结石和根周残留软组织,置入装有0.9% NaCl溶液的玻璃瓶中(4 ℃冰箱保存备用)。

1.3 样本分组与处理

所有样本按根长不同分为2组:7 mm≤短根组≤10 mm、10 mm<长根组≤13 mm。样本开髓后,采用Schneider法测量根管弯曲度并分为3个亚组:轻弯组≤10°、10°<中弯组≤25°、25°<重弯组≤40°。根长及根管弯曲度测量方法见图1。ProTaper Ni-Ti器械行根管预备至F3,荡洗方法采取以下分组处理。①对照组:超声功率设置为6档,5.25% NaClO溶液荡洗60 s。②实验组:Er:YAG激光分别采用20、40、60 mJ的能量参数结合5.25% NaClO溶液,将激光工作尖置于根管口处荡洗30 s,停止5 s后继续荡洗30 s。荡洗方法分组详见表1。

表1 样本的荡洗方法分组

图1 根长及根管弯曲度测量示意图

1.4 扫描电镜观察

所有样本均平釉牙骨质界处截冠,在牙根两侧沿牙长轴走行磨出两条凹槽,未穿通根管。用骨凿抵于凹槽轻轻将牙根纵剖从而暴露根管内壁(图2)。在所有样本的根管开始弯曲处作标记,以此区分冠方及根方。样本处理后于扫描电镜下观察,在根管内壁冠、根方各随机取3个视窗拍照并对玷污层清理及裂纹产生情况进行记录(图3),由2位观测者采用Peters玷污层评分标准[13]进行评分取平均值,评分标准详见图4。

A:沿箭头所示纵沟处劈开;B:劈开后可见根管暴露

A:于冠方、根方各随机取3个电镜视窗(冠:a、b、c;根:a′、b′、c′)观察;B:视窗c在电镜下的观察效果( ×1 000)

A:1分,无玷污层,牙本质小管全部开放或仅有少量栓塞;B:2分,少于25%的区域被薄层玷污层覆盖,绝大多数牙本质小管开放;C:3分,呈斑块状分布的玷污层,牙本质小管开放 50%～75%;D:4分,薄层均质玷污层,牙本质小管开放不足 50%;E:5分,厚层不均匀玷污层,几乎见不到开放的牙本质小管

1.5 统计学方法

本实验应用SPSS 22.0统计软件进行统计分析。

采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)进行统计,数据以均数±标准差形式表述,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 短根

为更好呈现实验结果,我们将牙根按照冠根两部分分别进行描述。

结果显示,对照组除轻弯组冠根方和中弯组冠方可见少量牙本质小管暴露外,其余各组均被较厚玷污层覆盖;而实验组(Er:YAG激光)各部玷污层评分均明显低于对照组(超声)(P<0.05)。

在实验组冠方,当功率为0.3 W时,轻弯组玷污层评分低于中、重弯曲组(P<0.05),中、重弯组间无显著差异(P>0.05);当功率达到0.6 W时,3组玷污层评分均有所减低,其中中、重弯组评分明显低于0.3 W时(P<0.05),但各弯组组间无明显差异(P>0.05);当功率升至0.9 W时,3组玷污层评分相较0.6 W时无明显差异,且组间也无明显差异(P>0.05),但重弯组出现明显微裂纹。在根方,当功率为0.3 W时,各组评分随弯曲度增加逐渐升高,组间差异显著(P<0.05);当功率达到0.6 W时,轻、中弯组评分相较0.3 W时变化不显著(P>0.05),只重弯组明显低于0.3 W时(P<0.05);当功率达到0.9 W时,各组评分出现明显下降趋势,中、重弯组相较0.3 W和0.6 W时变化明显(P<0.05),但组间无显著差异(P>0.05)。

冠根方两两比较结果示,相同功率下实验组冠方各组评分均明显低于根方,组间差异显著(P<0.05)(图5～6、表2)。

表2 短根各弯曲度玷污层评分情况

图5 短根冠方(左)和根方(右)各弯曲组玷污层评分

箭头所指处可见牙本质小管形态遭到破坏,出现串连多个小管的微裂纹

2.2 长根

结果可见,除0.3、0.6 W铒激光处理的重弯组根方玷污层评分与对照组并无明显差异(P>0.05),均由厚层的玷污层覆盖之外,其余各实验组的玷污层评分均明显低于对照组(P<0.05)。

实验组冠方,当功率为0.3 W时,轻、中弯组的玷污层评分均明显低于重弯组(P<0.05),轻、中弯组间无显著性差异(P>0.05);当功率达到0.6 W时,轻、中弯组评分相较0.3 W时无明显变化(P>0.05),但重弯组评分却明显降低(P<0.05),各弯曲组间评分差异不显著(P>0.05);当功率升至0.9 W时,各组评分进一步降低,各弯曲组间无显著差异(P>0.05),但重弯组可见明显微裂纹。在根方,当功率为0.3 W时,轻、中弯组间评分无显著差异(P>0.05),均明显低于重弯组(P<0.05);当功率达到0.6W时, 轻弯组评分明显降低(P<0.05), 低于重弯组(P<0.05),轻、中弯组间差异不显著(P>0.05)。当功率升至0.9W时,轻、中弯组评分进一步下降,均明显低于重弯组(P<0.05),轻、中弯组间无显著差异(P>0.05),重弯组仍无明显变化(P>0.05)。

冠根方两两比较结果示,相同功率下实验组冠方各组评分均明显低于根方,组间差异显著(P<0.05)(图7～8、表3)。

表3 长根各弯曲度玷污层评分情况

图7 长根冠方(左)和根方(右)各弯曲组玷污层评分

图8 扫描电镜下观察长根根管壁玷污层清除情况( ×1 000)

