去除剂再处理文件单次和多次使用后表面缺陷的扫描电镜评价

Summary

在这里，我们提出了一种方案，用于评估在再治疗程序中重复使用后牙髓再治疗文件的表面特性，利用扫描电子显微镜来识别和分析潜在的表面缺陷。

Abstract

本研究旨在使用扫描电子显微镜 （SEM） 评估 Remover 旋转镍钛 （NiTi） 锉刀在常规牙髓再治疗程序中单次和多次使用后的表面缺陷。使用了 80 个丙烯酸块，模拟内径为 1.5 mm、曲率半径为 5 mm 和曲率为 55° 的根管。化学力学制备和充填后，将 24 个新的 Remover 文件 （N30、7%、L23） 随机分配到三组:单次使用、三次使用和 6 次使用。锉刀以 600 rpm 的转速和 2.5 Ncm 的扭矩运行，每次使用后进行清洁和消毒。

在 100 倍、250 倍和 500 倍的放大倍率下进行 SEM 分析，揭示了表面缺陷，包括尖端变形、微裂纹、断裂、展开、表面点蚀和叶片破裂。75% 的锉刀在一次使用后观察到变形，100% 的锉刀在使用 3 次和 6 次后观察到变形。单次使用后不存在微裂纹，但在使用 3 次和 6 次后分别出现在 25% 和 87.5% 的文件中，显示出统计学上的显着增加 （p < 0.001）。各组之间的表面点蚀也显著增加 （p = 0.004）。

任何组均未观察到骨折。最常见的缺陷是尖端变形 （91.7%） 和表面点蚀 （70.8%）。研究结果表明，重复使用 NiTi 锉刀会显著增加表面缺陷，从而增加疲劳断裂的风险。因此，结果建议将 Remover 文件的重用限制为最大 3 倍。需要进一步的研究来将缺损类型与解剖因素相关联，并评估再治疗情况下的档案有效性。

Introduction

牙髓再治疗是在先前治疗过的牙齿无法愈合或出现新的病理（例如持续感染、再感染或错过解剖结构）时进行的手术。该程序包括去除现有的根管填充材料，彻底清洁和消毒根管系统，然后重新填充 ^1,2。

镍钛 （NiTi） 器械因其灵活性和高切割效率而在改进和促进牙髓手术方面非常重要 ^3,4。NiTi 器械的超弹性使它们能够更好地适应管曲率，表现出更少的磨损，并具有更高的抗断裂性 ^5,6。然而，NiTi 文件的主要问题之一是它们可能会破裂而没有明显的变形³。

NiTi 旋转器械断裂的最常见原因是循环疲劳⁷。循环疲劳是由于器械相对表面的交替拉伸和压缩应力而发生的，因为它在弯曲的根管中连续旋转而不会束缚 ^8,9。金属耗尽导致循环疲劳引起的断裂¹⁰.几个因素会影响循环疲劳导致骨折的发生，包括器械的物理性质^11,12、根管形态¹³、反复临床使用和灭菌过程^14,15。因此，为了提高 NiTi 旋转锉的抗疲劳性，已经尝试了对制造方法和芯径的各种修改，以及尖端和横截面设计的改变¹⁶。Remover 锉是通过热处理和称为 C 线的特殊电解抛光工艺生产的新一代锉刀。据称，其设计特点可以提高抗疲劳性。该锉刀具有 30/100 mm 非切割（非活性）尖端和微创芯径。它采用可变的三螺旋横截面制造，前 3 mm 对称，然后朝向轴变得不对称。此外，它旨在通过在前 7 毫米处有 10% 的锥度，然后向轴¹⁷ 处有 0% 的锥度来保留根周牙本质。

NiTi 旋转锉中的循环疲劳断裂通常没有任何可见的塑性变形 18,19,20。因此，这些骨折无法在临床上进行评估，必须使用立体显微镜或扫描电子显微镜 （SEM） 等工具在高放大倍率下检查结构变化²¹。由于例行执行此类检查不切实际，制造商建议文件只使用一次^22,23。但是，由于 NiTi 文件的成本很高，许多临床医生选择重复使用它们²⁴ 次。因此，调查临床重用对这些文件的影响非常重要。一项临床研究表明，旋转器械可以安全地重复使用 4x²⁵。然而，其他研究评估了更高的重用率，并且对于文件可以安全重用多少次尚未达成共识^24,26。

