生物陶瓷在牙體牙髓中的應用：單牙膠充填是是臨床的新的希望嗎？
【乾貨分享】AAE17筆記┃
眾所周知，現代根管治療的發展與材料的進步密不可分，其中生物陶瓷（Bioceramic, BC）出現和使用得到了廣泛的研究，也一直是討論的熱點。MTA作為第一代的BC最早應用於根尖手術中的倒充填。這當中Prof. Kim Syngcuk對現代顯微根尖手術的定義和提倡，為現在MTA的普及起到決定性的作用，也由此產生大量相關的文獻。
但最近，Prof. Kim不僅在一次學術交流上建議使用新的生物陶瓷材料，如iRoot BP, Biodentin取代過往常用的MTA，而這讓目光聚焦在新材料之上。故此，在AAE17上李亨利特意選擇了由賓夕法尼亞大學核心科研成員的演講。可惜會方僅為本次講座提供了45分鐘，導致內容比較空泛零散，所以李亨利適當地作了一些延伸和整合，目的就是為了給你們帶來更高質量的推送
作者介紹
Bekir Karabucak
D.M.D, M.S.
賓夕法尼亞大學牙體牙髓部門的副教授、臨床導師、臨時主席、博士後項目主管
Dr. Karabucak 在1993年在伊斯坦布爾大學獲得口腔本科學位，然後於1998年在賓夕法尼亞大學完成牙體牙髓的研究生培訓，也同時獲得口腔生物學的碩士學歷。他在美國和國際會議上進行了多次演講，也是Journal of Endodontics的審稿人之一
歷史背景
早在世界大戰期間，由於有大量的傷員需要截肢，那時的醫生已經考慮使用生物惰性的材料去替換。但這樣的惰性材料在最好的情況下也僅僅是形成纖維組織包裹，無法重新引導骨頭的生長，更不可能重新恢復運動功能。在不久之後，科學家就開始把研究重心從替換人體組織的材料轉換到刺激人體細胞組織再生的材料，也就是從生物惰性（Bioinert）到生物活性（Bioactive）的發展，這恰恰也是口腔材料的發展
顯微手術主要包括顯微鏡的使用、超聲工作尖進行根管倒預備和倒充填以提高根尖周手術成功率（Rubinstein & Kim 2002）。過去有各種各樣的材料被用於倒充填，最常見的有銀汞、牙膠尖、玻璃離子、暫封材料（IRM）和SuperEBA等。
然而到了90年代， MTA發明者之一的Torabinejad進行了一個經典實驗，觀察表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）滲透3mm的倒充材料所需要的時間。在眾多材料中，包括銀汞、SuperEBA、IRM在6-57天內被細菌所滲透，唯獨MTA在90天的觀察時間內完全沒有出現任何微滲漏的跡象。 隨後在1998年MTA被FDA認可用於臨床，故在眾多的情況下均被視為選擇材料的金標準。
優點：
化學性質穩定，不被吸收
封閉性高，能抵抗微滲漏
生物相容性好的同時具有一定的抗菌功能
缺點：
操作性差，難以控制
固化時間長
能導致牙齒變色
MTA雖然具備了理想倒充填材料的優點，也一直被視為臨床金標準。但是由於它的臨床性狀類似於濕砂，易粘器械，加大了準確放置材料的難度。所以市場上也出現了各種MTA輸送系統，希望能彌補這個缺點。
然而，MTA還有另一個局限性就是對外界液體敏感，容易被沖刷。當根尖手術進行倒充填時，如果止血不完善，大量的血液滲出會影響MTA的性狀，導致無法形成良好的密封。
以上的這些局限性促進了臨床醫生對新材料的需求，也是日後BC高速發展的主要原因。
雖然市面上有各種形式的BC材料，但其主要成分基本一致，均為：
硅酸三鈣（tricalcium silicate）
碳酸鈣（calcium carbonate）
氧化鋯（zirconium oxide）
氯化鈣（calcium chloride）