3 讨 论

玷污层是根管预备时形成的一层贴附于根管内壁的无结构物质,主要由牙本质和牙髓组织碎屑、成牙本质细胞、细菌等组成[14]。根管玷污层的存在被认为是细菌繁殖的培养基并可能引起微渗漏,需在根管充填前尽可能去除[1,15]。然而根管系统的复杂性决定了根管清理的难度会大大增加[8-9]。其中,根管长度、弯曲度及侧副管等因素易导致感染组织及细菌的残留[10]。Haupt 等[11]的研究显示,过长、过弯根管的冠、根方玷污层清理效果较短、直根管差。为进一步探究不同冲洗方式对不同解剖形态根管内壁的玷污层清理效果及损伤情况的影响,本实验将长度、弯曲度两种解剖因素纳入分组并以根管弯曲处为界对冠方和根方分别进行研究。

次氯酸钠作为目前应用最广的根管冲洗液,具有良好的杀菌及溶解根管内有机物的能力。Vianna等[16]研究表明,相比4.00%、2.50%、1.00%、0.50%4种浓度,使用5.25%的NaClO可以获得最快的杀菌效果。此外,谭青松等[17]使用不同浓度NaClO进行超声根管荡洗后发现,5.25%的NaClO浓度下,根尖1/3区的牙本质小管开口数量最多。故本实验选用5.25%的NaClO作为根管冲洗液。激光荡洗作为一种新型的辅助荡洗方法,可通过传递脉冲能量有效地活化根管荡洗液,从而有效地去除根管内的玷污层。DiVito等[5]进一步改良了激光荡洗工作尖的形态同时缩短了脉宽,并将其产生的效应命名为光子引发的光声流效应(PIPS)。相比超声荡洗,PIPS可有效去除根管内各水平的玷污层及牙本质碎屑[18],提高牙本质小管的渗透性[6],降低根充后的微渗漏,从而获得良好的根管治疗效果[19]。本研究可见各实验组玷污层清理效果均优于对照组(超声),与以上学者研究一致。此外,Meire等[7]在研究影响铒激光清理效果的因素时发现,脉冲能量是影响治疗效果的一个重要参数。故本研究在确保频率等激光参数不变的情况下,设置20、40、60 mJ(均处于工作尖允许的安全范围)3种不同能量,从而获得对应的0.3、0.6、0.9 W 3种功率,以探究激光能量对不同长度、弯曲度根管内壁玷污层清理效果的差异。

研究表明,在不同弯曲度的短根冠方,0.3 W即可实现牙本质小管几乎完全开放的效果,与Meire等[7]研究发现0.3 W即可达到对冠方良好的玷污层清理效果一致。当功率增加至0.6 W时,对于直根而言,清理效果没有太大改变,中、重度弯曲根管玷污层清理效果明显增强,与Luca等[20]研究结果一致。继续增加功率至0.9 W时,各弯曲度根管冠方清理效果没有进展,而在重弯组却看到牙本质内壁出现了微裂纹,提示,提高PIPS能量确实能够增强弯曲短根管冠方的清理效果,对于过度弯曲根管而言,也并非能量越高越好。有学者认为高能量的激光会导致牙体组织损伤,并影响根管治疗的远期疗效[21]。本实验结果证实了这一点。对短根组的根方而言,随着能量的增加,清理效果虽在逐渐增强,但整体明显弱于冠方,这可能与根方根管直径变小有关。有研究证实,根管直径越大,PIPS空穴作用越强,对根管内玷污层的清理效果越好,从而使得冠方清理效果明显优于根方[22]。而窄细弯的根管形态,会很容易在根方形成气锁[11,23]。气锁的累积会严重阻碍能量达到根尖区,于是,激光会将原本产生的过高能量瞬间返回到较为宽敞笔直的冠方进行爆破和释放,这也就解释了为什么0.9 W时重度弯曲根管冠方牙本质会出现微裂纹而根方仍有玷污层残留了。

与之对应的长根冠方,在0.3 W时仍可实现轻、中弯组绝大多数牙本质小管的开放,但无论是0.3 W还是0.6 W均无法做到对根方玷污层的有效清理,只有继续增加功率至0.9 W后才可见轻、中弯组根管内壁大部分牙本质小管的暴露,证明根管长度的增加使得PIPS空穴及声流作用逐渐衰减,使其难以有效地去除根方玷污层[24],此时需要更多的能量输入才能获得与短根相同的清理效果。于是当功率增加至0.9 W时,轻、中弯曲根管均达到了较好的根部清理效果,但重弯组却在根方没有明显改善的同时于冠方再次出现微裂纹。文献证实,虽然PIPS可以有效地去除重度弯曲根管内的气锁[24],但随着根长的增加,根方气锁的去除难度也在增加[25],这也解释了为什么本实验重度弯曲的短根在0.9 W时的根方玷污层清理效果明显优于长根。而由于冠方微裂纹的出现,此时继续增加能量会导致牙本质内壁的进一步损伤,所以对于极度弯曲的长根而言,已经无法保证在不损伤根管内壁的前提下,通过提高能量达到完全去除根方玷污层的效果。

综上,我们认为在短根中,0.3 W的PIPS功率即可使轻度弯曲根管获得良好的玷污层清理效果;而中度弯曲根管则需达到0.9 W。重度弯曲根管虽然在0.9 W时清理效果好,但因其可能造成的损伤,故不推荐采用此功率。在长根中,功率达到0.9 W时可以对轻、中度弯曲根管玷污层达到较好的清理效果,而对于重度弯曲根管,0.9 W仍不能达到清理目的却已对根管内壁造成损伤。所以对于重度弯曲的短根和长根,在不损伤根管内壁的情况下,如何能寻找更好的激光参数以达到理想的清理效果仍需进一步探究。