镍钛器械分离的影响因素及防治策略

2018-8-22 15:08  来源:中国实用口腔科杂志
作者:冯瑞明 薛明 阅读量:19894

    现代根管治疗术成功的关键在于对根管系统的清理和成形,近年来随着镍钛合金技术的不断发展,镍钛器械在成形能力与根管适应性等多方面表现出了优异的性能,成为根管预备的主流器械。器械分离(instrumentsseparation)是根管治疗过程中最棘手的并发症之一,由于分离的器械会妨碍根管系统的清理和成形,进而影响根管治疗的预后,因此关于镍钛器械分离的问题一直都是临床讨论的热点。本文就镍钛器械分离的影响因素及防治策略做一介绍。

    1.镍钛器械分离机制

    目前认为,镍钛器械发生分离的机制主要有两种:扭转疲劳(torsionalfatigue)和循环疲劳(cyclicfatigue)。扭转疲劳是指当器械尖端或其他任何部分束缚于根管的弯曲或狭窄部,而其柄部仍继续旋转,当扭转应力超过了金属的弹性限度时即发生器械分离,常发生于细窄根管内。循环疲劳主要发生于弯曲根管中。研究显示,器械在弯曲根管处会受到拉伸应力和压缩应力,其在弯曲根管中每旋转一次即经历一次完整的拉、压应力循环,这种周期性应力负荷会导致金属疲劳,而最终发生器械分离。

    两种分离机制的主要区别在于:扭转疲劳分离的器械表面可见解螺旋、反向弯曲等塑性形变;而循环疲劳往往无肉眼可分辨的明显的永久性形变,且无法评估其在根管预备期间疲劳累积的程度。因此,循环疲劳具有不可预见性,被认为是机用镍钛器械分离的最重要原因。

    2.影响因素分析

    2.1根管解剖形态因素

    大量研究指出,根管的解剖形态与镍钛器械的分离密切相关,主要包括:根管的粗细,根管的弯曲角度、弯曲半径,根管弯曲部分的弧长以及弯曲部分的位置等多方面因素。Peters等研究发现,器械在根管内受到的应力与根管的粗细有关,在细窄根管内所受的应力要明显大于粗大根管内所受的应力。因此,细窄根管、钙化、堵塞及再治疗病例,器械分离的发生率会显著增加。根管的弯曲程度可用弯曲角度和弯曲半径来评估,弯曲角度越大、半径越小,则弯曲程度越明显。

    镍钛器械所受到的拉压应力与根管弯曲角度呈正相关,而与弯曲半径呈负相关。研究发现,镍钛器械分离多发生于根管弯曲角度大于30°时,位置多处于弯曲中后段。Pruett等同样证实,当根管弯曲半径由5mm减小至2mm和根管弯曲角度增大至30°时,镍钛器械分离的周期都会显著缩小。因此,弯曲角度越大、弯曲半径越小、弯曲弧长越长以及弯曲部位越接近根尖区时,器械分离的风险也就越高,提示我们操作要更加谨慎。此外,患牙牙位也是影响镍钛器械分离的因素之一,随着牙位的后移,器械分离的概率也在不断增加,这可能与后牙较前牙的根管细窄、弯曲程度大,且易出现钙化、堵塞等有关,而且临床操作中,后牙受张口度小、视野不清等的影响也较大。

    2.2镍钛器械因素

    2.2.1晶体结构

    镍钛合金是由镍和钛组成的二元合金,随着压力和温度的变化,镍钛合金可表现出奥氏体(A相)、R相和马氏体(M相)几种状态。奥氏体是温度较高或去除载荷时的状态,其合金刚性大,形状稳定;马氏体是温度相对较低或施加载荷时的状态,其合金韧性好,具有延展性,抗折强度高;R相是奥氏体与马氏体的过渡状态,具有高度延展性。传统的镍钛锉是由奥氏体(A相)加工而成,其硬度较大,弹性和抗折断性能较差。

    近年来,随着加工热处理等技术的不断发展,陆续研制出了由M-wire、R-phase以及控制记忆型合金(CM-wire)制作而成的镍钛锉,其中代表性的是以M-wire制作的Wave One、Reciproc和ProTaperNext等,以R-phase制作的TF、TFA和K3XF等和以CM-wire制作的HyFlexCM等镍钛锉,它们较传统镍钛锉具有更佳的柔韧性、根管适应性以及抗疲劳性能。此外,研发者们通过不断革新设计理念和改良制作工艺而新近推出了HyFlexEDM、WaveOneGold以及ReciprocBlue等新型镍钛锉。HyFlexEDM采用CM-wire制作而成,具有极好的柔韧性,此外其应用了最新的电火花蚀刻工艺,抗折性能得到了大幅度的提高。

