铒激光在儿童口腔医学中的应用

2021-1-15 10:01  来源:国际口腔医学杂志
作者:于林彤 宋光泰 阅读量:16267

    激光,源于爱因斯坦提出的“light amplification by stimulated emission of radiation”理论,即“受激辐射的光放大”,按其首字母缩写为“LASER”。1960年,梅曼发明出第一台红宝石激光器,此后,激光在医学各领域逐渐得以广泛应用。目前,用于牙科治疗的激光主要包括半导体激光(波长803、810、940、980 nm等),钕激光(波长1 064、1 340 nm),铒激光(波长2 780、2 940 nm)及二氧化碳激光(波长9 300、9 600、10 600 nm)。铒激光可同时应用于口腔内硬组织及软组织相关疾病的治疗,具有辅助止血、简化疗程、提高治疗成功率等优点。铒激光包括波长2 780 nm的Er,Cr:YSGG和2 940 nm的Er:YAG,二者都显示出良好的水和羟磷灰石吸收效应,但在不同的临床治疗中各有优势。

    儿童口腔医学是以年龄划分的口腔分支学科,涉及的疾病治疗范围广泛,主要包括儿童龋病、儿童牙髓病和根尖周病、儿童牙周组织疾病及黏膜病、儿童口腔外科疾病等。铒激光的应用与儿童口腔疾病治疗所涉及的范畴相契合,符合微创及舒适化治疗的原则。本文就铒激光在儿童口腔疾病治疗中的应用作一综述。

    1.铒激光的基本参数及其意义

    铒激光的基本参数包括波长、能量、频率、功率、光斑直径和脉宽等,了解这些基本参数可以在临床更好地应用铒激光。

    1)波长。激光具有单色性,即每种激光只有一种波长。Er:YAG的波长为2 940 nm,Er,Cr:YSGG的波长为2 780 nm。铒激光主要与组织内的水和羟磷灰石发生反应,Er:YAG对釉质的吸收系数为800 cm-1,是Er,Cr:YSGG(400 cm-1)的2倍,吸收系数越大,激光穿透距离越浅。

    2)能量、频率和平均功率。能量的单位为焦耳(J),在实际应用中,激光器页面显示的是激光器释放的总能量或每个脉冲的能量;频率单位为赫兹(Hz),即每秒内发射激光的次数;每个脉冲的能量与频率的乘积为平均功率,表示单位时间内所做的功,单位是焦耳每秒(J·s-1),即瓦特(W)。

    3)光斑直径。光斑直径常常由光纤尖的直径或光斑的大小决定,光斑直径越小,能量密度或功率密度越大。

    4)脉宽。脉冲激光器传递一次能量所用的时间,其单位常为微秒(μs)。每个脉冲的能量除以脉宽即峰值功率,相同的能量下,脉宽越短,峰值功率越高。铒激光去除牙体硬组织时,峰值功率可达数千瓦(kW)。

    2.铒激光在儿童口腔硬组织疾病治疗中的应用

    2.1 去龋

    临床上传统的去龋方法为机械去龋,治疗过程中所伴随的噪音极易造成患儿恐惧而不能配合治疗。铒激光去龋有其优势:1)安全性好,不会对牙髓产生多余的热损伤;2)选择性高,激光会将含水量多的龋坏组织优先去除;3)可控性强,铒激光能量的穿透深度约5 μm;4)舒适性好,患者普遍认为激光去龋是一种可行而方便的选择。

    Er:YAG与Er,Cr:YSGG均能减少界面的微渗漏,可能是由于激光作用后,牙齿表面的牙本质小管呈开放状态,同时玷污层减少所致。铒激光去龋是利用“微爆破”的原理来去除表层硬组织,当牙体硬组织的水分吸收了激光的能量后,极短时间内蒸发,导致组织内压瞬间急剧升高,将外层的牙体硬组织“爆破”开。组织中水分含量的差异导致铒激光磨削效率不同,相同的能量参数下,水分含量越高,磨削速度越快,即铒激光磨削牙本质要快于釉质,磨削龋坏组织要快于正常的牙体硬组织,磨削乳牙要快于恒牙。

    研究发现,铒激光去除乳牙龋损的速度是去除恒牙龋损的1.5倍,可见激光去龋更适用于儿童,对于配合不佳的儿童使用激光也会提高儿童的配合程度。在其他参数相同的条件下,Er,Cr:YSGG的磨削阈值较Er:YAG更高,Er:YAG的磨削阈值为9~11 J·cm-2,而Er,Cr:YSGG为10~14 J·cm-2,这意味着在牙体硬组织治疗中,若想达到相同的磨除效果,Er:YAG能量要求较低。

