上頜乳前牙根管形態及根部牙本質力學性能的測定

胡嘉劉鶴蔡晴鄧旭亮

1.北京大學口腔醫學院·口腔醫院兒童口腔科，北京 100081；

2.北京化工大學材料科學與工程學院，北京 100029；

3.北京大學口腔醫學院·口腔醫院特診科，北京 100081

上頜乳前牙根管形態及根部牙本質力學性能的測定

胡嘉1劉鶴1蔡晴2鄧旭亮3

1.北京大學口腔醫學院·口腔醫院兒童口腔科，北京 100081；

2.北京化工大學材料科學與工程學院，北京 100029；

3.北京大學口腔醫學院·口腔醫院特診科，北京 100081

目的測量上頜乳前牙根管錐度、直徑及根部牙本質的彈性模量和硬度，為用于上頜乳前牙的可吸收根管樁的制作提供參考。方法選擇全身麻醉下進行上頜乳前牙根管治療的患兒，采用硅橡膠制取上頜乳前牙根管印模，掃描印模后測量根管的錐度和直徑。收集10顆離體上頜乳前牙，測量根部牙本質的彈性模量和硬度。。結果本研究共收集了74顆上頜乳前牙的根管模型，其中乳中切牙28顆，乳側切牙35顆，乳尖牙11顆。乳中切牙、乳側切牙、乳尖牙的平均錐度依次為0.106、0.185、0.098，釉牙骨質界下方5 mm處平均直徑依次為1.267、0.860、1.429 mm。10顆離體上頜乳前牙根部的牙本質彈性模量范圍為19.919～25.017 GPa，硬度范圍為0.867～1.082 GPa。結論 制作乳牙根管樁時，乳中切牙及乳尖牙根管樁建議取錐度為0.1，尖端直徑為1.2、1.4 mm；乳側切牙根管樁建議取錐度為0.2，尖端直徑為0.8 mm；樁的彈性模量范圍為20～25 GPa，硬度范圍為0.87～1.08 GPa較為適宜。

乳牙； 錐度； 根管內徑； 根部牙本質； 彈性模量； 硬度

嬰幼兒齲是嚴重危害乳牙列健康和生長發育的一種進行性及破壞性疾病[1]，也是兒童時期最常見的慢性疾病[2-3]。鄧輝等[1]調查發現，嬰幼兒齲患病率為40.19%，其中上頜乳中切牙占患齲牙總數的33.61%。乳前牙的崩壞和早失影響咀嚼功能，還可導致垂直距離喪失，影響發音、美觀和心理發育[4-6]。

上頜乳前牙的大面積齲壞由于沒有足夠的固位形和抗力形，所以無法進行常規修復。如果可以制備出一種安全、生物相容性好且不影響乳恒牙替換的可吸收根管樁，就會顯著提高大面積齲壞上頜乳前牙修復的成功率和保存率。近年來，國內有學者試圖使用聚乳酸根管樁修復乳前牙。體外實驗[7-9]證明，聚乳酸根管樁無細胞毒性，且不影響乳恒牙的生理性替換，但是根管樁的物理性能似乎與乳牙不匹配。回顧國內外文獻，目前尚無關于乳牙根管內徑及錐度的數據，亦無有關上頜乳前牙根部牙本質彈性模量及硬度的研究。本研究通過測量上頜乳前牙的基礎數據，為可吸收根管樁的應用提供參考。

1 材料和方法

1.1 上頜乳前牙根管內徑及錐度的測量

1.1.1 納入及排除標準 納入標準：全身麻醉治療時，2.5～4歲兒童的上頜乳中切牙和上頜乳側切牙，4～6歲兒童的上頜乳側切牙和上頜乳尖牙，牙根發育完成且處于牙根穩定期，去腐后齦緣水平的牙體完整且需要做牙髓治療，X線片示無根尖周暗影或牙根吸收。排除標準：去腐后齦緣水平的牙體不完整，牙根顯著彎曲，做過根管治療或X線有根尖病變或牙內外吸收的牙齒。

圖 1 上頜乳前牙根管內徑及錐度的測量過程示意圖Fig 1 Measurement of taper and diameter of root canal in maxillary primary anterior teeth

