Er:YAG激光在龋病治疗中的研究进展

2017年8月25日 牙体牙髓牙周病学杂志

    激光于1959年由美国纽约州哥伦比亚大学的Gordon Gould首先提出,1960年Miaman制造了世界上第一台红宝石激光;此后,激光在医学领域飞速发展,并逐渐被推广应用。激光治疗具有无震动、无异味、定位准确、无需麻醉、出血少、杀菌等优势,因而越来越受临床医师和患者的欢迎。本文就铒钇铝石榴石(erbium;yttrium-aluminum-garnet,Er:YAG)激光在龋病预防和治疗方面的应用及研究进展作一综述。

    1.Er:YAG激光简介

    Er:YAG激光属于低强度激光,其波长为2.94μm,就其对水的吸收特性来说,是Nd:YAG激光的105倍,是二氧化碳气体激光的10倍以上,且因其接近羟基磷灰石吸收红外线的峰值,故可以有效的去除牙本质和釉质。

    1997年美国食品药品管理局(FDA)批准Er:YAG激光用于临床治疗牙体硬组织疾病。随着Er:YAG激光逐渐被认可,其发展也越来越快,并在国内外被广泛用于治疗各类口腔疾病。在硬组织中,Er:YAG激光可用于预防龋损、去龋和备洞、表面蚀刻、根管预备及消毒、根尖手术等;在软组织中,Er:YAG激光可用于牙周手术、牙龈手术、系带切除术、口腔溃疡治疗、牙髓切断术等。

    2.Er:YAG激光预防和治疗

    龋病的作用机制当牙体硬组织开始脱矿呈白垩色改变时,可通过Er:YAG激光照射来阻断龋病的进一步发展。Er:YAG激光的防龋机制为:①改变釉质结构,降低其可溶性;②通过使釉质表面熔融、微孔封闭而增强其抗脱钙能力;③促进釉质对氟的吸收。有研究发现,经Er:YAG激光照射的釉质表面温度可上升达300℃,从而使釉质的有机物氧化,碳酸盐和水减少,焦碳酸盐大量生成,釉质的抗酸性增强;除此之外,在釉质熔融以及再结晶过程中,还可通过生成不可溶性物质而降低釉质的溶解性。

    当牙体硬组织的形态遭到破坏时,就只能通过充填术进行治疗,即通过手术方法去除龋损组织并制备一定的洞形,然后再使用牙科充填材料恢复牙齿形态和功能。但在临床上使用高速涡轮机去除龋损组织时,常会磨除过多的健康牙体组织,而使用Er:YAG激光进行制洞则不易损伤健康牙体组织。Er:YAG激光切割牙体硬组织的原理是:根据流体动力学,当Er:YAG激光照射于牙齿硬组织表面时,牙齿中的水和羟基磷灰石会迅速吸收激光能量,同时牙体组织表面温度升高,局部组织内的水汽化膨胀,并产生“微爆炸”,从而使牙体组织破碎。由于激光切割组织时会产生大量热能,所以必须在喷水冷却的条件下进行,以减少对靶组织的热损伤;除此之外,在喷水同时还能冲走局部“爆破”时产生的碎屑,使牙体组织表面清洁。

    3.Er:YAG激光在预防和治疗龋病中的应用

    3.1Er:YAG激光在龋病预防中的应用

    Diaz-monroy等研究发现,Er:YAG激光照射釉质后,可使釉质中的C元素比例降低,Ca、P、O元素的比例增加,Cl元素的比例不变,而且随着激光照射能量的增加,釉质中的Ca/P比值也相应增加。Rodriquez-Vilchis等分别用能量密度为12.7、7.5、11.0J/cm2的Er:YAG激光照射釉质样本,经X射线能谱分析发现,低能量照射组的Ca百分比重增加,而高能量照射组的Ca百分比重无明显变化。以上研究结果均提示,Er:YAG激光照射釉质表面能增强釉质的抗酸性。Er:YAG激光联合氟化物不仅可提高釉质的抗酸性,还能增强其再矿化能力;

