超声振动作用于根管壁的生物力学研究

Ultrasonic instruments were widely used in dental field, such as endodontics and dental surgery. Numerous researches revealed that cracks of the root-end surface were observed after ultrasonic root-end preparation. Our previous studies had shown that cracks of radicular dentine after ultrasonic removal of broken files with micro-computed tomography scanning. However, it is not clear whether excessive ultrasonic vibration changes micro- and macro- mechanical properties of radicular dentine, which initiate dentinal crack. This study has three parts: 1) to evaluate the effect of ultrasonic vibration on the radicular dentin surface morphology using SEM (scanning electron microscope), the microstructure using EPMA (Electron probe micro-analyzer), and nano-mechanical properties using nano-indentation; 2) to assess the change of root fracture resistance after circumferential ultrasonic vibration on radicular dentin using universal testing machine; 3) to analyze the stress of the root canal during the ultrasonic vibration at fixed point or circumferential wall using finite element analysis. By these experiments, effects of ultrasonics on the radicular dentine will be confirmed. The findings in this study will provide theoretical basis for the study of dentinal crack initiation and for the ultrasonic tip application in clinical treatment.

超声技术已广泛应用于根管治疗和根尖外科手术。大量研究显示超声尖倒预备后根管壁裂纹出现几率增加。申请者在前期研究中也发现超声法取断针后根管壁有裂纹出现。是否由于超声振动导致根管壁微观和宏观的力学性能的改变，从而促发裂纹的产生，其机理尚不清楚。本研究拟采用扫描电镜、电子探针和纳米压痕等技术观察超声振动后根管壁的形态结构和力学性能的改变；应用万能实验机记录超声环壁振动后牙根抗折能力的变化；应用三维有限元方法分析超声工作尖在固定点和环壁振动时根管应力的分布规律。通过以上研究，明确超声振动对于根管壁的生物力学的影响，阐明超声振动致根管壁产生裂纹的可能性，为超声技术的安全应用提供理论依据。

超声技术广泛应用于根管治疗和根尖外科手术，然而超声技术对于根管壁的生物力学的影响尚不清楚。本研究建立了根中部折断根管锉的体外模型，采用超声法取折断根管锉。然后，应用Micro-CT扫描检测根管壁微裂的发生，三维重建分析根管形态的变化；应用实验、有限元的方法分析超声法取折断根管锉对于牙根生物力学的影响。最后在验证的有限元模型上分析超声尖初始振动时根管壁应力的分布规律。结果显示超声尖切割根管壁的位置易产生短的微裂隙。中等功率下，超声尖在根管壁振动导致牙本质瞬间压缩破坏，即发生微小裂纹。反复振动裂纹扩展，最终导致材料破裂、脱落。部分说明了超声工作尖切削根管壁的作用方式，为完全阐释超声尖切割牙本质的原理奠定了研究基础。本研究首次建立的超声尖在根管壁固定点振动的三维有限元模型以及建立的取折断根管锉的有限元模型，具有良好的力学相似性，可用于不同情况下折断根管锉取出的应力分析，可用于裂纹发生机理的研究，未来具有良好的临床应用前景。项目资助发表核心论文1篇，待发表4篇。培养博士研究生1名，硕士1名。项目投入经费23万元，支出13.427万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费9.573万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。