其成分與MTA最大的區分就是減少了金屬離子所佔的比例，如鋁離子和鎂離子，特別是改用鋯離子充當阻射劑（radiopacifier），替代MTA常用的氧化鉍（bismuth oxide）
去除金屬離子，尤其是重金屬的最主要原因是克服使用MTA所導致的牙齒變色。Keskin et al. （2015）也證實了所有不含鉍離子的BC材料在接觸不同液體時，顏色穩定不產生任何變化，所以作者建議對於美學區域，使用BC材料（如Biodentine和BioAggregate）替代MTA
親水性無論我們是在根管內使用（如根充糊劑），還是在與牙周組織交界處使用（如側穿修補和根尖倒充填），都無法保證徹底的乾燥。然而過去大部分口腔材料都是疏水性，所以環境中的水分必然影響材料固化，降低其性能的表現。所以BC材料的親水性成為了不可比擬的優勢，也是對比傳統材料最重要的進步
根據上圖的化學反應（A），（B），當以硅酸鈣為基質的BC材料接觸液體時，會反應生成大量氫氧化鈣，提高材料的pH值（pH>12），這就是水化反應（hydration reactions）（Zhang et al. 2009）。而生成的氫氧化鈣隨後與組織液中的磷酸鹽接觸後（C），生成了羥基磷灰石沉澱，這就是沉澱反應（precipitation reaction）（Richardson 2008）
各位一定要對以上兩個反應引起重視，因為BC材料大部分的特性都在這基礎上發生的
抑菌性
共焦激光掃描顯微鏡（confocal laser scanning microscope）觀察糞腸球菌（E.facealis）感染的牙本質與BC Sealer接觸. A-第一天有18%的細菌被殺滅; B-7天後有37%細菌被殺滅; C-30天後，48%的細菌被殺滅
在完全固化前發生的水化反應，形成強鹼性環境，抑制細菌的生長（Wang et al. 2014）
生物活性
A-SEM下iRoot BP和MTA在乾燥環境中的表面；B-SEM觀察到在濕潤環境下表面生成的磷灰石晶體
該特性指的是生物材料引起某種特定的生物學反應。換言之，對於BC材料在沉澱反應中生成的羥基磷灰石或類磷灰石層(apatite-like layer)就是生物活性的表現,又稱為生物礦化（biomineralization） （Tay et al. 2007）
密封性
SEM觀察到牙本質小管中沉澱的礦化物（Reyes-Carmona et al. 2010）
在固化過程中形成的磷灰石當沉澱在材料和根管的接觸界面，尤其還能沉澱於牙本質小管中，從而形成高質量的密封界面，也能提高材料的抗脫位能力 （Gandolfi et al. 2013）
BC材料在根管充填中的應用
通過上述對BC材料特性的理解，不難看出：
BC除了優良的操作性和防止牙齒變色以外，其他表現均和MTA不分上下，臨床的使用也能互為替代。所以BC近年來更著重於作為根管糊劑的發展，使其普偏性逐漸超越MTA
因此，在眾多臨床應用中，作者只選擇了BC材料作為根充糊劑進行討論
傳統根充方法的弊端
傳統根管充填指的是由一個標準主尖聯合多個副尖以及根管糊劑共同充填根管內的空間。其中，牙膠尖僅僅作為根管內的填料，並不能完全封閉根管
從上圖實驗得出，如果根管內僅僅有牙膠進行充填，那麼僅僅2小時細菌就能滲透整個根管長度，其效果與陰性對照組（即空管）無差異。反而在使用糊劑後，滲透時間延長至30天後（Khayat et al. 1993）。所以，我們可以推斷出糊劑才是真正提供封閉根管的作用
▼ 那我們為什麼還要通過各種方法放進儘可能多的牙膠尖進行充填呢？