1.1.2 取模 取模方式：開髓（不擴大開髓洞型），拔髓，2.5% NaClO蕩洗，稍預備至根管無明顯滲出，拭干根管，冠部吹干；采用硅橡膠印模材取模，置于1% 84消毒液中浸泡20 min。本研究采用Aquasil Ultra Monophase（登士柏公司，美國）取冠周組織印模，Variotime（賀利氏公司，德國）取根管內部及牙冠部印模。印模合格標準：取模后檢查印模，要求邊界清晰完整，齦緣至其下方5 mm處印模材無明顯缺損或氣泡。

1.1.3 掃描 采用牙頜模型掃描儀（ZENOTEC S107型，威蘭德公司，德國）掃描硅橡膠模型。掃描圖像合格標準：印模邊界清晰完整，無明顯缺損。

1.1.4 測量 選擇釉牙骨質界（cementum-enamel junction，CEJ）及其下5 mm水平位置的牙根進行測量。因為在模型上很難準確確定CEJ的位置，本研究選擇掃描圖像上可以準確確定的患牙齦緣近似代表CEJ的位置。采用Rapid Form軟件測量兩個位置的患牙直徑，每顆牙測量3次，取均值進行統計。測量步驟見圖1。采用SPSS 13.0記錄患兒性別和年齡，患牙牙位、CEJ處短徑、CEJ下方5 mm處短徑。定義錐度C=（CEJ短徑-CEJ下方5 mm處短徑）÷5。

1.2 上頜乳前牙根部牙本質彈性模量及硬度的測定1.2.1 離體牙收集 選擇因外傷拔除的上頜乳前牙10顆，拔髓后超聲蕩洗2 min，儲存于4 ℃ PBS溶液中，3個月內進行測量。離體牙納入標準：牙根處于穩定

期，X線片示無牙根內外吸收，CEJ完整。排除標準：CEJ不完整，做過根管治療，有根尖病變、牙內外吸收或牙根發育未完成。

1.2.2 試樣制備 用自凝塑料立方塊（20 mm×20 mm×20 mm）包埋離體牙，要求牙長軸與立方塊底部垂直。流水下片切，上層面通過牙冠唇側與近中鄰面CEJ中點，垂直牙長軸截冠，下層面為其下5 mm（圖2）。使用1 000、1 200、2 000、3 000、5 000目砂紙拋光5 min，超聲去除玷污層，儲存于4 ℃ PBS溶液備用。

圖 2 離體乳前牙試樣Fig 2 Sample of primary anterior teeth in vitro

1.2.3 試樣測定 實驗前將樣本自然風干。標記牙面并在顯微鏡下選點，各斷面自牙根近中、遠中、唇側、腭側四邊的垂直平分線由外向內取點，共取12點。外側點為牙骨質-牙本質界下100 μm處，內側點為離髓腔100 μm處，兩點間中點為第3點，分別定義為外層、內層、中間層（圖3）。采用納米壓痕儀（美國MTS公司，型號XP）測定各點的牙本質彈性模量和硬度。

圖 3 選點示意圖Fig 3 The method of picking the points

1.3 統計學分析

采用SPSS 13.0軟件統計，對各組數據進行正態性檢驗。多組數據比較采用方差分析法（One Way ANOVA），兩兩比較采用LSD檢驗，檢驗水準為雙側α=0.05；不同層面相同位點的牙本質彈性模量及硬度均值的比較用雙樣本獨立t檢驗。

2 結果

2.1 上頜乳前牙根管內徑及錐度

本實驗共收集到32名2.5～6歲患兒的74顆上頜乳前牙根管模型，其中男孩15名，女孩17名。根管內徑及錐度測量結果見表1：經統計分析，所有數據均服從正態分布（P＞0.05）。

表 1 上頜乳前牙根管內徑及錐度Tab 1 Root canal diameter and taper of maxillary primary anterior teeth

2.2 乳前牙根部牙本質的硬度

CEJ及CEJ下方5 mm的牙本質硬度測量結果見表2：各組數據均服從正態分布，各水平的3組數據均滿足方差齊性。經統計學檢驗，CEJ水平的內層與外層、內層與中間層的差異均有統計學意義（P＜0.05），而外層與中間層的差異無統計學意義（P＞0.05）；CEJ下方5 mm處的結果相同。CEJ與CEJ下方5 mm的硬度進行比較，兩個水平的外層、中間層、內層數據的差異均有統計學意義，P值分別為0.041、0.034、0.000。

