1.首都醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓病科 北京 100050；2.北京大學(xué)口腔醫(yī)院第二門診部 北京 100101

[摘要] 鎳鈦根管銼在根管治療中的應(yīng)用越來越廣泛，為了提高鎳鈦根管銼的機械性能，R-相熱處理技術(shù)被應(yīng)用于其生產(chǎn)加工。本文對R-相熱處理鎳鈦根管銼的制造工藝、彎曲性能、疲勞性能、扭轉(zhuǎn)性能及預(yù)備成形能力等方面進行綜述。

[關(guān)鍵詞] R-相； 熱處理； 鎳鈦根管銼； 根管成形能力

1988年，首篇關(guān)于鎳鈦根管銼的研究論文[1]發(fā)表，報道了鎳鈦根管銼的彈性顯著優(yōu)于不銹鋼銼，隨后，鎳鈦根管銼在根管治療學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。至今已有眾多報道顯示，鎳鈦根管銼的預(yù)備效率、預(yù)備效果等方面均優(yōu)于不銹鋼銼。近年來，通過R-相熱處理技術(shù)改善鎳鈦合金的微觀結(jié)構(gòu)，進一步提高力學(xué)性能，降低疲勞折斷成為業(yè)界研究熱點。

迄今為止，R-相熱處理鎳鈦根管銼主要包括TF （Twisted File）、K3XF和TFA（Twisted File Adaptive）。不同的R-相熱處理鎳鈦根管銼的制造工藝及性能各有不同。本文對R-相熱處理鎳鈦根管銼的力學(xué)性能和根管預(yù)備成形能力作一綜述，分析R-相熱處理技術(shù)對鎳鈦根管銼性能的影響，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 ，R-相熱處理鎳鈦根管銼的制造工藝

最早出現(xiàn)的R-相熱處理鎳鈦根管銼的制造工藝，是將處于奧氏體相的鎳鈦合金制備成橫斷面為三角形的原絲，經(jīng)過熱處理轉(zhuǎn)變成R-相，隨后在多次熱處理作用下，扭制形成螺紋，再經(jīng)過熱處理保持螺紋，最后把具有螺紋的銼回復(fù)成奧氏體相，其代表是TF[2]。它的生產(chǎn)過程包含3個新技術(shù)：R-相熱處理技術(shù)、扭制成形技術(shù)、特殊的表面還原處理技術(shù)[3]。扭制成形技術(shù)只有在鎳鈦絲處于R-相時才可以完成，這是由于R-相的剪切模量低于馬氏體相和奧氏體相，而且R-相變的相變應(yīng)變僅為馬氏體相變的1/10[4]，從而避免傳統(tǒng)鎳鈦合金絲在扭制過程中發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。扭制成形工藝可以保護鎳鈦合金的晶粒結(jié)構(gòu)不被破壞，使其具有優(yōu)越的抗疲勞折斷性能。此外，特殊的表面還原處理技術(shù)提高切削效率[5]。

R-相熱處理鎳鈦根管銼除了可以扭制形成螺紋，也可以車磨形成螺紋，其代表是K3XF，工藝為：鎳鈦原絲經(jīng)過車磨切割成所需要的螺紋形態(tài)，隨后進行R-相熱處理[6]。熱處理可以使車制成形過程中積存在鎳鈦合金內(nèi)部的應(yīng)力釋放，同時，位錯等缺陷逐漸獲得了足夠的能量，通過滑移、攀移移出晶體；或通過合并而消失，從而使缺陷密度大大降低，降低加工硬化程度，改善器械的柔韌性等機械性能。

TFA采用與TF相近的制造工藝，不同之處在于馬達的運動模式，采用自適應(yīng)往復(fù)運動模式，即連續(xù)旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動相結(jié)合的旋轉(zhuǎn)方式。沒有外力加載時，進行600°順時針旋轉(zhuǎn)和0°逆時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)遇到外力加載時，進行最大370°順時針旋轉(zhuǎn)和最大50°逆時針旋轉(zhuǎn)。研究[7-12]表明，TFA切割效率較高，在根管預(yù)備中產(chǎn)生扭力較小，根尖偏移較小，牙本質(zhì)裂紋發(fā)生率亦較低，同時，推出根尖孔的碎屑量與連續(xù)旋轉(zhuǎn)的TF相當(dāng)。

