引用本文
苏征, 白雨豪, 侯晓玫. 不同技术对弯曲根管根尖气锁去除效果的锥形束CT研究. 北京大学学报(医学版), 2017,49(1): 76-80.
SU Zheng, BAI Yu-hao, HOU Xiao-mei. Effects of different techniques on removal of vapor lock in the apical region of curved canals: a cone-beam computed tomography study. Journal of Peking University(Health Sciences), 2017,49(1): 76-80.  
Doi: 10.3969/j.issn.1671-167X.2017.01.013
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Copyright©2017, 北京大学
2010《北京大学学报（医学版）》编辑部
不同技术对弯曲根管根尖气锁去除效果的锥形束CT研究
苏征1, 白雨豪2, 侯晓玫3,△
1. 首都医科大学附属北京口腔医院牙体牙髓科,北京 100050
2. 首都医科大学宣武医院口腔科,北京 100053
3. 北京大学口腔医学院·口腔医院,第二门诊部 口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室 口腔数字医学北京市重点实验室,北京 100101;
收稿日期: 2016-10-10
基金资助: 国家自然科学基金(81200826)资助
摘要

目的 比较4种不同技术对弯曲根管根尖区气锁的去除效果。方法 40个45°弯曲模拟树脂根管经WaveOne Primary预备后,软蜡封闭根尖孔,所有样本随机分为4组( n=10)。通过30 G侧方开口冲洗针头将显影液注射入根管内,锥形束CT(cone-beam computer tomography,CBCT)扫描,计算根管内气锁体积,随后分别使用光诱导光声流(photon-induced photoacoustic streaming, PIPS)激光荡洗法、牙胶尖法、超声荡洗法和声波荡洗法去除根管内气锁。CBCT扫描计算剩余气锁体积。结合根管内气锁体积和剩余气锁体积,计算气锁去除百分比,进一步计算初始和剩余气锁长度。结果 各组初始气锁体积差异无统计学意义( P>0.05)。PIPS激光荡洗组的剩余气锁体积为0 mm3,牙胶尖组为(0.02±0.07) mm3,两组均显著小于超声组[(0.20±0.09) mm3)]和声波组[(0.23±0.06) mm3, P<0.001]。计算气锁去除百分比显示,PIPS激光荡洗组和牙胶尖组分别为100.00% (100.00%,100.00%)和100.00% (77.66%,100.00%), 亦显著高于超声荡洗组[70.37% (56.41%,91.43%)]和声波荡洗组[63.54% (51.47%, 74.00%), P<0.001]。剩余气锁长度方面,PIPS激光荡洗组是0 mm,牙胶尖组是(0.15±0.47) mm,两组间差异无统计学意义( P>0.05),但均显著小于超声组[(2.21±0.09) mm]和声波组[(2.34±0.08) mm, P<0.001],超声组和声波组的剩余气锁长度约为荡洗锉尖到根尖孔的距离。结论 PIPS激光荡洗法和牙胶尖法能够有效去除弯曲根管根尖区气锁。

关键词: 气锁; 根管制备; 激光; 灌洗; 锥束计算机体层摄影术
中图分类号:R781.3 文献标志码:A 文章编号:1671-167X(2017)01-0076-05
Effects of different techniques on removal of vapor lock in the apical region of curved canals: a cone-beam computed tomography study
SU Zheng1, BAI Yu-hao2, HOU Xiao-mei3,△
1. Department of Endodontics, Capital Medical University School of Stomatology, Beijing 100050, China
2. Department of Stomatology, Xuanwu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100053, China
3. The Second Dental Center, Peking University School and Hospital of Stomatology & National Engineering Laboratory for Digital and Material Technology of Stomatology & Beijing Key Laboratory of Digital Stomatology, Beijing 100101, China;
△Corresponding author’s e-mail, houxiaomei1108@163.com
Fund:Supported by the National Natural Science Foundation of China (81200826)
Abstract