表 2 CEJ及CEJ下方5 mm的牙本質硬度Tab 2 Hardness of dentin at CEJ level and 5 mm below CEJ level

2.3 乳前牙根部牙本質的彈性模量

CEJ及CEJ下方5 mm的牙本質彈性模量見表3。

表 3 CEJ及CEJ下方5 mm的牙本質彈性模量Tab 3 Elastic modulus of dentin at CEJ level and 5 mm below CEJ level

各組數據均服從正態分布，各水平的3組數據滿足方差齊性；經統計學檢驗，CEJ水平的內層與外層、內層與中間層的差異均有統計學意義（P＜0.05），外層與中間層的差異沒有統計學意義（P＞0.05）。CEJ下方5 mm處結果相同。CEJ與CEJ下方5 mm的彈性模量進行比較，兩個水平的外層、中間層、內層數據的差異均有統計學意義，P值均為0.000。

3 討論

本實驗收集了32名患兒74顆上頜乳前牙的根管模型用于測量根管形態。男女比例為1∶1.1，比較接近。本研究采用硅橡膠取模法進行根管測量，此法廣泛應用于鑄造樁核修復牙體缺損的臨床操作，且硅橡膠印模具有很高的精確性，可以滿足本研究中測量精度的要求。相較于需大量離體牙樣本且破壞標本的直接測量法[10]，以及間接測量法中因投照角度不同影響測量結果的X線測量和存在輻射及過度檢查問題的CBCT法測量[11-12]，本研究所采用的方法更具優勢。本研究以齦緣代表CEJ，是因為在模型上很難準確確定CEJ的位置，而且上頜乳前牙齦溝很淺，可以忽略其影響，因此選取可以在掃描圖像上準確確定的患牙齦緣水平近似代表CEJ水平的數值。

目前尚未查到國內外有關上頜乳前牙根管內徑和錐度的數據，無法為可吸收根管樁的制備提供參考，因此本研究對上頜乳前牙根管內徑和錐度的數據進行測量，這一創新性的實驗結果對根管樁的制作有較大的參考價值。

由本研究結果可見，上頜乳中切牙、乳側切牙、乳尖牙的錐度平均為0.106、0.185、0.098，CEJ下方5 mm處平均直徑為1.267、0.860、1.429 mm。就根管直徑而言，乳尖牙＞乳中切牙＞乳側切牙，與臨床上對X線片的觀察大致相同。

目前市售恒牙纖維樁錐度約為0.1，直徑有1.0、1.2、1.4、1.6 mm之分。以此為參考，擬制上頜乳中切牙及乳尖牙的根管樁錐度0.1，尖端直徑1.2 mm和1.4 mm；擬制上頜乳側切牙根管樁的錐度0.2，尖端直徑0.8 mm。

修復學教科書推薦根管樁的長度應為根長1/2～2/3[13]，達到該長度則根管內固定修復效果理想。乳牙的根管樁也應具備足夠的植入長度才能保證修復效果。上頜乳前牙根長為8～13 mm，因此本實驗選取CEJ水平及CEJ以下5 mm水平進行測量。同時，參考Hosoya等[14]用納米壓痕法測量乳牙冠部彈性模量和硬度的方法，本研究選取由外向內（自CEJ向髓腔方向）3個位置的點進行測量。

Mahoney等[15]用納米壓痕儀測量乳磨牙牙本質彈性模量為（19.89±1.92） GPa，硬度為（0.92± 0.11） GPa，但未評估牙本質中不同的深度和位置的數值變化。Hosoya等[14]測得乳尖牙彈性模量為13.73～26.49 GPa。但這些數據均是針對乳牙冠部的研究，并未對乳前牙根部的彈性模量進行研究。

