过氧乙酸对热处理镍钛机用根管锉动态循环疲劳的影响（伊拉克）
介绍
过氧乙酸是过氧化氢和乙酸在水溶液中的混合物。它是一种众所周知的氧化漂白剂，通常用作处理受污染表面、机器和设备的杀菌消毒剂。它对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌、酵母和病毒具有广谱活性。它可以快速有效地去除有机物而不留任何残留物。其分解产物（乙酸、过氧化氢、水和氧气）的低毒性是其在使用中非常吸引人的优势之一。此外，它在有机物和低温悬浮液存在下仍然有效，具有长期应用的潜力。然而，它的应用受到其强腐蚀性的限制。在牙科中，它用于设备、印模和牙胶的杀菌消毒。此外，由于其抗菌和组织溶解特性，它也被认为是一种有前途的根管冲洗剂。
它用于灭菌或消毒的不同设计，包括不同的浓度、接触时间和温度。研究表明，对化学消毒最具抵抗力的萎缩芽孢杆菌孢子在与0.2％PAA接触40分钟后可被有效消灭。人轮状病毒可被0.014％PAA作用30分钟杀死。埃可病毒1型、脊髓灰质炎病毒1型、柯萨奇病毒B5、人轮状病毒和噬菌体f2需要较低的灭活浓度。猴轮状病毒SA11最敏感，仅可被0.002％灭活。在低浓度的PAA下，研究表明该酸可在0.0007％的浓度下有效杀死细菌，但对杀死病毒效果不是很好。然而，其他研究人员指出，病毒灭活的最低剂量为12ppm（0.0012％）。 病毒（HBV、HIV）和细菌繁殖体的破坏仅需 5 分钟，而杀孢子功能则需浸泡在 0.35% PAA 中 10 分钟。Ossia- 和支持物暴露在 0.35% PAA 中 10 分钟以杀死孢子活性。
在牙科中，在消毒藻酸盐印模时，用 0.2% 过氧乙酸浸泡的效果与用 2% 戊二醛、2.5% 次氯酸钠 (NaOCl) 和氯己定 (CHX) 浸泡的效果一样好。在正畸学中，建议使用 0.25% PAA 对正畸钳进行 10 分钟的消毒。此外，它还可以快速消毒牙胶。0.2% PAA 在消毒 5 分钟后对受枯草芽孢杆菌污染的聚丙烯酸树脂实现了高水平的消毒。在一项研究使用 PAA 对牙科设备的灭菌能力和可能产生的不良影响的实验中，等人证明，不锈钢牙科器械可以在 0.25% PAA 中有效安全地消毒 20 分钟，同时造成的腐蚀损坏最小。
根管治疗是一个多阶段治疗，其中使用各种器械来实现根管的良好清洁和成形以及消除细菌菌群。虽然一些根管内器械是一次性的，例如根管锉，但制造商包装的成品并非无菌，因此应在首次使用前进行灭菌。此外，包装上清楚地标明内容物非无菌。此外，它们的表面可能被金属刺和碎片污染。在某些情况下，在新的或未使用的锉上观察到上皮细胞，因此使用前的灭菌似乎是必不可少的要求，而 PAA 是推荐的材料之一。
NaOCl、EDTA 和过氧化氢等冲洗剂的联合使用对有效的根管预备和清洁有显著影响，进而对器械性能起着很大的作用。许多研究已经使用 PAA 来改善根管系统的清洁和消毒。1% PAA 对粪肠球菌有良好的杀菌效果，其杀菌效果与 2.5% NaOCl 和 2% CHX 相当。另一项研究表明，使用 4% PAA 可以显著消除和溶解混合生物膜。在 5% 浓度下，PAA 对牙髓组织溶解的效果与 2.5% 和 5.25% NaOCl 相同。它的抗菌作用和消除玷污层的能力使 PAA 成为一种很有前途的冲洗剂，将加快和简化根管预备。在一项关于 0.05% PAA 与机械器械联合使用的研究中，Gomes 等人用它代替2.5% NaOCl 去除玷污层。然而，在冲洗或化学灭菌/消毒过程中，根管器械暴露于化学药剂中可能会导致表面变化和腐蚀，从而影响根管锉的切割效率、整体强度和抗折强度。
