在体内和体外比较Vector系统和传统龈下洁治的效率

。在间隔40秒的周期中，采用三维激光扫描装置来评估牙石的去除效果。8颗单根牙在体内用Vector系统或手工器械来治疗，所获得的龈下菌斑样本被用来作微生物评估。在拔除后，通过数字化面积法来评估剩余牙石。结果 体外手工器械的效率在统计学上高于传统超声系统( p<0.05)，vector系统在u和va( p="">0.05)及VP和VA( p>0.05)之间没明显差别。检测体外实验的剩余牙石，Vector系统组和手工器械组没有差别( p>0.05)，但Vector系统的操作时间明显较长( p<0.05)。在两组中均可观察到牙周致病菌相类似的减少。结论使用Vector系统可以与传统器械一样对根面充分清洁。但是这种治疗比传统洁治更花费时间。

【关键词】三维激光扫描装置 牙石去除 面积法 龈下菌斑 超声器械

在牙周炎的治疗初期，绝大多数时间花在器械洁治，牢固黏附的龈下牙石可以被清除，它含有多种微生物和能导致牙周疾病的内毒素（Schenkein 1999）。因此，牙周炎的治疗主要是针对减少深入龈下附着矿化沉积物上的病原体和去除牙周致病菌的生物膜。牙石去除的完成与临床健康牙齿伴随的内毒素水平相符合（Cadosch等. 2003）。牙石可以用手用洁治器、超声器械、喷砂洁治器、金刚砂钻和激光来去除。声波和超声洁治器最初被设计用于龈上洁治（Johnson & Wilson 1957）。调整器械的尖端以获得更小的直径、更长的工作长度、更易进入深部以及更有效率的器械是可以实现的（Holbrook & Low 1994）。去除牙石的主要机制是洁治器尖端的机械振动作用。此外，水的流体动力，如冷却水的空化作用产生的高能量冲击波(Walmsley等1990) 和接近洁治器尖端表面的超微声束，都可促进牙石去除（Khambay & Walmsley 1999)。

最近推出的新型超声波装置是Vector系统 (Duerr Dental, Bietigheim-Bissingen, Germany)。超声波振动产生的频率为25千赫，然后通过谐振环转换，产生水平偏移垂直振动(Hahn 2000)。器械尖端平行于牙面移动，避免水平振动牙面。因此，这种治疗已被证实较传统牙周治疗方法痛苦较少(Braun et al. 2003, Hoffman et al. 2005)。然而，减小常规超声设备的功率设置后，在维护治疗中Vector系统和传统设备记录下的痛觉程度相当(Kocher et al. 2005)。临床参数如牙周袋深度和探诊出血在用Vector系统或手工器械进行牙周治疗后有相似的进步(Klinger et al. 2000, Sculean et al. 2004)。使用超声系统或碳纤维刮匙来治疗种植体周围炎是没有任何临床差异的(Karring et al. 2005)。

          图1 本研究中使用的超声工作尖 a.EMS超声系统的“P”尖；

b.Vector 超声系统的金属工作尖  

　　Vector系统是需要使用的含有羟磷灰石抛光液以及含有碳硅研磨液的设备。用三维激光扫描装置可以显示用Vector系统去除根面物质的数量主要取决于冲洗液的选择(Braun et al. 2005b)。黏附沉积物的去除效率可能也决定于这个参数。二维数字化图像的评估表明这个假定可以被证实(Braun et al. 2005a)。所以，目前研究的目的是用三维激光扫描装置评估新型超声系统在体外去除牙石的结果，并且与常规洁治做比较。此外，要在原位评估剩余牙石的数量来比较有抛光液的Vector系统和手用器械的治疗效果，评价龈下菌斑样本，以评估两种治疗方法对于牙周致病菌的影响。

