控制記憶型根管銼抗疲勞性能的體外研究

基金項(xiàng)目：

北京市醫(yī)管局2013年度臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展專項(xiàng)“揚(yáng)帆”計(jì)劃項(xiàng)目（XMLX201201）

作者單位：

10050 北京，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京口腔醫(yī)院【潘福琴、侯本祥（潘復(fù)琴現(xiàn)在滄州醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校）】；滄州醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校（劉建輝）

通訊作者：侯本祥 E-mail:[email protected]

【摘要】 

目的通過體外實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)控制記憶型(CM Wire)根管銼的抗疲勞性能。方法選取S3(型號(hào)25#、0.06錐度)、Hyflex CM(型號(hào)25#、0.06錐度)和ProTaperF2新銼各40支，分別在不同彎曲角度和曲率半徑的不銹鋼模擬根管中測(cè)試抗疲勞性能。記錄折斷所用時(shí)間和折裂片長度，并計(jì)算折斷前的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)(NCF)。采用雙因素方差分析比較3種銼的NCF值和折裂片長度的差別。結(jié)果  兩種CM Wire根管銼的抗循環(huán)疲勞性能顯著優(yōu)于相同條件下的傳統(tǒng)鎳鈦銼。S3抗疲勞性能最好。曲率半徑小、彎曲角度大的根管對(duì)器械的疲勞損傷作用較大。結(jié)論  CM Wire根管銼在體外抗疲勞性能測(cè)試中顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鈦銼，但還需要體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】鎳鈦器械；循環(huán)疲勞；控制記憶合金

【中圖號(hào)】R781    【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

中文分類號(hào)：R781.05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

鎳鈦根管預(yù)備器械因具有彈性好、切割效率高、有形態(tài)記憶功能等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于臨床。但由于金屬疲勞等［1］原因，鎳鈦銼常發(fā)生毫無征兆的折斷，嚴(yán)重困擾臨床醫(yī)生。為了改善器械的抗疲勞性能，新的合金和新的生產(chǎn)工藝被研發(fā)，其中，控制記憶型合金（controlled memory wire，簡稱CM Wire）是一種由特殊熱處理加工的鎳鈦合金，具有極佳的柔韌性能和抗疲勞性能，并成功地應(yīng)用于根管器械的制造，開發(fā)出Hyflex CM、Typhoon CM、Sani S3等產(chǎn)品。其中，S3是最新上市的國產(chǎn)CM Wire根管銼，對(duì)其研究甚少，有關(guān)其機(jī)械性能尤其是抗疲勞性能的信息尚未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以傳統(tǒng)鎳鈦銼ProTaper F2作對(duì)照體外評(píng)價(jià)CM Wire根管銼Hyflex、S3的抗循環(huán)疲勞性能，為CM Wire根管銼在臨床上的安全使用提供理論基礎(chǔ)。

資料和方法

1，實(shí)驗(yàn)材料

HyFlex CM型號(hào)為25#、0.06錐度(Coltene-Whaledent公司, 美國)，S3型號(hào)為25#、0.06錐度（四川海納聯(lián)創(chuàng)醫(yī)療器械有限公司，中國），ProTaper F2型號(hào)25#、變錐度(Dentsply Maillefer公司，瑞士)，長度均為25mm，每種品牌各取40支新銼。

2，疲勞測(cè)試裝置制作

根據(jù)BulemüK等［2］的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改良制作測(cè)試裝置。采用數(shù)控加工方法分別為定錐度器械HyFlex CM和變錐度器械ProTaper F2銑削制作一個(gè)銅模，銅模比根管銼的原始尺寸粗0.1mm，然后在不銹鋼板上用這個(gè)銅模采用電火花加工工藝制作不同曲率的模擬根管，根管總長16mm，深度為1.4mm，寬度、錐度與銅模尺寸相適應(yīng)，以使器械在模擬根管內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。模擬根管彎曲部分制作要求如圖1所示：彎曲弧線從距根管銼尖端2mm開始彎曲，彎曲半徑分別為8mm和5mm，彎曲角度分別為60°和45°。根據(jù)根管的彎曲角度和彎曲半徑，分成45°8mm、60°8mm、45°5mm、60°5mm共4組根管，并依次命名為根管a、b、c、d，如圖2所示。模擬根管的上方覆蓋一鋼化玻璃，以防止銼從根管中溜出并可直視觀察銼在根管中的轉(zhuǎn)動(dòng)或折斷情況。制作固定減速手機(jī)的支架，并用螺絲將其與模擬不銹鋼根管分別組裝于不銹鋼基座上，如圖3所示。因測(cè)試器械S3與HyFlex CM的錐度和尖端直徑相同，故二者所用模擬根管相同。