Objective: To compare the effect of four different techniques on removal of vapor lock in the apical region of curved root canals.Methods: Forty simulated resin root canals with 45° curvature were prepared using WaveOne Primary, then the apical foramen were sealed with soft wax. The teeth were divided randomly into 4 groups thereafter ( n=10). Contract solution was injected into the canals using a 30 G side-vented needle and scanned with cone-beam CT (CBCT) to identify the volume of the vapor lock. Four different techniques including photon-induced photoacoustic streaming (PIPS) laser-activated irrigation, gutta-percha cone technique, ultrasonic irrigation, and sonic irrigation were used to remove the vapor locks in the root canals. The residual volume of the vapor lock was identified again using CBCT scanning data. Accordingly, the reduction rates of the vapor lock were calculated. Furthermore, the initial and residual vapor lock length was calculated. The data were analyzed by using the One-Way ANOVA analysis and Kruskal-Wallis H test at a significance level of P<0.05.Results: There was no significant difference in the initial vapor lock volume ( P>0.05). Residual volume of the vapor lock for PIPS laser-activated irrigation was 0 mm3, and that for gutta-percha cone technique was (0.02±0.07) mm3, significantly lower than those of ultrasonic and sonic irrigation, the values being (0.20±0.09) mm3 and (0.23±0.06) mm3 ( P<0.001), respectively. The reduction rates of the vapor lock of PIPS laser-activated irrigation and gutta-percha cone technique were 100.00% (100.00%, 100.00%) and 100.00% (77.66%, 100.00%), respectively, significantly higher than those of ultrasonic irrigation [70.37% (56.41%, 91.43%)] and sonic irrigation [63.54% (51.47%, 74.00%), P<0.001]. The length of the residual vapor lock for PIPS laser-activated irrigation was 0 mm, and that for gutta-percha cone technique was (0.15±0.47) mm, significantly lower than those of ultrasonic and sonic irrigation, values being (2.21±0.09) mm and (2.34±0.08) mm ( P<0.001), respectively. The length of the residual vapor locks in the ultrasonic and sonic group remained approximately the same as the distance between the working tip and the apical foramen.Conclusion: PIPS laser activated irrigation and gutta-percha cone technique could remove the vapor lock from the apical region of curved canals effectively.

Key words: Vapor lock; Root canal preparation; Lasers; Irrigation; Cone-beam computed tomography

有效的根管冲洗对根管治疗具有十分重要的意义, 冲洗药物通过流动、渗透和置换机制, 深入根管系统, 实现清理残髓、致病菌、牙本质碎屑及玷污层的作用, 从而达到控制根管系统感染的目的[1]。近年来有学者发现, 传统针头冲洗会出现“ 气锁现象” , 即根尖部出现气泡, 后续冲洗液在此受阻, 无法进入根尖区, 导致根尖1/3清理消毒效果不佳, 是根管治疗失败的原因之一[2]。为了去除气锁现象, 很多学者进行了相关研究, 有报道牙胶尖扰动、超声、声波冲洗等方法可以破坏气锁, 使冲洗液面下降[3, 4, 5]。

近年来, 光诱导光声流(photon-induced photoacoustic streaming, PIPS)激光荡洗技术作为一种新的激光治疗技术被引入根管治疗领域, 有报道其在根管消毒、去除玷污层等方面效果较好[6], 但是, 目前尚未见到PIPS技术去除气锁效果的相关报道, 此外, 根管形态对气锁的去除有重要影响, 弯曲根管内的气锁去除难度较大[3]。纵观以往文献, 研究方法主要为透明牙模型的定性研究[4, 5], 少数研究通过X线片计算气锁长度[7], 目前尚未见到三维定量研究模型。

本研究以弯曲树脂根管为模型, 构建基于锥形束CT(cone-beam computer tomography, CBCT)成像技术的根管内气锁评价三维模型, 进而对PIPS激光荡洗等4种技术对弯曲根管根尖气锁去除的效果进行定量评价。

1 材料与方法
1.1 实验分组

选取40个单弯树脂模拟根管(Dentsply Maille-fer, 瑞士), 根尖孔直径0.15 mm, 锥度0.02, 长度16 mm, 弯曲角度45° [8]。使用WaveOne Primary (Dentsply Maillefer, 瑞士)(25#/尖端3 mm, 锥度为0.08)机用镍钛锉完成根管预备(每支锉预备4个根管后丢弃), 预备过程使用5.25%(体积分数)NaOCl冲洗, 预备完成后, 大锥度纸尖干燥根管, 软蜡封闭根尖孔。所有样本随机分为4组(n=10)。

