張俊領 何 露 劉明饗 王宏媛 李 紅

目前牙髓病和根尖周病的主要且有效的治療手段是根管治療術。對于一些根管治療失敗或者無法進行根管再治療的患牙，如完整的樁冠修復體、難以取出的根管分離器械、根尖外的超充材料、無法修補的根管側穿、嚴重的根管解剖變異等[1]，可采用顯微根尖手術的方法來保存患牙，而根尖手術過程中使用的根尖倒充填材料的封閉性能和機械強度對根尖手術成功率至關重要，良好的封閉性和粘接性可以獲得有效的根尖屏障，杜絕再感染的發(fā)生。

iRoot BP Plus 和MTA(三氧化礦物凝聚體)是目前臨床上兩種新型的用于根尖倒充填的生物材料，為深入觀察和比較這兩種新型硅酸鈣基生物相容性倒充填材料的根尖封閉性能和粘接強度，本研究利用離體牙，以傳統倒充填材料玻璃離子GIC為對照組，模擬臨床根尖手術的倒充填操作過程，采用薄片推出實驗、染色滲透法和利用掃描電鏡，觀察和比較這兩種新型倒充填材料的根尖封閉性能以及與牙體組織間的粘接強度，為倒充填材料在臨床的應用和選擇上提供實驗依據。

1.材料和方法

1.1 實驗材料和器械 高速渦輪手機、口腔顯微鏡(蘇州速邁醫(yī)療設備有限公司，中國)、M3-PRO 機用根管銼(常州益銳醫(yī)療器械有限公司，中國)、牙膠尖(舒爾齒科有限公司，韓國)、iRoot BP Plus(Innovative BioCeramix Inc，加拿大)、MTA(Dentsply，美國)、Fuji Ⅸ玻璃離子水門汀(GC 公司，日本)、低速切割機(BUEHLER，美國)、電子顯微鏡(Phenom World BV,荷蘭)、體視顯微鏡(OLYMPUS，日本)、萬能測試機(SHIMADZU，日本)，Image J 科學圖像處理軟件、印度墨水(北京索萊寶科技有限公司，中國)。

1.2 方法

1.2.1 樣本收集 收集我院頜面外科因正畸原因或牙周病新鮮拔除的下頜雙尖牙93 顆，去除牙周膜及其余附著物，浸泡于0.9%生理鹽水，冰箱4℃保存?zhèn)溆?。樣本納入標準:(1)單根管的單根牙；(2)根管彎曲度≤15°(按Schneider 法測量)[2]；(3)自釉牙骨質界至根尖長度至少12mm；(4)根尖發(fā)育完全且未行牙髓治療及根尖封閉。排除標準:(1)根管鈣化；(2)牙根內外吸收；(3)顯微鏡下發(fā)現牙根隱裂紋或垂直根裂。本研究經首都醫(yī)科大學附屬北京口腔醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準，患者均簽署知情同意書。

1.2.2 樣本的處理與分組 用高速渦輪機于牙頸部釉質牙骨質界處截去牙冠，用10# 或15# 不銹鋼K 銼(北京馬尼，中國)疏通根管后，用M3-PRO 機用鎳鈦銼(上海益銳，中國)行根管預備至35#/ 0.06，預備過程中，大量2.5%次氯酸鈉沖洗根管，超聲蕩洗后無菌紙尖干燥根管，熱牙膠垂直加壓充填直達根管口下2mm 左右，根管口用玻璃離子水門汀(glass ionomer cement，GIC)暫封。所有樣本儲存于37℃、100%濕度的恒溫箱中。根管充填物完全硬固后，用金剛砂車針截去根尖段3mm，斷面與牙體長軸垂直。顯微鏡下觀察根尖截斷面，排除微裂后按隨機數字表法分為A(n=31)、B(n=31)、C (n＝31)三組。在水冷卻狀態(tài)下使用超聲倒預備工作尖沿根管方向進行倒預備，預備出深3mm、直徑1mm 的洞形，完成預備后用無菌生理鹽水徹底沖洗，干燥，垂直加壓器壓緊根尖冠方的牙膠。顯微鏡下再次觀察倒預備的窩洞側壁，排除微裂。紙尖吸干后分別用iRoot BP Plus (A 組)、MTA(B 組)、GIC(C 組)行根尖倒充填，然后用一濕棉球清理根斷面，去除多余充填材料。將所有樣本置于37℃、100%濕度的恒溫箱中保存7d，待材料充分固化。以上操作均由同一醫(yī)師操作完成。

