應用超聲器械改善預備體肩臺的效果

李思雨，段雪飛，曹 燁△

(北京大學口腔醫學院·口腔醫院， 1.綜合科， 2.修復科 國家口腔疾病臨床醫學研究中心 口腔數字化醫療技術和材料國家工程實驗室 口腔數字醫學北京市重點實驗室，北京 100081)

目前臨床上普遍使用的肩臺形成方法是應用高速金剛砂車針按照顆粒度逐級預備及拋光。由于需要在軟組織附近進行操作，因此往往會存在以下幾個技術難點[1]：首先，高速金剛砂車針預備容易導致牙齦損傷出血，影響視野，繼而難以形成一定寬度、合適形態、合適光滑度的肩臺；其次，牙齦出血影響形成清晰的印模，會直接影響修復體的精度；最后，高速金剛砂車針進入齦下過深可能導致牙齦嚴重損傷,繼而造成牙齦退縮，因此一種無創的、精細的肩臺預備方法日趨成為口腔修復專業的重要需求[2-3]。

超聲器械因其優良的操作手感以及絕佳的軟組織保護特點已經被廣泛應用于口腔醫學中的多個專業領域[4-8]，特別是近年來超聲器械開始被用于嵌體修復洞型的預備以及多冠、貼面的肩臺預備[9-10]，超聲器械可以在不損傷軟組織的前提下對預備體的各個邊緣線進行修整和拋光，形成光滑、精確并具有一定深度的肩臺形狀。國外有研究已經證實超聲器械預備的肩臺邊緣的光滑度比傳統高速金剛砂車針拋光后邊緣的光滑度增加一倍以上[11]，邊緣微滲漏則最多可降低50%[12]。本研究期望通過嚴格設計的隨機對照實驗，對比觀察超聲器械和傳統金剛砂車針肩臺預備后的效果差異，從而為臨床超聲器械肩臺預備的應用提供進一步的證據。

1 資料與方法

本研究經北京大學口腔醫院生物醫學倫理委員會倫理審查批準(批件號：PKUSSIRB-201733022)。

1.1 以制取的聚醚橡膠印模的表面粗糙度反映預備體表面粗糙度的可行性

(1)收集6顆離體上頜前磨牙作為實驗牙，用于制備預備體。離體牙清潔干凈后保存于生理鹽水中，納入標準：牙齒發育正常，牙體完整，非氟斑牙、四環素牙，無齲壞。將同一前磨牙的頰、舌側分別分成兩個區域，即一共4個區域，采用金剛砂車針(MANI公司，日本)依次預備以形成1 mm寬的深凹槽狀肩臺,具體步驟如圖1， 4個區域最終以不同粗糙度的車針形成同種形態的肩臺。(2)用聚醚橡膠印模材(3M公司，美國)制取預備區肩臺印模。(3)預備體及印模表面用三維形貌測量激光顯微鏡(three-dimensional topography measurement laser microscope, 3-D TMLM, VK-X200，Keyence公司，日本)下掃描分析肩臺形態，在不同區域的肩臺中央隨機選擇3個測量區域，每個取樣面積為0.8 mm×0.8 mm，分別測定取樣區域的表面粗糙度(Ra和Rz)并計算均值，比較聚醚橡膠印模和預備體肩臺的表面粗糙度趨勢。

圖1 不同區域的車針預備順序

1.2 采用金剛砂車針與超聲器械預備離體牙肩臺的粗糙度

(1)收集6顆離體上頜前磨牙作為實驗牙，離體牙清潔干凈后保存于生理鹽水中。納入標準：牙齒發育正常，牙體完整，非氟斑牙、四環素牙，無齲壞。將同一前磨牙的頰側使用金剛砂車針(TR-13C、TR-13)預備以形成1 mm寬的深凹槽狀肩臺，隨后采用金剛砂車針(TR-13F、TR-13EF)預備拋光頰側肩臺的近中，采用超聲發生儀(P5XS Newtron, Satelec公司,法國)與超聲肩臺預備套裝完美邊緣肩臺(perfect margin shoulder, PMS，Satelec公司，法國)順序預備拋光頰側肩臺的遠中(圖2)。(2)離體牙的預備區采用聚醚橡膠印模材制取印模。(3)掃描預備體及印模表面，分別在金剛砂車針預備肩臺和超聲預備肩臺區域分別各選取3個測量區域，取樣面積均為0.8 mm×0.8 mm，測得表面粗糙度(Ra和Rz)并計算均值，數據收集處理均采用盲法進行。(4)于牙科顯微鏡(S100/OPMI Pico，Carl Zeiss公司，德國)放大25倍下觀察預備體肩臺并拍照。

PMS, perfect margin shoulder.