现代牙科治疗中，常用的根管治疗器械为机制根管器械，尤其是镍钛合金根管器械。镍钛器械具有耐腐蚀、超弹性等优良性能，并具有良好的形状记忆能力，使其能够轻松进入复杂的根管系统并实现所需的清洁和准备。尽管具有这些优良性能，但疲劳失效可能导致器械在根管内折断。
弯曲和扭转应力是导致锉刀意外断裂的最重要因素。在根管预备过程中，锉刀尖端可能会弯曲，或者锉刀的一部分可能会在根管内弯曲，而锉刀的其余部分仍在旋转，从而使锉刀的抗扭转能力超载。当锉刀受到反复的压缩和拉伸时，可能会发生循环疲劳失效。循环疲劳应力会导致锉刀表面形成微裂纹，通常从器械外部最小的缺陷开始。在制造过程中，锉刀的材料、设计、几何缺陷、内含物、孔隙率和过热都可能导致疲劳失效。此外，温度和冲洗剂类型等环境因素也可能影响锉刀的强度。
因此，当器械与灭菌剂接触时，器械具有足够的抗疲劳性非常重要。由于 PAA 用作根管中的灭菌剂和冲洗剂，其对高浓度和低浓度热处理 NiTi 锉的影响值得研究。然而，文献中没有关于 PAA 对根管器械循环抗疲劳性影响的信息。因此，本研究的目的是评估两种浓度的 PAA（0.002% 和 0.35%）对根管锉循环抗疲劳性的影响。
本研究检验的零假设为：（1）当三种热处理NiTi根管锉暴露于较低浓度的PAA（0.002%）时，其抗循环疲劳性能不会受到显著影响；（2）当PAA浓度较高（0.35%）时，对三种热处理锉的循环疲劳性能没有显著影响。
2。材料和方法
2.1 样品归档与准备
选择了 54 把热处理过的镍钛根管锉进行疲劳测试。所有器械均为同一型号和锥度（#25，0.06）。在 20 倍放大倍数的立体显微镜（日本明治公司）下观察这些锉，以确保它们没有缺陷。表 1 提供了有关不同锉的更多详细信息。
表 1：设备组及其特性。
每组将 18 根未使用过的锉刀分为 3 个子组（n = 6）。样本量是在对每组两根锉刀进行初步研究后确定的。第一子组中的锉刀未经处理，作为对照组。第二组中的每个锉刀在 35 °C 的 0.002% PAA（Inc.，UK）中浸泡 10 分钟，而第三组中的每个锉刀在 35 °C 的 0.35% PAA 中浸泡 10 分钟。PAA 溶液由 5% 原液新鲜配制。浸泡后，用蒸馏水彻底冲洗锉刀并干燥，以消除 PAA 的任何影响。
2.2 循环疲劳试验
使用人工根管在 35 ± 1 °C 下检查锉的循环疲劳抗力。人工根管在氧化锆块中创建，尖端直径为 0.6 毫米，半径为 6.06 毫米，曲率角为 45°。根管的曲率始于距根尖约 2.5 毫米处，在距根尖约 5.5 毫米处达到最大曲率（图 1）。它们在预烧结的氧化锆块上制备，然后在烧结炉（VITA，德国）中以 1500 °C 烧结 1 小时，以获得足够的强度以获得根管体。
图 1：带有人工根管的氧化锆块，用于根管锉的循环疲劳测试。