1.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察 三組隨機取6 個樣本用自凝樹脂包埋，用慢速切割機在水冷卻下于距根尖2mm 的倒預備區(qū)域內垂直于牙長軸橫向切開，暴露材料和牙體的界面，超聲蕩洗去除切割過程中產生的碎屑后，干燥，分別在(1000 及(2000 的放大倍率下觀察橫切面倒充填材料與牙本質之間粘接界面的微觀形態(tài)并進行拍照，用Image J 科學圖像處理軟件測量粘接界面微隙的最大寬度，精確到0.1μm。

1.2.4 薄片推出實驗 每組隨機取10 個樣本用自凝樹脂包埋，用慢速切割機在水冷卻下將樣本在3mm 的倒預備區(qū)域獲取一個厚度約為1mm 的垂直于長軸的水平切片進行薄片推出實驗。體視顯微鏡下觀察斷裂形式。將試件固定在萬能測試機上，選直徑略小于1.0mm 的特制加載頭以1.0mm/ min的速度進行推出試驗，測試時，加載頭只能接觸倒充填材料,而不觸碰牙體組織,記錄下倒充填材料突然脫位時的最大載荷(N)，計算粘接強度。

粘接面積(mm2)=倒充填材料直徑×π×薄片厚度

粘接強度(MPa)=最大破壞載荷÷粘接面積

推出實驗后，在體視顯微鏡(×25)下觀察試件斷裂界面。根據Huffman[3]對斷裂模式的描述進行分類：a、粘接型：斷裂面位于材料與根管壁牙本質界面之間；b、內聚型：斷裂面位于倒充填材料內；c、混合型：以上兩種斷裂形式同時存在。

1.2.5 微滲漏檢測 其余樣本(每組15 個)用紙巾吸去水分。在樣本表面上，從冠方至根尖斷面上2mm 處均勻涂布兩層指甲油(每次涂布間隔為1h)，使染料只能從根尖區(qū)域滲漏進入根管。指甲油干燥后，將樣本浸入印度墨水，再置于37℃恒溫箱。7d 后取出，流動水清洗去除樣本表面的染料并刮除指甲油，干燥。用自凝樹脂包埋樣本，用慢速切割機在水冷卻條件下沿牙體長軸縱向切開，置于OLYMPUS SZX 體視顯微鏡(×32)下觀察，用Image J 科學圖像處理軟件(National Institutes of Health)測量滲入根管染料的最大長度(精確到0.1μm)。分別測量3 次后取平均值。

1.3 統計學方法 應用SPPS22.0 統計軟件(IBM Corp.，美國)對數據進行統計學分析。采用獨立樣本t 檢驗進行兩組間比較，采用單因素方差分析對多組間進行比較。

2.結果

2.1 粘接界面的微觀形態(tài)觀察結果 SEM 下觀察各個實驗組倒充填材料與牙本質之間的粘接界面，如圖1。iRoot BP Plus、MTA 和GIC 三種材料與牙本質之間均有微間隙，間隙寬度不一，Image J 科學圖像處理軟件測量各粘接界面微隙的最大寬度顯示GIC 與牙本質間的縫隙最明顯，iRoot BP Plus 的邊緣適應性較MTA 更優(yōu)越。

2.2 粘接強度和斷裂形式結果 如表1 所示，iRoot BP Plus、MTA 與根管內壁的粘接強度分別為(16.04±1.96)MPa、(13.55±2.01)MPa，兩組間無顯著性差異(P＞0.05)，均高于GIC 組(P＜0.05)。iRoot BP Plus、MTA 和GIC 三組試件均以混合型為主要斷裂方式，GIC 組內粘接型斷裂形式所占比例最高(30%)，MTA 組(20%)高于iRoot BP Plus組(10%)，圖2 和圖3 顯示了典型的斷裂形式及各個材料的斷裂形式的比較結果。