在以前评估 NiTi 文件重用的研究中，主要关注点是根管扩大和整形对文件抗断裂性的影响。因此，对文献的回顾表明，只有一项研究专门评估了再处理文件系统的重复使用²⁷。本研究的目的是使用扫描电子显微镜 （SEM） 评估重复使用对 Remover 文件表面特性的影响。据推测，临床使用的增加将导致表面缺损的增加，从而增加疲劳性骨折的风险。具体目标是分析 Remover 文件在单次和多次使用后表面缺陷的变化，并讨论这些变化对临床实践的影响。

Protocol

1. 样品采购

1. 采购 80 个内径为 1.5 mm、曲率半径为 5 mm、曲率为 55°、工作长度为 16 mm 的亚克力块。

2. 清洁和塑形程序

1. 将内电机设置为 2.0 Ncm 的扭矩和 300 rpm 的速度。
   1. 将 10/.04 锥度锉连接到电机上，并来回使用，直到达到工作长度 （16 mm），确保它不会卡住。
   2. 用 5.25% NaOCl 冲洗运河。
   3. 将 15/.04 锥形锉连接到电机上，并来回使用，直到达到工作长度 （16 mm），确保它不会卡住。
   4. 对 20/.04、25/.04、30/.04 和 35/.04 锥度文件重复步骤 2.1.2 和 2.1.3，在工作长度 （16 mm） 处依次使用。
   5. 用纸尖擦干根管。

3. 充填

1. 检查 guttapercha 锥体与耳道的贴合度。
2. 将生物陶瓷耳道封闭剂注入耳道中，并用生物陶瓷封闭剂填充。
3. 将适当的 gutta-percha 锥体插入充满密封剂的耳道中。使用加热工具在根管口下方 2 毫米处切下牙胶。
4. 拍摄根尖周 X 光片以验证根管填充物（见 图1）。
5. 将标本存放在 37 °C 和 100% 湿度的培养箱中 2 周。

4. 再治疗程序

注意:本研究中总共使用了 24 个新的 Remover 文件 （23 mm）。这些文件被随机分为三组，每组 8 个样本。在确定本研究中使用的样本和文件的数量时，考虑到预算和文献中其他报告的样本量，使用了配额抽样方法²⁷。

1. 根据制造商的说明，以 600 rpm 和 2.5 Ncm 扭矩作文件。来回运动使用锉刀，不要施加根尖压力，直到它们比工作长度短 3 毫米。
2. 当感觉到阻力时，从管道中取出锉刀，并用 5.25% NaOCl 溶液冲洗。
3. 重复步骤 4.1 和 4.2，直到达到所需的长度。
4. 在塑造标本之前，在 134 °C 的高压灭菌器中清洁和消毒仪器 18 分钟。
   注意:第一组中的文件用于 8 个弯曲根管的再处理。第二组的档案各用于再治疗 3 次，第三组的档案各用于再治疗 6 次。根据使用次数在第 2 组和第 3 组中重复这些程序。