1.3 常規金剛砂車針預備肩臺與超聲預備肩臺粗糙度的臨床模擬

(1)收集20顆牙位對稱分布的同頜同名離體前牙，離體牙清潔干凈后保存于生理鹽水中。納入標準：牙齒發育正常，牙體完整，非氟斑牙、四環素牙，無齲壞。離體牙使用人工牙齦(GI-MASK Automix, 康特威爾登特齒科貿易公司，瑞士)及超硬石膏(Royal Rock，佳瑞柯牙科材料制造公司，美國)灌注于仿頭模(日進公司，日本)配套模型的陰模中，隨后將模型固定在仿頭模上，以便進行臨床模擬研究。(2)實驗方法：①同一模型用簡單隨機法確定實驗側及對照側，實驗側采用超聲器械預備，對照側則采用金剛砂車針預備，隨后采用聚醚橡膠制取肩臺區域印模。所有預備體的肩臺預備及印模制取均由同一名修復醫生完成，所有數據均采用盲法進行處理。②牙體預備：實驗側：按超聲器械的預備規范進行，首先應用金鋼砂車針TR-13C與TR-13形成寬1 mm的深凹槽齊齦肩臺，隨后用超聲車針套裝順序進行預備(圖3)。對照側：首先應用金鋼砂車針TR-13C與TR-13形成寬1 mm的深凹槽齊齦肩臺，隨后用金剛砂車針TR-13F精修30 s達齦下0.5 mm，最后用金剛砂車針TR-13EF拋光60 s完成。③聚醚橡膠制取印模，3-D TMLM掃描分析肩臺印模的三維形貌，分別在肩臺的近中、中央和遠中選取3個測量區域，取樣面積均為0.8 mm×0.8 mm，測定印模肩臺近中、中央及遠中的表面粗糙度(Ra)并計算均值，將不同肩臺區域的表面粗糙度(Ra)計算均值得到肩臺整體表面粗糙度(Ra)。

1.4 統計學分析

采用SPSS 25.0統計軟件分析，定量資料用均數±標準差表示，組間差異的顯著性檢驗采用獨立樣本t檢驗。兩組內印模肩臺不同區域和兩組間印模肩臺相同區域的表面粗糙度(Ra)的差異采用雙因素方差分析，應用獨立樣本t檢驗比較兩組間肩臺整體表面粗糙度的差異，P<0.05為差異具有統計學意義。

PMS, perfect margin shoulder.

2 結果

2.1 聚醚橡膠印模的表面粗糙度可以反映離體牙預備體的表面粗糙度

采用不同粗糙度的金剛砂車針預備后的區域表面粗糙度不同(圖4)， 從區域1至區域4肉眼即可分辨出預備體和印模表面都更加光滑，這與金剛砂車針顆粒逐漸變小的趨勢相符合。區域1為金剛砂車針TR-13C預備后，肩臺粗糙紋理明顯；區域2為金剛砂車針TR-13C與TR-13預備后，肩臺比較光滑，紋理變細膩；區域3為金剛砂車針TR-13C、TR-13與TR-13F依次預備后，肩臺光滑，沒有明顯紋理；區域4為金剛砂車針TR-13C、TR-13、TR-13F與TR-13EF依次預備后，肩臺已經非常光滑，幾乎不見紋理。圖4中肉眼觀察即可發現，不同區域的聚醚橡膠印?？梢苑从臣缗_表面的粗糙度，趨勢與肩臺表面的變化相同。

進一步的3-D TMLM掃描結果見表1，不同區域的預備體肩臺和印模肩臺表面粗糙度Ra和Rz相符，趨勢相同，并且這4個區域內預備體和印模之間的Ra和Rz差異均沒有統計學意義，這證明用肩臺印模的表面粗糙度來反映口內預備體肩臺的表面粗糙度是可行的。