    研究证实,由Goldwire和Bluewire制作而成的WaveOneGold和ReciprocBlue,经过了先升温再缓慢冷却的制作过程,抗疲劳性能均优于由M-wire制作的镍钛锉,弹性和根管适应性也更佳。

    2.2.2形态学设计

    研究表明,不同的器械直径、锥度及横截面设计等都会不同程度地影响镍钛器械的抗疲劳性能。横截面设计因器械种类而异,主要有三角形、U形、S形和矩形等。横截面面积越大,与根管壁接触点越多,应力就越集中,受到的根管壁摩擦力也就越大,越容易发生器械分离。因此,镍钛器械的横截面设计对其抗疲劳性能有重要的影响,横截面设计的不断改进可优化镍钛器械的性能和抗疲劳能力。另有研究发现,制作材料、截面设计和锥度均相同的器械,直径小者抗循环疲劳性能优于直径大者,因此建议根管疏通与建立光滑通道时选用小直径、小锥度器械,然而此种情况器械尖端较易束缚于根管内,因而发生扭转疲劳分离的概率较大,应予以重视。

    Shen等认为,相较于单一锥度设计而言,变锥度设计的镍钛器械分离危险度更高。随着器械直径或锥度的增大,抗扭转疲劳的能力增加,但器械外表面所受的拉压应力也相应增加,因此大直径大锥度器械更容易产生循环疲劳。故不能认为大号器械就是安全的,关键在于如何正确地选择与使用。目前,国内外学者一致认为不同形态设计的镍钛系统适用于不同的工作条件,且各具优势,临床医生应针对具体情况选择更为合适的镍钛系统,以达到更佳临床效果的同时最大限度地减少器械分离。

    2.2.3生产工艺

    传统的镍钛器械大多采用机械切割法制作而成,在切割过程中常会产生一些应力集中缺陷区(如陷窝、金属条带等),且表面有加工槽出现,这些潜在的薄弱点易导致突发的、不可预测的器械分离。随着加工处理技术的发展,许多学者发现一些特殊的表面处理技术(如离子注入、电解表面抛光、去氧化表面处理和表面涂层技术等)可改善器械表面性状和去除有缺陷的表层,从而增加镍钛器械的抗折断性能。此外,特殊热处理工艺是通过优化镍钛合金的微观结构从而提升其机械性能的重要方法。

    近年来,根据特殊热处理后镍钛合金晶体结构发生变化的原理已成功研制出R-phase、M-wire、Goldwire、Bluewire及CM-wire镍钛合金材料,使镍钛器械表现出良好的超弹性和抗疲劳性能,临床使用的安全性得到了大幅度的提高。此外,一种新型扭制方法与热处理相结合制作而成的镍钛器械(如TF、TFA、K3XF等)具有强度高、弹性好等优点,避免了因机械切割产生的潜在薄弱点,降低了器械分离的发生率。

    2.2.4运动方式

    往复运动是根据平衡力原理设计的一种全新机用镍钛器械运动方式,即逆时针和顺时针交替运动,代表性的镍钛器械是WaveOne、Wave One Gold、Reciproc及ReciprocBlue。这种运动方式可松解嵌入牙本质内的镍钛器械,能够释放加载于器械上的应力,从而减少器械分离的发生。大量研究表明,与连续旋转运动相比,以往复运动模式进行根管预备可明显提高镍钛器械的抗疲劳性能。即使相同的器械,在往复运动模式下的抗疲劳折断性能亦显著优于连续旋转运动模式。

    此外,自适应往复运动镍钛器械TFA的运动方式为往复运动和连续旋转运动相结合的独特运动模式,即无外力加载时,进行连续旋转运动;遇到外力加载时,自动调整为改良的往复运动,且随着外力大小的变化,自动调节旋转角度(-50~360°)。此外,转速与扭矩也会影响镍钛器械的分离,研究显示,转速与器械和根管壁间的摩擦力呈正相关,转速过快将加速器械的折断,而转速过低会影响器械的操作效率。因此,适宜的转速和扭矩(推荐使用厂家提供的参数)不仅能提高切削效率,也可避免器械分离。