2， R-相熱處理鎳鈦根管銼的力學(xué)性能

2.1 彎曲性能

Hou等[2]應(yīng)用懸臂彎曲實驗?zāi)Ｐ捅容^TF和傳統(tǒng)方法制造的K3的彎曲性能，分析兩者的形變-載荷曲線，發(fā)現(xiàn)在彈性和超彈性區(qū)間內(nèi)，相同形變時，TF對應(yīng)的載荷值均顯著低于K3，分析認為TF橫斷面為三角形，面積小于具有導(dǎo)平臺結(jié)構(gòu)的K3，可能是TF優(yōu)于K3的主要原因。但是，TF的R-相熱處理技術(shù)是彎曲性能提高的另一主要原因。在彈性區(qū)間，R-相熱處理技術(shù)可以大大降低TF的加工硬化，使其彈性顯著高于沒有經(jīng)過熱處理、有大量加工硬化的K3；在超彈性區(qū)間，R-相熱處理技術(shù)提高TF的馬氏體相變開始溫度（martensitic transformation starting temperature，Ms），由于Ms與應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變的應(yīng)力閾值成反比[13]，因此顯著提高TF在超彈性區(qū)域的彎曲性能。Shen等[14]使用相似的模型對比K3XF和K3的彎曲性能（兩者具有相同的橫斷面形態(tài)），結(jié)果顯示K3XF的彎曲性能顯著優(yōu)于K3，證實R-相熱處理技術(shù)可同時提高鎳鈦銼在彈性和超彈性區(qū)間的彎曲性能。Gambarini等[15]使用ISO 3630-1彎曲性能檢測模型，也證實K4（K3XF的原型）彎曲性能優(yōu)于K3。Lopes等[16]對比4種鎳鈦根管銼（K3XF、ProFile Vortex、Revo-S SU、K3）的彎曲性能，結(jié)果顯示K3XF最好，優(yōu)于M絲鎳鈦銼ProFile Vortex和傳統(tǒng)鎳鈦銼Revo-S SU，而K3最差。Elnaghy等[17]研究也證實，TF的彎曲性能優(yōu)于M絲鎳鈦根管銼ProTaperNext，以及傳統(tǒng)鎳鈦根管銼RaCe。

綜上，R-相熱處理鎳鈦根管銼具有優(yōu)越的彎曲性能。一方面，有助于在根管預(yù)備時保持對根管的順應(yīng)性，避免臺階、根管偏移、側(cè)穿等問題；另一方面，鎳鈦銼對根管壁的回彈力較低，減小銼與根管壁的摩擦力和扭力，降低器械折斷風(fēng)險。

2.2 抗疲勞折斷性能

Gambarini等[18]報道，TF的抗疲勞折斷性能顯著優(yōu)于K3。盡管TF橫斷面面積少于K3，可能是原因之一，但是，R-相熱處理技術(shù)是兩者差異的主要原因。Larsen等[3]對比TF和EndoSequence（與TF橫斷面形態(tài)相似的傳統(tǒng)鎳鈦合金銼）的抗疲勞折斷性能，結(jié)果顯示TF的抗疲勞折斷性能優(yōu)于后者，進一步證明了R-相熱處理技術(shù)的作用。Gambarini等[15]比較了K4（K3XF的原型）和K3（兩者橫斷面形態(tài)相同）的疲勞折斷性能后發(fā)現(xiàn)， K4的抗疲勞折斷性能顯著優(yōu)于K3，證實R-相熱處理技術(shù)可提高鎳鈦銼的疲勞折斷性能。

隨后，不同學(xué)者使用不同的抗疲勞折斷性能研究模型，均驗證了以上論斷。Ha等[6]使用具有啄擊運動的動態(tài)疲勞模型對比K3XF與K3的疲勞性能，結(jié)果顯示前者顯著優(yōu)于后者。Lopes等[16]應(yīng)用極大彎曲角度（90°）、較大彎曲半徑（6 mm）的模擬根管對幾種鎳鈦器械（K3XF、K3、ProFile Vortex、Revo-S SU）進行研究，結(jié)果顯示，K3XF的抗疲勞折斷性能顯著優(yōu)于K3及M絲鎳鈦銼Pro-File Vortex。Shen等[19]應(yīng)用三點彎曲模型，發(fā)現(xiàn)在干燥和去離子水兩種環(huán)境下，K3XF的抗疲勞折斷性能均優(yōu)于K3。Pérez-Higueras等[20]對比2種運動模式（連續(xù)旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動）下K3XF、TF和K3的抗疲勞折斷性能，發(fā)現(xiàn)在兩種模式下，K3XF和TF的抗疲勞折斷性能均顯著優(yōu)于K3。其他學(xué)者的研究[21-24]也獲得相似的研究結(jié)果，均證實R-相鎳鈦根管銼的疲勞折斷性能優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鈦根管銼和M絲鎳鈦根管銼。

