根管机械预备与牙本质微裂
根管治疗术是牙髓病和根尖周病的首选治疗方法，通过机械预备对根管进行彻底的清理、成形，通过化学预备对根管进行消毒，实现对感染的有效控制。作为根管机械预备的主要器械，镍钛器械被证明拥有良好的形态记忆和超弹性，在操作过程中更加安全高效。
但镍钛器械在根管预备过程中仍可能发生并发症，其对根管壁形成的瞬时应力集中被认为会引发牙本质微裂，从而引起细菌定植、微渗漏等，甚至诱导牙根纵裂导致患牙无法保留。牙本质微裂的危害引起了学者的广泛关注，并引发了对根管机械预备与牙本质微裂关系的深入探讨。
1.患牙情况
1.1牙体形态与应力分布
牙齿解剖具有复杂性和变异性，根管形态、根管弯曲半径等均可对牙本质微裂造成影响。研究表明，椭圆形根管和不规则根管更容易发生牙根纵裂，因为根管系统的峡区与弯曲拐点等是牙本质壁的薄弱区和应力集中区，而减少根管的弯曲程度可降低根裂易感性。除牙体天然解剖形态外，需行根管治疗术的患牙通常还会因龋病、面磨耗、牙尖高耸等原因出现局部牙齿结构薄弱，形成相应部位的应力集中。
另外，刘晓斌等认为剩余牙本质厚度与微裂的形成有关，牙本质厚度越小的部位发生微裂的概率和范围越大，厚度小于1mm时尤其明显。但牙本质厚度的适当减少并不会导致裂纹增多，当根管横截面为条带状时，沿整个周长均匀修整管壁，虽然去除牙体组织较多，但可缓解带状根管颊舌向管壁的应力，提高牙根整体抗力。
局部应力集中会导致牙本质微裂的形成，对此要求临床医生：（1）熟练掌握每个牙位的根管解剖结构，并仔细研读术前根尖片。相对复杂的病例，如解剖结构异常、通路不畅等，建议合理使用显微镜超声设备，采取锥形束CT（CBCT）等辅助检查手段。（2）注意对薄壁弱尖进行修整，必要时适当降低咬合。（3）个性化选择镍钛锉及预备方式，在去除感染源的前提下尽可能保留牙体硬组织并适度成形。
1.2牙本质结构
成熟牙本质质量的70%为无机物，有机物为20%，水为10%。含水量的减少会导致根部牙本质韧性减弱，且使牙本质产生不均匀的残余应变，以至于牙体受到根向力时发生根部牙本质变形、易于疲劳及牙体抗力降低。年轻牙本质含水量大，有助于咬合力的消散并抵抗表面裂纹的发展，这是增龄牙本质所没有的特征。增龄牙本质的钙浓度与钙磷比，较年轻牙本质也更高，管间牙本质积累矿物质盐发生硬化，其硬度、弹性模量和脆性均有增加。胶原纤维网络降解等结构改变，也使增龄牙本质脆弱且易出现微裂。
1.3牙周组织
牙槽骨可容纳和支持牙根；牙周膜主要成分为弹性和韧性良好的胶原纤维，可吸收大部分作用于牙齿的力。Liao等对确诊为牙根纵裂的患牙进行回顾性研究，发现超过90%的患牙出现过探诊深度>5mm、牙槽骨吸收、根尖周骨质破坏、牙周膜增宽等临床症状，提示牙周组织对保护牙体完整、预防裂纹产生有重要作用。
若牙周组织损伤，其伴随的临床牙冠变长、冠根比失调、牙齿应力中心下移等改变，会使牙周袋内暴露的牙体组织承受压力增加，更易导致裂纹。因此，临床上针对该类患牙的诊疗和预后转归应结合牙周病学评估。
2.机用镍钛系统的设计
2.1器械材质
使用ProTaperUniversal（PTU）和ProTaperGold（PTG）两组器械预备根管后，牙本质微裂发生率分别为22%和9%，提示镍钛器械的材料与微裂形成有关。镍钛合金存在2种不同的温度依赖性晶体结构：高温相位奥氏体相（austenite），弹性模量75.0GPa，质地坚硬不易形变；低温相位马氏体相（martinsite），弹性模量28.0GPa，质地柔软可塑性强，后者与牙本质的弹性模量（18.6GPa）更为接近。