1.2 显影液导入

碘质量浓度为300 g/L的优维显碘普罗胺注射液300(拜耳医药, 广州)以45 ∶ 55比例与5.25% NaOCl进行混合, 配置显影液, 该显影冲洗液的密度和表面张力与2%~5%(体积分数)的NaOCl近似[7]。使用30 G侧方开口冲洗针头(Dentsply Maillefer, 瑞士)配合5 mL注射器抽取显影液, 以针头最大进入深度后退1 mm为基准(约距根尖3 mm), 上下提拉注入根管内, 提拉幅度1 mm, 注入速率0.05 mL/s, 注入量1 mL。显影液导入后, 立即使用CBCT(Kavo 3D eXam, 美国)扫描根管, 0.125 mm 空间分辨率, 120 kVp, 5 mA, As=0.60, 得到数据记录为Scan 1。

1.3 气锁去除

组1(PIPS激光荡洗法): 采用波长2 940 nm的Er:YAG激光设备(Fedelis, Fotona, 斯洛文尼亚), 将直径0.6 mm、长度14 mm的PIPS激光荡洗工作尖放置于根管口处进行PIPS激光荡洗(20 mJ, 15 Hz, 0.3 W, SSP模式)30 s。

组2(牙胶尖法): 25#/0.04锥度牙胶尖(Dentsp-ly Maillefer, 瑞士)插入根管达工作长度, 小幅度上下提拉30 s。

组3(超声荡洗法):超声荡洗设备(赛特力, 法国), 档位4, 连接预弯的15#超声荡洗锉, 进入根管内距工作长度2 mm处被动超声荡洗30 s, 档位4。

组4(声波荡洗法):EndoActivator声波荡洗设备(Dentsply Maillefer, 瑞士), 10 000 r/min, 连接25#/0.04工作尖, 进入根管内距工作长度2 mm处荡洗 30 s, 10 000 r/min。

1.4 气锁去除效果的三维测量和评价

气锁去除后, 立即使用CBCT扫描根管, 方法同前, 得到数据记录为Scan 2。随后, 去除根尖孔封蜡, 干燥根管, 将显影液导入根管达工作长度, CBCT扫描, 方法同前, 得到数据记录为Scan 3。

CBCT扫描数据导入MeVisLab软件包(MeVis Medical Solution AG, 德国)进行灰度阈值分割、三维空间配准和布尔运算。使用Scan 1和Scan 3数据计算根尖区气锁的初始体积V1(mm3), 使用Scan 2和Scan 3数据计算气锁去除后的剩余气锁体积V2(mm3), 进一步计算气锁体积减小百分比(%)=(V1-V2)/V1× 100%。计算初始气锁长度(mm)和剩余气锁长度(mm)。

1.5 统计学分析

采用SPSS 17.0软件, 进行单因素方差分析和Kruskal-Wallis H检验, 数据分别以均数± 标准差和中位数(最小值, 最大值)形式表述, P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

4种技术去除弯曲根管根尖区气锁的三维重建图像见图1。

图1 4种技术去除弯曲根管根尖区气锁效果的三维重建图像Figure 1 3D reconstructed image of removal of vapor lock by using the four techniques

4组样本的初始气锁体积(V1)差异无统计学意义(P> 0.05)。比较剩余气锁体积(V2), PIPS激光荡洗组和牙胶尖组均显著小于超声荡洗组和声波荡洗组(P< 0.001), 气锁减小体积(Δ V)亦呈现相同趋势, 具体见表1。

表1 4种技术去除弯曲根管根尖区气锁体积的变化(n=10, ± s, mm3) Table 1 Change of vapor lock volume in curved canals after using the four techniques (n=10, ± s, mm3)

