开髓洞型对患牙根管治疗术后抗折性能影响的研究进展

    根管治疗术是目前治疗牙髓根尖周疾病最常用、最有效的方法之一，是保存天然牙的有力手段。根管治疗过程会造成牙体硬组织损失，可能会降低患牙的抗折性，导致折裂风险增加，不利于患牙的远期保存。作为根管治疗的第一步，开髓洞型的设计与减少治疗中冠部牙体组织的损失密切相关。
    为了减少牙体组织的损失，以保存更多牙体组织为目的，尤其是以保存颈周牙本质为核心的微创开髓理念应运而生。微创开髓洞型（minimally invasive access，MIA） 主要分为保守、超保守和改良开髓洞型。相对于强调直线入路的传统开髓洞型（traditional endodontic cavity，TEC；traditional access cavity，TradAC/TRD），不同的MIA在不同程度上减少了冠部牙体组织的损失量。然而，MIA的设计理念和命名尚未达成共识。
    目前研究不同开髓洞型对根管治疗术后患牙（endodonticallytreated teeth，ETT） 抗折性能的方法主要有计算机模拟的力学实验和万能测试机测试的离体牙折裂实验。前者采用有限元分析、扩展有限元分析、威布尔分析模拟临床载荷，着重分析牙体组织受力情况，实验可重复性好，不可控性小，却与临床上牙齿咀嚼受力相去甚远；后者以折裂载荷及断裂可修复性作为评价指标，更接近真实临床情况，却难以对一颗牙进行多次折裂实验。这些研究均存在一定的局限性，本文拟从不同开髓洞型的设计要点、ETT抗折性能的研究现状入手，针对相关研究进行文献回顾和综述，以期为MIA在根管治疗中的应用提供新思路。
    1.  不同开髓洞型设计
    1.1　TEC
    TEC要求彻底揭尽髓室顶，建立器械进入根管的直线通路。该方法的优势在于，经TEC开髓完成根管治疗的技术敏感性低，可操作性强，感染控制好，并发症少，临床效果确切；劣势在于直线通路建立过程中需磨除大量牙体组织，破坏了承受咀嚼应力的牙尖、嵴、颈周牙本质等结构，可能会降低ETT的抗折性能，增加折裂风险。目前TEC仍是临床医生在根管治疗时首选的开髓洞型，在临床大量应用。
    1.2　MIA
    MIA要求保留部分髓室顶，可不建立直线通路。优势在于完成治疗的同时强调保存牙体组织，希望提高ETT的抗折性能；劣势在于技术敏感性高，可操作性差，临床效果不确切。MIA的提出是基于相关治疗器械和技术的发展，如锥形束CT （cone beam computed tomography，CBCT）辅助术前检查，导航导板系统辅助微创开髓，兼备放大及照明的牙科手术显微镜辅助根管定位，柔韧性佳的镍钛仪器及超声波治疗仪等辅助感染控制等，同时也对术者的知识储备和技术水平提出了很高的要求。现阶段MIA的设计各具特色，并且还在不断更新改进中；然而其感染控制效果尚不明确，可能存在根管遗漏、碎屑清理差、冲洗效率低等负面影响，尚未在临床诊疗中普及应用。
    1.2.1　保守开髓洞型（conservative endodontic cavity，CEC； conservative access cavity， ConsAC/CON） 　
    与TEC相比，CEC缩小了入路，保留了部分髓室顶。计算机模拟设计的CEC是根分叉水平的根管中心和髓室底水平的根管中心连线延伸到面包围形成的多面体形；在离体牙上完成的CEC从中央窝开髓，仅在必要时扩展洞型以探查根管口，保存部分髓室顶和颈周牙本质。由此可见，模拟与离体研究时设计的CEC存在差异，原因在于即使操作前对离体牙进行多角度X线片、CBCT等拍摄，操作者也难以预判离体牙根管的走行，无法在实际开髓过程中完全顺应根管冠1/3延长线开髓。随着手术显微镜和导航导板技术的不断进步，CEC有望在临床操作中得以实现。
    1.2.2　超保守开髓洞型（ultraconservative endodonticcavity， UEC； ultraconservative access cavity，UltraAC） 
UEC/UltraAC又称为忍者开髓洞型（ninjaendodontic cavity，NEC），是指在牙齿面中央磨出一极小的洞型，没有进一步的延伸，仅满足基本的器械能够进入根管的临床操作需求，力求以最小的牙体组织磨除量达到治疗目的。
    根管口导向开髓洞型（orifice-directed dentin conservationaccess，DDC） 或桁架开髓洞型（truss endodonticcavity，TREC；truss access cavity，TUS/Tr‐ecAC） 则以根管口向面的投影部位为开髓点，去除根管口到面的投影通路的牙体组织，预备出器械进入根管的通路，而在通路中间留下未改变牙齿结构的桁架。然而，过分强调牙体组织保留的UEC和TREC严重损失了器械进入根管的直线入路，增大了预备器械疲劳断裂的风险，降低了根管预备效能；且在桁架下方留下了大量未去除的病变牙髓组织，感染控制较差。
