根管用药对牙齿力学性能的影响

根管用药对牙齿力学性能的影响

[摘要]  根管治疗的主要目的是清除感染根管系统中的微生物，但是单独应用机械预备并不能完全清除感染，因此临床上还会应用各种消毒和冲洗药物。然而，研究表明这些药物可能影响牙本质的化学组成、力学性能，最终降低牙齿的抗折强度、根管治疗的成功率等。本文针对根管用药对于牙齿力学性能的影响进行文献回顾，并从牙根抗折性能的角度对于根管用药的安全性进行评价。
 
根管治疗术是牙髓病和根尖周病首选的治疗方法，影响根管治疗成功率的主要原因是根管内感染微生物及其代谢产物难以彻底清除[1-3]。这与预备器械的物理性能、根管系统的复杂变异性，以及微生物及其代谢产物对于牙本质的渗透等作用有关[4]。因此，为了更彻底地杀灭和清除微生物及其代谢产物，必须使用一些化学药物进行根管冲洗和消毒。一般分为根管冲洗剂、根管预备辅助剂、诊间封药3类[5]。研究[6]表明，根管用药可能是影响牙齿力学性能的因素之一。根管内用药几乎全部作用于根部牙本质，故牙齿力学性能的改变与牙本质结构成分、挠曲强度、弹性模量、显微硬度等因素相关。
 
1、根管用药对牙本质化学组成的影响

牙本质是牙齿的主要部分，包含多种有机和无机物质，其化学组成决定其物理化学性质，故其化学组成的改变可以影响牙本质性能，进一步影响牙齿力学性能[7]。

根据药物作用机制，以乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）为代表的根管预备辅助药物可以显著改变牙本质化学组成。Moreira等[8]采用扫描电子显微镜观察到应用EDTA后牙本质脱矿。Ji等[9]在根管中应用EDTA制剂，并切下根尖1/3通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X线衍射等方法观察EDTA对于根管壁牙本质脱矿程度的影响，认为EDTA可能会对牙本质造成潜在损伤。更加具体的，Cobankara等[10]研究表明，EDTA等可以显著减少钙元素，并认为螯合剂可以影响根管牙本质化学组成，尤其是略不同于EDTA的螯合剂过氧乙酸，需小心使用。　

根管冲洗剂也有使牙本质脱矿的作用。Sanches Borges等[11]比较第一乳磨牙与第三磨牙使用次氯酸钠冲洗后，应用傅里叶变换拉曼光谱分析与扫描电子显微镜观察，认为无论乳牙恒牙，次氯酸钠都可以改变其牙本质无机成分。Zhang等[12]将牙本质粉末浸泡于次氯酸钠或EDTA中，结果表明无论是否联合应用EDTA，次氯酸钠都不可逆的导致牙本质脱矿。

诊间封药同样可以影响牙本质的化学组成。Yassen等[13]通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜研究诊间封药后磷酸盐/氨基化合物比值的改变，认为氢氧化钙和抗生素糊剂都可以引起表面胶原降解以及根尖区牙本质脱矿，而且氢氧化钙的作用更大。
 
2、根管用药对牙本质显微硬度的影响

研究[14]发现，根管用药可能会对包括显微硬度在内的力学性能产生不利影响。显微硬度的降低可能会使器械更容易操作，但会导致牙齿结构脆弱[15]。其显微硬度的降低幅度因药物种类的不同而有所差别。

以EDTA为代表的根管辅助药物比以次氯酸钠为代表的根管冲洗剂对于显微硬度的影响更大。Barón等[16]分别将离体牙浸泡于5.25%次氯酸钠或17% EDTA 1 min，检测出EDTA可降低63.53%管周牙本质、29.80%管间牙本质的硬度。然而应用次氯酸钠仅降低2.49%管间牙本质硬度，管周牙本质硬度还增加15.01%。Kandil等[17]同样研究表明，EDTA比次氯酸钠更大幅度降低显微硬度。

不同的根管辅助药物对于显微硬度的影响也不同。Eldeniz等[18]通过将牙根样本浸泡于不同化学药物的研究表明，枸橼酸比EDTA更能降低显微硬度。Cruz-Filho等[19]研究却表明，EDTA与枸橼酸对于显微硬度的影响相同，并认为除枸橼酸钠外，EDTA、枸橼酸等都可以降低根管牙本质表层显微硬度。EDTA与枸橼酸的比较有待进一步研究。