计算气锁体积减小百分比显示, PIPS激光荡洗组高达100.00% (100.00%, 100.00%), 与牙胶尖组100.00% (77.66%, 100.00%)差异无统计学意义(P> 0.05), 均显著优于超声荡洗组70.37% (56.41%, 91.43%)和声波荡洗组63.54% (51.47%, 74.00%, H=32.850, P< 0.001)。超声荡洗组虽然优于声波荡洗组, 但两者差异无统计学意义(P> 0.05)。

比较4组样本的气锁长度, 初始气锁长度4组间差异无统计学意义(P> 0.05), 剩余气锁长度显示, PIPS激光荡洗组为0, 与牙胶尖组相比差异无统计学意义(P> 0.05), 均显著低于超声荡洗组和声波荡洗组(P< 0.001), 后两者差异无统计学意义, 均约为2 mm, 即与荡洗尖距根尖孔的距离(2 mm)相当, 具体见表2。

表2 4种技术去除弯曲根管根尖区气锁长度的变化(n=10, ± s, mm) Table 2 Change of vapor lock length in curved canals after using the four techniques (n=10, ± s, mm)
3 讨论

气锁现象是指当液体进入末端密闭的毛细管时, 部分气体栓塞于毛细管末端, 使后续液体无法完全渗透。根管系统末端受根尖部牙周组织的包绕, 相当于末端密闭的毛细管, 使用传统针头冲洗时, 冲洗液受气锁影响, 无法渗入根尖段, 是根管治疗失败的原因之一[2]。

既往研究从气锁去除的研究方法看主要是定性研究, 统计比较冲洗后透明牙根管内气锁的出现率[4, 5], 少数研究通过体外或体内X线片来计算根管内气锁的长度[7], 分辨率较差且二维成像信息量有限(如液面倾斜或存在气泡), 会影响气锁位置的判断。本研究中采用了基于CBCT三维成像的根尖气锁计算模型, 除能判断气锁长度外, 还能对剩余气锁体积进行定量测量, 使对比分析的精度更高。

根管的弯曲情况以及预备锥度对气锁的形成十分重要。Boutsioukis等[9]发现, 直根管内气锁的发生率为48%, 长度较短(小于1 mm), 冲洗针头越远离根尖孔越容易出现气锁, 且气锁也较长, 因此, 建议冲洗针头应尽量接近距根尖孔1 mm处。我们前期的研究也表明, S形双弯根管由于针头无法进入距根尖孔1 mm处, 根尖气锁的发生率高达100%, 气锁位于针头附近, 根管弯曲越靠近冠方, 气锁也随之增长[3]。这些研究提示复杂的根管走形使冲洗针头无法深入根尖孔附近, 可能是导致气锁形成的主要原因。本研究中, 选取单弯模拟根管, 使用WaveOne Primary预备根尖到0.08锥度, 针头冲洗后显示, 即便使用较大锥度的镍钛器械预备, 所有样本均出现气锁, 平均长度约为3 mm, 与冲洗针头距根尖的距离相当, 气泡作为一整体形态完全封闭于根尖段。这一发现与我们前期对双弯根管的研究结果一致, 提示临床工作中, 对于弯曲根管的感染控制应重点考虑如何保证根尖段冲洗药物渗透的有效性, 去除弯曲根管根尖气锁具有十分重要的临床意义。

McGill等[10]发现手动牙胶尖在根管内上下提拉(manual dynamic agitation, MDA)可以有效地去除气锁, 其机制可能为在推动牙胶尖的过程中根管内产生较高的压力, 能够将气泡挤出根尖孔, 使后续冲洗液导入根尖段。我们前期的工作中, 使用扫描仪扫描方法对气锁进行二维测量, 结果显示使用牙胶尖扰动10 s, 弯曲根管根尖气锁完全去除率为100%[3], 然而, 本研究使用基于CBCT构建三维测量模型, 结果显示扰动30 s后, 检测到极少量气锁残留[(0.02± 0.07) mm3]。两者的细微差异可能主要来源于本研究构建的三维测量模型的精确度更高, 另外, 本研究结果进一步验证了牙胶尖扰动法可有效去除气锁。但是, 有研究发现当存在根尖周病损时, 使用牙胶尖扰动法容易将冲洗液推出根尖孔外, 是导致术后疼痛的原因之一[11], 因此, 体内使用中应严格控制牙胶尖扰动的速度和力度, 防止冲洗液外溢。

