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Dental Tribune Chinese Edition

www.dentistx.com 趋势与应用 27 对采用传统镍钛丝、M-丝、或R-相镍钛 合金制成的几种不同旋转器械的机械性能 进行比较 恰当、安全的根管清理和成形效 果有赖于根管治疗器械的机械性能表 现。对器械性能的了解不足可能会导 致操作性误差(包括:台阶和偏移) 和/或器械在根管内的折断。在对弯 曲根管进行预备时,会影响器械表现 的、重要的机械性能包括:柔韧性和 抗折断性能。 可以这样来描述“柔韧性”这个概 念:当根管器械在承受一个与它长轴 方向垂直的、加载于长轴一端的力时, 器械所表现出的弹性弯曲即可称为柔韧 性。根管器械的柔韧性会受其制造所用 的合金材质、合金的形变热处理、器械 的几何形态(包括:尺寸、横截面设 计)等因素影响的。柔韧性可能会影 响到器械对弯曲根管的正确预备和成 形能力。一些研究表明,器械的柔韧性 越好、则预备后的根管偏移就越小。科 研人员计划对根管器械进行一些改进, 以提高其柔韧性和抗折断疲劳性能,包 括:改为采用不同的形变热处理、改良 镍钛(NiTi)合金的化学成分、采用不 同的横截面设计、改进生产工艺等等。 有关镍钛合金材质的两项重要的改良即 为M-丝合金和具有不同晶体结构相的 R-相镍钛合金。 镍钛旋转器械会因扭转应力或循环 弯曲疲劳原因而发生折断。而当器械在 弯曲根管内旋转时,即便器械仍在其弹 性极限内,也会发生循环疲劳。随着器 械在根管内沿着根管曲率进行旋转,在 根管的最大弯曲点处、拉应力/压应力 的循环不断地重复、直至发生折断。 循环疲劳所引起的折断是器械在临床 使用中的一个主要问题,因其可在毫 无预警迹象时即发生折断。当器械尖 端在根管内被卡紧、而马达驱动轴仍 在继续转动时,器械便会发生扭转折 断。有研究曾报导,镍钛旋转器械发 生折断的几率在5%左右。而在这些折 断中,有70%是由循环疲劳所导致的, 其余30%是由扭转应力所导致。器械的 循环疲劳性折断已经得到了学者们的广 泛研究,但同时却几乎没有关于扭转性 折断的研究信息。 虽然,有关根管器械机械性能的 信息对临床医生而言十分重要,他们 可借此预测器械的临床表现,但制造 商却没有为医生提供这些有用信息。 本研究的目的在于比较采用传统镍钛 丝、M-丝、或R-相镍钛合金制造的根 管器械,其在抗弯性能(柔韧性)、 抗循环疲劳性能、抗扭性能等方面的 不同。有人认为,与传统镍钛合金器 械相比,采用改良后的镍钛合金所制 造的新一代器械,会表现出更优异的 机械性能。 材料和方法 本研究对以下镍钛旋转器械进行 了测试:K3(SybronEndo,Orange, CA)、K3XF(SybronEndo)、Pro- FileVortex(DentsplyTulsaDental, Tulsa,OK)、Revo-SSU(Micro- Mega,Besanc¸on,France)。所有器 械的长度均为25mm、尺寸为25号、锥 度为0.06mm/mm。在每一项测试中, 每个品牌各备10根器械用于测试。在材 质上,K3和Revo-SSU器械是采用传统 镍钛合金制成的,K3XF为R-相镍钛合 金、ProFileVortex为M-丝合金。 器械的几何学测量 采用立体显微镜(Pantec;Panam- ba,Cambuci,SP,Brazil)对参与实验 的器械进行观察,以确定器械在D3和 D13水平上的直径、以及器械工作段 中的螺旋数目。按照Stenman和Spang- berg的方法,通过将D3和D13两者的直 径相减、得出工作段的锥度数值,所 用公式如下:锥度(T)=D13–D3/10。 再根据D3和T的数值、推算出D0水平 上的直径,所用公式如下:D0=D3–( T×3)。再用螺旋数目除以工作段的长 度、得出每毫米长度内的螺旋数目。 每个品牌中再各取两根器械嵌入丙烯 酸树脂中,用于扫描电镜(SEM)对 其横截面进行分析(JSM5800;JEOL, Tokyo,Japan)。 