材料和方法

三维激光扫描

从不同患者那里收集40颗根面覆盖龈下结石的离体牙，并且保存于生理盐水溶液中。在拔牙与后续的牙齿治疗之间的时间间隔不超过一周。根据先前实验装置的描述(Braun et al. 2005b)，获取了根面基线扫描图像，接着切牙、前磨牙、磨牙根据其牙齿类型和根面牙石的数量被平均的分为4组，每组10颗。为了避免人为偏倚用计算机产生随机数的方法为这些组分配治疗方案：25千赫含有羟磷灰石抛光液和加有金属刮匙的Vector系统(VA)、25千赫含有碳硅研磨液和加有金属刮匙的 Vector系统(VP)、31千赫传统EMS超声系统(使用高功率和P尖) (U)和手工器械(H)。据制造商说明，操作Vector系统在应用时振幅被设定为30μm，相当于7个LED照亮显示的强度。超声器械使用时尖端平行于根面并持续贴合于根面。在手工器械组，每个牙齿都使用新的刮匙以避免器械变钝。所有牙齿的器械操作都是由一位有良好牙周治疗经验的研究者实施，他在操作时都使用了适当的临床治疗力量。在试验组牙齿操作之前，侧向力的测量已经完成(Braun et al. 2005a)。对于200秒的治疗间期每隔10秒进行评估，这个初步调查表明操作者处理根面时在使用手工器械时施加了4.76±0.24N的侧向力 (H)、0.83±0.11N (U)、0.68±0.10N(VP)和0.69±0.09N (VA)。手用和超声的根面处理器械是根据以前实验描述的装置采用人工牙周袋模型完成的(Braun et al. 2005a, b)，利用载玻片覆盖在不透明的橡皮障上(Colte′ ne/Whaledent,Langenau,Germany)。每隔40秒，治疗中断，由第二个研究者对牙齿的体积进行测量直至其表面彻底清洁。牙石去除的终止标志是第二个研究者看到清洁的根面。利用三维激光扫描装置来完成体积的测量(Willytec, Munich, Germany)。每个样品表面都涂了染料(Met-LChek, Santa Monica, CA, USA) 后进行激光扫描，自牙冠扫描至牙根，激光束通过光学系统到达牙根面。反射光束被观察角度为20°的高分辨率CCD相机（精确度为28μm (宽)，25μm (长) ，2.5μm (高)。为了便于扫描装置取得可重复的牙齿位置，牙齿由硅橡胶印模材料固定(Voco, Cuxhaven, Germany)。为了评价牙石的去除，取自根面的扫描图像用Match 3D叠加软件(Willytec)进行数字叠加和减影。对照组10个牙齿被列入研究设计中来评估表面涂料的影响。所以，牙齿涂上染料后被安装在扫描装置上。在未经治疗的牙面经过激光扫描，但要避免任何洁治动作。所有牙齿重复该操作步骤10次。

    图2 牙石清除前 （a）后（b）牙根面扫描图。用3D匹配软件分析前后差异

统计分析

运用Shapiro–Wilk检验来分析数值的正态分布。当数值为正态分布时，方差分析（ANOVA）和均数比较（Scheffe＇）被用来分析不同方法牙石去除的数量。以p<0.05为显著性水平来判断是否有统计学差异。

平面评估

这次研究中包括八颗未经治疗的八位进展期牙周炎患者的单根牙。被指定拔除的牙齿在X线和临床上可见明显的龈下牙石。近远中探诊深度都至少有4mm，X片可见骨丧失至少有根长的1/3。解释了研究的性质后、在治疗开始前都得到了每个患者的知情同意。这项研究是由当地伦理委员会批准的。

在每个治疗步骤前，牙齿都用Florida牙周探针(Florida Probes, Florida Probe Corporation, Gainesville, FL, USA)以可控制的力(15g)进行测量，并且记录下六个点位的牙周袋深度：近颊、近舌、舌侧、远舌、远颊、颊侧。局麻后，用金刚砂车针在牙齿龈缘水平周围磨出一条沟槽。不论是近中还是远中的根面都用Vector系统进行治疗，使用金属刮匙，25千赫频率和含有羟磷灰石的抛光液，调整至通常设置的70%功率。与此相对的牙面用手工器械进行洁治(Gracey curettes, Hu-Friedy)。洁治的终点由牙周探针触诊决定。由两名有经验的牙周病专家来操作器械。一名操作者分别在一个牙面上使用手工或超声器械，同时另一名操作者在相对的牙面进行第二项治疗。第三名操作者在盲态的情况下记录治疗时间。牙齿的不同治疗次序是根据计算机的随机数字表随机分配的。在洁治的前后，要采集龈下牙石的样本进行微生物学评估。

在治疗后，拔出牙齿并保存于生理盐水溶液中，用1%亚甲蓝染色1分钟来区分黏附的结缔组织。结合所记录的探测深度可以确定器械操作到的根方边缘。纳入研究的区域通过龈沟的位置来确定。在侧方，边缘定于牙齿线角1㎜处以避免因线性失真导致的不精确。牙齿的标准化照片按1：1放大。用表面分析软件(MegaCAD 4.8b, Megatech Software GmbH, Berlin, Germany)对数字化照片进行分析，测量剩余牙石的面积精确到0.1平方毫米。