为避免滑出并便于在测试过程中很好地观察器械，模拟根管用玻璃板覆盖。根据制造商的建议，WOG 锉以往复模式（顺时针 + 逆时针）旋转，而 OC 和 PTG 锉仅顺时针旋转。轴向运动通过扭矩控制电动机（X-Smart， Maife，瑞士）以 350 rpm 的恒定速度往复进行，直至锉刀断裂。所有锉刀的轴向运动（动态）为 3 毫米，每次位移需要近 2 秒以模拟实际临床情况。这是通过锉刀轴上的环形线实现的，因为它们间隔 1 毫米。每个动态运动周期都包括一个进出步骤：首先将锉刀插入至整个工作长度，向外移动 3 毫米（3 条环形线），然后向内移动到整个工作长度。 每次更换锉刀后，都用盐水冲洗人工根管，以减少器械与根管壁之间的摩擦。
使用 1/100 秒计时器计算断裂时间。本研究的实验部分由专业牙医进行，时间由助手记录。断裂循环次数 (NCF) 的定义是将断裂所需的时间转换为十进制单位，然后将时间乘以指定的每分钟旋转次数。对九个子组 (n = 54) 的 NCF 数据取平均值，以计算每个子组的平均 NCF 值。使用数字卡尺 (Inc.，日本) 测量断裂段的长度。
2.3 断裂分析
使用扫描电子显微镜（40 VP，Smart SEM，蔡司，英国）以不同的放大倍数（×200 - ×5,000）观察断裂锉刀的横截面和侧面。疲劳迹象主要出现在四个区域：[1] 裂纹萌生，微裂纹形成并开始扩展；[2] 裂纹扩展，裂纹继续扩展；[3] 过应力或过载区（通常是浅凹痕断裂或延性失效）和边缘磨损迹象，包括横截面轮廓变圆和刀刃锋利度丧失。
2.4 统计分析
记录每个亚组NCF的均值和标准差。-o-Wilk正态性检验显示NCF数据服从正态分布，因此采用独立样本t检验来定义低浓度和高浓度酸暴露前后亚组之间的统计学差异。之后采用单因素方差分析检验找出酸暴露前、低浓度暴露后、高浓度暴露后各主组之间的差异。检验之后再进行方差分析以验证各主组之间差异的显著性。由于破碎片段长度数据不服从正态分布，因此采用非参数检验来比较结果。采用Mann-U检验来比较实验亚组与对照组的破碎片段长度，采用-检验来比较主组之间的数据。 使用SPSS软件22.0版本（IBM公司，美国）进行统计分析，所有检验均在95％的置信水平和P <0.05下进行。
3.结果
如表2和图2所示，PTG的抗循环疲劳性能最高（1437.33±67.59），OC的抗循环疲劳性能最低（1103.67±18.96）。在0.002%PAA浸泡后，所有试验组的抗循环疲劳性能均下降，除PTG组外（P=0.209），差异均有统计学意义。在0.35%PAA浸泡后，所有试验组的抗循环疲劳性能均出现更明显的下降。 当 PAA 浓度为 0.002% 和 0.35% 时，OC 降幅最大（分别为 12.53% 和 30.44%），其次是 WOG（分别为 0.002% 和 0.35% 时 8.37% 和 17.10%）和 PTG（分别为 0.002% 和 0.35% 时 2.99% 和 13.96%）。
表 2：测试文件失败的循环次数的平均值和标准差 (SD)。
*使用独立样本 t 检验确定统计学上的显著差异。
图2：所测试锉组抗循环疲劳性能的平均值和标准差。
酸暴露前，PTG组抗疲劳能力最高，OC组最低，暴露于两种浓度的酸后，均表现出相同的趋势。从主要组间比较来看，未处理的OC组与WOG组之间的差异有显著性（P=0.04），其余各组之间的差异均高度显著（表3）。
表3：在0.002％或0.35％PAA中浸泡前后通过ANOVA/多重比较获得的NCF的P值。
*P≤0.05，有统计学意义差异。
