應用類同軸相襯CT比較3種根管封閉劑的根充效果

陳寧 張琦 聶海丹 吳麗更

嚴密充填根管系統是根管治療術的重要步驟[1-2]。由于根管系統存在各種不規則解剖結構，單獨使用牙膠尖很難嚴密充填根管，因此，使用性能更優的根管封閉劑對提高根充質量有重要的臨床意義[3]。目前體外評價根充質量的方法主要為組織切片法[4-5]，然而該檢測方法需要破壞樣品離體牙的完整性，且切片過程中還會造成牙膠、糊劑等充填材料丟失，影響結果的準確性[6]。

本研究應用類同軸相襯CT(in-line phase-contrast tomography，PCCT)技術評估AH Plus、iRoot SP和GuttaFlow共3 種不同種類的封閉劑，結合熱牙膠垂直加壓技術，以根尖1/3的未充填空隙百分比作為評估指標，比較三維根管充填的效果，尤其是根尖1/3的質量，為選擇更優的根管封閉劑提供依據，同時探討PCCT應用于牙體組織和根充材料成像的最佳參數，為今后在根管治療研究領域的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 離體牙的選擇與分組

本研究經天津醫科大學口腔醫院倫理委員會批準(批號：TMUSHhMEC2015050)，選取2017 年1～3 月在天津醫科大學口腔醫院頜面外科因正畸治療和牙周病拔除的完整下頜前磨牙32 顆。納入標準：未進行過任何牙體治療，根尖發育完成，單根管、牙根彎曲度小于10°。排除標準：牙折、牙根吸收、牙根發育異常、根管鈣化。將32 顆離體牙，隨機分為4 組，每組8 顆。

1.2 樣本制備

32 顆離體牙去凈殘留的軟組織和牙石，儲存于1%麝香草酚中備用。用金剛砂車針截去牙冠，保留根長12 mm，建立直線通路，10號不銹鋼K銼(Dentsply，美國)疏通根管，按照根尖孔初見銼尖時銼尖距止動片長度減去1 mm確定為工作長度，鎳鈦機動ProTaper器械(Dentsply，美國)以逐步深入技術備至F2。 4 組樣品均采用06錐度主牙膠尖(Dentsply，美國)進行熱牙膠垂直加壓充填(BL，韓國)。

根據根管封閉劑的不同分為4 組，A組為空白組，不使用任何封閉劑，B組AH plus根管封閉劑(Dentsply，美國)，C組iRoot SP根管封閉劑(Innovative Bio Ceramix Inc，加拿大)，D組GuttaFlow根管封閉劑(Roeko，德國)。為保證各組封閉劑量相同，各實驗組由注射器吸取0.3 ml封閉劑，注入根管，再放置牙膠尖進行垂直加壓充填。根充后，去除根管口多余牙膠，用流動樹脂(3M，美國)封閉。以上所有操作均由同一名有10 年以上臨床經驗的牙體牙髓專科醫師完成。

根管充填后拍攝頰舌向及近遠中向的平行投照X線根尖片(SIDEXIS數字式牙片機，德國)，確保充填物致密且到達距根尖1 mm。根充后的所有標本置入37 ℃恒溫箱中(北京福意電器有限公司)，100%濕度條件下1 周， 封閉劑完全固化后進行PCCT成像。

1.3 PCCT成像

PCCT成像能量為30 keV，探測器的分辨率為9 μm，樣品臺中心距探測器800 mm。

1.3.1 成像過程 成像時，樣品置入1.5 ml密閉離心管中，根尖朝上，豎直固定于樣品臺中央(圖1)，樣品臺在0～180°范圍內旋轉，每旋轉0.25°拍攝1 張，為了獲得完整的成像資料，每個樣品至少采集721 張有效投影圖。為了消除能量不穩定對投影圖的影響，還要拍攝10 張背景圖及10 張暗電流圖，每個樣品采集時間約為30 min。

圖1 成像樣品臺示意圖

1.3.2 二維重建 每個樣品的投影圖由PITRE軟件(上海光源物理實驗站)處理，進行二維重建，獲得橫斷面圖(圖2)。選擇適當的灰度值，選擇標準為：使牙體硬組織、根充物和未充填的空隙可清晰辨別，細節完整，邊緣無過度增強。