5. SEM 分析

1. 样品制备和加载
   注:处理样品时，请采取必要的预防措施以避免污染（例如，戴手套）。请勿将样品置于金溅射系统中，因为表面是镍钛。
   1. 使用导电双面碳带将样品安装在 SEM 短头上。
   2. 将短头连接到载物台并拧紧侧螺钉（参见 图 2）。
2. SEM作
   1. 打开 SEM 样品室并取下载物台。
   2. 将样品存根放在载物台上并将其固定到位。
   3. 将样品台插入样品室并关闭样品室。
   4. 打开泵并等待系统真空通知。
   5. 打开 SEM 软件，在 1 kV 和 30 kV 之间选择所需的工作电压。
3. 图像分析
   1. 让训练有素的研究者以 100 倍、250 倍和 500 倍的标准放大倍率拍摄 4 mm 远端的图像，即活动部分（感兴趣区域）。使用未使用的 Remover 文件作为参考来评估样品的表面特性（参见 图 3）。
   2. 要启动 自动对焦 功能，请选择 SEM 软件中的 钥匙图标 。样品的最终聚焦图像是所需的终点。
   3. 将放大倍数设置为最小缩放级别 50 倍。
   4. 启用 快速扫描 模式以实现高效的图像采集。
   5. 使用粗略对焦模式调整对焦，直到获得初步对焦。
   6. 逐渐增加放大倍数以观察所需的特征。使用粗调焦旋钮实现粗略对焦，然后使用微调焦旋钮进行精确对焦。对每次增加放大倍数重复此步骤。
   7. 增加放大倍数，直到观察到所需的特征。调整粗调焦旋钮，以在此放大倍数上大致聚焦图像。然后，使用微调旋钮提高焦距，以获得所需放大倍率的聚焦图像。每次增加放大倍数时，重复此步骤。
   8. 达到所需的放大倍率后，使用精细对焦旋钮微调焦距以获得最佳清晰度。
   9. 为了增强图像清晰度，请进一步将放大倍率提高到接近最大级别，并使用微调旋钮调整焦距。如果清晰度仍然不够，请调整 x 轴和 y 轴上的标记。继续微调焦点和柱头，直到在更高的放大倍率下获得最清晰的图像。
   10. 获得样品的高质量图像后，返回到所需的放大倍率。按照片按钮捕获图像。 选择 慢速照片 模式以获得更高的质量和分辨率，或选择 快速照片 模式以更快地拍摄。
   11. 对每个样品重复这些步骤。
   12. 将图像下载到计算机。
   13. 让两名经过校准的检查员通过查看计算机屏幕上的图像并记录文件中发生的变形的存在和类型来分析所有 SEM 图像。变形包括尖端变形、微裂纹、断裂、展开、表面点蚀和叶片破裂（图 4、 图 5、 图 6、 图 7 和 图 8）。
   14. 让相同的检查员每隔 1 周分析两次收集到的数据。
       注意:观察者之间对样品 SEM 图像解释的意见分歧将进行讨论，直到达成共识。

6. 统计分析

1. 以计数和百分比的形式呈现描述性统计数据。
2. 使用统计分析软件执行分析。使用 Fisher-Freeman-Halton 精确检验评估组间差异。将类型 1 错误率设置为 0.05（双尾），并认为 p < 0.005 具有统计显著性。

Results

在一次使用后，75% 的锉刀在使用后观察到变形，在使用 3 次和 6 次后，100% 的锉刀观察到变形，但组间差异没有统计学意义（表 1）。组间变形类型的评估如 表 2 所示。当单独评估变形类型时，一次使用后未观察到微裂纹，而 25% 的文件在使用 3 次后观察到微裂纹，在 87.5% 的文件中使用 6 次后观察到微裂纹;这种差异具有统计学意义 （P < 0.001）。1 次使用后，25% 的锉刀出现表面凹坑，3 次使用后 87.5%，6 次使用后 100% 的锉刀出现表面凹坑;组间差异具有统计学意义 （p = 0.004）。尽管开卷、尖端变形和刀片断裂在单次使用后不太常见或未观察到，但各组之间的差异并不显著。任何组均未发生骨折。