圖4 不同粗糙度金剛砂車針預備后的預備體和印模肩臺表面掃描照片

2.2 游離離體牙實驗中，超聲預備后的肩臺比金剛砂車針預備后的肩臺表面粗糙度更低

(1)超聲預備后肩臺比金剛砂車針預備后肩臺的表面粗糙度明顯減小(表2)，在體外離體牙上進行的肩臺預備排除了口內預備的不利因素，其超聲預備后的肩臺Ra平均值為(5.92±2.28) μm，而金剛砂車針預備后的肩臺Ra平均值則高達(18.13±3.77) μm。圖5顯示超聲預備后的肩臺表面大體平整，表面波峰小于金剛砂車針組，表面紋理不規則；金剛砂車針預備后的肩臺呈波浪狀的預備痕跡，形成的溝槽寬度較一致，表面紋理規則。(2)牙科顯微鏡下圖像(×25)見圖6，超聲預備后的肩臺表面光滑，未見明顯紋理，肩臺的內線角非常清晰，肩臺邊緣處的形態完整銳利(藍色箭頭)；金剛砂車針預備后的肩臺表面可見紋理，光滑度稍差，肩臺內線角不夠清晰，肩臺邊緣處有小部分缺損不連續(黑色箭頭)。

2.3 臨床模擬實驗中，超聲預備后的肩臺比金剛砂車針預備后的肩臺表面粗糙度更低

超聲器械組預備體肩臺近中、中央及遠中印模的表面粗糙度(Ra)均明顯小于金剛砂器械組。不論是超聲還是金剛砂車針組，肩臺印模中央區域的Ra值均小于肩臺近中和遠中區域；超聲器械組的Ra值在肩臺各區域間的差異無統計學意義，而金剛砂車針組肩臺中央的Ra值則明顯小于肩臺近遠中區域(圖7)。超聲器械組預備體肩臺印模整體的表面粗糙度(43.85±5.92) μm小于金剛砂車針組(115.33±16.59) μm，且差異有統計學意義(P<0.001)。超聲預備后Ra為(7.42±2.05) μm，而采 用金剛砂車針TR-13EF拋光后Ra亦高達(24.92±4.62) μm，但是均較預備游離離體牙所獲得的肩臺表面粗糙度高，圖8可見超聲預備后的肩臺印模表面在肩臺中央和鄰面區域都更加平整、光滑。

表1 不同粗糙度金剛砂車針預備后的預備體和印模肩臺表面的粗糙度

表2 超聲器械和金剛砂車針預備后的肩臺表面粗糙度

圖5 超聲器械和金剛砂車針預備后的預備體和印模肩臺表面顯微形貌三維重建圖

3 討論

3.1 3-D TMLM

3-D TMLM是一種集顯微鏡、掃描電鏡、粗糙度于一身的非接觸式表面形貌儀，以微米、納米尺度對樣品三維表面形貌進行測量，測量精度可達到0.001 μm，可以完成掃描電鏡無法實現的真彩觀察[13]。

圖6 超聲器械和金剛砂器械預備肩臺的牙科顯微鏡下成像(×25)

* P<0.001.

3.2 以聚醚橡膠印模表面粗糙度反映預備體肩臺表面粗糙度的可行性

以往關于超聲肩臺預備的研究絕大多數基于游離離體牙，體外進行牙體預備后通過直接掃描預備體，獲得肩臺表面粗糙度來比較不同器械的預備效果，但臨床上在患者體內進行肩臺預備的難度要大大增加，一方面存在牙齦軟組織的干擾，另一方面無法獲得像體外預備一樣清晰良好的視野和角度，這些因素都會對形成良好清晰的肩臺產生不利影響。本實驗設計了臨床模擬實驗以反映臨床實際情況，但是臨床上預備體肩臺的表面粗糙度無法通過直接掃描預備體肩臺進行，因此我們設計采用聚醚橡膠印模材制取預備體的肩臺表面印模，隨后通過掃描印模的表面粗糙度來反映預備體肩臺的表面粗糙度，因此我們首先需要證實通過掃描肩臺表面印模來反映預備體肩臺粗糙度的可行性。傳統金剛砂車針表面有不同的顆粒度大小，分別是綠標(如TR-13C)顆粒125～150 μm、藍標(如TR-13)顆粒106～125 μm、紅標(如TR-13F)顆粒53～63 μm和黃標(如TR-13EF)顆粒20～30 μm。采用不同顆粒度的金剛砂車針分區預備離體牙后制取聚醚橡膠印模，分別掃描預備體肩臺表面和印模肩臺表面，比較肩臺表面粗糙度的關系后發現兩者的表面粗糙度相吻合，并且兩者間的差異沒有統計學意義，這證明了以聚醚橡膠印模的表面粗糙度來反映預備體肩臺表面的粗糙度是可行的。超聲器械肩臺預備的臨床實際效果如何，我們還會進一步通過臨床實驗來研究。

