铒激光蚀刻牙本质的效果研究

霍晓 李化 门文雯 武明轩 刘莉

龋病充填治疗失败的主要原因是继发龋的出现。传统的机械预备后牙体组织表面会覆盖玷污层，并有起伏和不规则的碎屑。玷污层堵塞牙本质小管口，不仅影响树脂充填的远期效果，且易造成边缘微渗漏，从而产生继发龋。传统的酸蚀方法去除玷污层操作过程繁琐，可能会造成患者术中术后的敏感症状。研究发现激光对去除玷污层有明显的效果，特别是铒钇铝石榴石激光(erbium∶yttrium-aluminum-garnet,Er∶YAG)能有效去除玷污层，在牙本质表面产生酸蚀样改变，且无明显的疼痛反应。理想的牙本质激光蚀刻的参数目前尚未达成共识。本实验通过用离体牙标本观察不同参数设置下，铒激光照射后牙本质表面的形态变化，以获得一个最佳能量参数值，为正确使用铒激光提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

2018-01～03在河北医科大学口腔医院收集20～40 岁新鲜拔除的活髓第三磨牙27 颗，入选患牙无龋坏、无充填、无重度磨耗等牙体病变。所有离体牙置于4 ℃生理盐水中保存备用。

1.2 实验仪器和材料

双波长激光治疗仪(Fotona公司，德国)；扫描电子显微镜(HITACHI S-3500，日本);35%磷酸酸蚀剂(Heraeus公司，德国)。

1.3 实验方法

用气涡轮机单面金刚砂片垂直于牙长轴在牙冠中1/3处横断，并制成4 mm厚的牙本质片27 张，牙片面为实验面，高速涡轮牙钻在其中央制备一4 mm×4 mm×1 mm大小的窝洞，蒸馏水冲洗，吹干。1 张不做处理，1 张用35%磷酸酸蚀15 s作为对照，其余25 张进行激光照射。

将25 颗样本牙随机分为5 组，分别标记为A、B、C、D、E组，每组各有5 颗。铒激光治疗机进行牙本质表面蚀刻,水汽比例为40%水，60%汽条件下，各组依次以20 mJ 15Hz、40 mJ 10 Hz、60 mJ 10Hz、80 mJ 10 Hz、120 mJ 10 Hz的输出能量及功率垂直照射牙面。使用时光纤头距离牙体组织表面1 mm，呈网状扫描式照射10 s。各组标本经2.5%戊二醛固定，乙醇逐级脱水，真空干燥，喷金，扫描电镜下观察玷污层去除情况及牙本质表面形态。

2 结 果

2.1 无处理组牙本质表面形态

牙本质表面覆盖一层厚厚的玷污层，未见开放的牙本质小管。

2.2 对照组牙本质表面形态

对照组牙本质表面平坦，未见玷污层，牙本质小管呈类圆形，直径2～5 μm,小管间相距3～8 μm，牙本质小管完全开放，小管口边缘清晰，管间牙本质和管周牙本质未见明显差别。