    2.3操作者因素

    操作者因素也是临床上影响镍钛器械分离的重要原因之一,包括术者的经验、对器械的熟练程度以及使用器械的顺序和方法等。研究显示,经验丰富的术者相较于经验缺乏者,器械发生变形及分离的概率低。术者在预备前不熟悉根管解剖形态、未仔细检查器械,预备过程中在器械尖端施加过大压力、未正确使用根管冲洗液和润滑剂、跳号使用器械或在根管内停留时间过长等都会导致器械分离。此外,任意使用暴力尤其是遇到狭窄有阻力时,试图使用暴力通过狭窄区,这无疑会增加器械分离的风险。因此,临床医生应该熟悉镍钛器械的性能及正确的使用方法,掌握不同根管预备技术,而且在临床操作之前,应参加系统的高质量的根管治疗培训及考核并在体外进行大量反复的规范化操作训练。

    2.4其他因素

    有学者发现,镍钛器械反复经过高温高压消毒后,表面性状会发生改变,从而降低其使用寿命。而另有研究表明,经过热处理加工的镍钛器械,经高温高压消毒后,抗疲劳性能反而增加。Bulem等则认为高温高压消毒不致引起镍钛器械的晶相变化,不会影响其抗疲劳性能。此外,有学者在研究根管冲洗液对镍钛器械的影响时发现,镍钛合金在冲洗液中会发生电化学腐蚀现象,致使其抗疲劳性能下降,加速器械分离的发生。然而也有研究得出了冲洗液对镍钛器械的抗疲劳性能并无显著影响的结论,这可能与实验条件和镍钛器械种类等有关。

    综上所述,高温高压消毒和冲洗液对器械的影响尚无定论,就目前的研究而言,它们并不是影响镍钛器械分离的主要因素,临床上可放心使用。

    3.预防措施

    以往我们都热衷于探讨如何处理分离器械,而随着越来越多的临床医生意识到预防大于治疗的重要性,大家的关注点逐步聚焦于如何预防镍钛器械分离的发生。因此,熟知镍钛器械分离的预防措施显得尤为重要。

    3.1加强术前评估

    根管治疗前,术者应对患牙进行全面的临床和影像学检查,认真读取根尖X线片,初步了解根管解剖形态,必要时可拍摄CBCT辅助检查。全面了解根管的三维解剖学特征,正确选择适应证,结合不同器械的性能特点,选择合适的镍钛器械和预备技术,必要时可联合应用两种甚至多种镍钛预备系统和预备技术,避免因器械选择不当造成器械分离。如遇到钙化、台阶或根尖陡弯等复杂病例时,一定要先使用小号手用不锈钢器械进行疏通和初预备,谨慎使用镍钛器械,否则易发生器械分离。因此,加强对根管解剖形态的认识,掌握器械的性能特征,选择正确的适应证尤为重要。

    3.2建立直线通路和光滑通道

    研究显示,在根管预备初期,建立直线通路和光滑通道可降低器械受到的扭转应力,从而大大降低镍钛器械分离的风险。建立直线通路即形成自洞口至根管口甚至根管冠段的连续、平滑、流畅的锥体形态,包括开髓洞形的修整和根管中上段的预敞。通过去除根管冠段牙本质阻力,去除牙本质肩领,减少或消除根管冠方的弯曲程度,使整个根管的弯曲度相对减小,保证镍钛器械可循直线方向进入根管中下段,减少冠部阻力和器械所承受的应力。光滑通道(glide path)指自根管口至生理性根尖止点的一条光滑顺畅的通道,其可使镍钛器械旋转时的扭矩和应力减小,降低器械分离的可能性。传统的光滑通道建立常使用手用小号K锉完成,耗时费力。

    近年来,pathfile、scout Race、Gfile、HyFlexGPF、Mtwo(04,10)、proglider、Gpliot以及WaveOneGoldGlider等多种机用镍钛通路锉的出现,不仅简化了操作,而且与手用K锉相比,能更好地保持根管原有的解剖形态,成形能力好,根管偏移小,不易形成台阶。