    吴婴南等通过实验比较了Er:YAG激光、含氟凝胶以及两者联用对釉质抗酸性的影响,结果显示,使用能量为50mJ的Er:YAG激光照射釉质10s能达到与12.3g/L含氟凝胶涂布4min组相似的防龋作用,且Er:YAG激光和氟化物联合应用能更好地增强釉质对饮料腐蚀的抵抗性。

    3.2Er:YAG激光去龋备洞

    由于龋损牙体组织与正常牙体组织相比,不仅含水量不同(前者高于后者),两者的有机物和无机物的成分比例也不同。因此,在使用Er:YAG激光进行制洞时,龋损组织更容易被去除。Raucci-Neto通过实验对比了不同频率的Er:YAG激光消融正常牙本质和脱矿牙本质的效率,结果显示,当Er:YAG激光频率相同时,脱矿牙本质更容易被消融。Raucci-Neto等研究发现,使用120mJ、6Hz和160mJ、6Hz的Er:YAG激光照射龋损牙本质10s后,扫面电镜下可见牙本质表面规则、平坦、牙本质小管部分闭塞;而使用200mJ、6Hz和250mJ、6Hz的Er:YAG激光照射后,则可见牙本质表面不规则、管间牙本质被大量消融、牙本质小管开放,说明低能量的Er:YAG激光具有选择性去龋的作用。

    在使用Er:YAG激光去龋备洞时,应选择适宜参数。因为过小能量的激光照射可能达不到切割效果,而过大能量的激光照射则会使牙齿硬组织表面发生碳化、熔融、裂缝等形态学变化。杨文东等使用Er:YAG激光进行离体牙窝洞预备时发现,分别使用能量为700、400mJ的Er:YAG激光切割釉质和牙本质后,扫描电镜下观察显示,釉质及牙本质表面均发生了熔融现象。张笋等分别使用2、3、4W的Er:YAG激光制备牙合面洞,通过扫描电镜观察发现,2、3W组的牙本质小管均呈开放状态,且无玷污层及熔融、裂缝,而4W组的牙本质表面形态明显较其他两组更加不规则,且局部有熔融、裂缝等现象的发生;由此说明,在使用Er:YAG激光治疗龋损时其能量应控制在4W内才能保证治疗的安全。

    由于高速涡轮机在去除龋损组织时会产生强烈的噪声和振动,容易使患者产生恐惧,特别是在深龋治疗时常需使用局部麻醉,更增加了患者尤其是儿童患者的恐惧感,从而不利于患者的良好配合。而使用Er:YAG激光进行去龋时,则因其噪声小、震动小,且无需使用局部麻醉,从而使治疗更加舒适。Mosskull等比较了Er:YAG激光和高速涡轮机在去龋备洞过程中的噪声指数和患者的疼痛指数,结果显示,Er:YAG激光组的疼痛指数及噪音指数均低于高速涡轮机组(P<0.05),且多数患者愿意选择使用Er:YAG激光。Zhegova等使用Er:YAG激光治疗儿童乳牙龋病时发现,在20例儿童龋病患者中,虽然有超过2/3的儿童患者在接受口腔治疗时出现不配合、消极的行为,但绝大部分儿童都能接受Er:YAG激光治疗,且在治疗前和治疗中均不需要使用局部麻醉。

    3.3Er:YAG激光表面蚀刻

    复合树脂其洞形预备较银汞合金修复简单,牙本质小管与树脂之间形成树脂突的微机械固位,能保存更多的健康牙体组织。Garshasbzadeh等分别使用高速涡轮机、Er:YAG激光及Er,Cr:YSGG激光在牙本质表面备洞后测定牙本质与复合树脂之间的粘结强度,结果显示,Er:YAG激光组的粘结强度明显大于其他两组,说明Er:YAG激光能增强牙齿表面与复合树脂的粘结强度。Pires等通过实验比较了Er:YAG激光、酸蚀以及两者联合使用对釉质和牙本质与树脂粘结强度的影响,结果显示,单独Er:YAG激光处理组的釉质或牙本质与树脂的粘结强度,均接近于单独酸蚀处理组的结果,说明Er:YAG激光照射可代替370g/L磷酸酸蚀处理方法。

