ProTaper镍钛器械折断特性的研究进展

薛万林 莫增贵

ProTaper镍钛器械折断特性的研究进展

薛万林 莫增贵

ProTaper镍钛根管器械采用变锥、凸三角形横截面的设计，具有较高切削力、弹性和理想的成形根管能力。使用ProTaper镍钛器械有折断的风险，了解并掌握ProTaper器械的折断特性可以减少根管预备并发症的发生。ProTaper镍钛器械存在剪切折断和疲劳折断两种方式，手用和机用ProTaper器械的折断方式有所不同。

ProTaper; 镍钛器械; 折断

现代根管治疗中，根管预备是关键，也是严密根管充填的先决条件。ProTaper镍钛锉是一种变锥的根管预备器械，在预备根管时能较好地保持根管原始形态，塑形能力强，尤其适合弯曲的磨牙根管的成形。但使用ProTaper镍钛器械有折断的风险，了解并掌握ProTaper器械的折断特性有助于减少根管预备并发症的发生。现将ProTaper镍钛根管器械折断特性研究进展作如下综述。

1 ProTaper的组成及操作要点

ProTaper包括三根成形锉(SX，S1，S2)和三根修形锉(F1，F2，F3)。(1)SX:辅助成形锉，全长19 mm，SX 的 D0 直径为0.19 mm，而D14直径为1.20 mm。与其它两根成形锉相比，SX的锥度从DO(3.5%)到D9(19%)的锥度变化很大，用于修整根管口，同时成形根管的冠部。(2)S1和S2:S1和S2的D0分别为0.17 mm和0.20 mm，而D14为1.2 mm，锥度变化从D0的2%、4%到D14的11%、11.5%。成形锉的切削刃部从尖端到末端锥度逐渐增大。S1用于根管冠1/3段的预备，S2用于根管中1/3段预备。(3)修形锉(F1，F2，F3):相应的DO分别为20 mm、25 mm、30 mm。在D0到D3之间，F1、F2、F3的锥度分别为7%、8%、9%，从D4到 D14器械横截面增大，但是锥度逐渐减小。修形锉用于根尖1/3的成形［1］。

ProTaper的主要特点是:(1)部分切削力的引导尖，增强切削效率的同时使器械能沿着根管的形态前进而避免过分切削管壁引起侧穿。(2)凸三角形的横截面和锋利的刃缘，正向切角，减少器械与根管壁的接触面积，切割效率高，同时减少应力集中。(3)渐进性螺角与凹槽宽度，提高牙本质碎屑排出的效率，减少碎屑阻塞根管或被推出根尖孔的危险，同时防止器械旋紧锁入根管。(4)刃部多锥度的设计。锥度变化的设计可提高器械的弹性和切削力［2］。

SX、S1、S2 主要进行冠部和根中部的预备，F1、F2、F3 主要进行根尖段预备。其预备步骤为，先用10号或15号手用锉探查根管上2/3或遇根管弯曲阻力的上方，然后用S1锉以反复提拉运动进入到根尖1/3处，遇到阻力时退出。SX以软刷的运动预备根管，扩开根管上2/3［2］。再用10号或15号手用锉预备至根尖部，测量工作长度。S1预备至工作长度，S2预备至工作长度，这样完成根管冠2/3的预备。再用修形锉完成根尖1/3的预备，先用F1到达工作长度，再用20号手用锉探查整个根管的工作长度，如根尖部有紧缩感，则完成根管预备;如无紧缩感，用F2预备到工作长度，用25号锉试测根管长度，重复1次，若刚好达到根尖封闭区而且较紧，根管预备宣告完成，否则F3继续。对于粗大根管，有时需用到F3。每一步都要配以充足的清洗以免碎屑堵塞根管和粘附器械［1］。

2 ProTaper器械的折断特性

2.1 折断机制 在弯曲根管内ProTaper器械同时受到疲劳和剪切应力，通过对丢弃的镍钛ProTaper器械的回顾性研究发现两种不同的折断机制，剪切折断和疲劳折断［3］。剪切折断发生在旋转器械的尖部进入狭窄根管的时候，如器械尖端与根管壁广泛接触，器械可能楔入狭窄的根管产生“锥度锁”效应，或当器械限制在根管内时手机继续旋转，摩擦力急剧增加，当剪切应力超过材料的限度时材料可能发生塑性变形，导致器械尖部折裂，并在断裂面形成特征性标记，扫描电镜下可见器械断端表面呈现斜坑和(或)裂嵴样外貌［4～6］。而器械在弯曲根管内不断旋转导致器械持续弯曲，周期性的压缩和伸长，可能产生合金材料疲劳而发生折断，器械断面可观察到疲劳纹［3］。体外研究显示，机用ProTaper器械有预定的疲劳周期，在模拟的金属根管中能以90°的弯曲和5 mm的半径承受250～500次的旋转［7］。Protaper器械的疲劳折断的发生与不同器械的尖端直径以及根管弯曲半径有关，由于小号器械比大号器械对周期性疲劳有更大抗力，因此，在使用大号修形锉预备弯曲根管时更易发生器械折断［8］。

2.2 ProTaper S1的折断特点 ProTaper S1先预备根管冠1/3，遇到阻力时退出，根管疏通至工作长度后，ProTaper S1再扩大根管中1/3，因此，根管预备时ProTaper S1器械使用次数是其他器械的2倍。理论上，ProTaper S1更易受到磨损和折断，因此，厂商建议经常更换ProTaper S1器械［9］。

