引用本文：张瑷滢，薛明. 根管被动超声冲洗技术及模式[J]. 中国实用口腔科杂志，2024，17（5）：518-521. DOI：10.19538/j.kq.2024.05.002
薛明，教授、主任医师、硕士研究生导师。现任中国医科大学口腔医学院牙体牙髓病学教研室副主任，国家住院医师规范化培训口腔全科基地(中国医科大学)教学主任。兼任中华口腔医学会继续教育部显微根管治疗技术首席推广专家、牙体牙髓病学专业委员会常务委员，辽宁省口腔医学会第六届理事会理事、牙体牙髓病学专业委员会主任委员，《中国实用口腔科杂志》编委，《国际口腔医学杂志》《中国组织工程学杂志》审稿专家。主持辽宁省自然科学基金项目1项、沈阳市科委重点研发项目1项、中国医科大学口腔医学院临床新技术项目2项，参与国家自然科学基金项目2项、省级课题研究3项。参编专著1部，发表学术论文50余篇。摘要：根管冲洗被认为是根管清理和消毒最有效的方法。近年来，动能活化冲洗理论成为热点，其中被动超声冲洗在临床上应用最为广泛。被动超声冲洗分为间断超声荡洗和连续超声冲洗两个模式。文章就被动超声冲洗的原理及两种模式做一介绍。
关键词：被动超声冲洗；连续超声冲洗；间断超声荡洗；生物膜；牙本质碎屑
根管预备是根管治疗成功的关键，其通过机械预备和化学预备有效去除根管内感染源，提高根管治疗成功率，降低再感染的风险。机械预备中产生的牙本质碎屑、根管壁上的玷污层及根管不规则区的细菌生物膜均会导致根管治疗失败［1］。根管系统具有解剖复杂性，除主根管外还存在管间交通、峡部、根间分歧、根尖三角等器械无法进入的狭小盲区，单纯的机械预备无法彻底去除所有区域内的细菌，并且会在器械切削根管过程中产生大量碎屑形成玷污层，堆积在侧副根管及峡部等区域，影响感染源的去除，因此根管的化学预备及根管冲洗十分重要［2］。除根管系统的复杂解剖结构外，生物膜的复杂性及其对抗菌剂的耐药性也极大程度上增加了根管系统的清洁难度。传统的冲洗器冲洗在一定程度上会受到冲洗针头的影响。目前临床常用的冲洗器冲洗针头分为末端开口和侧方开口两种，这两种针头在液体置换距离、液体流速以及冲洗时对管壁的剪切应力分布均有所不同，且在冲洗期间会产生“气锁效应”［3］，严重阻碍根尖1/3的冲洗液置换，影响冲洗效果，增加根管治疗失败的风险。近年来，动能冲洗理论受到广泛关注，超声、声波、激光等冲洗方式均发挥了良好的作用［4］，其中被动超声冲洗（passive ultrasonic irrigation，PUI）在临床上运用更为广泛。PUI可以有效地输送和置换冲洗液，增强冲洗液的效能，相对传统注射器冲洗可减少冲洗液溢出根尖孔的量，从而减少对根尖周组织的损伤［5］。本文将对PUI的原理及两种模式做一介绍。超声波是一种与声音性质相同的振动频率或声波，但频率高于人耳可感知的最高频率，产生超声波有两种基本方法。第一种是通过磁致伸缩将电磁能转化为机械能，在一个手持部件中，各种磁致伸缩金属条被连接到一个稳定的交变磁场中从而产生振动。第二种方法基于压电原理，使用一种晶体对其施加电荷时，晶体便会改变大小从而变形，随后便进入机械振荡且不产生热量。磁致伸缩的运动轨迹为“8”字形（椭圆运动），这一运动轨迹并不适合在根管内运动，且这个装置的另一缺点为作用时会产生热量，需要充分冷却。压电装置在运动轨迹方面比磁致伸缩装置有一定的优势，其产生的运动轨迹为从后向前的线性运动，是根管治疗的理想选择［6］。