医学工程论文
摘 要： 在根管治疗过程中，控制感染和炎症的要点之一就是创造严密封闭的无菌环境。然而临床上不乏由于各种原因导致的根尖区开放、根尖孔过大的病例，其中以年轻恒牙最为多见，常规根管充填后易出现微渗漏，导致治疗失败。根尖屏障术通过人为地形成根尖止点，在缩短诊疗周期的同时提高根管充填的严密性及临床疗效，目前已经逐步广泛应用于临床。本文通过分析近年研究，证实生物陶瓷材料是目前应用于根尖屏障术的理想材料，以期为根尖屏障术材料的选择提供一定参考。
关键词： 年轻恒牙; 根尖屏障术; 矿化三氧化物凝聚体; 生物陶瓷;
Abstract： One of the essentials during root canal therapy is creating a closed sterile environment. However, there are many cases in which the patients have teeth with an open apical area and mostly occur in young permanent teeth. These kinds of teeth are usually more difficult to treat, and meanwhile, the microleakage is easier to appear which may lead to lower success rate. Root-end filling treatment, widely used in clinic, can both shorten the course of treatment and improve clinical efficacy by forming an apical stop artificially. By analyzing the relevant research in recent years, the application of bioceramics in root-end filling treatment are reviewed in this paper, expecting to provide some references for the choosing of materials for root-end filling treatment.
Keyword： young permanent teeth; root-end filling; MTA; bioceramics;
根尖屏障术是指用非手术方法将生物相容性材料充填到根管根尖部，即刻在根尖部形成一个人工止点，为后续的根管充填等治疗提供良好的基础，目前主要应用于根尖区开放的患牙。文献报道应用于根尖屏障术的材料较多，其中生物陶瓷材料具有明显优势。本文就近年来应用于根尖屏障术的生物陶瓷材料进行回顾，为临床中根尖屏障术材料的选择提供参考。
1 、生物陶瓷材料
生物陶瓷是一种与羟基磷灰石具有类似生物活性的复合物[1],主要成分是硅酸钙基物质，具有良好的生物相容性、边缘封闭性、抗菌性、一定的成骨诱导性及放射阻射性，越来越广泛应用于根尖修复再生治疗、根尖倒充填、直接盖髓术、髓室穿孔修补术等[1,2,3,4,5]。根据Cheng等[6]研究发现，生物陶瓷材料可以促进相关成骨诱导因子的聚集而加强成骨活动进行，促进硬组织形成。同时，由于生物陶瓷的多孔粉末中含有许多直径1～3 nm的纳米结晶，可抑制细菌的粘附[1]。但目前生物陶瓷尚存在操作性能不佳、硬固时间较长、导致牙体变色等不足，需进一步研究改进。
矿化三氧化物凝聚体(mineral trioxide aggregate, MTA)是目前应用最为广泛，技术最为成熟的生物陶瓷材料，是目前临床上根尖屏障术的首选。同时改良新型生物陶瓷材料产品开发也是当前的研究热点之一，种类较多但是价格较高，很多尚未广泛投放市场，常见的新型生物陶瓷有Biodentine、iRoot、Bioaggregate、Generex A等。
2、 根尖屏障术
根尖屏障术主要应用于根尖区开放的病例，在这类患牙的根管治疗中，工作长度难以确定[7],根管常常难以得到严密的封闭，微渗漏会导致根管治疗的疗效不佳甚至失败[8,9,10]。通过人工即刻形成根尖封闭，根尖屏障术可明显减少微渗漏并提高根管充填临床疗效，并且就诊周期短，患者依从性好。