图 1:充填后的放射学评估: 根尖周放射学图像用于评估在丙烯酸块上进行的根管充填手术的质量和均匀性。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 2:扫描电子显微镜样品架: 扫描电子显微镜样品架是一个专用平台，旨在将样品安全地固定和放置在显微镜内以进行成像。其功能是确保样品在电子束下保持稳定，从而促进精确和高分辨率的表面分析。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 3:未使用的 Remover 文件的扫描电子显微镜图像: 未使用的 Remover 文件的扫描电子显微镜图像被用作评估文件在单次、三次和六次使用后的表面特性的参考。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 4:尖端变形的扫描电子显微镜图像: 锉刀尖端变形被定义为牙髓锉尖端的改变或弯曲，这可能是根管手术过程中机械应力的结果。这种变形会损害锉刀的切割效率，并增加程序错误的风险。尖端的变形通常表明金属疲劳，并可能表明锉刀已接近其功能寿命的终点。（A，B）分别使用过 3 次和 6 次的文件尖端的扭曲由红色箭头表示。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 5:微裂纹的扫描电子显微镜图像: 牙髓文件中的微裂纹被定义为由于使用过程中的机械应力而在这些器械表面形成的轻微断裂或裂缝，通常由镍钛 （NiTi） 合金制成。这种微裂纹有可能损害锉刀的结构完整性，从而增加牙髓手术过程中锉刀分离或断裂的风险。微裂纹的存在通常是通过使用先进的成像技术来识别的，例如扫描电子显微镜，这在评估牙髓病档案的适用性方面起着关键作用。（A，B）这些图像分别在 500 倍和 250 倍放大倍率下呈现微裂纹的形成。裂纹的存在由红色箭头表示。（C） 20,000 倍放大倍率下的微裂纹。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 6:展开的扫描电子显微镜图像: 锉刀展开可以定义为旋转牙髓锉的螺旋结构变形或变形，其中扭曲的金属开始解开或失去其原始形状。这种现象通常是由于根管治疗过程中过度的扭转应力或疲劳而发生的。锉刀的展开会对其切割效率产生不利影响，从而增加器械故障（如断裂）的风险。因此，在牙髓治疗期间监测这种现象至关重要。（A，B）使用 3x 和 6x 的文件的尖端展开由红色箭头指示。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 7:刀片破碎的扫描电子显微镜图像: 锉刀刀片破碎被定义为牙髓锉刀的切削刃或刀片上发生的损坏或不规则现象。这种破坏可以以多种方式表现出来，包括刀片碎裂、弯曲或碎裂。这种损伤通常是由于机械应力、重复使用或根管手术中处理不当造成的。（A，B）文件的 Blade 中断由红色箭头指示。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 8:表面点蚀的扫描电子显微镜图像: 表面点蚀被定义为在材料表面形成小的局部凹陷或空腔，通常在高放大倍率下观察到，例如使用扫描电子显微镜。在牙髓档案中，表面凹陷可能是由于重复使用、机械应力或临床过程中发生的化学反应造成的。（A，B）文件的表面点蚀由红色箭头指示。 请单击此处查看此图的较大版本。

变形	n (%)
变形	22 (91.7)
变形类型
解除	5 (20.8)
微裂纹	9 (37.5)
尖端畸形	22 (91.7)
刀片式服务器中断	3 (12.5)
表面点蚀	17 (70.8)
骨折	-

表 1:存在变形: 在样品中观察到的变形总量，以数字形式和百分比表示，以及不同类型变形的发生频率。

	一次性使用	三重用途	六次使用	p
	n （%）a	n （%）a	n （%）a	值B
变形	6 (75.0)	8 (100.0)	8 (100.0)	0.304
变形类型
解除	-	1 (12.5)	4 (50.0)	0.083
微裂纹	-	2 (25.0)	7 (87.5)	<0.001
尖端畸形	6 (75.0)	8 (100.0)	8 (100.0)	0.304
刀片式服务器中断	-	1 (12.5)	2 (25.0)	0.747
表面点蚀	2 (25.0)	7 (87.5)	8 (100.0)	0.004
骨折	-	-	-	-

表 2:按组划分的变形类型: 下表根据使用频率比较了变形类型的发生情况。

Discussion

本研究评估了在模拟弯曲管的丙烯酸块中使用一次、三次和六次后，Remover 文件外表面存在微观缺陷的情况和类型。理想情况下，建议将人类牙齿用于评估锉刀抗断裂性的研究，以更好地模拟临床使用²⁸。在他们的研究中，Peters 和 Barbakow²⁹ 发现，与提取的根管相比，块状器械的裂缝起始和传播速率有所增加，这强调了仔细评估的必要性。然而，为了确保标准化和可重复性，体外研究通常使用不锈钢、陶瓷或丙烯酸块 30,31,32。此外，调查 NiTi 旋转锉抗断裂性的研究报告称，与直管相比，弯曲根管表面恶化和断裂的风险增加^33,34。因此，本研究使用了内径为 1.5 mm、曲率半径为 5 mm、曲率为 55° 的亚克力块。根管成型后，使用基于生物陶瓷的根管封闭剂和单锥技术完成充填。对生物陶瓷密封剂的偏好是基于以前的研究表明，与其他类型的密封剂相比，用生物陶瓷密封剂密封的根管更难撤退³⁵。这允许评估文件破损的临床风险最高的情况。文献表明，NiTi 旋转文件上的表面缺陷可能无法用肉眼看到，需要在更高的放大倍率下进行评估^36,37。在本研究中，使用 100 倍、250 倍和 500 倍的常规 SEM 放大倍率来检查文件的表面。