2.3 激光照射组牙本质表面形态

20 mJ,15 Hz:牙本质小管开放，但管径较小，牙本质表面均质，未见裂纹样结构。

40 mJ,10 Hz：牙本质小管开放，牙本质表面稍显粗糙，未见明显裂纹样结构。

60 mJ,10 Hz：牙本质小管开放，牙本质表面见少量微裂纹结构。

80 mJ,10 Hz：牙本质小管开放，牙本质表面粗糙，凹凸不平，裂纹样结构增多。

120 mJ,10 Hz：牙本质表面更加粗糙不平，可见鱼鳞状及片层样结构，牙本质小管开放。

图 1 各组牙本质表面形态

3 讨 论

传统的机械预备后，牙本质表面覆盖有一层混合牙本质碎屑和变性胶原、唾液、细菌等物质的结构，即“玷污层”。本实验无处理组显示，经传统高低速牙钻法去腐后，牙本质表面覆盖一层厚厚的玷污层，堵塞牙本质小管口，其结构无序、强度低，影响粘接剂接触牙本质表面及渗入牙本质小管。传统的全酸蚀系统使用酸性凝胶完全去除玷污层，并且使玷污层下的牙本质表面的羟磷灰石脱矿，形成脱矿的牙本质。对照组结果显示，经35%磷酸酸蚀后，牙本质表面平坦，无玷污层，牙本质小管口清晰可见。这一结果与以往的研究结果相一致[1-3]。这种结构使得粘接剂中的树脂单体通过牙本质胶原蛋白之间充满水的间隙(这一间隙原本由羟磷灰石占有)渗透入脱矿的牙本质中，形成混合层，从而使复合树脂粘接于牙本质。但酸蚀法脱矿管周牙本质，致使牙本质小管管径增大，增加小管通透性，从而引起管内液体流动而激惹牙髓牙本质复合体，可能会引发活髓牙的敏感症状。同时，酸蚀剂可能会作用于非目标区域，对于牙体正常结构造成不必要的损伤。除此之外，酸蚀剂作用后需至少同等时间进行冲洗才能充分去除酸蚀剂，故蚀刻过程耗时较长。针对以上缺点，酸蚀刻技术处理牙本质受到了一定的限制，故研究酸蚀刻的替代技术很有必要。

Er∶YAG 激光波长为2.94 μm，其接近牙体硬组织中水和羟基磷灰石的吸收峰值。当铒激光照射于牙齿硬组织表面时，牙体组织中的水和羟基磷灰石会迅速吸收激光能量，同时组织表面温度升组织内的水汽化膨胀，产生“微爆炸”，从而使牙体组织破碎。利用这一特点，可以将铒激光用于牙体硬组织蚀刻，即通过激光照射去除玷污层，并且使牙体组织表面结构变化，产生酸蚀样改变，有学者认为这种结构的改变有利于树脂材料的粘接。激光照射在有水状态下进行，无需再行冲洗。此法较酸蚀法节省时间。且大量研究表明，激光照射后牙面的抗酸性增强，具有一定的防龋性；激光操作具有无痛的特点，让患者感觉更舒适[4]。那么激光蚀刻牙本质效果怎样，它能否代替传统的酸蚀刻，广泛应用于牙本质粘接的预处理呢？

目前尚未见到关于专门针对不同参数的铒激光蚀刻牙本质表面效果的研究报道。针对这一空白，本研究采用不同参数设置的铒激光照射牙本质表面，观察其形态学的改变。实验选择中层的牙本质，因为浅层牙本质与深层牙本质在牙本质小管数目上差别较大。为保证各实验组牙本质小管密度的相近，选择样本釉牙本质界下1 mm左右的牙本质为实验面进行操作。发现几个实验组的激光照射均能有效去除牙本质表面的玷污层。但激光蚀刻后牙本质表面形态有别于传统酸蚀法。酸蚀刻造成管周牙本质脱矿，使牙本质小管管径变大。但激光对管周牙本质无脱矿作用，故牙本质小管口无明显扩大。电镜下可以观察到低剂量的激光照射后，牙本质表面较平坦，未见明显的微裂。随着激光剂量的增加，牙本质表面出现了裂纹和沟壑，逐渐变得凹凸不平。甚至在此基础上，呈现出鱼鳞状及片层状不规则外观。在较高剂量的激光照射下，牙本质表面的形态与研究结果一致[5-6]。这是由于管间牙本质的有机物和水分含量高，能被铒激光很好的吸收所致。较低的激光剂量对牙体组织表面影响甚微。若激光剂量较高，则容易造成牙体表面裂纹及片层结构，降低牙本质的强度。牙体组织表面下也可出现微裂纹，这种结构不利于粘接作用的实现，也可能造成牙体修复后裂隙的形成，从而导致修复失败[6-9]。因此，铒激光蚀刻牙本质要选择合适的激光参数，保证其既能有效的去除玷污层，又不会过多破坏牙体组织的正常结构，才有可能收获良好的粘接效果。

单纯从应用激光进行牙本质蚀刻，去除玷污层又不过多破坏牙本质的角度考虑，本研究认为将铒激光的参数控制在40 mJ,10 Hz以内，在有水的条件下进行牙本质蚀刻，可以有效去除牙本质表面的玷污层，开放牙本质小管，且不会对牙本质正常结构产生过多破坏。但不同能量的激光蚀刻后，树脂材料的粘接性如何尚有待进一步的研究。

(致谢：本研究扫描电镜成像相关工作在河北医科大学电镜实验中心完成，感谢王丽和崔芳在样本制备、图片采集工作中的帮助！)