表 4 显示了各组断裂段长度的平均值和标准差。在没有 PAA 暴露的情况下，OC 的段长度最短，而 WOG 的段长度最长。除 PTG 和 WOG（P = 0.130）外，各组之间的差异均具有统计学意义（见表 5）。然而，在 0.002% 或 0.35% PAA 的酸暴露后，除 OC 和 WOG 之间的差异外，其他组之间没有统计学意义。
表4：被测锉的骨折段长度的平均值和标准差（SD）。
*使用Mann-U检验进行比较，当P < 0.05时认为差异具有统计学意义。
表5：经-检验的测试文件组间片段长度多重比较的P值。
如图3所示，对控制组断裂面附近的SEM分析显示，所有测试锉均出现不规则的断裂线，尤其是OC处的微裂纹（粗箭头）。然而，浸泡在0.35％PAA中的PTG和WOG锉显示出更强的微裂纹证据。此外，在0.002％PAA处理组中发现了锉边缘的金属磨损迹象。在0.35％PAA浸泡后，磨损逐渐增加，尤其是在OC和PTG浸泡后。横截面显示了各组的机械损伤特征。可以识别出裂纹起始区（虚线）和具有孔隙和凹坑的过载快速断裂区（细箭头）。与对照组相比，酸处理组的横截面轮廓变得更圆润。OC显示出强烈的失效迹象，即大量的凹坑。
图 3：破损锉的扫描电子显微镜图像：
（a）对照组；
（b）0.002% PAA 亚组；
（c）0.35% PAA 亚组，断裂锉的侧视图，显示断裂点附近有大量裂纹（粗箭头），短直线表示切削刃上的表面磨损（腐蚀）。裂纹起始区（虚线）和表面凹陷腔（细箭头）的横截面视图。
4。讨论
循环疲劳可能导致根管锉在弯曲的根管中旋转时在最大弯曲点发生意外故障。先进的镍钛锉在灭菌或根管冲洗过程中可能会接触到聚丙烯酸 (PAA)。因此，循环疲劳测试对于向牙医提供有关 PAA 对锉抗断裂性的可能影响的信息是必要的。这项研究比较了三种热处理的镍钛根管锉在较低浓度 (0.002%) 或较高浓度 (0.35%) 的 PAA 中浸泡 10 分钟之前和之后的循环疲劳。选择 0.35% 浓度是因为其具有快速的杀菌效果，而选择 0.002% 的较低浓度是因为其有效的消毒能力。由于 PAA 在根管治疗中的使用量高达 5%，本研究的结果引发了人们对这种酸对锉的不利影响的担忧。
本研究的主要目的是测试 PAA 暴露对不同类型锉刀循环疲劳性能的影响。为了保持一致性，每个子组内的锉刀都进行了标准化，即锉刀为同一类型，并使用独立样本 t 检验将每次处理后的结果与同一类型的对照组进行比较。锉刀设计、所用合金和移动方式对用 PAA 处理的锉刀的影响值得研究。这可以通过比较不同类型的设计、材料和操作说明的商用锉刀来证明。在本研究中，选择了三个尺寸和锥度相似的热处理 NiTi 锉刀，并在标准化实验条件下进行测试。由于 PTG 和 WOG 在制造过程中的热处理方面相似，因此两者之间的比较反映了锉刀移动方式和横截面设计的影响。另一方面，PTG 和 OC 都具有三角形横截面并连续顺时针旋转，但它们是由不同的合金制成的。因此，它们之间的比较反映了锉刀材料对抗循环疲劳性的影响。
根据本研究的结果，0.002% 或 0.35% PAA 对锉的循环疲劳抗力有显著影响，但用 0.002% PAA 处理的 PTG 除外。因此，第一个假设被部分拒绝。第二个假设被完全拒绝，因为暴露于 0.35% PAA 显著降低了所有测试锉类型的循环疲劳。