年轻恒牙的根尖仍处于发育阶段，若由于根尖周病、牙外伤等原因引起严重牙髓病变或根尖周病变，常常导致根尖区未闭、牙折风险增高、冠根比不协调等问题。过去常采用根尖诱导成形术治疗此类患牙，近年来欧洲儿童牙科学会指南[11]建议，应避免长期在未发育完全的年轻恒牙根管中放置氢氧化钙，否则可增加牙折风险[7]。研究显示，MTA根尖屏障术可以有效治疗感染的年轻恒牙，减少充填后微渗漏，且治疗过程患者疼痛少，是替代根尖诱导成形术的首选技术之一[8,12]。此外，因畸形中央尖、牙内陷、牙隐裂等造成根尖感染后的患牙也可表现出根尖区开放如“喇叭形根尖孔”,也是根尖屏障术的适应证。
年轻恒牙行根尖屏障术前一般均需要行以化学预备为主的根管预备，常采用氢氧化钙或抗菌药物封药1周左右待症状消失后行后续治疗[11]。需要注意的是，暂封的氢氧化钙或抗菌药物是否去除干净可影响根尖屏障的效果，若有残留可降低牙体抗力性，因此术前要确保根管的干燥和洁净[1]。即刻按产品推荐比例调拌根尖屏障材料，采用输送器将其输送至根尖，充填紧密，在根尖形成3～4 mm的屏障[7,8],接着将湿润棉球在根管中放置一段时间或者直至下次复诊。复诊时行影像学检查并结合临床，若无异常则行永久性热牙胶充填或采用其他充填方法封闭根管，最终修复牙体外形完成治疗。
3 、应用于根尖屏障术的生物陶瓷材料
MTA是一种硅酸钙基的生物陶瓷材料，主要成分为硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙和铝酸亚铁四钙，其应用发展始于十九世纪九十年代，并且于1998年通过FDA标准投入使用[1,11,13]。目前应用的商品主要是ProRoot MTA(Tulsa Dental Products, Tulsa, OK, USA),分为白色MTA(wMTA)和灰色MTA(gMTA)两种。
MTA作为代表性生物陶瓷材料，具有良好封闭性、生物相容性、成骨诱导性等。Lee等[14]研究发现，MTA可以促进牙髓细胞向成牙本质样细胞的分化，在较短的时间内诱导根尖的发育钙化。Samyuktha等[15]也报道在MTA研究组病例中细胞活力较其他传统材料组更高，即其生物相容性更好。MTA还具有亲水性，与液体接触时会发生水合作用而硬固，同时缓慢释放氢氧化钙，显示出良好的生物活性[7]。且由于MTA的亲水性，即使在口腔湿润环境中其也能获得良好的边缘密闭性[1]。MTA的临床疗效相较于传统的氢氧化钙更佳，表现在根尖组织闭合程度更高，且所形成的钙化根尖屏障的硬度也更高[16]。Lindeboom等[17]报道MTA用于根尖屏障材料的1年后成功率为92%。近年在Kohli等[18]的Meta分析结果也显示，MTA及其他生物陶瓷材料等行根尖屏障治疗的成功率在90%左右，但MTA与Biodentine等其他生物陶瓷材料的成功率是否存在差异还需要进一步探究。
充填技术敏感性高、硬固时间长是目前MTA应用于根尖屏障术的主要局限性。MTA硬固的反应始于可溶性颗粒的水合作用，过程中伴有放热，主要包含混合期、休眠期、反应期、冷却期和凝固期[19]。目前操作过程中MTA的硬固时间在3 h左右[7,11,19,20,21],受到材料粘稠度、材料配方等的影响[13]。通过添加不同的材料可以影响MTA的固化性能，Holland等[22]证实添加丙二醇有利于操作过程中MTA的就位。Anand等[23]分组研究了3种加速剂(15%Na2PO4、10%CaCl2、23.1wt%葡萄糖酸钙)对MTA硬固时间的影响，结果显示3种材料均能缩短MTA的固化时间，其中23.1wt%葡萄糖酸钙组的加速效果最好。此外，MTA材料治疗后牙体变色也是局限性之一，阻射性材料成分氧化铋的不稳定可能是变色的主要原因[13]。Marciano等[24]提出了两种改善变色的方案，一是采用钨酸钙或氧化锆等替代铋剂作为显影剂，例如Biodentine; 二是使用MTA时添加5%氧化锌阻止氧化铋的变性。
3.2 、iRoot
iRoot是一系列用于根管内充填、修补等治疗的预混合硅酸钙基材料产品，常见的有iRoot BP Plus、iRoot SP、iRoot FS等，成分配比有所不同。乔迪等[25]通过在模拟体液中行体外试验，证实iRoot材料具备良好的封闭性、生物相容性、抗菌性，可通过上调MG63基因和蛋白的表达而促进成骨，且由于是预混型材料相较于MTA临床操作更简便、固化时间更短。