    治疗的过程中建议外加水进行冷却,可配合使用车针及挖匙进行间断式操作。激光去龋虽有很多优势,但在儿童口腔治疗中并未普及,其原因可能与下列因素有关:机器的价格,医生的操作熟练程度,激光在去除暗色的慢性龋坏时效率较低;还有一些患儿无法接受治疗过程中“爆破”的声音,另外需加水的激光去龋治疗也会引起一部分患儿的不适。

    2.2 牙体表面处理

    表面处理也称激光酸蚀或激光刻蚀。在釉质和牙本质的处理中,低能量的铒激光可能会增强硬组织的粘接强度,从而取代传统的酸蚀。牙本质粘接表面的处理要难于釉质,但是Er:YAG处理后的牙本质表面呈现出微观的粗糙面,同时牙本质小管开放,可能会增强牙本质的粘接效果。目前对铒激光进行表面处理效果的争议较大,可能是由于激光种类不同、参数不同、激光照射方式不同、激光处理表面不同,如釉质表面、牙本质表面或瓷表面等,导致处理结果有较大差异。

    Er:YAG表面处理后的粘接强度可能较常规酸蚀高,但用Er,Cr:YSGG进行表面处理后的粘接强度不一定较常规酸蚀高。在儿童口腔疾病的治疗中,铒激光可用于刻蚀窝洞预备后的表面、粘接托槽的牙面、儿童牙外伤冠折的牙齿断面等。在临床应用中,建议在处理釉质表面时,可以将激光与常规酸蚀联合应用;而在处理牙本质表面时,选择常规酸蚀或者激光二者之一即可。

    此外,铒激光可以用于窝沟封闭中的表面处理,主要有3点优势:1)增加釉质表面的粗糙程度;2)可以有效清洁窝沟中的有机碎屑;3)明显减少微渗漏。在临床操作中,建议激光与常规酸蚀结合使用,并选用流动性好的封闭剂来进行窝沟封闭。

    2.3 牙齿脱敏治疗

    牙齿敏感常发生于成年人,但儿童中存在磨牙切牙矿化不足(molar-incisor-hypomineralization,MIH)的患者会伴随牙齿敏感症状,儿童牙外伤的患者也常会因牙本质暴露引起敏感不适。牙齿敏感的治疗方式包括氟化物及激光的应用等。使用铒激光的目的是通过蛋白质沉淀、凝固或形成不溶性钙复合物来封闭牙本质小管或改变小管的内容物。Aranha等的研究表明,无论是1个月还是6个月,Er:YAG与Er,Cr:YSGG都显示出良好的脱敏效果,后者的脱敏效果可能较相同能量参数下的Er:YAG的脱敏效果更好。

    脱敏治疗过程常伴随着不适感,但低能量的激光不会对牙髓活力造成损伤。临床使用时,建议选择0.25 W的低功率参数,同时配合使用纳米碳磷灰石牙膏以提高脱敏效果。

    2.4 辅助去骨

    儿童口腔治疗中,牙齿助萌术、牙冠延长术、牙瘤切除术及多生牙拔除术等都可能会涉及到骨组织修整,利用铒激光不仅可以实现精准去骨,并且无热效应,无软组织损伤,无骨组织碳化现象,临床愈合效果较好。在去骨过程中,为了控制热量,建议外加水进行冷却,同时选用短脉宽的工作模式。

    3.铒激光在儿童口腔软组织处理中的应用

    儿童口腔的疾病治疗,常会涉及到一些软组织处理,如唇舌系带的修整,各类牙龈增生的切除,暴露未萌牙时涉及的软组织切割,儿童牙外伤冠折至龈下时的牙龈修整,以及一些黏液腺囊肿的摘除等。Er:YAG和Er,Cr:YSGG均可以减少麻醉药物使用量,甚至可以在不麻醉的情况下进行系带修整,可能的原因是激光进行软组织手术减少了组胺的释放,使疼痛减轻。铒激光进行软组织修整有良好的止血效果,并可减少或避免术后缝合,大大地减少了临床操作的时间,这在儿童口腔的治疗中尤为重要。在预后方面,铒激光减少了组织分泌的白三烯、前列腺素等炎症介质,在术后舒适度及术后愈合效果方面有较强的优越性。

    铒激光具有良好的切割优势,使用时需选择特定的参数。为了达到良好的止血效果,Cengiz等建议减少水量,选用长脉宽和非聚焦的切割方式。在控制出血的同时,临床医生不能忽略潜在的热损伤问题,因为热量过多易导致术后反应不良,创口恢复时间延长。

    4.铒激光在儿童牙髓病治疗中的应用

    乳牙和年轻恒牙常因龋病或外伤造成牙髓暴露并继发炎症。由于乳牙及年轻恒牙的特殊解剖特点及生理替换特征,在牙髓治疗方面常用的方法是直接盖髓术和活髓切断术等活髓保存治疗。