以前的研究表明，重复使用会降低锉刀的抗断裂性。但是，对于文件可以在不断开的情况下重复使用的次数尚未达成共识。Wolcott 等人²⁵ 得出结论，ProTaper 文件最多可以安全使用四次。Troian 等人³⁸ 发现 K3 文件在第五次使用后保持相对不变。此外，Shen 等人²² 报告说，新锉刀在第一次使用时可能会变形，尤其是在狭窄和弯曲的根管中，并且重复使用会增加变形。他们证明，一组 ProTaper 锉刀平均可以治疗 16.88 根管，但当只考虑磨牙时，这个数字下降到 2.83 根。这些结果突出了在弯曲根管与笔直根管中使用锉刀之间的显著差异，以及在弯曲根管中使用锉刀的寿命较短。同样，Ankrum 等人³⁴ 使用 ProTaper 旋转锉治疗 15 颗严重弯曲的磨牙，发现失败率增加到 6.0%。一些研究人员根据牙齿数量评估骨折发生率，而另一些研究人员则根据根管数量而不是牙齿数量 25,34,39 来评估骨折发生率。通常，磨牙有 3 个或 4 个根管。在四管磨牙中，如果两个器械断裂，基于齿数的分离发生率为 200% （2/1），而基于根管数的分离发生率为 50% （2/4）。第一次事件肯定没有说服力。因此，由于不同牙齿中的根管数量可变，因此从根管数量得出的分离发生率被认为比从牙齿数量得出的分离发生率更准确³³。因此，本研究评估了使用 1 、 3 和 6 根管进行再处理对表面缺损形态的影响。

评估根管制备的体外研究调查了锉刀断裂和表面缺损的形成;然而，没有其他研究评估再处理程序对文件表面的影响^40,41。同样，评估临床再利用效果的研究采用了根管准备程序，但尚未检查档案再利用在再治疗中的影响 33,42,43。唯一一项评估重复使用对再处理文件系统表面特性影响的研究是由 Saglam 等人在 ^{2015 年进行的27}。研究人员在使用 1、3 和 5 次后评估了三种不同系统的特性，并得出结论，重复使用会导致所有三个系统的变形增加。这一发现与本研究的结果一致。这些结果也与之前评估一次性使用后 Reciproc 文件表面特性的研究一致⁴¹.同样，Yared 等人在评估重复使用对文件抗断裂性的影响时，发现新旧 ProFile 文件之间没有显著差异⁴⁴。另一方面，我们的研究结果与 You 等人的研究结果无关，他们评估了弯曲根管中 NiTi 旋转锉的使用寿命²⁴。他们得出结论，往复式文件可以安全地使用高达 6 次。然而，在我们的研究中，使用 6x 的锉刀增加断裂风险的变形百分比明显更高。结果的不一致可能是由于研究方法的差异。

在这项研究中，当分别检查变形类型时，最常见的表面缺陷是尖端变形和表面点蚀 （分别为 91.7% 和 70.8%）。这些结果与以前的研究结果一致 24,33,45。当比较组间变形类型的频率时，展开、尖端变形和叶片断裂在单次使用后不太常见或未观察到，并且组间差异无统计学意义。虽然在使用一次的文件中没有观察到微裂纹，但在使用 3 倍的文件中观察到 25% 的微裂纹，在使用的 6 倍文件中观察到 87.5% 的文件中观察到微裂纹。这种差异具有统计学意义 （p < 0.001）。两组之间表面点蚀的百分比也存在显著差异 （p = 0.004;分别为 25%、87.5% 和 100%）。研究表明，这些表面缺陷会显著增加文件破损的风险^46,47。因此，应部分接受表面缺损随临床反复使用而增加且骨折风险增加的零假设。尽管在所有文件组中都观察到变形，但显着增加断裂风险的变形在重复使用时更为常见。

