通過有限元分析直線通路微創開髓洞型的臨床應用效果及預后影響

潘曉勤 張繼生

根管治療的目的是去除根管系統內殘余細菌、牙髓及其他代謝產物。一般認為，牙齒牙體組織在根管治療后，因缺少足夠的營養供應，易造成牙釉質與牙本質生物力學出現改變。開髓是根管治療的基礎，有效清除根管為主要目的[1-2]。傳統開髓洞型要求開髓洞型需盡量擴展，以滿足預備儀器的直線通路，但過大的開髓洞型使牙體遭受破壞，進而增加根管治療后牙齒折斷風險。所以，探尋一種有效的開髓方式，以減少開髓洞型的預備量，進而改善根管治療后牙齒抗折強度具有重要意義[3-4]。近年來微創牙科理念逐漸用于口腔醫學領域，直線通路微創開髓洞型作為微創牙科的一個分支，可在牙髓治療過程中最大限度保留原有組織，提高患牙抗折力，預防不可逆疾病的發生。但現階段國內外研究報道對于直線通路微創開髓洞型是否優于傳統開髓洞型，更能保持牙齒抗力尚無統一定論。鑒于此，本次研究選擇80例因牙周病或正畸拔除上頜第一前磨牙的患者，對有限元分析直線通路微創開髓洞型的應用價值展開探討，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

入組時間為2021年1-6月，選擇東南大學附屬中大醫院溧水分院口腔內科收治的80例因牙周病或正畸拔除上頜第一前磨牙的患者。納入標準：牙周病診斷參照《牙周病學》[5]，能積極配合臨床各項檢查；口腔衛生良好，手術配合度良好；認知功能正常；臨床資料完整。排除標準：既往有精神病史；合并心肝肺等嚴重器質性功能不全；近期有創傷史或手術史；合并口腔感染性疾病；依從性較差，不能配合完成隨訪工作；妊娠及哺乳期女性。80例患者中，男42例，女38例；年齡22～67歲，平均（38.70±3.50）歲；體重指數（BMI）為18～30 kg/m2，平均（24.27±2.38）kg/m2。本研究已經醫院倫理委員會批準，患者及家屬均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 構建三維模型 應用nanoVoxel-1000顯微CT設備掃描離體牙，分辨率為20 μm，通過Evaluation軟件分析離體牙影像，保證數據完整并導出，構建三維模型。于三維模型牙根外建立起牙周膜模型，厚度為0.30 mm。于牙周膜模型外，通過圓柱形式進行牙槽骨模擬，其中密質骨包繞松質骨，厚度 ＞1.5 mm，松質骨厚度 ＞2.0 mm。根據離體上頜第一前磨牙DICOM數據構建的三維模型中，分別模擬未治療，基于三維根管解剖建立的直線通路微創開髓洞型、桁架開髓洞型和傳統開髓洞型。

1.2.2 建立開髓洞型 其中直線通路微創開髓洞型：使用圓柱模擬高速裂鉆，直徑為1.4 mm，鉆針進入點取頜面和根管冠段中軸延伸線交點間的范圍，沿頰腭側根管冠段方向建立起直線通路，在任意視角下，僅暴露1個根管口。桁架開髓洞型：使用圓柱模擬高速裂鉆，直徑為1.4 mm，車針取根管口在頜面的垂直投射點，進入髓腔，沿牙體長軸方向建立起直線通路，去除兩管口上方牙體組織，充分暴露頰腭2個根管口，完全保留其間牙體組織。傳統開髓洞型：使用圓柱模擬高速裂鉆，直徑為1.4 mm，車針起始點取頜面中央進入髓腔，頰舌沿牙體長軸方向向完全揭凈髓室頂，充分暴露髓室底，建立起設備進入根管的直線通路。其中傳統開髓洞型由于開髓洞間牙體組織遮擋，使用流動樹脂進行整體模擬充填，直線通路微創開髓洞型與桁架開髓洞型模型的開髓洞上部使用膏體樹脂進行模擬充填，釉質牙骨質界上方2 mm范圍使用流體樹脂進行模擬充填。

1.2.3 載荷設置 根據不同咀嚼方式模擬不同集中力負載模式，包括斜向與縱向負載模式，其中斜向負載模式：和牙體長軸呈45°，在腭尖頰斜面一點施加250 N的力，縱向負載模式：和牙體長軸呈30°，向中央窩施加250 N的力。

1.3 觀察指標

（1）斜向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值分析。記錄斜向負載模式下，模擬未治療、直線通路微創開髓洞型、桁架開髓洞型與傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部的von Mises應力分布峰值。（2）縱向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值分析。記錄縱向負載模式下，模擬未治療、直線通路微創開髓洞型、桁架開髓洞型與傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部的von Mises應力分布峰值。（3）預后分析。對患者隨訪3個月，記錄術后并發癥發生情況，并發癥包括面部腫脹與創口感染等。

1.4 統計學處理

采用SPSS 23.0軟件對所得數據進行統計分析，計量資料用（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，并應用Games-Howell法進行組間比較；計數資料以率（%）表示，比較采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同治療方式斜向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值比較

斜向負載模式下，直線通路微創開髓洞型、桁架開髓洞型與傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值均高于模擬未治療（P＜0.05），且傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值均高于桁架開髓洞型與直線通路微創開髓洞型（P＜0.05），但桁架開髓洞型與直線通路微創開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1和圖1。

表1 80例患者不同治療方式斜向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值比較[Mpa，（±s）]

表1 80例患者不同治療方式斜向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值比較[Mpa，（±s）]

