Er:YAG激光应用于牙体硬组织的研究进展

2017年8月2日 口腔颌面修复学杂志

    在口腔领域应用的激光种类较多,主要有:Er:YAG(铒钇铝石榴石)激光、二氧化碳激光、Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)激光、Er,Cr:YSGG激光、半导体激光、Nd:YAP激光、氦-氖激光等。其中Er:YAG激光由FDA(食品和药物管理局)批准应用在牙体硬组织上,激光与组织的相互作用受激光波长和组织特性等因素影响,Er:YAG激光波长(2940nm)与水的主吸收峰接近,其能量被牙体硬组织结合的水和羟基磷灰石吸收,组织内压力升高通过微爆破反应去除牙体硬组织,且因能量被水汽化所用,故在高效切割硬组织的同时不会造成羟磷灰石熔化,对周围热效应达最小。Er:YAG激光因其微创、舒适、精确的特点被广泛应用于口腔各个方向。本文就Er:YAG激光在牙体硬组织(牙釉质、牙本质、牙骨质)的应用进展作一综述。

    1.Er:YAG激光在防龋方面的应用

    龋病是各种疾病发病率中较高的常见病之一,对人类健康影响较大,因此龋病的预防对维护口腔健康较重要。随着科学技术的不断更新,国内外对Er:YAG激光在龋病方面的研究较多。目前,Er:TAG激光防龋在牙体硬组织上的研究主要集中在牙釉质抗酸能力、形态及化学成分变化及联合氟化物、窝沟封闭术的作用效果等。

    其防龋机制有:(1)促进牙体硬组织吸氟能力,提高氟化物有效利用率,促进再矿化;(2)改变釉质形态结构,降低碳酸盐含量,羟离子含量增高,形成焦磷酸盐,有机物变性,提高抗酸蚀能力,降低可溶性;(3)硬组织表面熔融再结晶,封闭窝沟点隙,减少脱钙;(4)热效应具有杀菌作用,减少脂多糖形成,水分子分解,羟自由基含量上升,增强牙体抑菌能力;(5)在合适能量范围内,促进牙髓治愈,修复性牙本质形成。Liu等研究发现采用Er:YAG激光(VSP模式,100mJ,5HZ,5.1J/cm2)联合氟化物可有效抑制牙釉质脱矿,促进氟离子取代羟磷灰石的羟基形成氟磷灰石,增加氟化物在牙釉质表面的沉积,增强对酸的抵抗性。

    牙釉质在100-200℃热能量下水含量下降12%-27%,碳酸根离子降低13%-23%,致使牙釉质晶体结构纯化,降低钙的丢失,其解释了增强抗酸性的可能。在激光光热效应下,比羟磷灰石更可溶的碳酸盐成分大量丢失,形成溶解度更低的氟磷灰石,尽管还有少量磷酸盐存在于牙釉质,但是结晶度的提高似乎使牙釉质更加耐受酸攻击。另有研究通过Er:YAG激光不同的能量密度照射牙釉质表面,得出的结果并未达到预期的抗酸性提高,实验经测定对比未受激光处理的牙釉质表面的钙、磷、氧及氯的重量百分比,发现和激光组并无明显的变化,他们认为高能量照射虽然提高了牙釉质表面的粗糙度,但同时表面也会出现较多的裂缝坑洞,反而细菌更易聚集,增加了患龋的风险。

    牙齿在发育过程中会形成形态及深度差别各异的窝沟裂隙,是细菌及各种代谢产物易攻击的部位,好发龋坏。窝沟封闭术是现在普及的防龋措施,国内外也对Er:YAG激光是否可作为窝沟封闭前表面处理的替代技术做了大量的研究。目前激光处理能否达到磷酸酸蚀的类似或更强的效果,及之后使用何种粘接系统更有利于粘接还尚无定论,有待研究。

    2.激光在去腐和备洞方面的应用

    在治疗硬组织疾病时,如龋齿之类,牙体切割是不可避免的。传统龋齿治疗产生的主要问题有旋转切割装置引起的声音、震动、疼痛、产热及裂纹,Er:YAG激光因精确和高效的特点,在去腐备洞中可保留更多健康的牙体组织,在牙体修复中实现微创的新型治疗,有效解决传统方法的缺陷问题。Mollica等在水冷却的情况下,比较高速涡轮手机和Er:YAG激光分别备洞髓腔温度的变化,结果涡轮手机组温度平均升高1.10℃,激光组(250mJ/4HZ)升高0.84℃,差异无统计学意义,认为两者在备洞产热产生相似的髓腔温度变化,未超越牙髓不可逆损伤的临界值5.5℃,Er:YAG激光在合适能量下对牙髓影响较小。在Er:YAG激光预备窝洞的研究中,频繁发现牙本质桥和修复性牙本质形成,激光的热效应可能促进牙髓成纤维细胞合成能力,在创伤修复中保持高效的活性,利于牙本质形成。Er:YAG激光去腐备洞后的粘接强度如何,一直是现阶段国内外研究的热点,由于Er:YAG激光的参数设置、照射时间、距离、角度等不确定因素,以及粘接系统、修复材料的多样性,致使目前还存在争议。