    3.3规范操作

    在使用镍钛器械之前,临床医生应参加高质量的专业培训,非常熟悉相关镍钛器械的性能和使用方法,并在体外进行大量的训练。使用镍钛器械进行根管预备前,均需先用手用不锈钢器械疏通根管,确保根管路径通畅平滑,且具有再现性。小号器械进行探查和疏通根管的过程也是对根管解剖形态进一步评估和判断的过程。在使用过程中,要保持镍钛器械在转动情况下进出根管,应采用轻柔的引导手法使其被动式进入根管,操作时应有稳定的硬组织支点,循着根管原有走向顺畅地短距离上下移动。切勿向根尖过度施加压力切削,在同一位置不可停留过久,每支器械在每一根管内连续工作时间不可超过5s。遇到阻力时要及时回退,释放应力防止器械折断。

    在预备全程,根管系统要浸泡着冲洗液,且要进行大量的置换冲洗,并合理使用EDTA凝胶辅助润滑根管,且常规使用回锉操作。镍钛器械在重复使用过程中,会产生疲劳累积等问题,在累积至一定程度即发生器械分离,且分离前表面往往无明显形变,难以预测,故一定要严格控制使用次数,如有条件,使用前后在显微镜下仔细检查器械,若发现磨耗缺损、微小形变、螺纹松解等应及时丢弃。此外,预备中重度弯曲根管时,镍钛锉所受的损伤要大大增加,因此,不仅要记录镍钛锉使用次数,也要记录其前一次使用时病例的难度。目前,安全的使用次数并无定论,这与镍钛器械种类、根管解剖形态以及术者的操作经验等均相关。通常建议预备3~5颗磨牙即丢弃,但在预备重度弯曲或形态复杂的根管时,应一次性使用。

    笔者认为,镍钛器械的合金组成也应作为考量使用次数的因素之一,对于传统的奥氏体合金所组成的器械,使用次数应少于新型镍钛合金,如M相、R相热处理、CM相、Gold合金、Blue合金等。此外,由于单支锉系统在预备过程中器械受到的应力较大,不建议增加使用次数。

    4.处理策略

    目前,根管内分离器械的处理方案主要包括非手术治疗、根尖手术和拔牙。

    其中非手术治疗包括以下3种方法:(1)完全取出;(2)旁路通过术;(3)将分离器械作为根充物留置在根管内。然而,受多重因素的影响,对于分离器械应该留置还是积极取出以及如何取出,国内外学者对此并无统一意见。一方面,根管内分离器械会阻碍根管内感染的控制,造成根管内清理成形和充填不合格,最后导致根管治疗的失败,尤其当根尖周有病损存在时预后更差;另一方面,分离器械可能会造成患者及医生巨大的心理压力甚至医疗纠纷。然而,取出分离器械的难度系数极大,且较易发生根管壁穿孔、根管壁切屑过度、器械根向移动等并发症,远期效果难以保证。

    因此,根管内分离器械的处理问题常常困扰着临床医生。我们建议对于根管内分离器械的处理,需经过科学系统的分析与评估,建立医患间良好的沟通,平衡利弊,最后制定出对患者损伤最小、医生做起来最有把握的治疗方案。而制定合理的根管内分离器械的处理方案,需要结合患牙、分离的器械、术者以及患者等多方面因素进行综合评估,主要包括:

    (1)根管感染状况。根管治疗前牙髓状况以及是否伴有根尖周病变是衡量取出与否的重要因素。研究发现,根管预备初期发生器械分离的患牙,其疗效和预后均差于根管预备后期发生器械分离的病例,这可能与根管内感染是否已得到有效的控制有关。

    (2)根管解剖因素。根管弯曲度是根管内分离器械能否成功取出的关键因素,根管弯曲度越大,取出的困难及风险也就越大。此外,取出分离器械需要损失部分牙本质,而牙本质损失量过多会导致根管壁穿孔、根折等,因此需要通过影像学检查(根尖片、CBCT等)来评估分离器械周围的牙本质厚度以及预测取出后残余牙本质厚度,从而制定最佳治疗方案。

    (3)器械因素。主要是指分离器械的直径、长度、在根管内的位置以及材质类型等。器械分离部分越长,则越可能位于根管更冠方部位,越容易取出。若分离器械位于直根管或弯曲根管的弯曲前段或弯曲部附近,则取出的可能性相对较大;若位于弯曲根管的弯曲后段,则很难建立安全的通道,且有可能将其推出根尖孔,故取出的概率大大下降。另外,分离器械的材质与取出成功率也密切相关,镍钛器械相对于不锈钢器械而言,折断的长度往往较短,发生二次折断的概率较大,而且多为旋转运动,更易嵌入根管壁内而难以取出。