圖8 超聲預備后和金剛砂車針預備后印模肩臺表面不同區域的顯微形貌三維重建圖

3.3 超聲肩臺預備后肩臺的表面粗糙度及肩臺形態明顯優于傳統金剛砂車針預備

既往基于離體牙的研究發現，超聲器械用于肩臺預備可以獲得更好的軸壁外形、邊緣形態和更加光滑的肩臺表面，表面粗糙度約為傳統旋轉器械(非金剛砂)的一半[11]。本研究獲得的數據顯示，超聲預備后肩臺的表面粗糙度約為金剛砂車針預備后的1/3。Horne等[11]的研究中超聲器械預備離體牙后肩臺粗糙度(Ra)僅為0.58 μm，低于本實驗所獲得的數據，這是由于該實驗完全是基于離體牙的預備。臨床模擬實驗中的結果可見在肩臺的各個區域，超聲器械的修整效果均優于金剛砂器械，并且使用金剛砂車針進行肩臺修整時，肩臺中央區域的修整效果明顯好于肩臺近、遠中區域，這是因為肩臺中央處較平緩而易于修整，而肩臺的近、遠中由于坡度較大且受鄰牙阻擋因此修整難度增加；使用超聲器械修整肩臺時，可以明顯改善肩臺近、遠中區域的光滑度，獲得與肩臺中央區域類似的修整效果，這提示我們使用超聲器械修整肩臺具有相當的必要性。我們在預實驗中按照該文獻中的預備時間進行預備時發現超聲的震動十分明顯，可能會造成一部分患者的輕度不適，因此在預實驗中設計了多種超聲器械預備時長并分析了粗糙度，最終將超聲器械套裝的臨床操作規范由圖2調整為圖3所示，肩臺的總體預備時間由原來的270 s縮短為160 s，但實驗結果顯示，即使縮短了超聲器械的肩臺修整時間，其肩臺修整拋光的效果仍然優于金剛砂車針。同時我們也確定了適宜的超聲器械修整范圍為0.5 mm，保證在盡量縮短預備時間的前提下達到好的預備效果。

3.4 超聲器械使用體會

超聲牙體預備的原理是通過超聲發生儀帶動工作尖小幅震蕩，磨削牙體組織，替代傳統金剛砂車針高速旋轉磨削牙體組織，其震蕩速度及幅度可以通過超聲發生儀控制，這樣能夠制備光滑一致的邊緣線，避免因旋轉產生的力矩使車針走向發生偏斜，出現凹坑或波浪形邊緣線[14]，但超聲為振動研磨，因此在牙體表面形成痕跡更為隨機，遠不如高速旋轉的金剛砂車針那樣高效、規律[15]。

使用超聲器械進行牙體預備除了可以如前所述獲得更為光滑的肩臺表面和理想的肩臺形態之外，我們經過使用和比較發現，超聲器械用于肩臺預備的優越性較明顯，基于超聲器械的軟組織保護特性，其在預備齦下肩臺時可以不用排齦而直接預備，這樣一方面可以避免對牙齦的損傷,另一方面還可以節約臨床時間,避免患者的不適感覺。此外，超聲器械同樣適用于較窄肩臺的預備，可在不損傷牙齦的同時避免肩臺飛邊的形成。超聲器械預備相對于傳統金剛砂車針預備也存在一些缺陷，首先，其在預備中噪音較大，若預備時間長會造成患者及醫生的不適；其次，其切割效率低，基本只能用于形成肩臺的精細外形，不適用于較多的牙體組織切割。

3.5 超聲肩臺預備的臨床操作建議

預實驗中采用法國賽特力(Satelec)公司和文獻[11]中推薦的步驟進行預備，但是在實際模擬過程中出現了需要修正的操作。首先由于超聲器械切削效率低，如需大量預備牙體則花費時間較長，我們推薦先用金剛砂器械初備至齊齦，再輔以超聲器械修整，以提高臨床效率；其次，超聲器械使用過程中操作者能夠感覺到明顯的超聲震動，可能引發患者及使用者的不適，因此在實際應用中我們調整了不同超聲器械的使用時間，制定了適用于臨床的操作建議：(1)常規高速金剛砂車針牙體預備階段：使用高速金剛砂車針初步形成寬1 mm、齊齦肩臺，與最終肩臺位置間保留0.5 mm左右的超聲器械修整范圍。(2)超聲肩臺預備階段：使用PMS套裝如圖3進行順序的肩臺精細預備及拋光。