临床推荐使用压电陶瓷工作原理的超声设备有VDW、赛特力P5、EMS和啄木鸟D600等。最初由Weller等于1980年提出，其原理是将连接在频率为30 kHz的超声波装置上的金属尖/锉插入充满冲洗液的根管中，超声工作尖不主动触碰根管壁，当仪器启动时，其周围会产生声流效应、空穴效应和热效应。PUI通过声流效应和空穴效应产生剪切应力，同时在冲洗过程中通过振荡升高根管内液体温度形成热效应，进而提高冲洗液的物理、化学性能，加强其溶解、破坏和分离管壁上细菌生物膜及组织碎屑的能力。但需要注意的是，在PUI期间，超声器械意外接触管壁，可能会切削部分牙体组织，甚至造成根管形态的改变并引发或产生新的玷污层［7］。1. 1 声流效应 声流是指流体在超声工作尖的振荡下，在其周围以圆形或旋涡状快速运动。超声冲洗过程中在根管内出现声流被称为声流效应。声流效应被定义为发生在声场内小障碍物、小声源、振动膜或导线附近的流动，这种流动是由边界和携带圆形频率振动的介质之间的摩擦力产生的。PUI期间存在此声流效应。超声工作尖处振幅最大，可使声流向冠方运动，当超声工作尖接触根管壁时，振幅大幅度减小。当超声工作尖无法在根管内自由运动时，声流效应将会减弱，但不会完全停止。由此所产生的声流效应与超声工作尖接触根管壁面积成反比。声流的强度与流速直接相关。声流效应引起的剪切流沿根管壁产生剪切应力，可清除根管壁上的牙本质碎屑和生物膜［8］。1. 2 空穴效应 空穴效应是通过高速流动或流动梯度诱导的张力在液体中脉冲形成空穴气泡，这些气泡膨胀后迅速破裂产生集中的能量而形成强烈冲击力，导致强烈的声音和破坏。空穴效应可被定义为新产生的气泡或液体中先前存在的气泡进行膨胀、收缩和变形，这一过程与声能相耦合。PUI期间形成两种类型的空化，分别为稳定空化和瞬态空化。稳定空化可被定义为低振幅超声场中充气体的线性脉动。瞬态空化则会在蒸汽泡经历高能量脉动时出现。当声压足够高时，气泡会被惯性驱动而剧烈破裂，辐射冲击波会产生较高的内部气压和温度。在某种情况下，破裂点的能量足以分解气泡中的气体分子，这些气体分子通过辐射重新结合产生光，这一过程被称为声致发光。只有当超声工作尖在根管内自由振动或无意地接触根管壁时才会发生瞬态空化［6，9］。1. 3 热效应 在PUI期间，使用25 ℃的冲洗液，当冲洗液在超声下激活30 s且未被补充时，靠近超声工作尖侧的根管内温度从37 ℃升至45 ℃，远离超声工作尖侧为37 ℃，外部温度最大值为40 ℃。当冲洗液被连续补充时，温度由37 ℃冷却至29 ℃，外部温度稳定在32 ℃。在这些范围内的温度升高并不会引起牙周膜的不可逆损伤。有研究表明，加热次氯酸钠可提高其对有机物的溶解能力，在相同浓度下，加热的次氯酸钠比未加热的可更有效地去除牙本质碎屑［10］；2%的次氯酸钠冲洗液需300 s才能达到预期效果，而在冲洗前将溶液预热被认为是提高低浓度冲洗液效能的另一方法［3，11］。部分学者认为在20 ~ 45 ℃之间温度对次氯酸钠溶液的杀菌能力无影响；而加热至50 ~ 60 ℃可有效提高次氯酸钠的杀菌、溶解能力；将5%次氯酸钠加热至60 ~ 85 ℃持续4 h，有效氯浓度可增加至6% ~ 9%。将次氯酸钠加热到37 ℃后可保持4 h的稳定期，但温度的升高会对次氯酸钠液体黏度造成一定影响，降低其对生物膜的渗透作用。1. 4 化学效应 次氯酸钠溶液是目前临床应用最广泛的冲洗液，其具有特殊的抗菌作用，特别是针对生物膜中的细菌。