文献表明，NiTi 文件的失败更多地受到它们的使用方式的影响，而不是它们的使用次数²².因此，我们研究中的所有程序均由一位经验丰富的牙髓病医生执行。此外，通过确保每组中的所有材料具有相同的品牌和质量，最大限度地减少了选择偏差。在类似的研究中，样本量计算通常涉及每组大约 10 到 12 颗牙齿/器械 47,48,49。此外，在之前评估再处理文件表面特性的研究中，对 3 个样品进行了评估，每个样品²⁵ 个。根据这些参数和样本量计算，我们的研究每组使用了 8 种仪器。小样本量可以被认为是我们研究的一个局限性。但是，它将作为未来研究的参考。这项研究的一个显着局限性是使用丙烯酸块代替人类牙齿。尽管丙烯酸块为评估牙髓病文件的表面特性提供了标准化且可重复的模型，但它们并不能完全复制天然牙齿的复杂解剖结构和材料特性。使用具有均匀硬度且没有牙本质小管的丙烯酸块可能会以不同于在天然牙齿中观察到的方式影响 NiTi 锉刀的行为，特别是在锉刀变形和应力分布方面。因此，本研究的结果可能不直接适用于临床实践，因为根管形态和牙本质硬度的可变性会影响锉刀性能。考虑使用拔除的人类牙齿来更准确地模拟临床状况并提高结果的可推广性，这将有利于未来的研究。本研究的另一个限制是使用未使用的去除器文件作为 SEM 检查的参考。由于在使用前没有为每个文件捕获表面缺陷的基线图像，因此可能会忽略制造缺陷。这种遗漏使对重复使用后观察到的表面变化的解释变得复杂，因为目前尚不清楚在文件最初应用之前是否存在一些缺陷。此外，本研究仅关注重复使用后 Remover 锉刀的表面特性，而没有评估它们在再治疗程序中的临床疗效。

因此，虽然该研究为这些文件的机械降解提供了有价值的见解，但它并没有提供关于它们在牙髓再治疗背景下功能表现的直接证据。纳入初始基线评估并在各种临床场景中评估文件的结构完整性和临床疗效将有利于未来的研究。需要进行全面的比较研究来进一步调查这一主题。总之，本研究的结果表明，在牙髓再治疗程序中重复使用后，Remover 文件会显示表面缺陷，包括尖端变形和表面点蚀。特别是，这些缺陷的频率和严重程度在使用 3 次和 6 次后显著增加，微裂纹和表面点蚀显著增加，这与疲劳断裂的风险增加有关。研究结果表明，虽然 Remover 文件在一次使用后表现出最小的变形，但其重复使用超过三个实例会显着增加结构失效的风险。从临床角度来看，这些发现强调了将这些文件的重复使用限制为最多 3 倍的必要性，以保持其疗效并减少再治疗过程中骨折的可能性。需要进一步的研究来阐明临床环境中表面缺陷与各种解剖因素之间的关系。

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
丙烯酸块	ArdaDent Medical，土耳其安卡拉		用于充填
DiaRoot Biosealer DiaDent	，韩国	BS23101161	充填
DualMove Endomotor	MicroMega，法国科尔特内	52002023	准备
内图艺术 智能金	EndoArt， Inci Dental， 土耳其	SGK10114	初期准备
Gutta Percha	EndoArt， Inci Dental， Turkey	GD23080701	用于充填
Quattro ESEM	Thermo Fisher Scientific，美国		SEM 分析
纸点	Dentsply Maillefer，Ballaigues，瑞士	1I0305	用于干式到根管去除
器文件	MicroMega， Besançon， 法国	891144/873757/	用于再处理程序
次氯酸钠	萨巴化工&医疗，土耳其		灌溉
3010225 SPSS v29	IBM SPSS Corp， Armonk， New York， USA		统计分析