PTU由传统镍钛合金制成，主要呈奥氏体相；PTG的选材是经过热处理的新型记忆控制合金CM-wire，主要呈马氏体相，且经过Gold技术呈现特殊的金色。研究认为由经过热处理的新型镍钛合金（R相镍钛丝、M-wire、CM-wire等）制作的镍钛器械较传统镍钛器械拥有较好的柔韧性，可更好地适应根管形态，减轻对根管壁的应力，减少微裂发生。结合Gold处理、Blue处理或电火花蚀刻技术（EDM）还会更加优化性能。因此，建议临床医生了解并选用更安全高效的新型材质器械预备根管。
2.2横截面
根管锉通过与牙本质壁接触切削进行根管预备，关系到器械与管壁间接触方式的横截面设计尤为重要。S形横截面设计的器械在工作时与根管壁为两点接触面积较小，且具有锋利的切割刃，效率较高，可减少对牙本质过度摩擦切削，保护管壁牙本质；三角形截面设计在根管内旋转运动时，则与根管壁的接触面积较大，切割效率相对较低，会对根管壁产生较大的压力。
2.3根管预备器械支数
单支锉系统比传统多支锉镍钛系统的椅旁操作时间约缩短4倍，近年来很受欢迎。Ashwinkumar等认为多支锉镍钛旋转系统长时间、多次切割牙本质壁预备根管的方式，是较单支锉系统形成更多牙本质裂纹的原因。不过也有学者认为，无论单支锉的运动方式如何，都会对牙本质施加更大的压力，在解剖结构脆弱的根尖1/3造成更多的裂纹；因为多支锉系统每支器械的锥度和尖端直径逐渐过渡，依次使用施加在牙本质上的压力较直接使用单支锉小。基于这一点，临床医生可根据单支锉的锥度和尖端直径，结合使用手用锉或通畅锉以减少根尖区牙本质微裂的发生。
3.机用镍钛系统工作模式
3.1器械运动方式
机用镍钛器械的运动方式可分为连续旋转运动、往复运动和自适应运动（无载荷或小载荷时为连续旋转模式，进行切削或载荷增大时为往复运动模式）。机用ProTaper器械在往复运动模式下比连续旋转运动产生的牙本质裂纹数少。因为往复运动通过参数设定，使逆时针运动（切割动作）和顺时针运动（释放刃缘）交替进行，将器械与牙本质之间的压力降至最低，避免在根管壁内表面产生持续的旋转应力，对此Karataş等也得出了同样的结论。
而TFA器械在自适应运动模式与连续旋转运动模式下形成的牙本质裂纹数量差异并无统计学意义。临床上建议医生综合考虑所用器械的设计与患牙情况，选用适宜的运动模式，以及注意采用“提拉”的手法，避免对根管壁过度施加压力。
3.2马达的转速与扭矩
马达的转速越高，单位时间内镍钛器械对根管壁的切削和摩擦就越多，会增加器械刃缘对根管壁的旋入效应和应力。设置为高扭矩时，器械在预备到达根尖止点的过程中，出现自动反转的次数较少，对牙本质表面的压力较大，过大的扭矩还可能导致器械不可预知的折断及牙本质损伤。
Bürklein等将F6SkyTaper器械分别结合3种马达的相应扭矩模式进行体外根管预备实验，发现对根管壁的轴向力和扭矩大小差异无统计学意义，提示各镍钛系统应根据制造商的建议匹配相应的扭矩和转速，医生应规范培训，熟读说明，掌握正确的操作技术。
4.临床评估与选择
4.1根管预备方法
牙本质微裂可能与根管预备方法有关。Jamleh等评估了预备方法对根尖部管壁裂纹发展的影响，发现在距根尖孔1mm的水平上，根向预备技术（crown-down technique）比逐步后退技术（step-back technique）产生的根部表面应力更小。当根管颈1/3和中1/3充分敞开时，无论是往复运动还是连续旋转器械预备根管，根尖牙本质裂纹的发生率均降低。由此认为，预先进行冠方敞开可在降低器械扭力的同时减小对牙体的应力。如今临床使用的机用镍钛系统多推荐采用根向预备技术或单一长度技术（single length technique），均遵循根管入口预备在先、根尖区预备在后的顺序。
4.2预备长度