有学者[20-21]认为，显微硬度的降低是因为随着EDTA浓度递增，根管内壁牙本质腐蚀程度加深，表现为管周牙本质边缘变锐，胶原纤维逐渐暴露，管间牙本质腐蚀甚至断裂。然而近年来研究表明，不同药物对于显微硬度的影响与腐蚀程度无关，但与侵入牙本质的药物剂量息息相关，并且可能取决于作用位置。Sayin等[22]研究表明，在根管上段应用EDTA和EDTA+次氯酸钠，比根管其他位置更显著降低显微硬度。
 
3、根管用药对牙本质挠曲强度和弹性模量的影响

诸多研究表明，以次氯酸钠为代表的根管冲洗剂对牙本质挠曲强度和弹性模量有影响，其影响可能取决于作用时间、药物浓度、酸碱度。Zhang等[23]研究表明，将牙本质块浸泡于5.25%次氯酸钠溶液超过1 h会大幅度降低挠曲强度，然而浸泡于1.3%次氯酸钠溶液超过4 h，差异却不明显。说明次氯酸钠对于牙本质力学性能的作用依赖时间和浓度。然而Cullen等[24]研究表明，随着次氯酸钠溶液浓度增高，牙本质挠曲强度和弹性模量的变化并没有统计学差异。两组实验结果不同可能是因为后者每隔6 min更换溶液，牙本质样本并不是持续存在于实验药物中。除此之外，Jungbluth等[25]通过添加氢氧化钠溶液改变次氯酸钠溶液的pH值，并通过三点测试认为，高pH值次氯酸钠溶液比低pH值次氯酸钠溶液更大幅度降低挠曲强度，这可能与高pH值次氯酸钠溶液有更强的水解蛋白能力有关。

与次氯酸钠对于牙本质表面结构的破坏作用相似，以EDTA为代表的根管预备辅助药物对其也有影响，并且可能取决于作用时间等因素。Marending等[26]研究表明短时间（3 min）应用EDTA对牙本质弹性模量和挠曲强度没有影响。然而，Vollenweider等[27]研究表明，暴露于EDTA 2 h后，挠曲强度降低1/3。所以学者们[26]推荐临床上短时间使用EDTA。

以氢氧化钙为代表的诊间封药同样可以影响牙本质的弹性模量与挠曲强度。Grigoratos等[28]将牙本质块放置于氢氧化钙溶液7 h，三点测试结果表明牙本质挠曲强度降低。Kawamoto等[29]报道应用氢氧化钙可以显著增加牛科牙本质的弹性模量。究其原因，氢氧化钙的碱性可能会降解牙本质中的有机基质，并可能导致羟磷灰石与胶原的连接断裂[21]。
 
4、根管用药对牙根抗折性能的影响

如前所述，许多根管用药对于根管牙本质性能产生不利影响，比如显著降低挠曲强度、显微硬度等，这也许会增加牙根折裂的风险，降低牙根抗折性能。

药物对于牙根抗折性能的影响可能取决于浓度和作用时间。Uzunoglu等[30]应用英国劳埃德万能材料试验机研究不同浓度、不同作用时间下EDTA对于牙根抗折性能的影响，结果显示5% EDTA作用10 min组别的牙根抗折强度最大，17% EDTA作用10 min组别的牙根抗折强度最小。这说明不同作用时间、不同浓度EDTA处理后，牙根抗折强度不同，然而为了保证有效性，临床上建议较长时间使用低浓度EDTA或较短时间使用高浓度EDTA。Mai等[20]的研究也许可以解释这个现象，这些学者认为牙本质长时间暴露于高浓度EDTA（17%）时，会损伤管周、管间牙本质，这也许会影响牙本质力学性能，从而影响牙根抗折强度。除此之外，次氯酸钠等药物可能也依赖于浓度和作用时间发挥作用[24]。

药物对于牙根抗折性能的影响还可能与药物酸碱度有关。考虑到化学性质以及稳定性等，临床上常使用碱性次氯酸钠制剂。然而碱性时，次氯酸钠溶液的蛋白水解作用增强，这会对牙本质产生不利影响，减少牙本质有机成分，不可逆的改变牙本质结构，减少约14%干重，最终导致牙根脆弱[31]。Jungbluth等[25]应用德国zwick万能材料试验机将牙本质块持续浸泡于待研究溶液中，结果表明，碱性次氯酸钠对于牙本质有更强的损伤作用。此后Souza等[32]通过在离体牙上预备和冲洗的方法比较稳定的碱性次氯酸钠与中性次氯酸钠对于牛科动物牙根抗折强度的影响，结果却显示这两者没有差异，均可以减少约30%抗折强度。上述两者研究结果不同可能因为试验方法不同：前者为持续浸泡法，后者为根管内冲洗法。后者药物只作用于根管内部、接触时间比较短、不是人类牙齿等因素。