從本實驗結果數值來看，總體趨勢為中間層最高，外層其次，內層最低。此趨勢有別于Hosoya等[14]報道的上頜乳尖牙的測量數據。Hosoya等[14]測量了3顆乳尖牙牙冠的彈性模量和硬度，二者的數值由外向內均逐漸減小。這種區別可能基于兩方面：一是成分有別，即根部牙本質性質與冠部牙本質本來就不同，尤其是礦化程度不同；二是根部牙本質的外層結構為透明層和顆粒層，而透明層無牙本質小管結構，其下方的顆粒層礦化不足。本實驗外層的選點位于牙骨質-牙本質界下100 μm，可能受到影響。

Mahoney等[15]認為，牙齒的彈性模量隨硬度增加而增加，此結論在本研究中也得到了證實。同時，本研究結果顯示，內層彈性模量和硬度的數值均為最小，Ryou等[16]認為可能與牙本質小管的密度或礦物質成分有關。就冠部而言，越接近髓腔，牙本質小管密度越高，彈性模量和硬度的數值越小。這一結論也被Angker等[17]證實。

有關乳牙根管修復材料的選擇需考慮以下幾點。首先，根管樁的彈性模量和硬度應盡可能接近根部牙本質的彈性模量和硬度[13]，在其數值范圍內都是可以接受的；其次，既往在對恒牙樁修復后應力分布的研究[18]中發現，高彈性模量的樁材料應力分布集中于根尖，低彈性模量的樁材料不改變牙本質內原有的應力分布方式，修復后牙根應力均勻分布在樁與剩余牙本質的接觸面上。根管樁與牙根內層牙本質直接接觸，而根管CEJ水平和CEJ下方5 mm的數值的差異具有統計學意義（P＜0.05），由此推測，根管樁的彈性模量接近彈性模量較低的CEJ下方5 mm處根管內層牙本質可能更好。對于乳牙而言，由于存在乳恒牙替換的特殊性，其樁材料的選擇除了滿足接近乳牙牙本質彈性模量的條件外，還應具備可吸收的特點，只有通過動物實驗驗證其降解速率、可吸收性和粘接劑的粘接強度[19]后，才能真正實現可吸收根管樁的臨床應用。

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（本文編輯 吳愛華）

Measurements of mechanical properties and morphology of root canal in maxillary primary anterior teeth

Hu Jia1,Liu He1, Cai Qing2, Deng Xuliang3.
(1. Dept. of Pediatric Dentistry, Peking University School and Hospital of Stomatology, Beijing 100081, China; 2. College of Material Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; 3. Dept. of VIP Dental Service, Peking University School and Hospital of Stomatology, Beijing 100081, China)

ObjectiveThis study aimed to measure the taper and diameter of root canal, as well as the elastic modulus and hardness in the root dentin of maxillary primary anterior teeth.MethodsPatients under general anesthesia who needed root canal therapy in the maxillary primary anterior teeth were selected. Silicone impression material was used to take impressions. The impressions were scanned, and the taper and diameter of root canal were measured. Maxillary primary anterior teeth were collected in vitro. The elastic modulus and hardness of root dentin was tested.ResultsA total of 74 silicone impressions were obtained. The mean tapers of primary incisor teeth, primary lateral incisor teeth, and primary canine teeth were 0.106, 0.185, and 0.098, respectively. The mean diameters of the root canal 5 mm below the cementum-enamel junction (CEJ) were 1.267, 0.860, and 1.429 mm, respectively. The elastic modulus and hardness of root dentin were measured in 10 primary anterior teeth in vitro. The range of elastic modulus was 19.919–25.017 GPa. The range of hardness was 0.867–1.082 GPa.ConclusionThe root canal post used in primary anterior teeth can be produced by the following data: taper of primary incisor teeth and primary canine teeth, 0.1; diameters of their tips, 1.2 mm and 1.4 mm, respectively; taper of primary lateral incisor teeth, 0.2; diameter of their tips, 0.8 mm; range of elastic modulus, 20–25 GPa; and range of hardness, 0.87–1.08 GPa.

primary teeth; taper; diameter of root canal; root dentin; elastic modulus; hardness

R 788

A

10.7518/hxkq.2017.04.010

2017-03-25；

2017-05-20

胡嘉，住院醫師，博士，E-mail：sweetbettyhj@126.com

劉鶴，教授，博士，E-mail：heliu69@126.com

Correspondence: Liu He, E-mail: heliu69@126.com.