    (4)术者因素。主要包括操作者是否经过专科的培训,是否已掌握相关的操作技术和方法,是否具有相应的设备及器械等。在尚未满足基本条件的情况下,切勿贸然操作,避免其他并发症的发生。

    4.1完全取出分离器械

    传统的取出方法如H锉编取法、钳取法等成功率较低,发生其他并发症的概率较高。近年来,手术显微镜、超声器械以及显微套管技术等的发展,大大提高了分离器械取出的有效性和安全性。显微超声技术取出分离器械的原理是在显微镜下依靠超声产生的声流作用和工作尖的高频振动,从器械旁侧将其松解后弹出。具体方法是:首先使用改良GG钻或超声工作尖建立能到达分离器械断面的直线通路,然后将超声工作尖置于分离器械侧方,去除分离器械一侧的牙本质,尝试将超声工作尖楔入分离器械与根管壁之间,以提拉的方式振动,直至器械松脱、游离,从而弹出。若局部去除牙本质无法弹出器械,则以逆时针方向去除分离器械断端四周牙本质壁,暴露断端1~2mm,然后将工作尖紧贴断端振动,使其松解弹出。

    整个操作过程,一定要保证分离器械位于显微镜视野中,且要间断操作,超声要干式、湿式交替操作,循序渐进。显微超声技术是目前应用最普遍也是行之有效的方法,成功率较高。然而,其仍存在一系列弊端,如去除牙本质较多,可能发生穿孔或将器械推出根尖孔,使用过程中温度升高可能导致器械发生二次折断等。因此,有学者发明了多种分离器械提取装置,如环钻、显微套管系统以及根管治疗并发症处理系统(micro-retrieve and repair system,MR&R系统)等,为临床上取出分离器械打开了一个新的局面,通过多种技术的联合使用,取出成功率得到了大幅度的提高。然而,必须指出的是,各种技术的应用都必须建立在安全有效的直线通路和足够的牙本质厚度基础上。

    因为无论何种技术,在取出分离器械过程中,都会有不同程度的根管壁牙本质被去除,而过多的牙本质去除势必会增加穿孔或牙根纵裂的风险。因此,在成功取出分离器械的同时,如何减少根管壁牙本质的破坏量,并使两者达到平衡将成为临床研究热点之一。

    4.2保留分离器械

    若分离器械发生于如下情况:非感染根管内;根管清理完成后;患牙无症状;位于根尖部或过于弯曲点的根方;取出难度较大、风险较高或经尝试无法取出等,可选择保留分离器械于根管内。在分离器械旁建立旁路到达根尖从而进行根管清理成形和严密充填,此即旁路通过术。当无法建立旁路时,仅对分离器械以上的根管部分进行有效清理并将根管充填至器械分离处平面,将分离器械作为根充物的一部分保留在根管内。有研究表明,将分离器械保留于根管内并不意味着根管治疗失败,反而与取出后对根管壁造成过多的破坏甚至发生穿孔等其他严重并发症相比,患牙远期效果更佳。

    根管的高质量清理及严密充填比分离器械本身对根管治疗预后的影响更为重要。因此,加强根管的化学预备与根管消毒,加大根管内感染控制的力度,尽量彻底清除感染源后进行严密的根管充填是最为重要的。此外,这类病例需要进行3、6、12、24个月的随访,若发现治疗失败,则需要采取进一步的治疗方案,如显微根尖手术或拔除患牙等。

    4.3手术治疗

    临床上,对于手术治疗的选择与时机亦是由多种因素共同决定的。若根管内分离器械无法用非手术治疗方法取出,并不意味着需要立即进行手术治疗,而应是首先完成高质量的根管再治疗。若分离器械无法取出,在高质量的根管再治疗及3、6、12、24个月的随访后,根管内残余感染仍导致症状持续或加重,或者分离器械超出根尖孔或部分在根尖孔外无法正向取出时,在充分评估疗效和风险后可考虑行显微根尖手术。此方法操作精确、并发症少,成功率达90%以上,此外,当以上方法全部失败时,拔牙是最后的选择方案。

    5.结语

    综上所述,镍钛器械分离是根管治疗术中最常见的并发症之一,其可能影响及妨碍根管治疗的正常进行,甚至可能引起医患心理负担和医疗纠纷。因此,临床医生应该以“预防为主”为基点,充分评估难度,谨慎操作。当器械分离发生时,要及时合理应对,在综合评估治疗难度及对预后影响基础上做出合理的处理方案,以获得最佳的治疗效果。

编辑: 陆美凤

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