Castelo-Baz等[12]发现超声冲洗后, 根尖气锁的去除率高达80%。de Gregorio等[5]报道声波冲洗技术也能够去除主根管的根尖气锁。两种技术的对比研究显示, 在直根管内, 超声冲洗对根尖气锁去除效果显著优于声波冲洗[13]。de Gregorio等[5]也报道, 超声的根尖气锁清除率(65%)大于声波(40%), 但是两者在弯曲根管中的作用均大大下降, 这是由于在直根管内, 荡洗锉位于根管中心, 能够实现均匀的声流和空穴作用, 而在弯曲根管内, 荡洗锉容易接触根管壁, 作用受限。同时, 声波受到的影响大于超声, 声波受根管预备锥度的影响亦较大, 这是由于声波工作头在运动过程中, 频率小、振幅大, 若根管过于弯曲细小, 不利于其扰动作用。Merino等[14]报道, 弯曲根管预备到0.04锥度时, 超声组根尖气锁的去除效果显著优于声波组, 而到0.08锥度时, 两者差异无统计学意义。本研究结果也显示, 弯曲根管预备到0.08锥度时, 超声组和声波组对根尖气锁去除效果的差异无统计学意义, 提示对于弯曲根管, 如使用声波冲洗技术, 在根尖直径一定的情况下可适当增加根管锥度。

本研究还发现, 无论超声组或者声波组, 对弯曲根管根尖气锁去除的效果均不理想, 荡洗头的根尖方向均存留剩余气锁, 这与Munoz等[15]的研究结果相似, 分析可能的原因是两者作用均通过液体介导, 当根尖段已经存在气锁时, 荡洗头在气锁内部的振动无法产生作用, 无法有效去除气锁。提示临床工作中, 对于弯曲根管的冲洗策略, 单纯使用针头冲洗配合超声或者声波荡洗, 可能无法有效去除根尖气锁, 应考虑增加其他措施, 如PIPS激光荡洗或牙胶尖扰动等。