    1.2.3　改良开髓洞型（modified endodontic cavity，MEC） 　
    MEC设计理念几乎与TEC相同，但在TEC的基础上保留了部分髓室顶。Liu等在一项针对严重弯曲“h”形根管的下颌第一前磨牙的开髓设计中提出了改良保守开髓洞型（modified conservative endodontic cavity，MCEC）的想法，强调减少器械进入弯曲根管的角度。然而严重弯曲根管在临床中并非普遍存在，因此MCEC设计没有普适意义。但该设计提示，在开髓洞型的设计中应考虑根管的主弯曲。
    随后学者们提出了直线微创开髓洞型（straight-line minimally invasiveendodontic access cavity，SMIAC），在保留牙体组织的同时强调有限的直线入路，或许是未来开髓洞型进一步改良的方向。有限的直线入路最大程度地顺应了根管原有的形状，或许有利于提高机械预备和化学预备的效果，降低潜在的器械分离风险，从而提高MIA的感染控制效果，但需要相关的实验研究以提供更多的证据。
    2.  不同开髓洞型的ETT 抗折性能
    2.1　研究方法
    2.1.1　计算机模拟的力学实验　
    计算机模拟的力学实验研究属于口腔生物力学研究中的理论力学研究，利用影像学资料重建牙齿三维模型后，计算机模拟牙齿的咀嚼受力，分析生物力学性能的改变。该研究的优势在于可对同一样本进行多次实验，可按需求更改洞型设计和载荷方式，对临床研究有一定指导意义；劣势在于数字化开髓洞型不能完全模拟真实情况。
    1） 有限元分析法。有限元分析法是数值化分析任意给定复杂几何结构的应力和形变的一种方法。近年来，有限元分析法已经被大量应用在口腔生物力学的研究中。它不仅揭示了牙体组织的应力分布情况和应力集中区域，也阐明了牙齿载荷期间可能的力学过程。通过有限元分析法，有一些研究发现，MIA可保存冠部牙体组织，减少了ETT的应力集中；还有一些研究则强调CEC保存了颈周牙本质，这对提高ETT抗折裂性能非常重要。然而，有限元分析法常常假设牙齿在整个载荷过程中保持完整一致，忽略了载荷加载以后的断裂疲劳，不具备有效解决断裂问题的能力，因此研究结论在临床中的推断有效性仍然受到质疑。
    2） 扩展有限元分析法。扩展有限元分析法是一种自动计算载荷下裂纹产生和发展的方法，能够模拟材料的动态断裂、疲劳和裂纹模式，已经成功应用于解决医学问题，也被应用于口腔医学领域。通过扩展有限元分析法，有学者发现，CEC的裂纹起裂载荷较TEC更高，应力集中的面积更小。扩展有限元分析法相对于限元分析法最大的优势在于，它不仅允许模型上裂纹自动产生并沿任意路径扩展，而且通过避免元素重映射减少了计算的复杂性。然而扩展有限元分析法研究未考虑到应力疲劳引起的牙体组织失效，结论仍存在局限性。
    3） 威布尔分析法。威布尔分析法是一种相对较新的分析方法，可用于计算脆性材料的折裂概率，预测给定压力水平下的累积失效率，在研究复杂的牙科生物力学方面显示出可观的效益和优势。Wang等的研究即是采用有限元分析法分析静态载荷下的应力情况，结合威布尔分析法预测ETT的累积失效概率。威布尔分析法的优势在于可以模拟应力疲劳引起的牙体组织失效，更加真实地反应临床情况。
    2.1.2　万能测试机测试的离体牙折裂实验　
    万能测试机是利用拉力、压缩、弯曲、疲劳和扭转力来测试材料和部件的机械力学潜能的机器，已经广泛用于牙科的各种程序性测试，包括持续性压缩力下的断裂载荷，以评估折裂抵抗力。万能测试机测试的离体牙折裂实验属于体外实验力学研究，直接在离体牙上进行不同开髓洞型制备并完成根管治疗，测试不同载荷下牙齿的折裂情况。优势在于更接近真实的临床情况；劣势在于样本量较小，实验操作、仪器、材料等具有不可控性，结果误差较大。已有大量研究通过万能测试机对不同牙齿设计不同开髓洞型并完成根管治疗后进行载荷试验，以评估ETT的抗折性能。
    2.1.3　临床试验　
    目前尚缺乏评估不同开髓洞型的ETT抗折性能的临床试验，也没有临床研究跟踪和测定采用MIA完成根管治疗的ETT的治疗成功率，甚至相关病例报道也十分罕见，缺乏临床相关证据支持MIA可改善ETT长期存活率的说法。临床研究缺乏的原因可能是MIA的设计尚不明确，优势尚不明显所致。为避免可能的负面影响造成治疗失败，对患者产生临床损害，相关研究多集中于理论力学研究或离体牙折裂实验研究。未来需要更多实验研究以提供支持MIA的有利证据。在此基础上，也需要设计进一步的临床研究以评估开髓洞型对ETT抗折性能的影响。