对未经浸泡处理的锉进行循环疲劳试验的结果表明，PTG 锉的抗疲劳性最高，其次是 WOG 锉，而 OC 锉的抗疲劳性最低。这一趋势与 Abdul-Zahra Al 等人对未使用 PAA 的 WOG 和 OC 锉的研究结果一致。他们研究的结果也支持了本研究的结果，他们声称 OC 锉的抗循环疲劳性低于 WOG 锉。至于 OC 和 PTG 之间的比较，本研究的结果也与 Uygun 等人的报告一致，他们报告称 PTG 锉与 OC 器械相比具有更高的抗循环疲劳性。另一方面，本研究的结果与和的结果不一致，他们证明连续旋转的 PTG 在比往复式 WOG 更少的疲劳循环次数下失效。可以认为这种分歧是由采用的不同实验设置引起的。
影响锉刀抗循环疲劳性能的主要因素包括锉刀类型、锥度、横截面设计、制造工艺和材料等。在循环疲劳试验中，最大应力点影响NiTi机加工器械的疲劳寿命，金属体积越大，疲劳性能越差。总体上，PTG和WOG有相似之处，都是采用复杂的专利冷热工艺制备，都采用金加工技术，且D1和D3之间的锥度不变，从D4到D14锥度逐渐减小。但两种锉刀也有区别，PTG的凸三角形横截面设计不同于WOG带有两个切削刃的平行四边形设计。锉刀横截面的设计已被证实是扭转或拉伸作用下机加工器械应力分布改变的原因。有限元分析表明，三角形横截面设计比方形横截面设计具有更高的抗循环疲劳性能。 这是因为与方形横截面和类似直径的锉相比，三角形横截面的锉的金属质量较小。
因此，在本研究中，PTG 中的三角形横截面与 WOG 锉的平行四边形横截面的附加金属质量相比，金属质量更小，因此可能具有更高的抗循环疲劳性。这一发现与以前的研究报告一致，这些研究报告称，由热处理合金和小横截面制成的锉具有更大的抗循环疲劳性。此外，横截面设计可能会影响锉与管壁的啮合和应力的产生，也有助于减少扭转应力。研究表明，金属质量的大小会影响机加工器械的抗疲劳性。在动力学方面，虽然研究表明往复运动可以提高锉的抗疲劳性，但横截面设计似乎更有影响力，正如本研究所示。据说，与具有三角形和 S 形横截面的机加工器械相比，具有矩形横截面的机加工器械具有较小的弹性、沿长度的应力分布较小、应力集中度最高。因此，矩形横截面设计更容易发生塑性变形。
PTG和WOG材料的抗循环疲劳性能优于OC。这可能与合金和丝材的类型、锉刀的设计以及所采用的热处理方法有关。OC由C丝制成，而PTG和WOG由先进的冶金金丝和两相转变热处理合金制成，主要涉及两个步骤：初始电解抛光和后续热处理。此外，OC具有可变的非对称偏心横截面，尖端处为凸三角形，冠部为S形。在PAA暴露后，材料的性能呈现出相同的趋势，其中PTG的性能最好，其次是WOG，而OC的抗循环疲劳性能最低。到目前为止，还没有关于PAA对热处理机械化NiTi器械影响的研究。在浸泡在0.002％PAA中的条件下，各样品的抗循环疲劳性能均下降。PAA浓度对PTG锉没有显着影响。 但PAA浓度（0.35%）显著降低了各类型材料的抗疲劳性能，其中PTG的抗疲劳性能最好，其次是WOG和OC。这可能是由于PAA对锉材料有腐蚀作用所致。等人还指出，PAA在浸入的NiTi合金中产生了弥散的击穿电位。
就酸的影响而言，本研究结果与 Lin 等人的研究结果一致，他们报告称，NiTi 丝在暴露于酸性溶液后，其耐腐蚀性显著降低。至于酸对 NiTi 合金机械性能的影响，本研究结果与 Lin 等人的研究结果一致，他们表明，在酸性 pH 条件下，NiTi 丝的三点弯曲强度显著降低。研究表明，随着酸浓度的增加和 pH 值的降低，腐蚀效应会变得更强。因此，在较高酸浓度下锉的加速腐蚀效应可能导致其循环疲劳抗力显著降低。
