同步冲洗对牙科旋转NiTi器械循环疲劳抗性的影响及机制研究

Study on the Effect and Mechanism of Synchronous Irrigation on the Cyclic Fatigue Resistance of Dental Rotary NiTi Instruments

作者信息Xinyu Fang, Haixia Li, Yuxian Cao, Shumao Li, Jing Xu, Jing Cao, Huanze Deng, Wenjing Liu, Chunhao Yang, Haoning Tang, Yanfeng Li
PMID42612592
发布时间2026-08-18
DOI10.1016/j.identj.2026.111087

实验完整度

包含动态循环疲劳测试(体外模型)、断裂长度对比、SEM微观形貌分析(轴向和断口)、XRD相组成分析、DSC相变温度分析以及EDS元素分析,涵盖功能验证和机制验证。

主要模型

NiTi旋转器械(十种,包括PTU F1、PTG F1、WO、WOG、RPC、RPCB、TF、TFA、HCM、HEDM) 金属弯曲根管模型(不锈钢,直径2mm,曲率角60°,曲率半径6mm)

重点核对

冲洗组和非冲洗组每组样本量n=12 冲洗流速25 mL/min,冲洗角度15°,冲洗液为蒸馏水,温度24 ± 1°C 动态循环疲劳测试:5 mm往复轴向位移,尖端插入20 mm 环境温度24°C 断裂时间(TtF)记录

摘要

目的:探讨同步冲洗对旋转NiTi器械循环疲劳抗性的影响,并通过微观形貌和相变分析其循环疲劳抗性机制。方法:选用十种NiTi器械—Protaper Universal F1(PTU F1)、Protaper Gold F1(PTG F1)、WaveOne(WO)、WaveOne Gold(WOG)、Reciproc(RPC)、Reciproc Blue(RPCB)、TF、TFA、HyFlex CM(HCM)、HyFlex EDM(HEDM)—每种24支随机分为两组(n=12):冲洗组(根管预备过程中对器械本体进行同步冲洗)和对照组(不冲洗)。在金属弯曲根管模型中进行动态循环疲劳测试,记录断裂时间(TtF)。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射(XRD)研究断裂机制。结果:同一NiTi器械在冲洗组的TtF比非冲洗组提高22%至126%(P < .01)。SEM显示冲洗组NiTi器械的轴向裂纹数量和最大扩展面积比显著高于非冲洗组(P < .05)。相分析表明,在24°C下,PTU F1、TF和TFA的基体相主要为奥氏体,而其他NiTi器械由R相、奥氏体和少量马氏体的混合相组成。结论:根管预备过程中的同步冲洗可将NiTi器械的动态循环疲劳性能提高22%至126%,并提高根管治疗效率。其作用机制是通过热力学效应延缓疲劳裂纹的萌生和扩展并调节相组成。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
同步冲洗对牙科旋转NiTi器械动态循环疲劳抗性的影响及其机制是什么?
核心机制
同步冲洗通过持续对流冷却抑制NiTi器械的奥氏体相变,保持材料内较高的马氏体/R相体积分数,从而提高延展性,延缓疲劳裂纹的萌生和扩展,最终延长器械的循环疲劳寿命。
主要证据
动态循环疲劳测试显示冲洗组TtF显著提高22%至126%;SEM显示冲洗组轴向裂纹数量更多但最大裂纹扩展区面积比更大,提示多路径小规模裂纹扩展模式;XRD和DSC分析表明冷却条件有利于保留马氏体/R相。
研究意义
同步冲洗可提高根管治疗效率,为临床预防NiTi器械断裂提供理论依据,并为优化NiTi器械制造工艺提供参考。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

循环疲劳测试

评估同步冲洗对十种不同NiTi器械动态循环疲劳寿命的影响

使用金属弯曲根管模型,在动态模式下(5mm往复轴向位移)测试冲洗和非冲洗条件下各器械的断裂时间(TtF),并记录断裂长度。

2

断裂长度比较

验证测试模型的可靠性,比较不同测试条件下的断裂位置差异

测量动态冲洗组、动态非冲洗组和静态非冲洗组的断裂长度,并利用数字卡尺记录。

3

X射线衍射(XRD)分析

表征各NiTi器械在室温下的晶体结构和相组成

从每种器械尖端切割样本,制备横截面,利用X射线衍射仪测试,通过Jade软件和ICDD PDF-4数据库进行物相鉴定。

4

差示扫描量热法(DSC)分析

确定各NiTi器械的相变温度

从每种器械切割约5mm段,在氮气气氛下进行加热-冷却循环,记录温度-热流曲线,用切线法确定相变温度。

5

扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析

观察断裂器械的轴向表面和断口形貌,并分析元素组成

利用SEM观察断裂面及轴向表面(断口下方0.5mm),计算轴向裂纹数量和最大扩展区面积比,并使用EDS分析元素组成。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路
验证细胞功能变化
验证免疫效应

产品清单

实验环节名称品牌货号
X·smart plus根管马达Dentsply--
CHIROPROL冲洗器Bien Air--
恒温水浴Changzhou Langyue Instrument Manufacturing Co., Ltd.--
温度计Medas Instruments Co., Ltd.--
X射线衍射仪RigakuSmartLab
差示扫描量热仪Mettler-ToledoDSC1
扫描电子显微镜ZeissGeminiSEM
数字卡尺Mitutoyo--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
循环疲劳测试
仪器型号、尺寸、锥度、运动方式,弯曲根管模型参数(曲率角、半径、内径),动态轴向位移量,冲洗液类型、流速、角度、温度,样本量每组12个
阅读提示:材料与方法中的'循环疲劳实验'部分
断裂长度比较
断裂长度测量方法,三组设置详请
阅读提示:材料与方法中的'循环疲劳实验'部分
XRD分析
测试温度、辐射类型、电压、电流、扫描速率、2θ范围、步长、样本制备方法(研磨抛光流程)
阅读提示:材料与方法中的'X射线衍射(XRD)分析'部分
DSC分析
样本重量、加热/冷却速率、温度范围、恒温时间、气氛条件
阅读提示:材料与方法中的'DSC'部分
SEM和EDS分析
轴向表面观察位置(断口下方0.5mm)、放大倍数范围、裂纹数量统计方法、最大扩展区面积比定义、元素分析条件
阅读提示:材料与方法中的'微观形貌观察和元素分析'部分