Er：YAG 激光对恒牙牙本质粘接性能的影响

魏雅楠， 陈筠， 李志艳

青海大学附属医院口腔内科，青海 西宁（810001）

龋病是严重危害人类口腔健康的常见病、多发病。临床常采用机械法去除感染的龋质，但其存在过度预备、疼痛、噪声等不足。激光因在去腐、备洞时，具有切割牙体组织少、无振动、低噪音及无痛等优势，更受临床医生的青睐。尽管目前大多数牙本质粘接系统已具备理想的即刻粘接性能，但因粘接层内树脂、牙本质胶原纤维水解、破坏，使混合层降解，界面受损、老化，不仅降低粘接强度，而且产生了不可预期的临床表现。自1997年美国食品及药物管理局批准Er：YAG 激光（erbium：yttrium uluminum garnet laser）应用于人类牙体硬组织的治疗，越来越多国内外学者就Er：YAG 激光是否能改善牙本质粘接强度等问题展开研究。本文就Er：YAG 激光与牙本质相互作用的机制，及激光切割蚀刻牙本质后其对粘接性能的影响作一综述。

1 Er：YAG 激光与牙本质相互作用

1.1 牙本质粘接原理

现有牙本质粘接系统与技术是基于传统机械预备后牙体表面结构特性发展而来。其粘接力主要由全酸蚀或自酸蚀粘接系统移除或溶解玷污层后，树脂渗入脱矿层所形成的混合层和树脂突共同决定，前者厚度是影响粘接强度及持久性的关键因素［1］。研究显示，感染牙本质的粘接强度由去龋方式和粘接系统类型所决定。传统涡轮机预备后，受低表面能玷污层、牙本质湿润性及含较多有机物特性影响，其将限制粘接剂渗入，降低粘接强度及稳定性［2］。尽管全酸蚀粘接系统中35% ～40%磷酸可去除玷污层，但因存在过度酸蚀，即脱矿层厚度与粘接剂渗入深度存在差异，故将形成纳米渗漏而影响粘接性能［3］。自酸蚀粘接系统处理后，溶解于预处理剂中的钙、磷离子随单体挥发而沉淀于被预备牙本质表层，同样将限制粘接剂渗入而影响粘接性能。

1.2 Er：YAG 激光作用机制

激光与目标组织有反射、透射、散射及吸收4 种不同的相互作用方式，吸收可诱导所需的生物效应，而为最主要作用方式。Er：YAG 激光（2 940 nm）是掺铒钇铝石榴石晶体释放出的中红外激光，其波长非常接近水（3 000 nm）和羟基磷灰石（2 800 nm）的最强吸收峰，易被水分子和羟基磷灰石的羟基吸收，快速产热、汽化，致组织局部内压力瞬间增大，产生微爆破，从而发挥切割、蚀刻等作用。