    Gurgan等学者采用不同参数设置的Er:YAG激光备洞,并联合自酸蚀、全酸蚀两种粘接系统对比传统高速涡轮机备洞后与复合树脂的抗剪切强度,发现两种粘接系统下,激光组和涡轮机组的粘接强度值差异无统计学意义,认为是因管间牙本质比管周牙本质水含量多,矿物质含量少,Er:YAG激光作用下,保留较多的管周牙本质,形成突出的袖口状牙本质小管,且无玷污层,这种结构的变化可增加粘接面积,利于粘接剂的渗入。另有研究认为Er:YAG激光会降低粘接强度,使牙本质表层有机成分变性,破坏湿粘接,影响单体渗透,不利于混合层和树脂突的形成。

    3.Er:YAG激光在根管预备和根尖切除方面的应用

    3.1根管预备

    根管治疗是清除不可复性损害牙髓组织及坏死物质的最常用方法,根管预备是根管治疗术的关键步骤,可去除与根管壁结合或悬浮根管中的细菌、坏死牙髓、碎屑及根管牙本质上的玷污层,但是由于根管系统解剖形态的复杂性,较难得到完全清洁的根管牙本质表面。因Er:YAG激光在牙体硬组织方面应用的高效性,部分学者认为Er:YAG激光可有效作用于根管牙本质和扩大成形根管,提供无玷污层和牙本质小管开放的根管壁表面,且有较好的杀菌效果。Inamoto等使用一种特殊设计的圆锥形的激光照射头(R200T),使80%的激光能量朝向根管侧壁,20%朝向根尖,并利用μ-CT和扫描电镜研究了四组不同照射时间、照射速度、脉冲重复率的Er:YAG激光照射根管对其切削根管牙本质能力的影响,认为在合适的操作设置下,Er:YAG激光可得到较好的预备效果。也有研究显示,Er:YAG激光对根尖1/3及弯曲根管的预备效果欠佳,故还有待进一步研究以得到更佳的预备方案。

    3.2根尖切除术

    在行根管治疗时,有较多原因会导致一部分治疗失败,如根管超充物、根尖处的器械分离、根尖外生物膜及根管钙化、弯曲等导致治疗无法达到根尖区等,此时就需根尖切除术来解决这些问题。Er:YAG激光相对于传统涡轮机切除根尖有其独特的优点,如更好的可见度(凝固封闭小血管得到无血术区)、精确的组织切割、在短时间内通过汽化去除病变、无震感、舒适、极小的痛感、减小细菌感染(更好的杀菌作用)、肿胀轻、愈合快等。激光处理导致矿物成分和非结晶结构熔融,根尖断面呈现无玷污层及碎屑的平滑表面。Grgurevic等尝试用Er:YAG激光不同的参数设置进行根尖切除,发现380mJ/20HZ的消融速度的是200mJ/8HZ的四倍,认为只要在冷水冷却的情况下,即使激光采用高能量处理也是安全的。

    4.激光表面刻蚀对粘接修复的影响

    Er:YAG激光可用于牙釉质及牙本质的表面处理,国内外对刻蚀的方面研究主要集中在正畸领域的托槽粘接,修复领域中的全冠、嵌体、贴面及树脂、玻璃离子等的粘接,而Er:YAG激光对粘接强度的影响至今均具有争议。Aglarci等研究发现,Er:YAG激光刻蚀牙釉质表面得到不规则的粗糙表面,形成微机械嵌合的树脂突,对比酸蚀组与正畸托槽间的抗剪切强度无区别,认为可代替传统酸蚀方法,而Lasmar等认为在托槽粘接方面,激光处理产生比酸处理更低的拉伸强度,这与激光处理后的裂纹有关。在修复领域,李瑞青等将Er:YAG激光应用于牙本质和全瓷修复体的粘接中,认为激光组和酸蚀组单独使用有相似的结果,酸蚀后使用激光照射能增强牙本质与VITAMarkⅡ瓷块间的粘接。由于Er:YAG激光选取的能量、实验条件及材料的不同,结果也各有差异,随着研究的深入,Er:YAG激光可在粘结修复中得到更广泛的应用。