與此同時，R-相鎳鈦銼與CM絲鎳鈦銼的疲勞折斷性能的比較方面，Zhao等[25]報道，Hyflex CM與K3XF、TF的疲勞折斷性能無顯著差異，三者均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鈦銼RaCe和K3。

此外，Shen等[24]研究了不同程度的疲勞預(yù)負荷對鎳鈦銼機械性能的影響后發(fā)現(xiàn)，使器械旋轉(zhuǎn)75%的疲勞折斷圈數(shù)（即器械承受75%疲勞預(yù)負荷）后，K3的抗扭轉(zhuǎn)性能顯著降低，而K3XF的抗扭轉(zhuǎn)性能幾乎不受影響。這說明R-相鎳鈦根管銼K3XF的性能穩(wěn)定性較好、疲勞累積對其機械性能的影響較小。

以上結(jié)果顯示，R-相熱處理技術(shù)可有效提高鎳鈦根管銼的疲勞折斷性能，這是由于鎳鈦銼的疲勞折斷來源于加工缺陷和應(yīng)力集中區(qū)域，在循環(huán)載荷下，微裂紋形成、擴展，最終斷裂。R-相熱處理技術(shù)可以通過減少晶格缺陷，從而提高抗疲勞折斷性能。R-相鎳鈦銼優(yōu)越的抗疲勞折斷性能有利于其在彎曲根管預(yù)備過程中，減少器械分離的發(fā)生。

往復(fù)運動模式是一種新型的鎳鈦根管銼運動方式。很多學(xué)者[20,26-28]研究證實，即使相同的器械，在往復(fù)運動模式下的抗疲勞折斷性能顯著優(yōu)于連續(xù)旋轉(zhuǎn)模式。這是因為在連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中裂隙源迅速擴散，而往復(fù)運動則一方面使裂隙源反復(fù)張開和閉合，降低擴散速度，另一方面避免器械在旋轉(zhuǎn)過程中受到持續(xù)阻力，減少器械受到的扭力，此外，增加器械旋轉(zhuǎn)一圈所需要的時間，減少單位時間內(nèi)器械旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)[29]。

R-相熱處理鎳鈦銼與往復(fù)運動相結(jié)合，將進一步提高抗疲勞折斷性能，其代表為TFA[30]。Higuera等[31]比較了TFA和另外2種往復(fù)運動鎳鈦銼（WaveOne和Reciproc）的抗疲勞折斷性能，結(jié)果顯示，TFA的疲勞折斷圈數(shù)高于Wa v eOn e 和Reciproc。究其原因，一方面可能由于TFA的自調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度模式，降低銼在根管內(nèi)受到的扭力和疲勞應(yīng)力；另一方面，WaveOne和Reciproc由M絲鎳鈦絲經(jīng)車磨方式形成螺紋，TFA由R-相熱處理鎳鈦絲經(jīng)扭制方式形成螺紋。如前所述，R-相鎳鈦根管銼的疲勞折斷性能顯著優(yōu)于M絲鎳鈦根管銼[16]。

2.3 抗扭轉(zhuǎn)折斷性能

扭轉(zhuǎn)折斷是指器械的尖端卡頓在根管內(nèi)，但是手柄還在持續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)器械受到超出能承受的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時發(fā)生的折斷[24]。一般用折斷時的斷裂角度、極限強度、屈服強度和韌性表示。其中，斷裂角度較為重要，該值越大，表示器械在折斷前發(fā)生的塑性形變越大，在臨床使用過程中易于觀察，可供預(yù)警[16]。同時，極限強度也具有重要意義，該參數(shù)指器械扭轉(zhuǎn)折斷時的扭力，如果極限強度過小，即使斷裂角度較大，器械也易于斷裂。Lopes等[16]和Shen等[14]報道，K3XF的斷裂角度顯著大于K3，但是，K3XF的極限強度顯著低于K3。Ha等[6]報道兩者抗扭轉(zhuǎn)性能沒有顯著差別。