iRoot BP Plus(Innovative Bioceramix, Vancouver, Canada)是用于根尖倒充填术的适宜材料，其含有丰富的钙制剂，有利于诱导牙本质的生成；由于不含铝等金属元素，因此对根尖牙乳头干细胞毒性较小，可以作为根尖屏障术的备选诱导剂[26]。iRoot BP Plus还采用氧化锆和氧化钽作为阻射剂，可减少牙体变色的发生。此外，由于口腔内为酸性湿润的环境，酸碱度的变化可以影响口腔治疗材料的反应过程、表面理化性质和生物学性能等。Tian等[27]将样本分为iRoot BP Plus 和MTA两组，采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-OES)测定元素含量，并使用两组样本对小鼠成骨前体细胞MC3T3-E1进行培养诱导，结果显示iRoot BP Plus组样本在酸性环境中钙离子和硅离子的释放更为显着，且经iRoot BP Plus诱导的MC3T3-E1细胞活性更高，即其诱导矿化的能力更强。综上所述，iRoot产品是作为根尖屏障、根管系统修补、根尖倒充填等治疗的适宜材料。
3.3 、Biodentine
Biodentine是另一种硅酸三钙水门汀，主要成分为硅酸三钙、碳酸钙、氧化锆及氯化钙，在2009年由法国的Septodont研发而出，被称为一种代替牙本质的材料[1]。与其他新型生物陶瓷类似，Biodentine与MTA适应证基本一致，具有更好的理化性能、与牙本质相近的生物力学强度、更短的硬固时间，同时减少了牙体变色的发生[28,29,30],但以上两者临床操作性能均差于iRoot BP Plus。也有报道Biodentine需要额外约45 min的时间达到完全的强度[29],因此可能无法在一次操作中完成治疗，且Biodentine放射阻射性较弱，有时难以通过影像学判断准确位置及牙本质桥的形成情况[31]。
目前Biodentine有较多应用于直接盖髓术的临床研究[2,29,31],结果显示Biodentine和MTA的治疗成功率无明显差异，在Brizuela等[2]的研究中，Biodentine直接盖髓术成功率甚至达到100%。但在应用于根尖屏障材料方面，很多学者认为，Biodentine与MTA的成分、性能相似，但是Biodentine与MTA应用于根尖屏障术的性能何者更佳仍然存在争议，现有的研究大多仅对有限的个别性能进行了对比[21,29,30,32,33]。例如Cechella等[34]通过建立微渗漏模型对比Biodentine和MTA行根尖屏障术的疗效，结果显示MTA的边缘密闭性优于Biodentine, 更适合作为封闭性材料，但这也不足以全面评价Biodentine作为根尖屏障材料的性能，需要更多高质量研究补充证据[13,28,29,33,35],从而为临床治疗选择提供参考。
3.4、 其他
Bioaggregate(BA,Innovative BioCeramix, Vancouver, Canada)成分以硅酸三钙、硅酸二钙、磷酸钙单体、氢氧化钙、羟基磷灰石等为主，证实与MTA有相似的边缘封闭性、生物相容性、抗菌性及抗折性[32,36]。BA采用氧化钽取代氧化铋作为阻射剂，可改善氧化变色用于美学区牙位的修复；同时由于不含铝元素，降低了组织毒性[32,37]。Generex A(Dentsply Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK, USA)也是一种硅酸钙基的材料，其与MTA的区别主要是将混合时的液剂换成了一种特制凝胶，更加适用于根管倒充填术及髓室修补术，具有出色的抗压性能和放射阻射性。其他生物陶瓷产品还有BC sealer、MTA HP、MTA Fillapex等。以上大量证据表明，生物陶瓷适用于作为根尖屏障术的材料，而根尖屏障术是取代根尖诱导成形术作为一种根尖再生性治疗方法的选择。
4 、展望
根尖屏障术以其良好的根尖封闭性及疗效、良好的患者依从性、短疗程少复诊等优点逐渐广泛应用于临床，但材料充填技术敏感性高、较高的成本和较长的硬固时间等仍为其不足，材料的改良与进步是根尖屏障术发展的重要突破口之一。
目前新型材料研究主要是从牙体变色、硬固时长、操作性能、酸碱度影响等方面进行深入研究，例如更换阻射性材料改善牙体变色、添加丙二醇改变材料硬固时间等。同时，未来还需要更多提升根尖屏障术临床操作性能的研究，以根尖屏障材料超充为例，若MTA向根尖周组织溢出可以延迟创口的愈合和炎症的消退[14]。Lee等[14]也提到了一种PCL-FM/MTA技术，即在根尖使用一种聚己内酯纤维网(polyfiber mesh, PCL-FM)作为屏障，可以有效减少MTA向根尖周溢出。同时，为了给临床选择提供参考，目前仍需要更多的研究系统性比较应用于根尖屏障术中的各种生物陶瓷材料。
参考文献
[1] Jitaru S,Hodisan I,Timis L,et al.The use of bioceramics in endodontics-literature review [J].Clujul Med,2016,89(4):470-473.