有研究表明，丢弃的机用ProTaper器械中38%都是S1锉，而在丢弃的机用 ProTaper S1锉中，1/4均出现折断［9］。进一步研究发现，不管有没有出现折断，机用ProTaper S1很少出现解螺旋或者肉眼可见的变形，提示临床上机用Pro-Taper S1使用时可没有任何征兆即发生折断［10］。扫描电镜观察发现，机用ProTaper S1器械表面出现微裂纹，提示初期应力疲劳的发生。这种微裂纹既可在器械切缘出现，也可在凹槽表面出现。另外，常可检测到ProTaper S1器械磨损和边缘钝化的现象，由于这些区域可成为应力集中区，提示继续使用该器械可能发生断裂［11］。

由于机用ProTaper S1的尖端非常细小，当S1尖端旋进狭窄根管并卡紧，迅速增加的扭力将很快超过器械所能承受的最大限度将会发生剪切折断，但是，ProTaper S1的D1 0.02到D14的0.11的变锥设计可部分降低“锥度锁”效应所导致的剪切折断的风险［9］。

2.3 手用和机用ProTaper器械的折断机制 手用ProTaper器械是机用器械的补充，研究显示，手用ProTaper器械可以有效降低疲劳折断，这可能是由于手工操作具有比较低的旋转速度。手用ProTaper器械比机用ProTaper器械承受更多的剪切压力，手用ProTaper器械主要发生剪切折断，而机用ProTaper器械主要发生疲劳折断［12］。当手用器械用改进的平衡力技术预备之后，器械将在不同方向承受剪切力。当力量足以克服静态摩擦力时，器械开始旋转并切除管壁的牙本质，一旦切割运动开始，转矩开始降低，静态摩擦力通常比运动摩擦力大［13］。而机用ProTaper器械在进入根管之前先进行旋转，这样仅需克服运动摩擦力。由于手用ProTaper器械还需克服静态摩擦力，而应力要远远大于机用ProTaper器械。在手用ProTaper器械表面可以发现轴向裂缝，但是很少出现在机用ProTaper器械上。在弯曲根管内应用时，器械不断地经历伸缩周期［14］。机用ProTaper器械比手用器械经受更大的疲劳压力。很多丢弃的手用ProTaper器械虽是完整的，但却发生解螺旋，而在机用器械很少发生解螺旋［11］。很多手用ProTaper器械在折裂前显示塑性变形，因此，使用前仔细检查是必要的。

2.4 次氯酸钠溶液的影响 根管治疗的目的是通过化学－机械预备达到根管系统的严格消毒以避免再感染，ProTaper器械预备的根管具备较大锥度，利于根管冲洗液如次氯酸钠溶液到达根尖区域发挥杀菌和溶解有机物质的作用［15］。但是次氯酸钠溶液对金属具有腐蚀性，其腐蚀模式为金属表面镍的选择性移除［16］。器械一旦浸入次氯酸钠溶液，可以在溶液中出现明显的气泡，这是由于ProTaper器械中的不同金属成分在次氯酸钠电解溶液中可能出现流电反应，导致腐蚀发生。但在临床使用中，由于ProTaper器械的柄部始终在外面，因此，ProTaper器械很少完全浸没在次氯酸钠溶液中，但当牙齿有不同的金属修复物时，比如银汞合金、金瓷冠时，可能产生流电反应使腐蚀发生［17］。通过电子显微镜在 Pro-Taper器械折裂面附近区域可以观察到点状和裂纹状的局部腐蚀区域，提示流电腐蚀的发生。实验研究证实，浸没在次氯酸钠溶液中的ProTaper器械对于周期性疲劳的抗力明显降低，并且可能出现过早折断［18］。因此，根管预备过程中，次氯酸钠溶液与ProTaper根管器械接触所发生的表面微结构的缺陷可能导致局部压力集中和器械折断，降低器械耐用性。

3 防止器械折断的措施

关于ProTaper器械的使用次数，大多数学者认为使用ProTaper器械预备10个根管即可丢弃［19］。最近的研究表明，预备一个狭窄的根管需要至少50次的旋转次数，因此，建议在预备4～5个狭窄根管之后丢弃ProTaper器械［8］。临床队列研究证实ProTaper器械使用4次以内会比较安全［20］。

另外，控制机用ProTaper器械成形根管的时间、标准化电动马达以鉴定是否达到最大转矩、操作者的临床技能等也是防止器械折断的影响因素［21］。

对操作者的临床技能而言，尽管已改进电动马达和手机，并且手机上配备转矩限制系统，但是不同操作者使用Pro-Taper器械预备根管时尖部压力和进入速度仍存在差异［5］。另外，预备根管的时间也有所不同。研究显示，操作经验丰富的医生发生ProTaper器械折断的几率比初学者显著降低。

目前研究显示，转矩与根管预备前的形态有关。预备极度弯曲的狭窄根管时，修形锉将承受超过10 N的压力，但此压力并未产生过大的转矩使器械折断，原因可能与预先存在滑行通道有关［8］，因此，在用ProTaper器械到达工作长度之前，有必要先用15号K锉疏通根管，建立通畅的滑行通道。

在器械设计方面，横断面形态在器械的折断中具有重要作用。新一代ProTaper Universal器械对F3、F4、F5的横断面进行改进，有利于增加器械尖端的弹性，并减少折断发生。另外，变锥设计与恒锥器械可降低锥度锁效应，也避免器械发生剪切折断［22］。

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10.3969/j.issn.1674－4985.2012.02.103

430074华中科技大学医院

薛万林

2011－11－18)

(本文编辑:连胜利)