Wycoff等[32]比較了TF、EndoSequence、Pro-File Vortex這3種具有相似橫斷面形態(tài)、不同微觀結(jié)構(gòu)（分別為R-相、傳統(tǒng)鎳鈦合金、M絲）的根管銼的抗扭轉(zhuǎn)性能，發(fā)現(xiàn)TF斷裂角度最大，極限強度最低，這提示TF的抗扭轉(zhuǎn)性能并不優(yōu)于另外2種鎳鈦器械。Park等[33]通過對鎳鈦銼反復(fù)加載1.0 Ncm扭矩的方式，比較TF和另外4種傳統(tǒng)鎳鈦合金根管銼（RaCe、ProTaper、Helix、Flex-Master）的抗扭轉(zhuǎn)性能，發(fā)現(xiàn)TF的抗扭轉(zhuǎn)性能最差，折斷均發(fā)生在第一次加載扭轉(zhuǎn)應(yīng)力過程中，可能是因為TF的馬氏體相變應(yīng)力閾值較低，而且扭制成形，因此加載扭轉(zhuǎn)力時，器械通過形變來抵抗引起扭轉(zhuǎn)折斷的應(yīng)力，也就是說，相似的扭轉(zhuǎn)力發(fā)生較大的塑性形變。同時，TF橫斷面的核心直徑最低，有報道[34]核心直徑越小，抗扭轉(zhuǎn)性能越差。Yum等[35]和Casper等[36]研究也發(fā)現(xiàn)，TF的抗扭轉(zhuǎn)性能低于CM絲鎳鈦根管銼，也并不優(yōu)于其他傳統(tǒng)鎳鈦根管銼。

為了解決TF易于扭轉(zhuǎn)變形的問題，TFA采用自適應(yīng)往復(fù)運動模式。如前所述，當(dāng)承受扭力增大，TFA順時針旋轉(zhuǎn)角度減小，逆時針旋轉(zhuǎn)角度增大，以降低器械承受扭力，力圖解決扭制鎳鈦銼易于扭轉(zhuǎn)變形的現(xiàn)象，但尚未見相關(guān)研究報道。

3 ，R-相熱處理鎳鈦根管銼的根管預(yù)備成形能力

根管預(yù)備成形是根管治療的重要步驟之一，根管銼的預(yù)備成形能力與其機械性能密切相關(guān)。Bonaccorso等[37]研究表明，彈性更好的鎳鈦銼預(yù)備彎曲根管的成形效果更好。Ebihara等[38]對K3進行熱處理后（模擬K3XF的制造工藝），發(fā)現(xiàn)其彎曲性能提高，同時成形能力也提高。郭宇等[39]對比了K3XF、TF、K3對彎曲根管的成形能力，發(fā)現(xiàn)K3XF和TF對根管順應(yīng)性優(yōu)于K3。這些研究結(jié)果提示R-相熱處理技術(shù)可能通過提高鎳鈦銼的彈性，從而達到提高其成形能力的目的。

Silva等[40]報道TF在根尖1/3導(dǎo)致的根管偏移小于ProTaper Universal。Hashem等[41]對TF、ProFileGTX、ProTaper進行比較，發(fā)現(xiàn)TF預(yù)備彎曲根管的成形能力和中心定位能力均優(yōu)于M絲鎳鈦根管銼ProFile GTX，并且發(fā)生根管偏移最少，而Pro-Taper的根管偏移量最大。Zhao等[42]使用micro-CT對預(yù)備前后根管形態(tài)進行三維重建，發(fā)現(xiàn)TF和CM絲鎳鈦銼Hyflex CM體外預(yù)備上頜第一磨牙近頰根管，均具有良好的成形能力，沒有發(fā)生明顯的根管偏移。

Capar等[43]和Gergi等[9]對比了3種往復(fù)運動鎳鈦銼TFA、Reciproc和WaveOne的成形能力后發(fā)現(xiàn)，TFA的成形能力優(yōu)于或相當(dāng)于后兩者。其他學(xué)者的研究[44-47]也獲得相似的研究結(jié)果，同時，TFA與偏軸心運動鎳鈦銼OneShape和ProTaper Next比較，成形能力均較為理想[43]。

因此，R-相熱處理鎳鈦根管銼的根管預(yù)備成形能力優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鈦根管銼和M絲鎳鈦根管銼；與CM絲鎳鈦根管銼和偏軸心運動銼相當(dāng)，適合預(yù)備彎曲根管，保持根管的原始走向，減少根管偏移。表1主要羅列了文中涉及的鎳鈦根管銼的微觀結(jié)構(gòu)和運動方式。

4， 結(jié)束語

綜上所述， R-相鎳鈦旋轉(zhuǎn)根管銼與傳統(tǒng)鎳鈦根管銼相比，表現(xiàn)出更好的彎曲性能、抗疲勞折斷性能和根管成形能力，具有良好的臨床應(yīng)用前景。但是不同R-相鎳鈦根管銼之間力學(xué)性能存在差異，在臨床工作中應(yīng)針對其各自特點，加以選擇使用。

來源：原創(chuàng)  國際口腔醫(yī)學(xué)雜志