不同于以EDTA为代表的根管预备辅助药物和以次氯酸钠为代表的根管冲洗剂，研究表明，另一种冲洗剂氯己定对于牙根抗折强度没有负面作用。Elgendy等[33]比较应用蜂胶，与三联抗生素糊剂（triple antibiotic paste，TAP）（环丙沙星+甲硝唑+米诺环素）、氯己定后的牙根抗折强度。发现将药物注射入根尖封闭处理的根管1个月后，蜂胶和TAP组牙根抗折强度显著降低，氯己定组没有显著差异。于是这些学者认为蜂胶和TAP会影响牙根抗折强度，而氯己定是安全的。

对于诊间封药，学者普遍认为长期（6个月~1年）暴露于氢氧化钙可能降低牙本质抗折性能。Rosenberg等[34]研究表明，应用氢氧化钙7~84 d之后微拉伸强度减少约50%。White等[35]将氢氧化钙放置于牛科动物牙本质5周后，发现抗折强度减少32%。Andreasen等[36]研究指出，抗折强度在羊牙本质应用氢氧化钙1年后减少50%。Doyon等[37]研究发现，在应用氢氧化钙6个月后牙根抗折强度显著减少。

综上，次氯酸钠、EDTA、氢氧化钙、TAP等根管用药对于牙根抗折性能有不利影响，其作用可能与药物浓度、作用时间有关，次氯酸钠的作用与其酸碱度是否有关尚待进一步研究。然而目前尚未发现氯己定对于牙根抗力有不利影响。
 
5、降低根管用药影响的方法

次氯酸钠等药物对牙本质基质中某些成分有氧化作用，可以干扰单体在脱矿牙本质中渗透，产生的氧会抑制表面聚合和粘结作用。在认识到根管用药对于牙齿力学性能的不利影响后，根据以上机制，学者们做了一些研究。

Madhusudhana等[38]在氢氧化钙和氯己定中加入番茄红素（抗氧化剂），通过英斯特朗万能试验机评价其对根部牙本质抗折强度的影响。1个月后抗折强度测试表明加入番茄红素的组别显著高于未添加番茄红素组别，认为加入番茄红素后1个月不会降低根部牙本质抗折强度。

次氯酸钠和EDTA可以改变牙本质成分，尤其是胶原，这会导致牙本质力学性能的改变。经过组织学预备、天狼星红染色，在偏振光显微镜下观察以及吸光度测试可以观察到胶原的改变。根据以上方法，Moreira等[39]在应用化学药物之后，加入10%抗坏血酸或抗坏血酸钠（还原剂），评价其对于牛根管壁有机基质、胶原的影响，结果显示：无论是否联合使用17% EDTA、5.25%次氯酸钠溶液都会引起双折射改变、胶原丧失。应用10%抗坏血酸或10%抗坏血酸钠后会改善上述现象。

Saghiri等[40]研究认为，6%诺丽果汁+17% EDTA对于根管牙本质的显微硬度没有不利影响，可以作为根管冲洗药物。Cecchin等[41]研究表明，2.5%次氯酸钠和Qmix会降低根管牙本质挠曲强度、拉伸强度，2%氯己定、6.5%葡萄柚种子提取物（grapefruit seed extract，GSE）不改变，所以建议使用2%氯己定和6.5% GSE。

综上所述，改善根管用药对于牙齿力学性能影响的方法多为添加或联合使用其他制剂，而其机制可能为延缓氧化或逆转氧化作用。
 
6、临床根管用药的选择和发展趋势

根据以往研究[42]报道，机械预备中应全程使用次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液应该持续充盈根管。相比于干燥环境，液体环境可以帮助提升手备器械的剪切效能、减少镍钛器械的扭转负荷[43]。另一方面，短期接触次氯酸钠并不会对器械产生不利影响，成形过程结束后根管能够被液态EDTA或枸橼酸彻底的润洗[44]。通常每个根管至少用5~10 mL螯合剂冲洗1 min。最终冲洗药物的选择取决于下一步治疗——是否需要诊间封药。如果氢氧化钙被用于诊间封药，最终冲洗要用次氯酸钠溶液，这两种化学物质完美互补[45]。由于氯己定对于牙齿硬组织有亲和性，一旦接触表面，可以发挥长期抗菌作用，所以当根管壁需要清除碎屑并计划即刻充填、再治疗病例等情况时，氯己定是首选的最终冲洗药物[46-54]。

在未来的研究中，可以发掘更多合适的抗氧化剂或者还原剂，以在根管用药发挥有效作用的基础上，尽可能减少其对于牙齿力学性能的影响，同其他方面的努力一道改善根管治疗的远期疗效。