运用Shapiro–Wilk检验来分析数值的正态分布后进行统计分析。因为不是所有数值都正态分布，不同组的剩余牙石通过非参数检验(Wilcoxon’s)进行比较。治疗时间通常也不会正态分布，因此也用非参数检验(Wilcoxon’s)。以p<0.05为显著性水平来判断是否有统计学差异。

微生物学评估

分别在治疗前和治疗后即刻从准备做平面评估的八颗单根牙上取得龈下菌斑样本。为避免污染，在取样品前做了龈上清洁。在每个位点插入两个无菌纸尖保持30秒，然后转移至转移培养基瓶中（Cary- Blair-Transport medium, Hain Diagnostika, Neheren, Germany）。经预降解大豆胰酶解酪蛋白酶均匀化处理之后，一半溶液被用于培养。均分为0.1ml的溶液被置于大豆胰酶解酪蛋白酶琼脂培养基，在空气加10% CO2条件选择性微需氧微生物培养3天，然后用5天进行厌氧菌培养(Gas Pac, Becton & Dickinson)。

通过对另一半溶液做DNA探针分析来鉴别牙龈卟啉菌，福赛斯拟杆菌，中间普氏菌和齿垢密螺旋体。为达到目的，由高纯度的DNA制备试剂盒提取DNA(Roche, Mannheim, Germany)，按照制造商的说明，细菌DNA被提取以确定具体的牙周病原体(Mikrodent-Kit, Hain Diagnostika)。内标准化使结果表达为菌落形成单位（CFU/毫升）。

结果

三维激光扫描

未经洁治的牙齿经激光扫描设备定位的叠加图像显示精度为0.00001立方毫米（表1 ）。鉴于根面视诊的有限程度，可认为利用所有方法能完全去除黏附的牙石，但不同组所需要洁治的时间不同。用Vector系统去除牙石取决于冲洗液(VA: 0.014立方毫米/ s，VP: 0.008立方毫米/ s，表1)，但是两种不同治疗模式的Vector系统没有统计学差异（p=0.291，图3 ）。手工器械的效率（0.048立方毫米/秒）在统计学上高于常规超声系统（ü：0.016立方毫米/ s，p<0.05 ，表1 ）和有抛光液或研磨液的Vector系统（p<0.05）。常规超声器械和结合用研磨液的vector系统间没有明显差异（p>0.05）。相较于传统超声系统和手用器械，使用抛光液的Vector系统有最小的效率，表现为有统计学意义的显著低值。

H：手用器械 U：传统超声系统 VP：Vector超声系统的金属工作尖加抛光液VA：Vector超声系统的金属工作尖加研魔夜  Control:未治疗、对照组

使用Vector系统，97％以上（最低：86％，最高：99％）的牙根表面未见牙石（图4 ），手用器械组，96％（最低：84％，最高：99％）的表面未见牙石，和超声组没有差异（p>0.05）。用超声设备（VS: 9.7 s/mm2最低: 3.6 s/mm2，最高: 17.3 s/mm2）做治疗的时间要长于手工器械洁治(HI: 4.8 s/mm2 (最低:3.6 s/mm2，最高: 7.9 s/mm2)，p＝0.025，图4)。图5给出了两组代表性的样本。

　图3 剩余牙石的量与洁治时间的关系。每组测量10次，手工器械的效率最高，使用抛光液的Vector系统系统率最低 　图4  体内比较使用Vector系统和手用器械。 　　 

（a）使用Vector超声系统和手用器械组的未见牙石的牙根表面百分比没有统计学差异； 　　 

（b）用超声设备做治疗的时间要产业手工器械 平面评估  微生物学评估

使用超声和手工器械，可以看到相类似的减少病原微生物如牙龈卟啉菌，福赛斯拟杆菌，中间普氏菌和齿垢密螺旋体者（表2）。着眼于中间普氏菌的定量，在培养的与DNA探针分析的结果间存在不一致，在本研究中无法找到任何其他微生物有类似的结果。

　　使用Vector系统和手用器械操作前后根面的牙周病原微生物的菌落形成单位。 表中数值代表每种微生物数量的对数值，数据不具尤为点特异性，盒形阴影的颜色越深表示微生物数量越多。数据参自Mombell i等（1995和Bollen等。（1998）发表的论文。