[2] Brizuela C,Ormeňo A,Cabrera C,et al.Direct pulp capping with calcium hydroxide,mineral trioxide aggregate,and biodentine in permanent young teeth with caries:A randomized clinical trial [J].J Endod,2017,43(11):1776-1780.
[3] Hosoya N,Takigawa T,Horie T,et al.A review of the literature on the efficacy of mineral trioxide aggregate in conservative dentistry [J].Dent Mater J,2019,38(5):693-700.
[4] Malik G,Bogra P,Singh S,et al.Comparative evaluation of intracanal sealing ability of mineral trioxide aggregate and glass ionomer cement:An in vitro study [J].J Conserv Dent,2013,16(6):540-545.
[5] Mente J,Leo M,Panagidis D,et al.Treatment outcome of mineral trioxide aggregate:repair of root perforations-long-term results [J].J Endod,2014,40(6):790-796.
[6] Cheng L,Ye F,Yang R,et al.Osteoinduction of hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate bioceramics in mice with a fractured fibula [J].Acta Biomater,2010,6(4):1569-1574.
[7] Harlamb SC.Management of incompletely developed teeth requiring root canal treatment [J].Aust Dent J,2016,61 Suppl 1:95-106.
[8] Adl A,Sobhnamayan F,Shojaee NS,et al.Effect of propylene glycol on the sealing ability of mineral trioxide aggregate and calcium-enriched mixture cement apical barriers [J].Iran Endod J,2017,12(3):318-322.
[9] Tabrizizade M,Asadi Y,Sooratgar A,et al.Sealing ability of mineral trioxide aggregate and calcium-enriched mixture cement as apical barriers with different obturation techniques [J].Iran Endod J,2014,9(4):261-265
[10] Teoh YY,Athanassiadis B,Walsh LJ.Sealing ability of alkaline endodontic cements versus resin cements [J].Materials (Basel),2017,10(11):1228.
[11] Duggal M,Tong HJ,Al-Ansary M,et al.Interventions for the endodontic management of non-vital traumatised immature permanent anterior teeth in children and adolescents:a systematic review of the evidence and guidelines of the European Academy of Paediatric Dentistry [J].Eur Arch Paediatr Dent,2017,18(3):139-151.
[12] 王鹏.MTA根尖屏障术和根尖诱导成形术治疗感染性年轻恒牙的临床研究[J].全科口腔医学杂志，2016,3(17):76-78.
[13] Duarte MAH,Marciano MA,Vivan RR,et al.Tricalcium silicate-based cements:properties and modifications [J].Braz Oral Res,2018,32(suppl 1):e70.
[14] Lee LW,Hsiao SH,Lin YH,et al.Outcomes of necrotic immature open-apex central incisors treated by MTA apexification using poly(epsilon-caprolactone) fiber mesh as an apical barrier [J].J Formos Med Assoc,2019,118(1 Pt 2):362-370.
[15] Samyuktha V,Ravikumar P,Nagesh B,et al.Cytotoxicity evaluation of root repair materials in human-cultured periodontal ligament fibroblasts [J].J Conserv Dent,2014,17(5):467-470.
[16] Bonson S,Jeansonne BG,Lallier TE.Root-end filling materials alter fibroblast differentiation [J].J Dent Res,2004,83(5):408-413.
[17] Lindeboom JA,Frenken JW,Kroon FH,et al.A comparative prospective randomized clinical study of MTA and IRM as root-end filling materials in single-rooted teeth in endodontic surgery [J].Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod,2005,100(4):495-500.