各種常用的根充糊劑均出現不同程度的收縮，唯獨硅橡膠類的和樹脂類的糊劑會在收縮前出現輕微的膨脹（Zhou et al. 2013）
GP-牙膠尖；SE-糊劑；DE-根管牙本質
傳統的根充糊劑存在的最大弊端就是它的固化收縮和容易被組織液沖走。所以過去對糊劑的使用都追求儘可能的薄，這樣既能最大程度地填滿牙膠之間和牙膠與根管壁之間的空隙，也能避免因其收縮後產生的空隙，如上面SEM圖，明確顯示了牙膠與糊劑與根管壁之間均出現的縫隙（Eldeniz et al. 2005）
然而，在眾多糊劑中唯有BC糊劑在整個實驗過程中完全沒出現收縮，甚至還在固化過程中出現了膨脹。這樣就完美地解決了傳統糊劑的收縮問題。
除外，還有一系列的特性讓BC糊劑為我們帶來真正的3D根管充填的可能性：
由於牙本質本來就含有20%的水分，而且複雜的解剖也使得臨床上難以完全乾燥根管。正因為BC擁有親水性，所以根管的環境更有利於其固化
而當BC糊劑還沒有固化的時候，由於水化反應使pH值高於12，產生類似於氫氧化鈣的抑菌作用
因為BC糊劑的顆粒體積（<1μm）遠小於MTA（5.3μm），也小於牙本質小管的直徑（2-3.2μm），所以BC糊劑能滲透進入牙本質小管深達2mm，從而提供更好的密封性（McMichael et al. 2016）
BC材料的化學及物理性能非常穩定，除非在極端濕潤的條件下，不然基本不會被溶解
根管充填的新主張
臨床使用單牙膠和BC糊劑，也能達到類似於垂直熱壓的糊劑進入側枝根管的效果
以上的這些特性都顛覆了過去傳統的根管充填理念，在如今糊劑既不會收縮又具有親水性的情況下，牙膠就不再用於佔有盡量多的根管空間。
臨床上，如果有辦法能達到根管內所有空間被BC糊劑均勻的充填，那麼是否還需要使用牙膠尖呢？
當然，目前還沒能找到能確保均勻輸送糊劑到達根管內所有間隙的方法，所以對於根管充填的新主張還是建議單牙膠尖和BC糊劑的聯合使用。這裡牙膠尖的作用類似於活塞蹦，利用液壓的產生使糊劑能更好地進入不規則的解剖區域和一些側枝根管內。另外，也能作為樁道預備或日後再治療的通路保存。
優點：
避免使用高溫融化牙膠，因為現在已經有實驗證明過高的溫度（>140°）能影響BC糊劑的物理性能，如固化時間和流動性（Qu et al. 2016）
因為單牙膠充填不需要額外的器械在根管內使用，所以不用在強調根管的錐度預備，能更好地保存牙體組織，實行微創根管治療（MIE）的理念，延長牙齒的遠期存活率
重新以糊劑作為根充主要材料，避免了牙膠固有的局限性
李亨利的聽課感想
李亨利的單根充填病例
BC類糊劑的出現和單牙膠充填的推廣，確實降低了根管充填的難度，尤其有利於提高全科醫生對根管治療的完成質量
雖然BC糊劑生物相容性高，但李亨利還是不主張過多地把糊劑推出根尖孔，因為在這過程中容易把根尖部的感染物質同時帶到根尖周組織，形成更難控制的根尖外感染
大家切勿過於簡單化單牙膠充填技術，因為這仍然需要精準地匹配根尖孔大小和根管錐度，否則容易出現大量超充，或者牙膠尖過細未能產生預期的液壓，無法很好地輸送糊劑
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擁有香港大學臨床碩士學歷，接受香港專科培訓的牙體牙髓醫生。現奔走於深圳、香港、廣州多地，致力為內地患者提供規範和專業的治療體驗，更樂於與各位同行分享循證牙體牙髓病學的理念。
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掃描二維碼成為循證醫學的一員文章來源：循證根管李亨利微信公眾號授權轉載
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