圖1 根尖倒充填材料與根管壁間橫切面的形態(tài)學觀察(掃描電鏡圖)

表1 三組倒充填材料粘接強度(MPa，)

表1 三組倒充填材料粘接強度(MPa，)

注：上標字母相同的組間差異無統計學意義(P＞0.05)，上標字母不同的組間差異有統計學意義(P＜0.05)。

2.3 微滲漏檢測結果 染色7d 后觀察染色劑的滲透深度，如圖4 所示，可見三個實驗組都存在染色劑滲漏情況，iRoot BP Plus 和MTA 兩組染料滲透深度明顯小于GIC 組，有顯著性差異(P＜0.05)，iRoot BP Plus 與MTA 兩組之間無顯著性差異(P＞0.05)，結果見表2。

圖2 顯微鏡下觀察到三種不同的斷裂形式(×25)

圖3 三種根管倒充填材料推出實驗后的斷裂形式比較(×25)

圖4 體視顯微鏡下觀察三組根尖倒充填材料的微滲漏情況

表2 三組根尖倒充填材料染料滲透深度()

表2 三組根尖倒充填材料染料滲透深度()

注：相同上標字母表示差異無統計學意義(P＞0.05)，不同上標字母表示差異有統計學意義(P＜0.05)。

3.討論

根尖倒充填材料種類很多，從傳統的銀汞合金、玻璃離子水門汀、牙膠、復合樹脂等，發(fā)展到近些年來的新型硅酸鈣基生物相容性封閉材料(MTA、iRoot BP)，在物理、化學和生物學性能方面都有很大的進步。比如，MTA 能促進軟組織的再生和成骨細胞的附著和增殖，并且有利于抑制細菌生長[4]。但是MTA 固化時間長，操作困難，價格昂貴，有潛在變色等缺點，并且在倒充填初期受根尖周組織液的浸泡、沖刷，易造成流失[5]。生物陶瓷類材料iRoot SP 和iRoot BP Plus 是一種預混型的親水修復材料，具有強堿性，對牙髓組織毒性低，有抗菌性，并能促進生物礦化及牙髓和牙周組織的再生，可用于活髓保存、根管充填、穿孔修補和根尖倒充填[6]。有研究結果表明，iRoot BP Plus與MTA 理化性能相當，甚至較MTA 具有更好的生物相容性和封閉性[7,8]，也有學者報道，認為iRoot BP Plus 的封閉性能較MTA 差[9]。目前關于這兩種材料的相關理化性能方面的綜合性比較研究較少且結論不一。

根尖倒充填的目的是利用生物相容性材料在根尖區(qū)阻斷微生物及其產物進入根尖周組織，達到良好的根尖封閉，建立有效的根尖屏障。因此，根尖倒充填材料的封閉性能對根尖手術的成功率尤為重要。衡量材料封閉性的常用指標是根管的微滲漏情況，其中，染料滲透法由于操作簡單方便、易于掌握、且結果可信被廣泛應用。本實驗結果顯示(表2和圖4)，iRoot BP Plus 和MTA 的根尖封閉性能相當，沒有統計學差異，但二者的封閉性能均優(yōu)于GIC。Nair[10]和Leal[11]等人的研究也表明，作為根尖倒充填材料，iRoot BP Plus 與MTA 的根尖封閉性能無差異，與本實驗結果一致。也有研究表明生物陶瓷類材料較MTA 的固化時間短、封閉性能好[11]。黃偉曼等[8]指出，在年輕恒牙直接蓋髓的臨床療效觀察中，iRoot BP Plus 在封閉性、生物組織相容性、誘導牙本質分化及促進生物礦化等性能上較MTA 有明顯優(yōu)勢。也有學者得出不同的結論，Onay[9]、Hirschberg[12]等分別用液體傳導方法、糞腸球菌冠方滲漏實驗得出，iRoot BP 的封閉性能不如MTA。綜合大多數研究可以發(fā)現，關于根尖倒充填封閉性能的實驗結果存在差異，可能與采取的實驗方法不同有關，這方面還需要進行更加深入全面的研究。iRoot BP Plus 不含引起牙變色的鋁及氧化鉍，血液的存在不會影響材料的固化，也不會導致牙冠變色。它在凝固反應過程中產生羥基磷灰石，與牙本質結合形成較強的粘連強度，從而達到良好的根尖封閉效果[13,14]。GIC 作為根管倒充填材料，具有對潮濕敏感、機械強度低、封閉性差、凝固后不具有長期的抗菌效果等特點[15]，這些局限性限制了它在根尖手術中的臨床應用。