[18] Kohli MR,Berenji H,Setzer FC,et al.Outcome of endodontic surgery:A meta-analysis of the literature-Part 3:comparison of endodontic microsurgical techniques with 2 different root-end filling materials [J].J Endod,2018,44(6):923-931.
[19] Altan H,Tosun G.The setting mechanism of mineral trioxide aggregate [J].J Istanb Univ Fac Dent,2016,50(1):65-72.
[20] Butt N,Talwar S,Chaudhry S,et al.Comparison of physical and mechanical properties of mineral trioxide aggregate and Biodentine [J].Indian J Dent Res,2014,25(6):692-697.
[21] Dawood AE,Parashos P,Wong RHK,et al.Calcium silicate-based cements:composition,properties,and clinical applications [J].J Investig Clin Dent,2017,10.1111/jicd.12195.
[22] Holland R,Mazuqueli L,de Souza V,et al.Influence of the type of vehicle and limit of obturation on apical and periapical tissue response in dogs' teeth after root canal filling with mineral trioxide aggregate [J].J Endod,2007,33(6):693-697.
[23] Anand S,Taneja S,Kumari M.Effect of accelerants on the immediate and the delayed sealing ability of mineral trioxide aggregate when used as an apical plug:An in vitro study [J].J Conserv Dent,2014,17(1):45-48.
[24] Marciano MA,Camilleri J,Costa,RM,et al.Zinc oxide inhibits dental discoloration caused by white mineral trioxide aggregate angelus [J].J Endod,2017,43(6):1001-1007.
[25] 乔迪，董艳梅，高学军.体外评价新型根尖倒充填材料iRoot的生物学性能[J].北京大学学报(医学版),2016,48(2):324-329.
[26] 刘彤曦，郑治国，杨健.根尖屏障技术治疗二型牙内陷引发慢性根尖周炎1例[J].华西口腔医学杂志，2019,37(5):568-570.
[27] Tian J,Zhang Y,Lai Z,et al.Ion release,microstructural,and biological properties of iRoot BP plus and ProRoot MTA exposed to an acidic environment [J].J Endod,2017,43(1):163-168.
[28] Rajasekharan S,Martens LC,Cauwels RG,et al.Biodentinematerial characteristics and clinical applications:a review of the literature [J].Eur Arch Paediatr Dent,2014,15(3):147-158.
[29] Singh H,Kaur M,Markan S.Biodentine:a promising dentin substitute [J].J Interdiscipl Med Dent Sci,2014,2(5).
[30] Eram A,Zuber M,Keni LG,et al.Finite element analysis of immature teeth filled with MTA,Biodentine and Bioaggregate [J].Comput Meth Prog Bio,2020,190:105356.
[31] Awawdeh L,Al-Qudah A,Hamouri H,et al.Outcomes of vital pulp therapy using mineral trioxide aggregate or biodentine:A prospective randomized clinical trial [J].J Endod,2018,44(11):1603-1609.
[32] Bayram E,Bayram HM.Fracture resistance of immature teeth filled with mineral trioxide aggregate,bioaggregate,and biodentine [J].Eur J Dent,2019,10(2):220-224.
[33] Torres FFE,Jacobs R,EzEldeen M,et al.Micro-computed tomography high resolution evaluation of dimensional and morphological changes of 3 root-end filling materials in simulated physiological conditions [J].J Mater Sci Mater Med,2020,31(2):14.
[34] Cechella B,de Almeida J,Kuntze M,et al.Analysis of sealing ability of endodontic cements apical plugs [J].J Clin Exp Dent,2018,10(2):146-150.
[35] Solanki NP,Venkappa KK,Shah NC.Biocompatibility and sealing ability of mineral trioxide aggregate and biodentine as root-end filling material:A systematic review [J].J Conserv Dent,2018,21(1):10-15.
[36] 曾畅，许庆安，樊明文.新型材料BioAggregate的研究进展[J].牙体牙髓牙周病学杂志，2014,24(10):611-614.
[37] Keskin C,Demiryurek EO,Ozyurek T.Color stabilities of calcium silicate-based materials in contact with different irrigation solutions [J].J Endod,2015,41(3):409-411.
[38] 郭世梁，万方，杨卫东.无机三氧化聚合物根尖屏障术治疗根尖孔未形成患牙的临床评价[J].口腔医学，2017,37(10):918-921.