【圖1模擬根管示意圖】

【圖2模擬根管圖 根管a代表彎曲角度45°彎曲半徑8mm；依此類推b、c、d分別代表60°8mm、45°5mm和60°5mm】

【圖3疲勞測(cè)試裝置圖】

3，其它主要器械

奧特sz760三目體視顯微鏡(重慶奧特光學(xué)儀器有限公司)、GOLD馬達(dá)(VDW公司，德國)、Sirona6：1減速手機(jī)(VDW公司，德國)

4，實(shí)驗(yàn)分組

體視顯微鏡下檢查根管銼無缺損、無形變，并根據(jù)根管的彎曲角度和彎曲半徑分成4組，每組各10支。

5，方法

測(cè)試方法：將銼置于減速手機(jī)上，調(diào)整手機(jī)位置使銼尖端與根管頂端對(duì)齊，同時(shí)調(diào)整模擬根管的位置使銼位于根管中心，確保器械的三維空間位置相同，固定手機(jī)與模擬根管。按照廠商使用要求設(shè)置轉(zhuǎn)速與扭矩，HyFlex、S3設(shè)置轉(zhuǎn)速為500rpm、扭矩2.5Ncm，ProTaper F2設(shè)置轉(zhuǎn)速為300rpm、扭矩2Ncm。為減少器械與金屬管壁間的摩擦力，將合成機(jī)油噴灑在模擬根管內(nèi)。啟動(dòng)馬達(dá)，同時(shí)用0.01秒精度計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)看到器械折斷停止計(jì)時(shí)，折斷前的循轉(zhuǎn)圈數(shù)(NCF)由折斷所用時(shí)間乘以每分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行核算。測(cè)量折斷片長度。

6，數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，NCF和折斷片長度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)描述以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，組間差異采用雙因素方差分析，用LSD-t檢驗(yàn)進(jìn)行組間的兩兩比較，以P＜0.05為差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

 【結(jié)果】

1．不同測(cè)試器械抗疲勞性能的比較 

各種根管銼在4種彎曲根管中的NCF值及折斷片長度見表1。3種器械之間的抗循環(huán)疲勞性能有顯著性差異(F=123.506，P=0.000)。S3的抗疲勞性能最好，其次為HyFlex CM，二者均顯著優(yōu)于ProTaper F2。

表1  3種根管銼在4種彎曲根管中的NCF值及折斷片長度(mm)

注：※表示在根管d組，S3與HyFlex之間有顯著差異(P=0.005)，而在根管a、b、c組則無顯著差異。

2．折斷部分長度分析：

器械的折斷部分分別與根管的最大彎曲處及鄰近部位相對(duì)應(yīng),不同器械之間折斷部分長度無顯著性差異，說明在同一彎曲根管內(nèi)不同器械所受應(yīng)力類似。

3．根管彎曲度對(duì)器械疲勞壽命的影響(圖3)：

四種彎曲根管中，NCF值最高的是根管a組；最低的是根管d組；根管b組和根管c組之間的NCF值無顯著性差異(P=0.132)；根管a組和根管d組均分別與其它類型根管之間有顯著性差異。相同彎曲角度下，曲率半徑小的根管NCF值比曲率半徑大的顯著要低，如根管a組與根管c組、根管b組與根管d組之間。根管的曲率半徑相同時(shí)，彎曲角度小的根管NCF值比彎曲角度大的顯著要高，如根管a組與根管b組、根管c組與根管d組之間，其差異均具有顯著性。

討論

鎳鈦器械的循環(huán)疲勞性能測(cè)試多采用體外研究。由于天然牙的根管解剖形態(tài)變化較大，不能使實(shí)驗(yàn)條件標(biāo)準(zhǔn)化，因此多采用模擬彎曲根管來評(píng)價(jià)。常用的測(cè)試方法有：彎曲金屬管、三點(diǎn)彎曲裝置、人造金屬斜坡、不銹鋼板開槽裝置等。正如Plottino G等［3］陳述器械與模擬根管的適合性會(huì)導(dǎo)致測(cè)試器械疲勞壽命有較大差異。本實(shí)驗(yàn)中所用的模擬根管即是為測(cè)試器械量身定做的，這種方法可確保器械在根管內(nèi)的彎曲弧度與模擬根管一致，從而使測(cè)試器械在同一彎曲度的根管內(nèi)所受的應(yīng)力狀態(tài)統(tǒng)一，因此本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果能較真實(shí)客觀地反映測(cè)試器械的抗循環(huán)疲勞性能，是研究根管預(yù)備器械抗循環(huán)疲勞性能的良好模型。