2 Er：YAG 激光照射对牙本质粘接性能的影响

2.1 Er：YAG 激光对牙髓组织的影响

研究指出，当髓腔温度升高超过5.6 ℃，将引起15%牙髓组织坏死，使用Er：YAG 激光去龋、备洞时，需注意牙髓是否会发生热损伤，产生不可逆损害。Raucci-Neto 等［4］选用不同能量Er：YAG 激光（6 Hz，120、160、200、250 mJ）对健康和脱矿牙本质进行预备，结果显示其能量大小与髓腔温度呈正相关，均未使髓腔温度超过5 ℃，但高能量激光照射脱矿牙本质后，其表面结构较低能量时平坦，说明高能量对脱矿牙本质无选择性移除能力。由此可见，选择性龋质的移除不仅与组织内水和有机物比重有关，激光参数也是影响因素。有研究者选用不同参数（5、8、10 Hz，200、280、340 mJ）短脉冲模式Er：YAG 激光进行牙本质层窝洞预备，统计分析指出，能量大小比激光频率对髓腔温度影响更明显，但髓腔最高升温（1.37 ± 0.42）℃也未超过5.6 ℃。此研究虽选用了不同参数，但未对被照射牙本质表面形态进行分析。有研究者也得出了相同结论，同时指出Er：YAG 激光（2、4、6 Hz，250、300、350 mJ）不推荐在无水冷却情况下使用，以免被照牙本质表面碳化。由上可知，一定参数范围内的铒激光在喷水冷却状况下处理牙本质时，髓腔内温度的升高是可接受的。尽管有学者指出，Er：YAG 激光预备牙本质，牙本质表面粗糙度更显著，渗透性更佳，但高能量激光对已脱矿牙本质存在过度预备，且可能使被照射牙本质表面结构及成分发生变化，而影响粘接性能［5］。对此，Nahas等［6］评估不同能量密度（10 Hz，40、60、80、100、120 mJ）铒激光对牙本质表面的热影响，指出能量大小与表面弹坑状结构呈正相关，在所有激光组，被照射牙本质表面均存在已碳化的黑色层，60 mJ组胶原纤维的变化最小。Trevelin 等［7］探讨Er：YAG激光脉冲持续时间（2 Hz，80 mJ，50、300、600 μs）对牙本质胶原纤维的影响，发现被改变牙本质厚度与脉冲持续呈正相关，50 μs 是合适的选择，不会引起牙本质超微结构改变，而其他组被照射牙本质表面发生了熔融、碳化，失去了原纤维间间隙。有研究表明，对于乳牙单纯使用较高能量（10 Hz，200 mJ）Er：YAG 激光后牙本质表面玷污层消失，形成了清晰的牙本质小管口，在更高能量密度（10 Hz，300 mJ）处理时，表面才形成微裂，由此铒激光具体的参数值对于不同类型牙齿处理后的理化性质至关重要［8］。

综上所述，选用Er：YAG 激光进行窝洞预备时，为保护牙髓活力，合适的参数范围及喷水冷却是必不可少的。相较激光对牙髓的热影响，被照射牙本质表面发生熔融、胶原间隙变小，限制粘接剂深入更值得关注，由此为保证足够粘接强度及持久性，建议采用较小参数模式进行牙体硬组织预备。

2.2 Er：YAG 激光去除腐质、窝洞预备

研究认为，与机械预备法相比，Er：YAG 激光（20 Hz，560 mJ）照射形成的牙本质表面因玷污层缺失、牙本质小管暴露及蜂窝状结构出现，更有利于粘接修复［9］。以上研究对象为健康人牙本质，未探讨Er：YAG 激光在龋坏牙本质对粘接强度的影响。Cersosimo 等［10］分别评估了短脉冲Er：YAG 激光（2 Hz，80 mJ）和传统机械法处理健康、龋坏牙本质后的粘接强度，认为此激光可改善两种牙本质的粘接强度，主要由于短脉冲Er：YAG 激光几乎不会对牙本质产生热损伤，且可去除玷污层，并增加牙本质表面粗糙度。有研究者为避免碎屑云吸收部分能量，并阻碍激光束直接作用于目标组织，于体外对比研究量子方波脉冲模式下Er：YAG 激光（3.75 Hz，250 mJ，50 μs）和传统车针预备后混合层厚度，发现前者所形成的混合层厚度为后者的三倍，且较少产生裂纹，因此更有利于复合树脂粘接，同时此模式下90%能量可直接传递至目标组织，避开碎屑屏障，并减少对邻近组织的热损伤。

然而，有研究者发现，与传统机械预备法相比，激光照射牙本质后因其胶原纤维变性，减小原纤维间间隙而限制粘接剂渗入；加之界面压力增大，使变性牙本质下方产生微裂等因素，导致Er：YAG 激光预备后牙本质界面的粘接强度显著低于传统车针预备组，且铒激光处理组内出现了 边 缘 渗漏［11，12］。同样，Shirani 等［13］认为，随着Er：YAG 激光（30 Hz，140 mJ）照射距离的增加，被照组织表面产生的消融更温和、深度更浅，更有利于粘接剂渗入，因此牙本质与树脂的剪切粘接强度增加，并降低了激光照射的副作用。Trevelin 等［14］探索Er：YAG 激光（2 Hz，80 mJ）不同脉冲持续时间（50、300、600 μs）对牙本质粘接强度的影响，结果显示，24 h 后对照组较激光组有较高剪切粘接强度，此结果同样归因于被照射区域胶原纤维变性，同时发现，脉冲持续时间不会影响粘接效果，且牙本质组织结构的永久性改变，储存12 个月后样本的粘接强度未见下降。为进一步探索激光照射牙本质后，粘接强度降低的原因，He 等［15］对铒激光（300 μs，100 mJ）照射后牙本质表面的理化性质进行了评估，发现牙本质表面厚度在15 μm 以内，其纳米硬度及弹性模量均降低，但超过15 μm 其机械性能与对照组无差异。同时，被照射后的牙本质区域出现再结晶，胶原纤维损伤或消失，但矿物含量梯度及钙磷比值未变化，其认为上述牙本质结构的改变，将对树脂-牙本质粘接强度产生消极影响。