*與模擬未治療對比，P＜0.05；#與傳統開髓洞型對比，P＜0.05。

治療方式 腭側 頰側模擬未治療 182.65±17.28 100.26±9.31直線通路微創開髓洞型 201.71±18.30*# 107.35±9.62*#桁架開髓洞型 198.42±17.62*# 105.80±9.15*#傳統開髓洞型 331.45±30.68* 170.32±16.21*F值 46.254 22.357 P值 0.000 0.000

圖1 斜向負載模式下牙頸部von Mises應力分布云圖

2.2 不同治療方式縱向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值分析

縱向負載模式下，直線通路微創開髓洞型、桁架開髓洞型與傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值均高于模擬未治療（P＜0.05），且傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值均高于桁架開髓洞型與直線通路微創開髓洞型（P＜0.05），但桁架開髓洞型與直線通路微創開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表2和圖2。

表2 80例患者不同治療方式縱向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值比較[Mpa，（±s）]

表2 80例患者不同治療方式縱向負載模式下牙頸部von Mises應力分布峰值比較[Mpa，（±s）]

*與模擬未治療對比，P＜0.05；#與傳統開髓洞型對比，P＜0.05。

治療方式 腭側 頰側模擬未治療 126.31±11.61 87.72±8.12直線通路微創開髓洞型 172.34±15.65*# 142.22±12.20*#桁架開髓洞型 169.45±15.17*# 144.56±13.37*#傳統開髓洞型 200.40±18.13* 186.41±16.26*F值 46.254 22.357 P值 0.000 0.000

圖2 縱向負載模式下牙頸部von Mises應力分布云圖

2.3 預后分析

因牙周病或正畸拔除上頜第一前磨牙的患者經直線通路微創開髓洞型治療后，共2例出現并發癥，面部腫脹1例，創口感染1例，并發癥發生率為2.50%，經對癥處理后，均明顯好轉，預后良好。

3 討論

根管治療術是當前國內外公認的治療牙髓與牙周病最為完善、徹底的術式。而根管治療中，開髓作為實現根管治療預期目的的前提，可最大限度地保留剩余牙體組織，保持剩余牙體的結構完整[6-8]。傳統開髓洞型是臨床常見開髓方式，但該方式為獲得直線通路，需磨除過多的頸部牙體組織，可導致牙體遭受破壞，使得根管治療后牙齒折斷風險增加。所以，選擇適當、合理的方式進行開髓，是根管治療的關鍵的步驟[9-11]。

微創牙髓治療強調在阻斷已有病變的基礎上，保持牙體結構完整性，進而促進患牙遠期療效提高。因微創開髓洞型設計理念差異，現階段尚無微創開髓的標準洞型。其中桁架開髓洞型強調改進進針位置，使用多點小洞的方式，僅在根管口上方制備開髓洞型，以最大限度地保留各開髓洞間牙體組織[12-14]，但該方式多用于磨牙，較少用于前磨牙。傳統開髓洞型強調縮小開髓洞型，以盡可能保留健康牙體組織。但上述方式均忽視了過多保留牙體組織對直線通路建立產生的阻礙，使相關并發癥風險增加。直線通路微創開髓洞型是在傳統開髓洞型的基礎上進行改良，通過準確把控牙體組織去除量，精準開髓與修整髓腔，可最大程度保護對咬合功能發揮作用的斜峭、舌隆突與髓室頂，提高患牙抗折力[15-17]。高羽軒等[18]學者認為，在兩種負載模式下，直線通路微創開髓洞型和桁架開髓洞型間腭頰側牙頸部VM差異無統計學意義（P＞0.05）。本次研究發現，斜向與縱向負載模式下，直線通路微創開髓洞型、桁架開髓洞型與傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值均高于模擬未治療組，且傳統開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值均高于桁架開髓洞型與直線通路微創開髓洞型（P＜0.05），但桁架開髓洞型與直線通路微創開髓洞型腭側與頰側牙頸部von Mises應力分布峰值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。有限元分析法作為口腔生物力學的分析方法，是借助計算機進行近似力學數值計算的方式，其以各單元集合表示整體，通過研究各個離散單元性質，從而獲取整個連續介質性質。應用有限元分析方法，分析斜向與縱向負載模式下上頜第一前磨牙直線通路微創開髓洞型與傳統開髓洞型、桁架開髓洞型的應力峰值，發現斜向與縱向負載模式下，傳統開髓洞型組頰腭側牙頸部應力峰值最大，直線通路微創開髓洞型組和桁架開髓洞型組在腭側與頰側牙頸部應力峰值接近，提示直線通路微創開髓洞型的應力集中范圍更小，應力峰值更低，上頜第一前磨牙直線通路微創開髓洞型可為治療后的牙齒提供良好的抗折能力[19-20]。分析原因可能為直線通路微創開髓洞型和桁架開髓洞型相對于傳統開髓洞型而言保存了更多的牙本質，可在修復治療中提供充足的牙本質，保證牙體結構完整性。經直線通路微創開髓洞型治療后，共出現2例并發癥，發生率為2.50%，經對癥處理后均明顯好轉，預后良好。提示上頜第一前磨牙直線通路微創開髓洞型有利于降低并發癥發生風險，預后良好。但本研究仍存在不足之處，如納入病例較少，數據存在集中性，缺乏代表性，因此，臨床可擴大樣本納入范圍，以進一步提高研究結果的準確性。

綜上所述，通過有限元分析，直線通路微創開髓洞型能保護根管治療后牙體力學性能，且預后良好，可推廣應用。