    4.1 直接盖髓术

    直接盖髓术中应用铒激光可辅助止血,对露髓点进行消毒,同时对牙髓的热损伤很小。Komabayashi等在动物实验中发现,Er:YAG行直接盖髓术可能促进细胞钙化及修复性牙本质的形成,而体外试验中,使用Er,Cr:YSGG的盖髓术并未观察到相似的结果。Olivi等于2007年发表了一篇历时4年的临床研究,结果表明:在对低于18岁的儿童青少年行直接盖髓术时,Er,Cr:YSGG成功率为80%,Er:YAG的成功率为75%,都高于传统方式的成功率(63%)。临床进行激光直接盖髓术时,推荐使用低能量激光,不加水,并结合常规盖髓剂进行操作。

    4.2 活髓切断术

    实验研究发现,活髓切断术中Er:YAG和Er,Cr:YSGG的穿透力较弱,穿透深度表浅,仅能与表层的牙髓断面相作用,对其下方正常的活髓组织无明显影响;如果牙髓组织无明显炎症,激光进行活髓切断术后根尖区的成牙本质细胞层保存较好,同时激光组进行活髓切断2周后的牙本质桥生成情况明显优于机械去髓组。在临床成功率方面,Huth等于2013年发表的临床随机对照试验证实,观察12个月和24个月,Er:YAG对47例乳牙的活髓切断术成功率为93%~100%,高于其他144例使用甲醛甲酚或硫酸铁进行活髓切断术的成功率。使用铒激光进行活髓切断术时,正确判断牙髓状态以及控制出血是关键。目前,铒激光用于活髓切断术时,可仅用激光进行断髓面处理以辅助止血,其操作类似于直接盖髓术;也可以选用激光摘除冠髓,其操作类似于软组织切割。

    4.3 根管荡洗

    与成人根管治疗类似,儿童的根管治疗如清洁不彻底同样会导致治疗失败,发生根尖炎症及窦道,因此彻底的根管清洁有重要意义。粪肠球菌感染常与乳牙根管治疗后根尖周骨质吸收和疼痛有着密切的关系。在儿童根管治疗过程中,常选用低浓度的次氯酸钠(NaClO)进行冲洗,但0.5%次氯酸钠不能有效地清除粪肠球菌生物膜,而辅助Er,Cr:YSGG激光后,0.5%次氯酸钠的冲洗效果接近于5%次氯酸钠。

    Er:YAG和Er,Cr:YSGG在根管荡洗中的应用属于激光辅助荡洗(laser activated irrigation,LAI)的范畴,而Er:YAG的PIPS(photon initiated photo acoustic streaming)荡洗技术仅需把工作尖放置在髓腔内即可,其原理是利用光声效应产生的气泡内爆,继发荡洗液的空穴效应引起震荡来进行根管清洁。

    体外研究证实,Er:YAG的PIPS荡洗技术能更有效地清除乳牙根管中的微生物,包括粪肠球菌生物膜及沾污层。Ca(OH)2是乳牙和恒牙根管治疗中最常见的根管消毒药物,在年轻恒牙的根尖诱导成形术中也常选用Ca(OH)2进行根尖诱导,有效地清除Ca(OH)2可保证根管治疗的成功率,PIPS技术可彻底地清除Ca(OH)2,其效率要高于超声和常规冲洗。使用Er:YAG与Er,Cr:YSGG进行根管荡洗时,都有可能发生冲洗液超出根尖的问题,因此在临床操作中,建议选用10~20 mJ的低能量,并配合使用次氯酸钠以及乙二胺四乙酸进行冲洗。

    5.结语

    理论上铒激光可广泛应用于儿童口腔疾病的治疗,但在实际应用中,其使用受到一些限制:一方面,激光仪器的价格相对较高;另一方面,铒激光的使用方式与传统的车针及手术刀不同,医生需要花费一定的时间来改变操作方式。2017年,美国儿童牙科协会(American academy of pediatric dentistry,AAPD)指出:在使用激光的过程中,专业的培训教育必不可少,医生在熟识激光应用参数的同时,需做好必要的防护措施。另外,AAPD也肯定了激光的优势:激光去龋精准,能够减轻疼痛和振动,缓解焦虑,有舒适化的效果;激光在辅助儿童软组织切割时具有止血作用,伤口愈合较快,镇痛需求少,术后抗生素的使用需求减少。

    由此可见,正确使用激光是一种婴儿、儿童和青少年(包括有特殊卫生保健需要的人)牙齿修复和软组织治疗的有益工具。在工作中,医生及护士应了解激光仪器的基本工作原理,保证机器在最佳状态下工作,正确把握铒激光的临床适应证,选择合适的参数,掌握正确的使用方法,这样才能发挥出铒激光的优势,简化临床治疗程序,提高临床治疗成功率。

编辑: 陆美凤

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