讨论

在本研究中，各种去除龈下牙石的方法所需的时间有显著的不同。Vector系统工作尖设计成能避免打击牙面以及没有刃口，这就可以解释使用抛光液的设备去除牙石时效率会很低。与传统超声装置相比，使用研磨液的Vector系统可以显示相同的效率，但使用抛光液的Vector系统效率会比较低。因此，虽然两种治疗模式的Vector系统没有统计学差异,但是冲洗液的选择似乎可以影响工作效率。这些成果证实了最近研究使用二维分析根面的结果。评估手工器械去除根面物质，打击的数量越多则每次打击去除牙石的数量越少，作者将这种现象归因于钝的刮匙。由于不知道哪种力可以去除坚固的黏附沉积物，根面去除的物质的数量不可以等同于根面牙石的数量 (Kocher et al. 2001)。然而，在本研究中，所有的方法都使用新的器械以尽可能避免器械变钝的影响。有研究证明侧向力和功率调节可以影响洁治器械的效率 (Flemmig et al. 1997, 1998a, b, Gagnot et al. 2004)。为了控制这些影响，在这次研究中，仪器使用时总是用相同功率设置。侧向力的调节允许在试验设备中相互比较。初步研究的数值与那些用声波器去除牙石的论文结果差不多。洁治的平均用力在使用新型搅棒样工作尖时为0.87±0.27 N，使用传统尖时为0.79±0.22 N。在本研究的初步调查显示，传统超声系统治疗的侧向力为0.83±0.11 N，使用研磨液的Vector系统为0.69±0.09 N，使用抛光液的Vector系统为0.68±0.10 N。

在不同研究之间比较去除牙石的结果是困难的，因为没有一致的研究设计和方法。总体而言，超声波和声波洁治器似乎和手用器械去除菌斑、牙石和内毒素的结果类似。评价金刚石涂层的超声工作尖作用于体内单根牙上时记录去除牙石的时间，平均到达临床治疗终点的时间为：手用刮匙289±193s；标准光滑的超声尖194±67s；细砂金刚石涂层超声尖 167±71s；中型砂金刚石涂层超声尖147±92 s(Yukna et al. 1997)。由于治疗前牙石数量因为体内研究的设计无法被记录，这些治疗时间仅表明金刚石涂层工作尖使洁治时间更短。比较传统Cavitron超声系统和手用器械，超声系统需要8.2±1.9 min，而手工器械需要10.2±2.9 min的时间来去除可看见的根面牙石(Lee et al. 1996)。在那次研究中，治疗前的牙石确切的数量没有被测量，只是用视诊检查根面上类似数量的牙石。在本次研究中，手工器械的最高效率缘于体外设计，能用激光设备准确测量牙石的体积。

在先前的研究中，可以证实使用Vector系统去除根面物质的数量取决于冲洗液。该装置设计用于牙周非手术治疗，因此要最大化的去除龈下牙石和最小化去除根面物质。使用研磨液，可以获得与传统超声系统相类似程度的去除龈下牙石的效率，不过其根面物质去除的数量与使用手用器械洁治类似(Braun et al. 2005b)。使用抛光液，根面物质去除的数量较手用器械或Enac系统低，与EMS超声设备类似(Braun et al. 2005b)。然而，目前的研究表明，去除牙石的最小效率可以通过比较Vector系统、传统超声系统和手用器械观察得出。因此，该装置并没有提高牙周机械洁治的效率。

在体内可以几乎全部清除根面的牙石。但是，由于是非手术体内研究的设计，在根面治疗仪器使用前是不可能评估龈下牙石的确切数量。牙齿纳入的标准是临床上或X片上可见龈下牙石。采用随机分配不同的治疗顺序，可以避免在初始牙石数量上的最大区别。本研究结果与其他临床研究的结果一致(Sherman et al. 1990, Yukna et al. 1997, Eberhard et al. 2003)。一些研究表明，牙周袋的深度可决定剩余牙石的数量(Rabbani et al. 1981, Brayer et al. 1989)。本研究纳入的牙齿近远中牙周袋的深度相近，因此，不同牙周袋深度对不同的治疗组产生同样的影响。结果并不是根据牙齿的不同类型来分析的，因为剩余牙石的数量不取决于这个参数(Rabbani et al. 1981, Caffesse et al. 1986)。关于在体内治疗的时间，要达到临床根面清洁，超声设备比手工器械更花时间。这一结果与一个测量临床参数以评估体内牙周愈合的研究结果相反 (Sculean et al. 2004)。在这项研究中，使用Vector系统治疗一个单根牙需要6分钟，而手用器械需要8分钟。对于多根牙，超声治疗需要10分钟，而手工器械需要 12分钟。然而，在那项研究中仅实施了非手术治疗的过程，剩余牙石的数量不能被核实准确。

总之，目前的研究表明，就剩余牙石和致病菌而言，Vector系统与传统超声系统的效率相类似，但是，它的治疗比传统洁治更花时间。该设备的优势可能是选择冲洗液来适应治疗需要的效率。