2.3 Er：YAG 激光蚀刻作用

为确保牙体与修复体间良好的封闭，减少微渗漏，获得强大粘接力，选择恰当牙本质表面的蚀刻方法是必需的。为了克服全酸蚀刻后脱矿层未被粘接剂完全渗入，及自酸蚀形成的混合层薄，树脂突少的不足，越来越多学者尝试用Er：YAG 激光替代传统蚀刻方法。Aljdaim 等［16］评估Er：YAG 激光（15 Hz，100 mJ）蚀刻牙本质后，牙本质与Biodentin 和GC Fuji 粘接强度的变化，发现激光蚀刻可显著增加牙本质与两者的剪切粘接强度，主要原因为激光照射可去除玷污层，形成微小不规则表面，促进树脂突形成；而GC Fuji的粘接强度优于Biodentin，前者主要依靠化学粘接，激光照射可使牙体表面钙磷比增加。另外，其发现长脉冲模式Er：YAG 激光（15 Hz，100 mJ）蚀刻牙本质后，牙本质有机成分显著减少，钙离子重量比显著增加，钙磷比增加，从而改善树脂充填材料与牙本质间的化学粘接强度［17］。Souza-Gabriel 等［18］发现，高能量Er：YAG 激光（4 Hz，200 mJ）照射漂白后的牙本质联合全酸处理，产生的剪切粘接强度类似于未漂白的对照组，由此可见Er：YAG 激光蚀刻可加速漂白剂中自由基释放，从而改善其粘接强度。

然而，Er：YAG 激光蚀刻牙本质表面的有效性仍存在争议。有学者认为，Er：YAG 激光照射牙本质时，随温度增加，胶原纤维变性，牙本质基质消融、玻璃化，使得激光蚀刻不仅未改善牙本质-树脂间的粘接强度，反而有所降低［19］。Shafiei 等［20］对选用硅酸钙类生物陶瓷材料（AMTA，BD，美国）盖髓，经Er：YAG 激光（10 Hz，60、80、100 mJ）蚀刻后，发现对于硅酸钙类生物陶瓷材料，为保证足够粘接强度，自酸蚀、全酸蚀或激光蚀刻（60、80 mJ）是必需的，但Er：YAG 激光蚀刻不仅未改善粘接性能，反而对产生了消极影响。但上述研究仅对储存了72 h 的样本进行了评估，忽略了粘接耐久性的探讨。de Azevedo 等［21］用两种参数Er：YAG 激光（2 Hz，80 mJ，50 μs；10 Hz，50 mJ，50 μs）预备龋感染及健康牙本质，发现Er：YAG 激光对两种牙本质的粘接持久性无显著改善。

3 展 望

综上作述，一定参数范围内的Er：YAG 激光加之喷水冷却，不会对牙髓产生热损伤，但较大功率、能量密度、脉冲持续时间下的激光预备牙本质后，因其表面熔融、微裂等形态变化，限制粘接剂渗入，可降低粘接强度、缩短粘接持久性。但因各研究所选用的仪器、激光参数、粘接系统、研究方法及测试指标等的不同，致Er：YAG 激光照射对恒牙牙本质的粘接性能仍存在争议。目前，关于Er：YAG 激光蚀刻对牙本质粘接性能的研究仅有体外实验，体外实验不能完全模拟口腔内真实环境，因此，进一步临床研究是必须的。另外，大多数研究选用健康人牙本质作为研究对象，忽略了龋质对激光及粘接强度的影响。