圖2 根充樣本的投影圖經二維重建獲得的橫斷面圖

1.3.3 三維重建 將所有二維橫斷面圖像導入Amira軟件(VSG公司，德國)進行三維重建。

1.4 數據處理

用Amira軟件計算得到根管未被充填空隙體積，除以整個根管體積得到根尖1/3未充填空隙體積比。

根尖1/3未充填空隙體積比=(空隙體積/根管體積)×100%

1.5 統計分析

用SPSS 22.0軟件進行統計分析，組間差異用方差分析， 2 組間比較用配對t檢驗，檢驗水準α=0.05。P<0.05為具有統計學差異。

2 結 果

2.1 應用PCCT在2 個二維水平顯示未充填空隙的分布情況

本研究通過獲取根充樣品的投影圖(圖3)及橫斷面圖(圖4)，能清晰地區別牙體硬組織、牙膠、根管封閉劑和未充填空隙。

圖3 PCCT投影圖

圖4 PCCT的二維橫斷面圖

2.2 應用PCCT三維立體顯示根充效果

各組GuttaFlow根管充填效果見圖5。褐色為牙膠，金黃色為根管封閉劑，藍色為未充填的空隙。空白組的空隙較多，總體呈連續分布，實驗組的空隙明顯減少且分布疏散。

圖5 三維重建后4 組根充樣品的充填效果圖未充填空隙體積百分比 圖6 4 組根管封閉劑的根尖 1/3

2.3 比較4 組樣品的三維空隙體積百分比

經PCCT掃描樣品后，使用軟件重建模型，分別比較4 組樣品根尖1/3的空隙百分比(圖6)。A組根尖1/3未充填空隙體積百分比最高，分別與B、C、D 3 組比較，均有統計學差異(P<0.01)。C組根尖 1/3未充填空隙百分比最小，且均小于B組和D組，而D組根尖 1/3未充填空隙百分比小于B組，均有統計學差異(P<0.05)。

3 討 論

3.1 PCCT評價根充效果的優勢

本研究應用PCCT成像技術和三維重建獲得根尖 1/3未充填空隙體積百分比，定量研究了根充效果。

目前體外評價根充效果的研究多基于組織切片法，組織切片法易造成牙膠、糊劑等充填材料的損失，影響定量測算的準確性[7-8]。而PCCT成像技術是基于相襯成像的高分辨率成像技術，可在不破壞樣品完整性的前提下，區分具有微小差異的成分[9]。PCCT成像后可與病理切片有良好的對應，有較高的靈敏度和較低的假陽性率[10]。目前，PCCT成像的樣品已包括復合材料、生物組織和小動物活體等，在材料學、醫學領域有著較好的應用前景[11-12]。而基于相襯成像的邊緣增強效應，樣品中的任何不連續性(如出現空隙，密度變化等)都可以清晰顯現出來，已有研究者應用PCCT觀察到了根充界面的氣泡及裂紋等[13]。Zaslansky等[14]研究發現PCCT 的成像效果優于Micro CT，能觀察到Micro CT無法顯示的細節。

目前，國內外對于牙體硬組織及充填材料的PCCT研究尚處于起步階段，成像參數尚無“金標準”。研究顯示成像能量為35 keV，成像距離設為50 mm，可清晰顯示根充物中的空隙[15]。也有成像能量為28 keV，成像距離為430 mm，根充界面的氣泡顯示更為細致，且可測出氣泡的直徑[14]。本研究的成像能量為30 keV，成像距離設為 800 mm，同樣獲得了較好的成像效果。

3.2 根管封閉劑理化性能對其封閉性的影響

本研究選取了3 種不同種類的根管封閉劑：AH Plus屬于樹脂類根管封閉劑，目前臨床應用廣泛，是研究新型根管封閉劑性能的對照產品[16]。GuttaFlow屬于硅酮類根管封閉劑，主要成分是硅樹脂根管封閉劑RoekoSeal和牙膠顆粒[17]。iRoot SP是近幾年上市的一種新型生物陶瓷類根管封閉劑，主要成分包括硅酸鈣、磷酸二氫鈣等[18]。

根管治療效果與根充物中的空隙密切相關，空隙越少，臨床效果越有保障，在比較各種不同封閉劑的根充效果時，應測量空隙體積比這一重要指標[5]。

本研究顯示不使用任何根管封閉劑的根尖1/3未充填空隙體積百分比明顯高于使用根管封閉劑，表明應用根管封閉劑可減少根管充填空隙的產生[19]。然而使用封閉劑后，根管充填仍有空隙，可能是封閉劑在固化過程中產生聚合收縮，導致空隙形成[20]。而三維充填效果圖顯示根尖2 mm左右的空隙較多，可能是攜熱器是從冠方向根方加熱，該處牙膠沒有充分軟化，也未直接被垂直加壓器加壓，一定程度上阻礙了該處的根充物與根管壁的緊密貼合[21-22]。

本研究提示使用iRoot SP封閉劑產生空隙最低，明顯低于AH Plus和GuttaFlow，表現最佳的封閉性。iRoot SP封閉性優于AH Plus，可能與該封閉劑具有良好的粘接性能[23]和牙本質小管滲透能力[24]密切相關[25]。另外，iRoot SP使用時，由注射頭注入根管，產生一定的壓力，可能也是根充產生氣泡少的原因[26]。

本研究顯示iRoot SP的根尖封閉性優于GuttaFlow，原因可能是iRoot SP和牙本質之間的微機械鎖結以及化學結合減小了空隙的產生。iRoot SP的納米粒子可進入牙本質小管，與牙本質微機械鎖結，形成良好的封閉效果[27]。 iRoot SP的堿性pH值、磷酸鈣成分可與牙本質小管中的水分反應生成羥基磷灰石，形成化學鍵提高了與根管壁的的結合[28]。而GuttaFlow與根GuttaFlow組管壁之間沒有化學性結合[29]。

本研究中，GuttaFlow比AH Plus的封閉性強。GuttaFlow結合了封閉劑與牙膠顆粒的性能，牙膠顆粒直徑小于0.9 μm，可進入牙本質小管，有研究顯示，GuttaFlow與牙膠形成的根充物致密，與根管壁具有足夠的適應性，為根尖封閉性提供了保障[29]。GuttaFlow在室溫下流動性好，無需加壓即可充填側支根管[30-31]，這可能是GuttaFlow封閉劑根尖空隙體積比較低的原因。