Adorno等和Liu等先后通过体外研究发现，根管预备长度与根尖区的微裂产生有关，其结果均表明，根管预备未达根尖止点时所形成的裂纹比达到或超出根尖止点时要少得多。预备长度距根尖止点2mm时几乎不在根尖处产生裂纹，这可能是因为复杂薄弱的结构大部分位于根尖2mm内。因此，建议使用镍钛器械进行机械预备前，应灵活使用读片软件研读数字化牙片，并结合根管长度测量仪仔细确认工作长度，避免宽直径大锥度的器械超出根尖孔，在预防牙本质微裂的同时也可减轻患者术后反应。
4.3预备宽度
根管机械预备至适当的工作宽度在去除根管内感染源的同时，为冲洗液进入根尖部、诊间封药及根管充填提供空间。有研究证明，随着切削管壁的直径比例增加，可观察到牙本质微裂和牙根纵裂的发生。
然而Munari等发现，增加根管预备的直径并不会降低牙体水平切面的断裂负荷，一定程度上反驳了根管抗力随预备宽度增大而减小的假设。然而，由于根管系统的复杂性，需要考虑沿牙根方向的应力分布变化，从安全角度考虑，根管直径扩大最好不超过原始直径的1/3。适宜的根管预备工作宽度应做到：恰当选择主尖锉的直径；在尽可能保留牙体组织的前提下，彻底去除根管内的感染源，达到最佳的清理和成形效果。
4.4预备锥度
临床上为了有效控制感染，需要适时加大机械预备的锥度。但大的锥度意味着根管壁切削量增加，管壁承受应力增大，是牙本质微裂形成的主要因素。虽然不同镍钛系统对牙本质微裂的形成影响不一，但使用小锥度器械进行根管预备较使用大锥度造成牙本质微裂更少的结论，已得到了学者们的普遍认可。
已证明0.02锥度手用不锈钢K锉和手用镍钛K锉预备后的根管几乎不产生牙本质微裂。Krikeli等预备人离体上颌尖牙分别至40号0.04锥度和40号0.06锥度，并在根管充填后对样本施加垂直压力，发现预备锥度大的样本抗折性明显降低。因锥度对牙体抗折能力的影响，建议结合根管解剖形态和感染程度选择预备器械的锥度。此外，变锥度设计的镍钛器械可通过减少与根管壁的表面接触，减少导致微裂产生的力，临床医生可根据需要谨慎选择和使用。
5.争议
大部分有关牙本质微裂的研究都是在体外进行的，样本为无牙槽骨和牙周膜的离体牙。虽然研究者试图模拟牙周结构，但尚无人工材料可完全再现牙周组织支持与缓冲的特性。而使用人大体标本的上颌骨构建实验模型进行原位根管预备，暂无牙本质微裂的形成。
直接选择需要正畸拔除的前磨牙进行体内根管预备，也不会诱导牙本质微裂，证实了牙周系统对于保护牙本质避免产生微裂的必要性，与以往的体外实验相比取得了新的进展。但其研究对象年龄均为30岁以下，且牙体发育完整、无龋病，无法完全模拟真实临床情况。
多数运用微型计算机层析成像系统（Micro-CT）分析得到的结果认为，机械预备不会引起牙本质微裂，这与以往研究结论相悖。确实相比传统的切片技术，Micro-CT的非破坏性全牙范围检查技术的整体可靠性更高，但其相关结论尚无其他研究支持，也未指出机械预备是否会加重原有的裂纹。不同的扫描重建参数、分辨率、横断面图像数量的差异，以及对环状伪影的误读和伪影在缺损部位的叠加等，均可导致Micro-CT研究结果出现差异。
牙本质微裂的存在一直被认为对牙体本身有不利影响，“牙本质微裂是牙根纵裂触发原因”等相关假说，是多年来诸位学者进行相关研究的原因。但Cavalcante等发现牙本质微裂与牙体抗裂能力之间不存在因果关系，裂纹的存在和数量不会使牙体易于断裂。不过该研究样本为未行根管预备的离体下切牙，不能认为牙本质微裂对经根管机械预备后的患牙无影响。因此，根管机械预备与管壁牙本质微裂的关系，仍需要更深入的研究。
6.结语
根管机械预备过程中造成或加重的牙本质微裂受患牙本身结构、受力的复杂性、器械设计与操作方法的影响。充分了解牙本质微裂诱因，有助于在面对每一颗患牙时，寻找到根管预备与保存牙体组织的最佳平衡点，规避微裂危险因素，提高根管治疗的远期治疗效果。