有趣的是，无论采用何种治疗方法，OC 锉的断裂部位都位于根管曲率的起始点附近，而 PTG 和 WOG 的断裂部位则位于曲率中心附近。锉中的局部应力集中决定了裂纹起始和随后断裂的位置，这可能是由于微观缺陷或微裂纹造成的。目前的结果与 Uygun 等人的报告一致，他们报告称 PTG 组的碎片长度（5.34 ± 0.53 毫米）大于 OC 组（4.54 ± 0.2 毫米）。在本研究中，OC 的断裂碎片长度（2.57 ± 0.087 毫米）也小于 PTG（4.06 ± 1.09 毫米）。另一方面，这一发现与等人的发现不一致，因为 WOG 和 OC 的碎片长度相当。同样，两次酸处理后的碎片长度结果（表 4）也不是很一致。 但这些差异需要进一步研究以确定影响因素。OC 横截面的修改设计可能会改变最大应力点的分布。各组之间的断裂碎片长度差异可以归因于测试条件、所用合金的性质或锉内部原始缺陷的影响。
对照组的扫描电子显微镜分析显示出机械故障迹象，例如微裂纹、裂纹扩展和过载区域。然而，经酸处理的子组显示出进一步的磨损迹象，例如边缘变平和横截面变圆，以及与酸浸相关的点蚀。这些迹象在 OC 中很明显，证实了 PAA 浸泡对测试锉的循环疲劳的不利影响。
在研究 NiTi 机械锉的循环疲劳性能时，实验室的一个重要缺点可能是导致疲劳失效的多种因素，例如研究环境、材料特性、具体设计和测试器械的尺寸。所有这些都使得很难测量单一变量对根管锉循环疲劳抗力的影响。这些实验室研究结果的临床相关性很难评估，因为实验条件不同于临床根管内器械，在临床根管内器械中，锉失效可能是由于同时作用的因素（循环疲劳和扭转应力）造成的。此外，Yao 等人证明，虽然拔牙可以模拟临床情况，但在解剖学上并不标准化。因此，拔牙不是检查 NiTi 锉循环疲劳抗力的最佳方法。在本研究中，使用人工根管来排除除循环疲劳变量之外的所有变量。
通过使用槽块或弯曲金属管沿倾斜平面旋转锉刀，研究了机用 NiTi 锉刀的抗循环疲劳性能。性能测试可以在动态或静态模式下进行。在静态模式下，器械在人工根管中以恒定长度旋转，没有任何轴向运动。然而，在动态模式下，锉刀在人工根管中以轴向运动旋转。在模拟临床情况时，动态模式比没有轴向运动的模式更真实；因此，本研究采用了动态模型。此外，与其他两种锉刀相比，WOG 锉刀使用的往复运动可能会带来一定程度的不一致结果。此外，为了提供类似的模拟，本研究是在 35°C 下进行的，这是报道的根管内温度。然而，也有人提出 NiTi 锉刀可能会受到根管内温度的影响。
需要通过进一步的化学分析来研究 PAA 对测试锉刀化学成分的影响，这可能是由于腐蚀引起的。此外，可以研究样品的断裂特性，以确认锉刀类型的失效模式和机制。
使用商用机器制造的根管锉进行根管治疗时，建议避免使用灭菌剂 (PAA)，以防止出现不良的疲劳失效。
5 结论
在本体外研究的局限性内，可以得出结论，使用浓度相对较高（0.35%）或较低（0.002%）的 PAA 灭菌剂对用于根管治疗的热处理 NiTi 锉的循环疲劳性能有不利影响。PTG 锉的抗疲劳性在所有实验组（包括 OC 和 WOG）中是最好的，可以与 0.002% PAA 一起灭菌或使用，而不会显著降低其抗疲劳性。然而，使用高浓度的 PAA 进行灭菌/消毒或作为冲洗剂与热处理 NiTi 机械锉一起使用是不可行的。在低浓度的 PAA 下，PTG 锉可以安全地用于临床根管治疗。
利益冲突