其可溶解生物膜和残留牙髓组织，减少细菌脂多糖及脂磷壁酸，亦可作为预备器械的润滑剂［3］。次氯酸钠的化学效应主要是由游离的有效氯产生，当游离氯与生物膜、感染牙本质、牙髓组织发生化学反应后会被迅速消耗，并在超声作用下产生大量气泡，影响次氯酸钠发挥作用，降低对生物膜及感染组织的溶解能力，因此在根管治疗期间需频繁更换新鲜的次氯酸钠溶液以保持其高效的杀菌、溶解能力［12］。此外，次氯酸钠溶液具有较高的pH值，会干扰细菌细胞膜的完整性，造成不可逆的酶抑制，这与氢氧化钙的作用机制相类似。关于次氯酸钠溶液的最佳浓度至今仍未达成共识，大多学者建议的浓度范围为0.50% ~ 5.25%。另一临床常用的冲洗液为17%的EDTA溶液，其通过金属螯合作用可有效去除玷污层、溶解无机物，但抗菌性较差，超声活化对其效能无明显改变，因此建议次氯酸钠超声活化后，经蒸馏水置换，再行EDTA溶液冲洗，以免同时使用时降低彼此浓度，影响冲洗效果。此外，临床中还可使用2%的氯己定溶液进行根管冲洗，当其在根管内激活时间超过30 s且无新鲜氯己定溶液进行补充时，会使根管内温度升高，降低其表面张力，从而有助于提高氯己定在牙本质小管内的穿透能力。氯己定为广谱抗菌剂，能够有效抑制粪肠球菌活性，但缺乏组织溶解能力，因此不能作为主要冲洗液使用。同时，氯己定会与次氯酸钠发生反应，形成一种有毒的棕色沉淀物氯苯胺，故在交替使用期间需经蒸馏水置换后再冲洗。
PUI因其冲洗模式的不同分为两类：间断超声荡洗和连续超声冲洗。两种模式因作用方式不同，产生的效能也有所不同。
2. 1 间断超声荡洗 间断超声荡洗是使用冲洗器将冲洗液间歇性地注入根管内，利用超声器械振荡激活冲洗液，每个荡洗周期后及时补充冲洗液，一般每次荡洗20 s，重复3次，最后用新鲜的冲洗液再次冲洗根管。与连续超声冲洗相比，间断超声荡洗结合化学冲洗液浸泡在临床上使用更为广泛，这种结合方式可通过浸泡来延长冲洗液作用时间，通过动能活化增强冲洗液效能，通过反复启动超声装置来提高清洁效果和生物膜的去除率，通过频繁补充冲洗液以补偿其在化学反应中的消耗［13］。在PUI过程中，超声装置的激活由3个阶段组成：启动阶段、稳定阶段和停止阶段。在最初的50 ms内，通过冲洗液的加速产生声流效应和空穴效应，这一阶段被称为“启动阶段”；随之振荡和声流减慢，趋于稳定后不再有空穴效应发生，称为“稳定阶段”，最后是停止阶段［14］。因此，每次超声设备启动时由于冲洗液加速导致的声流和空穴效应增强，以及冲洗液进入根管不规则区的能力增强，从而导致去除牙本质碎屑的能力增强。间断超声荡洗中需至少启动、关闭3次超声设备，故可经3次“启动阶段”，以显著增强冲洗液对根管内碎屑及玷污层的清理效果。2. 2 连续超声冲洗 连续超声冲洗是将放置在超声仪器中冲洗液容器内的冲洗液通过超声工作尖输送到根管系统进行超声活化。当冲洗液为水时，无法有效清除根管内的牙本质碎屑及玷污层。若使用的冲洗液为次氯酸钠时，需要注意的是因其易结晶，故在连续超声冲洗后需用蒸馏水冲洗管道。这种冲洗方式有助于冲洗液的持续激活并减少一定的冲洗时间，更利于次氯酸钠溶液充分发挥作用。此外，连续超声冲洗具有更高的冲洗速度和剪切应力，特别是在根尖段。研究表明，连续超声冲洗在距根尖3 mm处始终产生较高的流速和剪切应力，仅在≤ 1 mm处略有下降。