    5.在牙本质过敏症的应用

    牙本质过敏症是口腔临床工作中常见的疾病,有着特殊的疼痛特征:极短时间内发作迅速的尖锐疼痛的感官刺激,影响患者的饮食、饮水甚至呼吸,刺激因素有:温度、空气喷射、高渗溶液、甜、机械刺激(探诊及刮治)、电流、化学刺激(酸)等。现有各种物理化学制剂应用到过敏症的治疗,如:抗炎药物(糖皮质激素)、蛋白质沉淀剂(甲醛、硝酸银、氯化锶)、小管堵塞剂(氢氧化钙、硝酸钾、氟化钠)、小管封闭剂(树脂、粘接剂),但是还无任何一种制剂单独使用可产生持续有效的长期效果。

    Er:YAG激光提供可靠可重复的治疗,其脱敏机制尚不明确,基于目前被广为接受的发病机制即流体动力学理论,有以下机理:(1)Er:YAG激光的热机械效应,能被水和羟磷灰石高度吸收,改变了牙本质表面结构,牙本质小管直径减小,降低渗透性;(2)激光照射对牙髓神经产生镇痛作用,降低感觉神经兴奋性;(3)Er:YAG激光促进氟离子吸收,形成难溶性物质如氟磷灰石及氟化钙等,负责沉淀堵塞暴露的牙本质小管;(4)激光的热效应致使表层牙本质小管熔融闭塞,同时牙本质小管液蒸发流失,流动性减小,减弱神经末梢的刺激传导。Belal等研究认为Er:YAG激光可显著缓解牙本质过敏症的症状并且无热损伤。Er:YAG激光脱敏远期效果及安全性还有待继续探究。

    6.Er:YAG激光对牙骨质的影响

    在牙周治疗领域,Er:YAG激光可去除牙结石和病变牙骨质的同时避免损害牙本质的组织结构,消灭附着在牙骨质表面的细菌,得到更加净化的根面。对于Er:YAG激光处理后的牙骨质组织结构,Almehdi等发现伴随着微裂纹和微裂隙的扩展,牙骨质最表层结构退化,是由于牙骨质表层有机成分含量过少,结构脆弱,易去除,以往研究激光影响到的牙骨质厚度仅5μm,这种牙骨质微结构的变化似乎相对于传统手用机械处理,更有利于纤维组织或血凝块的包裹及细胞附着,促进愈合。有研究表明采用100MJ的能量会得到平滑无碳化的牙骨质表面,且其化学成分不会有明显变化,而Tsuzuki等认为不同能量Er:YAG激光会引起牙骨质表面粗糙度的变化,且粗糙程度与细菌粘附能力密切相关。Rotundo研究中,Er:YAG激光辅助根面平整并无比单独机械处理得到更佳的治疗效果。目前,Er:YAG激光作用于牙骨质的最合适参数及照射角度等均无法确定,最有益于愈合的牙骨质表面形态也未能肯定,还需继续实践探索。

    7.牙齿漂白及其它方面牙科美容

    随着人们生活质量的提高而越来越受到重视,有研究显示至少1/3的人口对自身天然牙的形态和颜色不满意,漂白法可解决部分牙齿着色问题。Er:YAG激光辅助漂白近期研究颇多,主要集中在以下几个问题:激光的照射时间、能量设置、釉质表面形态变化、与各种漂白制剂的配伍、漂白效果及漂白后的粘接性能。Er:YAG激光的能量大部分用于水的膨胀吸收,因此对周围的热损伤较小,对牙髓影响也较小。Nguyen等认为Er:YAG可提高含35%过氧化氢凝胶的温度,从而增强漂白效果,温和有效且缩短整个诊疗时间。

    激光可促进漂白制剂中过氧化氢的吸收,加速自由基与色素的氧化反应,达到漂白效果。针对漂白之后的粘接强度问题,Basir等研究对比了漂白之后使用各种激光处理后的牙釉质与树脂间的微拉伸强度,结果在诊室漂白术中,Er:YAG激光组粘接强度明显高于Nd:YAG激光组、CO2激光组及未受激光处理组,认为Er:YAG激光在汽化过程中,改变了牙体组织的表面结构,去除漂白后滞留其中的氧自由基,从而利于粘接树脂的渗透,提高粘接力。Er:YAG激光辅助漂白对患者而言,痛苦少,敏感低,漂白效果佳,就诊次数少,但目前其长期疗效、安全性、适宜能量设置都不能确定,还需更深入的探索。在牙体硬组织部分,Er:YAG激光还可用在贴面粘接前的牙釉质表面预备,去除所有具有美学且可成型的充填材料(除银汞充填物),修饰牙体硬组织的畸形,剥离瓷贴面等。

    综上所述,Er:YAG激光在牙体组织的硬组织部分已有着较为深入的研究,为口腔临床各方面提供了新的治疗思路和先进有效的治疗方法,得到国内外学者的长期关注,目前,Er:YAG激光针对某些疾病的治疗有着可肯定的安全范围操作指导,但由于目标组织的生物个体差异及某些领域研究尚未完善,故还需更多的探究去明确Er:YAG激光的临床应用。

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