    3.4Er:YAG激光备洞对继发龋的影响

    高速涡轮机在切削牙本质时会产生大量玷污层,而玷污层的存在将会影响修复体与洞壁的密合性,从而使修复体与洞壁间发生微渗漏,并进而导致继发龋、术后过敏、充填体脱落甚至牙髓病变等。有研究发现,Er:YAG激光制洞后的牙本质表面粗糙不平呈鳞片状、牙本质小管开放、无玷污层,是一种理想的粘结面。Arami等研究发现,Er:YAG激光备洞后的牙齿表面有一些微小碎片或残屑样物质,由于这些物质是激光备洞时所产生的高热烧蚀组织而形成的,且易被酸性物质溶解,所以在激光照射牙体组织后结合酸蚀可以溶解这些不规则的组织,从而为更好的边缘封闭提供条件。

    4.Er:YAG激光照射后牙髓的生物学效应

    由于健康牙髓对温度的耐受极为有限,短时间内少许的温度变化即可导致牙髓组织损伤。因此,采用Er:YAG激光备洞时,其所产生的热量对牙髓组织的影响不容忽视。

    有研究发现,使用Er:YAG激光备洞时髓腔温度升高在5℃范围内,牙髓组织未发生不可逆性损伤。Firoozmand等比较了高速涡轮机、慢速手机、Er:YAG激光(250mJ、4Hz)备洞后的髓腔内温度变化,发现高速涡轮机组和慢速手机组的髓腔温度变化分别为(1.92±0.80)℃和(1.34±0.86)℃,而激光组的髓腔温度变化仅为(0.75±0.39)℃,证明了Er:YAG激光备洞时所产生的热效应要小于高速涡轮机及慢速手机。组织学检查发现,在水冷却的情况下用Er:YAG激光去龋备洞后并不会损伤牙髓组织及其细胞。

    Singh等分别用Er:YAG激光及高速涡轮机在20个人前磨牙上备洞后即刻拔除,光学显微镜下观察发现,激光组中有2个牙齿的牙髓组织有中度炎症细胞浸润,其余18个牙齿的牙髓组织无炎症细胞浸润;而在高速涡轮机组则有12个牙齿的牙髓组织有中度炎症细胞浸润,仅8个牙齿的牙髓组织无炎症细胞浸润,说明Er:YAG激光组的牙髓炎性反应显著轻于高速涡轮机组。Arunothai等研究发现,用100~300mJ、10Hz的Er:YAG激光在水冷却条件下照射距离髓腔500μm的牙本质表面时并不会损伤牙髓组织和牙髓细胞,而使用500mJ、10Hz的Er:YAG激光照射则会对I型胶原纤维及牙髓细胞造成不可逆性损伤。另有研究还发现,选用适宜参数的Er:YAG激光对恒牙及乳牙进行备洞时,所产生的热效应不仅不会损伤牙髓,同时还能降低其炎症反应。

    综上所述,Er:YAG激光能通过提高釉质的抗酸性,而起到预防龋病的作用;去龋备洞时,Er:YAG激光作为一种新型的组织切割工具,可以安全、有效的切割牙体硬组织,并能减轻患者的疼痛、消除其恐惧心理,同时还能最大程度的去除龋损组织,且不会对牙髓、牙周组织造成伤害;激光预备后的窝洞表面清洁、无玷污层,牙本质小管开放,不仅能增强牙体组织与充填材料的粘结强度,还有利于减少洞壁与充填体之间微渗漏的发生。

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