近年来, 激光荡洗技术被逐渐应用于根管治疗中, 对根管消毒及玷污层的去除效果较好。Peeters等[16]的研究发现, 在0.02锥度弯曲根管内, Er, Cr:YSGG激光对根尖气锁的去除效果显著优于超声。2006年提出的PIPS激光荡洗技术, 通过超短脉宽技术提升激光荡洗时根管内冲洗液的空穴作用和声流作用, 是一种改良的激光荡洗策略[8]。本研究中, PIPS激光荡洗能够完全去除重度弯曲根管内的气锁, 效果显著优于超声荡洗和声波荡洗, 其机制一方面在于空穴作用使大的气锁解离成小气泡, 气液界面被破坏, 气泡向冠方液面移动, 最终使液面下降[17, 18], 另一方面, PIPS特有的超短脉宽作用特征使根管内冲洗液平均流速是超声组的10倍, 液体速率增加能够提高扰动效率[19], 因此, 即便工作头仅放置于根管口上方, 也能有效去除弯曲下方的根尖段气锁。尽管Boutsioukis等[11]认为随着冲洗液速率的提高, 根尖外溢的风险也增加, 然而, 随后Arslan等[20]的研究证实, 即便在直根管内, PIPS的根尖溢出量与超声荡洗的差异无统计学意义, 因此, 使用PIPS激光荡洗能够有效且安全地去除根尖气锁。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] Vertucci FJ. Root canal morphology and its relationship to endodontic procedrures[J]. Endod Top, 2005, 10(1): 3-29. [本文引用:1]
[2] Tay FR, Gu LS, Schoeffel GJ, et al. Effect of vapor lock on rootcanal debridement by using a side-vented needle for positive-pressure irrigant delivery[J]. J Endod, 2010, 36(4): 745-750. [本文引用:2]
[3] 苏征, 侯本祥, 方厂云, 等. S形根管经往复运动单支锉系统预备后的形态对冲洗效果的影响[J]. 中南大学学报(医学版), 2014, 39(11): 1181-1185. [本文引用:4]
[4] de Gregorio C, Estevez R, Cisneros R, et al. Effect of EDTA, sonic, and ultrasonic activation on the penetration of sodium hypochlorite into simulated lateral canals: an in vitro study[J]. J Endod, 2009, 35(6): 891-895. [本文引用:3]
[5] de Gregorio C, Estevez R, Cisneros R, et al. Efficacy of different irrigation and activation systems on the penetration of sodium hypochlorite into simulated lateral canals and up to working length: an in vitro study[J]. J Endod, 2010, 36(7): 1216-1221. [本文引用:5]
[6] Olivi G, de Moor R, DiVito E. Lasers in endodontics: scientific background and clinical applications[M]. Berlin: Springer, 2016: 219. [本文引用:1]
[7] Vera J, Hernández EM, Romero M, et al. Effect of maintaining apical patency on irrigant penetration into the apical two millimeters of large root canals: an in vivo study[J]. J Endod, 2012, 38(10): 1340-1343. [本文引用:3]
[8] Schneider SW. A comparison of canal preparations in straight and curved root canals[J]. Oral Surg Oral Med Oral Pathol, 1971, 32(2): 271-275. [本文引用:2]
[9] Boutsioukis C, Kastrinakis E, Lambrianidis T, et al. Formation and removal of apical vapor lock during syringe irrigation: a combined experimental and computational fluid dynamics approach[J]. Int Endod J, 2014, 47(2): 191-201. [本文引用:1]
[10] McGill S, Gulabivala K, Mordan N, et al. The efficacy of dynamic irrigationusing a commercially available system (RinsEndo) determined by removal ofa collagen ‘bio-molecular film’ from an ex vivo model[J]. Int Endod J, 2008, 41(7): 602-608. [本文引用:1]
[11] Boutsioukis C, Psimma Z, Kastrinakis E. The effect of flow rate and agitation technique on irrigant extrusion ex vivo[J]. Int Endod J, 2014, 47(5): 487-496. [本文引用:2]
[12] Castelo-Baz P, Martín-Biedma B, Cantatore G, et al. In vitro comparison of passive and continuous ultrasonic irrigation insimulated lateral canals of extracted teeth[J]. J Endod, 2012, 38(5): 688-691. [本文引用:1]
[13] Sáinz-Pardo M, Estevez R, Pablo OV, et al. Root canal penetration of a sodium hypochlorite mixture using sonic or ultrasonic activation[J]. Braz Dent J, 2014, 25(6): 489-493. [本文引用:1]
[14] Merino A, Estevez R, Gregorio C, et al. The effect of different taper preparations on the ability of sonic and passive ultrasonic irrigation to reach the working length in curved canals[J]. Int Endod J, 2013, 46(5): 427-433. [本文引用:1]
[15] Munoz HR, Camacho-Cuadra K. In vivo efficacy of three different endodontic irrigation techniques for irrigant delivery to working length of mesial canals of mand ibular molars[J]. J Endod, 2012, 38(4): 445-448. [本文引用:1]
[16] Peeters HH, Gutknecht N. Efficacy of laser-driven irrigation versus ultrasonic in removing an airlock from the apical third of a narrow root canal[J]. Aust Endod J, 2014, 40(2): 47-53. [本文引用:1]
[17] Hmud R, Kahler WA, George R, et al. Cavitational effects in aqueous endodontic irrigants generated by near-infrared lasers[J]. J Endod, 2010, 36(2): 275-278. [本文引用:1]
[18] Peeters HH, De Moor RJ, Suharto D. Visualization of removal of trapped air from the apical region in simulated root canals by laser-activated irrigation using an Er, Cr: YSGG laser[J]. Lasers Med Sci, 2015, 30(6): 1683-1688. [本文引用:1]
[19] Koch JD, Jaramillo DE, DiVito E, et al. Irrigant flow during photon-induced photoacoustic streaming (PIPS) using Particle Image Velocimetry (PIV)[J]. Clin Oral Invest, 2016, 20(2): 381-386. [本文引用:1]
[20] Arslan H, Akcay M, Ertas H, et al. Effect of PIPS technique at different power settings on irrigating solution extrusion[J]. Lasers Med Sci, 2015, 30(6): 1641-1645. [本文引用:1]