    2.2　ETT载荷方式
    计算机模拟的力学实验中，载荷主要模拟牙齿在生理情况下的咀嚼受力。部分研究选择3种载荷方式，即模拟正常咀嚼力、最大咀嚼力和侧向咀嚼力；部分研究仅模拟垂直咀嚼力和斜向咀嚼力；也有研究仅施加一种载荷，模拟垂直咀嚼力。在离体牙折裂实验中，基于使离体牙折裂的目的，全部研究都选择与牙体长轴成一定角度的斜向载荷。
目前关于牙齿在口腔内咀嚼受力的确切大小、方向和频率的可靠信息很少；由于个体差异较大，也难以准确获取牙齿的受力信息。因此，实验载荷和真实受力情况存在差异，这也是相关研究的局限性之一。
    2.3　抗折性评价指标
    计算机模拟的力学实验中，有限元分析法以冯米塞斯应力和最大主应力作为评价指标，着重分析ETT不同部位（咬合面、牙颈部、根分叉、根尖区） 的应力峰值、应力分布面积和应力集中区域；扩展有限元分析法以不同牙体组织（釉质、牙本质、整体牙） 的裂纹起始载荷作为评价指标；威布尔分析以失效概率作为评价指标。离体牙折裂实验中，以ETT的断裂载荷作为评价指标，部分研究也分析了断裂可修复性。以上指标出现减小趋势时，提示ETT抗折性增大。断裂部位位于牙槽骨以上时记录为“可修复”，当其延伸到牙槽骨以下时记录为“不可修复”，不可修复数量越少则抗折性越大。
    2.4　不同开髓洞型的ETT抗折性能结果
    2.4.1　TEC 与MIA 比较　
    几乎所有有限元分析法模拟的力学实验均得出一致结论，通过保留更多的牙体组织，如冠部牙体硬组织和颈周牙本质等，MIA较TEC减少了牙颈部的应力集中，降低了应力峰值，提高了牙根ETT的抗折性能。扩展有限元分析法模拟的力学实验也肯定了MIA较TEC提高了ETT的抗折性能。威布尔分析也发现经CEC完成根管治疗的牙齿折裂发生概率比TEC低得多。然而万能测试机测试的离体牙实验却得出不同的结论。
    部分研究认为MIA的牙齿抗折裂性能明显高于TEC，部分研究发现MIA与TEC的抗折裂性能没有明显不同。随后Silva等就CEC对ETT的抗折裂性能影响的体外实验进行综述，也发现没有充分证据支持CEC较TEC提高了牙齿的抗折性能。不同的研究结果可能源于实验设计的差异，如牙齿的选择（上颌前磨牙和下颌磨牙更容易发生折裂），开髓洞型的设计（TEC 与UEC 比较，TEC与CEC比较），根管预备和充填的效果（计算机模拟根管预备充填与离体牙根管预备充填的差异），修复方式的选择（树脂充填、嵌体修复、全冠修复）等；也可能与样本处理方式（热循环疲劳、水浴损耗模拟） 有关。
    此外，计算机模拟的力学实验难以模拟咀嚼过程中牙齿的疲劳变化，而体外折裂实验可模拟循环疲劳但不能准确反映复杂咀嚼过程中的牙齿应变情况。同时需要强调的是，压力实验和牙齿修复不能同时进行，一旦体外实验不能完全重现真实的临床过程，必然会影响实验结果。
    2.4.2　MIA间的比较　
    关注不同MIA的ETT抗折性能变化的研究还较少。离体牙折裂实验发现：更加微创的UEC和TREC较CEC没有增加抗折性能。Liu等发现：对于具有严重弯曲“h”形根管的下颌第一前磨牙，更加微创的MCEC与CEC保持了相同的抗折性。这些结果表明：过分微创的开髓洞型并没有提高ETT的抗折性能。
    不同的是，Zhang等发现：CEC比MEC增加了牙本质的最终载荷，可能是因为该研究中CEC的设计保留了根管冠三分之一的直线通路。随后Gao等的研究也发现：保留部分直线入路的SMIAC虽然较CEC失去了更多的牙体组织和颈周牙本质，但ETT断裂阻力没有明显差异。这些结果体现了开髓过程中兼顾微创和直线通路的重要性，或许是未来MIA进一步改良的方向。
    3.总结和展望
    开髓洞型的设计方式对ETT抗折性能的影响是近年来的研究热点。研究的出发点是通过开髓洞型的微创设计减少冠部及牙颈部牙体组织的磨除量，以提高ETT的抗折性能。现有研究证实了MIA较TEC减少了冠部牙体组织损失量，有望提高ETT的抗折性能；但是过分微创的开髓洞型似乎未能实现患牙抗折性能的提升，提示冠部牙体组织保存量和患牙抗折性能的提高之间不是简单的正相关关系。
    究其原因，MIA可能会对根管预备和充填产生不良影响，进而降低了ETT的抗折性能。随着医疗技术的不断进步以及患者对保存天然牙的需求日渐强烈，开髓洞型的精确化和微创化必然会成为未来发展的趋势。如何设计新的MIA，以兼顾冠部牙体组织的保存与直线通路的建立，在保证根管治疗效果的同时提高ETT的抗折性能，应该是未来研究的方向。