除了觀察滲透性外，本實驗還借助掃描電鏡和Image J 科學圖像處理軟件精確觀察并測量倒充填材料與牙本質間的微縫隙，從而對比不同材料與牙體組織之間的密合性。通過Image J 科學圖像處理軟件測量粘接界面微隙的寬度，如圖1 所示，iRoot BP Plus、MTA 和GIC 三種材料與牙本質之間均存在微小間隙，GIC 的縫隙較iRoot BP Plus、MTA 更明顯，iRoot BP Plus 較MTA 有更優(yōu)越的邊緣適應性。這個差異的產生不排除剖面選取的隨機性、慢速切割及超聲蕩洗時一部分材料被沖刷流失以及倒預備時產生玷污層的可能。王密等[16]通過電鏡實驗評價iRoot BP 和MTA 作為髓底穿孔修補材料的研究結果與本研究結果一致。Shokouhinejad等[17]通過電鏡觀察根管的橫剖面，發(fā)現iRoot BP Plus 和MTA 與根管壁間縫隙的發(fā)生率及大小無明顯統計學差異，在縱剖面上，iRoot BP Plus 較MTA 邊緣適應性更優(yōu)越。MTA 在使用前需將粉液混合調拌，調拌的時間、粉液比例以及材料的調拌均質性均對封閉效果有影響，另外，MTA 固化前的糊狀也增加了嚴密加壓操作的難度。iRoot BP Plus 無需調拌，操作便捷，避免了調拌因素造成的材料機械性能的改變，同時，iRoot BP Plus 在固化過程中的體積膨脹也提高了邊緣的適應性。而Onay 等[18]的研究發(fā)現，利用Er,Cr:YSGG 激光照射根管后，作為倒充填材料，iRoot BP 比MTA的微滲漏明顯，且掃描電鏡觀察可見iRoot BP 與根管壁間存在縫隙，該結論的差異可能與采用了不同的根尖手術方法有關。隨著新型根管治療技術的創(chuàng)新與進步，根尖倒充填材料的選擇與應用將面臨新的挑戰(zhàn)，需要更加深入的比較與研究。

本研究選擇推出測試作為研究倒充填材料與根管內牙本質粘接強度的測試方法。如表1 所示，iRoot BP Plus 和MTA 相比粘接強度無顯著性差異，且均以混合型為主要斷裂方式(圖2 和圖3)。影響粘接強度的因素主要是倒充填材料本身固化后收縮應力的影響和根管內壁玷污層的清除。iRoot BP Plus 和MTA 固化后體積較穩(wěn)定，固化后收縮應力的影響較小。有研究顯示，根管充填前使用酸或乙二胺四乙酸溶液去除玷污層，可以增加根充物與洞壁的密合性從而減小滲漏[19]。本實驗模擬臨床顯微根尖手術操作過程，采用的是無菌生理鹽水反復沖洗倒預備界面，未使用EDTA 等化學試劑。倒預備后根管內壁表面可能會有玷污層存在，封閉部分牙本質小管，影響有效的或持久的粘接界面的形成,從而減弱倒充填材料與牙本質表面的化學性吸附。關于玷污層對粘接強度的影響的研究結果不一，有待于進一步探究。

目前關于根尖倒充填材料封閉性和粘接強度方面的研究大部分是短期的體外實驗，深入研究其臨床效果，有待于大樣本的臨床實驗來進行客觀評價。本研究結果認為iRoot BP Plus 和MTA 均具備良好的根尖封閉性能和粘接性，是目前理想的新型生物相容性根尖倒充填材料，未來將對其臨床效果進行進一步的體內研究。