即使工作尖与根尖孔的距离相对较远，仍可产生一定的空穴效应，促进管壁上细菌生物膜和玷污层的清除。当作用于复杂根管时，连续超声冲洗亦可在更短的时间内将冲洗液输送至根管系统的各个区域。但连续超声冲洗也有一定的不足，由于冲洗速度的增强，冲洗液更易溢出根尖孔，导致根尖周组织损伤和明显症状［15］。临床上若出血量增多或患者出现疼痛时，需及时更换流动水进行冲洗以稀释溢出的次氯酸钠溶液，从而减少根尖部损伤，亦可改换较低浓度的冲洗液。有研究表明，高浓度次氯酸钠溶液可能会导致诊间疼痛［16］。此外，当根管弯度过大时，连续超声冲洗的空穴效应较差，甚至无法将冲洗液输送至根尖孔，从而无法做到PUI，此时可采用声波冲洗或激光冲洗的方式补充不足。2. 3 两种PUI模式的对比 当使用不同冲洗液时，两种冲洗模式的效果也不尽相同。研究表明，当冲洗液为水或EDTA时，两种冲洗模式对于碎屑和玷污层的清理效果没有明显差异。当冲洗液为氯己定或次氯酸钠溶液时，随温度升高，间断超声荡洗可显著增强冲洗液在牙本质小管的渗透性、有效清理根管内碎屑。由于间断超声荡洗能够快速升高根管内冲洗液的温度，更好地增强冲洗液效能，提高冲洗液的组织溶解能力及根管清理效果，目前应用更为广泛，但同时存在升温影响次氯酸钠液体黏度的问题。而连续超声冲洗具有降温作用，使根管内温度升高较小，可减少对次氯酸钠液体黏度的影响，增强对生物膜的渗透作用。此外，虽然两者均为超声活化冲洗，但应用模式不同，在流体动力学及碎屑、玷污层和生物膜的清理效果等方面也略有不同［17］。声流效应是超声冲洗产生剪切力的主要方式之一［8］，其产生主要取决于根管内是否充满液体。连续超声冲洗可持续输送新鲜的次氯酸钠溶液，保证冲洗液时刻充满根管，并及时补充游离有效氯；而间断超声荡洗是超声器械作用于固定量的次氯酸钠溶液，并在超声尖振荡时导致次氯酸钠从工作尖尖端向冠方流动，造成一部分冲洗液流失，从而影响声流效应。另一方面，能否产生最大程度的声流效应取决于超声工作尖能否以全位移振幅振荡。间断超声荡洗时，超声工作尖插入至距根尖孔1 mm处，会偶尔意外接触管壁，抑制振荡的振幅，影响声流效应；连续超声冲洗时，超声工作尖插入的位置离根尖孔较远，可得到更大程度的振幅，从而产生更大的声流效应。因此，连续超声冲洗较间断超声荡洗可以产生更好、更大程度的声流效应，也因此具有更高的冲洗速度和剪切力，可有效地清除管壁玷污层及细菌生物膜，特别是在根尖3 mm处冲洗效率更高［18］。而间断超声荡洗在根尖3 mm处始终产生较低的流速和剪切应力，冲洗时间也更长。但间断超声荡洗在冲洗过程中多次启动、关闭超声设备，较连续超声冲洗可获得更多的启动效应。因此，对于根管内玷污层和碎屑的清理效果而言，间断超声荡洗优于连续超声冲洗；但也有研究结果表明两者对于玷污层和碎屑的清理效果没有明显差异［19］。PUI可引发声流效应、空穴效应和热效应，显著增强冲洗液的物理、化学性能，加强其溶解、清除细菌生物膜及组织碎屑的能力。但也存在一定的不足，如存在器械意外接触管壁、切削牙体组织，甚至造成根管形态改变、引发或产生新的玷污层等问题。目前关于根管冲洗的研究绝大多数为体外实验，结果不一，难以进行直接比较。体外检测指标，如在去除生物膜等方面有证据显示与远期临床疗效相关，而在去除组织碎屑及玷污层方面是否与远期临床疗效密切相关尚无充分证据，且缺乏随机对照临床试验来论证超声冲洗对根管治疗的有效影响，期待今后在这一领域中取得更多的进展。