抗弯性能测试 按照由Serene等人描述、Lopes等 人改良的方法,本研究也通过悬臂弯 曲试验来评价器械的抗弯性能。简言 之,使用一个万用试验机(Emic, DL10.000,S~aoJos_edosPinhais, PR,Brazil)来进行测试。我们通过 一个弹性的不锈钢丝(长度为30cm、 直径为0.34mm)对器械施加力量, 钢丝的一端被固定在万能试验机的机 头上,另一端固定在器械上(固定的 位置在距离器械尖端3mm远处)。 这样即可将所有受试器械的有效长度 都调节为22mm。然后抗弯性能测试 开始进行,直至每个受试器械的尖端 出现一个45°的弹性位移为止。测试 速度为15mm/min,力量的加载单元 为20N。 抗循环疲劳性能测试 采用由柱形不锈钢管制成的人工 根管作为模型,其内径为1.4mm、全 长19mm,在两段直的根管之间、有一 段呈弧形的弯曲根管,其曲率半径为 6mm。弧形的测量长度为9mm,最长 的直线部分为7mm,最短直线部分为 3mm。测试循环疲劳的万能试验机上 文已有描述,受试器械以310rpm的速 度沿顺时针方向旋转,直至折断。发 生折断的时间点由同一位操作员使用 数字秒表(Technos,Manaus,AM, Brazil)进行记录,一旦观察到视觉可 H_elio P. Lopes, LD,* Thaiane Gambarra-Soares, MSc,* Carlos N. Elias, PhD,† Jos_e F. Siqueira, Jr, PhD,* In^es F.J. Inojosa, PhD,‡ Weber S.P. Lopes, MSc,* and Victor T.L. Vieira, MSc§ 见的器械折断时立即记录时间。将旋 转速度乘以器械发生折断前的时间长度 (以秒为单位)、即可得出器械在发生 折断前的循环疲劳次数(NCF)。测试 过程中,在人工根管内注入甘油以减少 器械与根管壁之间的摩擦力,将摩擦产 热降至最低。 抗扭性能测试 顺时针方向的扭转测试也在万用试 验机(Emic,DL10.000,上文已有提 及)上进行。简言之,通过一个与万用 试验机上的十字头相连的装置,对受试 器械施加一个无轴向负载的扭转力。通 过这种方法,将一个已知的扭矩加载在 器械 组别 D0 (mm) 锥度 (mm) 工作段长度 (mm) 总的螺 旋数量 工作段中每毫米长度 里的螺旋数量 K3XF 0.23 0.06 16 17 1.07 K3 0.23 0.06 16 18 1.12 Profile Vortex 0.24 0.06 16.75 10 0.6 Revo-S SU 0.22 0.06 20.50 10 0.5 器械组别 最大弯曲 负荷(g) 角度偏移 (°) 角度偏移 (旋转圈数) 最大扭矩 (g.mm) 器械在发生折断前的 循环疲劳次数(NCF) K3XF 497 (22.8) 856 (165.6) 2.38 (0.5) 1118.5 (86.4) 291 (31.5) K3 670 (14.5) 539 (180.7) 1.50 (0.5) 1204 (139.2) 207 (17.8) Profile Vortex 604 (29.3) 445 (68.3) 1.24 (0.2) 1041 (129.4) 191 (30) Revo-S SU 537 (45.5) 572 (54.6) 1.59 (0.2) 711 (69.9) 106.5 (17) 表 2. 抗弯强度、抗循环疲劳强度、扭矩负荷的平均值(±标准差) 表 1. D0 水平的直径、锥度、工作部分的长度、总的螺旋数量、工作段中每毫米长度里的螺 旋数量(各项平均值) 图 1. 器械横截面设计的扫描电镜图片(原始放大倍数:×100);循环疲劳性能测试后器械 断面的扫描电镜图片(原始放大倍数:×200);抗扭性能测试后器械断面的扫描电镜图片( 原始放大倍数:×300)