本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示CM Wire根管銼S3和HyFlex CM的抗疲勞性能比傳統(tǒng)鎳鈦銼ProTaper F2高近3～7倍，這與Shen Y 等［4、5］采用三點(diǎn)彎曲裝置測(cè)試CM Wire器械的抗疲勞性能結(jié)果相符。CM技術(shù)即控制記憶技術(shù)是通過特殊的熱處理方法控制材料的記憶，使材料在室溫下無形狀記憶，形狀可隨意改變而無回彈；受熱后又可恢復(fù)初始形態(tài)并可重復(fù)使用［6］。合金的熱處理可以優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)排列，改變合金中不同晶體結(jié)構(gòu)相的相對(duì)比例關(guān)系［8］。據(jù)BragaLC等［7］的研究，傳統(tǒng)鎳鈦銼在室溫時(shí)顯示為奧氏體相，利用CM Wire技術(shù)生產(chǎn)的根管銼除了奧氏體相外還包含馬氏體相和R-相，而馬氏體相柔軟易變形，且抗疲勞性能優(yōu)于奧氏體相，從而提高了合金的柔韌性能和抗疲勞性能，這也許是CM Wire根管銼S3和HyFlex CM抗疲勞性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鈦銼的主要原因。

【圖3 根管彎曲度對(duì)器械疲勞壽命的影】

本實(shí)驗(yàn)中兩種CM Wire器械S3和HyFlexCM之間的抗循環(huán)疲勞性能有顯著差異，S3的抗疲勞性能優(yōu)于HyFlexCM。這可能與二者之間的截面設(shè)計(jì)、表面處理工藝、熱處理細(xì)節(jié)等不同因素的混合影響有關(guān)。雖然本實(shí)驗(yàn)中S3和HyFlex CM所用的尺寸均相同，但二者的截面設(shè)計(jì)不同，S3為凸四邊形，HyFlex CM為三角形，有研究報(bào)道［4］截面形態(tài)為方形結(jié)構(gòu)的CM Wire器械NEYY CM比三角形結(jié)構(gòu)的CM Wire器械TYP CM大大延長了疲勞壽命。另外，二者的表面處理工藝也不同，HyFlex CM經(jīng)特殊處理后呈紫色外觀，S3表面則有一層藍(lán)色的特殊涂層。此外，由于熱處理工藝的細(xì)節(jié)一般是專利的，是生產(chǎn)廠商秘而不宣的，熱處理工藝的不同參數(shù)會(huì)對(duì)器械的抗疲勞性能產(chǎn)生顯著的影響，也許導(dǎo)致了S3和HyFlex CM器械上應(yīng)用的熱處理是不等效的。這些因素的混合影響也許是S3和HyFlex CM之間疲勞性能差異的原因。

本實(shí)驗(yàn)顯示S3器械抗循環(huán)疲勞性能不夠穩(wěn)定。這也許是由于鎳鈦合金的機(jī)械性能很容易受成分、雜質(zhì)、熱處理、表面加工、殘余應(yīng)力等的影響，其中，熱處理工藝又高度受溫度和時(shí)間間隔的影響，而且每個(gè)小的變動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的生產(chǎn)過程［9］，產(chǎn)生不同的熱處理效應(yīng)。因此，為了器械的性能更加穩(wěn)定，S3器械還需要進(jìn)一步精確控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的工藝參數(shù)，生產(chǎn)出更安全更優(yōu)質(zhì)的精品，以供臨床上安全高效地使用。

器械的抗疲勞性能受模擬根管彎曲角度和曲率半徑的影響。在本實(shí)驗(yàn)中，相同彎曲角度下，曲率半徑小的根管對(duì)器械的疲勞損傷作用要比曲率半徑大的顯著要大，如根管a與根管c、根管b與根管d之間，這主要是由于曲率半徑越小，根管偏離直線的突變度越大，器械發(fā)生彎曲形變的幅度也更大，所受的應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)力也越大［10］，抗疲勞性能就越差；曲率半徑相同時(shí)，根管彎曲角度越大，彎曲程度就越嚴(yán)重,器械所受的應(yīng)力水平相應(yīng)就越高［10］，越易疲勞折斷,如根管a與根管b、根管c與根管d之間。這與與早期的報(bào)道一致［11、12、13］。另外，對(duì)同一種器械而言，彎曲角度越小、彎曲半徑越大的根管如根管a對(duì)器械的損傷作用最小,器械的疲勞壽命最長；相反，彎曲角度越大、彎曲半徑越小的根管如根管d對(duì)器械的損傷作用最大，器械的疲勞壽命也最短。因而，臨床上預(yù)備彎曲根管時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)格控制使用次數(shù)，對(duì)嚴(yán)重彎曲的根管應(yīng)使用新銼來預(yù)備以減少器械折斷的發(fā)生。

本項(xiàng)體外研究測(cè)試中，CM Wire器械的抗疲勞性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鈦銼，S3又顯著優(yōu)于HyFlex CM，但臨床條件下的機(jī)械性能還需要體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步來驗(yàn)證。

來源：原創(chuàng)  薩尼醫(yī)療