2种薄膜对LED光固化灯光照强度的影响

陈薇敏 陈 炯

（上海交通大学医学院附属第九人民医院 口腔医学院牙体牙髓科，国家口腔疾病临床医学研究中心，上海市口腔医学重点实验室，上海市口腔医学研究所，上海 200011）

目前，牙齿充填治疗主要采用光固化树脂。光固化灯的光导棒在使用期间容易被污染，树脂残留在光导棒上会造成其光照强度的下降，影响树脂粘接[1]。微生物附着于光导棒，易产生交叉感染。随着治疗条件的提高，无菌意识的加强，光固化灯的无菌化要求被医疗机构广泛接受。由于光固化灯头无法常规高温高压消毒，采用一次性薄膜套可有效防止交叉感染。但是，光固化复合树脂经光固化灯照射固化后的临床性能在很大程度上受所用的光固化灯的影响。特别是光照强度和光照时间对其影响尤为显著[2]。光固化灯透过薄膜后光照强度是否降低，从而影响树脂的固化，目前国内相关文献报道较少。本实验通过比较2种光固化灯在裸机、套保鲜膜和套保护套的情况下，不同距离垂直照射的光照强度及其衰减率，为临床使用光固化灯选择隔离薄膜提供参考。

1 材料和方法

1.1 实验材料

2种LED光固化灯分别是3M ESPE EliparTMS10（光引发剂波长范围430 ～ 480 nm，光强度为1 200 mW/ cm2）和赛特力牙椅配套mini Led（光引发剂波长范围410 ～ 490 nm，光强度为1 250 mW/cm2），聚乙烯保鲜膜，聚乙烯透明薄膜套，EVERT数字显示千分尺，蓝光分析公司checkMARC®树脂校准仪，外径16 mm、内径10 mm、高度为16 mm的橡胶圆柱形模具和外径16 mm、内径7 mm、高度为16 mm橡胶圆柱形空心模具。

蓝光分析公司的checkMARC®便携式光强校准仪，波长测量范围在400 ～ 515 nm，测量固化灯的光照强度范围在0 ～ 4 000 mW/cm2。

1.2 分组

实验组1：分别采用保鲜膜、保护套包裹3M ESPE EliparTMS10光导棒，对照组1（裸机组1）：3M ESPE EliparTMS10光导棒不覆盖薄膜。实验组2：分别采用保鲜膜、保护套包裹mini Led光导棒，对照组2（裸机组2）：mini Led光导棒不覆盖薄膜。

1.3 实验方法

1.3.1 测量实验薄膜厚度 使用数显千分尺测量保鲜膜和保护套厚度各10次，取平均值。

1.3.2 检测光照强度 在圆柱形橡胶模具内径面测量标注0 mm、3 mm、6 mm的环形刻度。在暗室中实验。

实验组1光导棒套上圆柱形橡胶模具确保薄膜均匀覆盖光导棒的顶端。通过橡胶模具可控制光导棒与光检测区的距离。光导棒垂直放置在checkMARC®的光强检测区，开启光固化灯恒定光照强度照射10 s，检测并记录光照强度。记录检测距离为0 mm、3 mm、6 mm的光照强度各10次。对照组1的光导棒上不覆盖薄膜，同法操作。

实验组2套上圆柱形橡胶模具确保薄膜均匀覆盖光导棒的顶端，其他操作同实验组1。而对照组2的光导棒上不覆盖薄膜，同法操作。

1.3.3 计算光强衰减率 将各组光照强度分别求平均值，实验组与相应对照组比较光照强度的均值，计算光强衰减率。光强衰减率=（对照组光照强度平均值-实验组光照强度平均值）/对照组光照强度平均值。

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0软件对2种薄膜厚度、各组的光强度值和光强衰减率进行单因素方差分析，以及均值间的 Student-Newman-Keuls多重比较，检验水准α= 0.05。

2 结果

2.1 2种薄膜厚度的测量

保鲜膜和保护套厚度分别为（0.016±0.002）mm和（0.032±0.002） mm。两者差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 2种光固化灯的光照强度及其衰减情况

2种品牌的光固化灯在光导棒覆盖薄膜后光照强度都产生了衰减（图1、2）。保鲜膜组、保护套组均与裸机组的光照强度的差异具有统计学意义（表1、2）。在相同条件下，保鲜膜组的衰减率均低于同品牌光固化灯保护套组。光照距离0 mm时，实验组2保护套组衰减率最高，达到11.53%（表3）。光照距离为0 mm时， 实验检测6组光照强度均高于1 000 mW/cm2。当光照距离为6 mm时，各组光照强度均低于1 000 mW/cm2（表1、2）。2种光固化灯的衰减率，保护套组均高于保鲜膜组和裸机组；光照距离6 mm时，实验组2保护套组尤为明显，衰减率达45.71%（表3）。此外，影响因素检验结果发现，覆盖薄膜因素与距离因素具有交互作用。

图1 组1各分组的光照强度平均值

表1 实验组1和对照组1的光照强度平均值（单位：mW/cm2）

图2 组2各分组的光照强度平均值

表2 实验组2和对照组2的光照强度平均值（单位：mW/cm2）

表3 各组光照强度衰减率（%）

3 讨论

3M ESPE EliparTMS10光导棒直径为10 mm，mini Led光导棒直径为7 mm。在本实验中采用与实验中使用光固化灯的光导棒和光强检测区匹配的橡胶圈，可有效阻挡环境光线对checkMARC®检测区的照射，从而减少环境光线对光强检测的影响，提高光强检测的准确性。

目前将输出光强度高于1 000 mW/cm2的光固化灯称为高强度光固化灯[3]。3M ESPE EliparTMS10和赛特力mini Led是临床常用的高光照强度的发光二极管光固化灯（lightemitting diodes，LED），有效波长范围为430 ～ 480 nm左右，光照强度都达到1 000 mW/cm2以上。光照强度会随光导棒与树脂的距离增大而减弱[4]，这与本实验结果一致。实验发现不论是否薄膜覆盖光固化灯导棒，随着光照距离的增大，光照强度显著下降。因此在固化树脂时光导棒的照射端必须尽可能地靠近牙面。然而，口腔是个具有污染物质的环境，肝炎病毒和获得性免疫疾病病毒可通过体液和血液的接触，污染光导棒，从而传播疾病。常规的高温高压虽可有效杀灭病毒，但研究发现高温高压消毒会降低光导棒的输出光照强度，经过3个灭菌循环后，其将光传送到牙齿的容量可降低50%[5]。为了避免患者间的交叉感染，采用一次性透明薄膜可有效防止口腔中的各种微生物污染光导棒。

研究发现聚乙烯薄膜的使用会降低光固化灯的光照强度[6]。薄膜对光导棒的覆盖，部分遮挡了光线的通过，降低了原有光敏灯的光照强度。本实验选用2种不同厚度的聚乙烯透明薄膜模拟临床树脂充填，比较2种高强度光固化灯在不同固化距离，使用薄膜后光照强度的衰减情况，发现随着薄膜厚度的增加，各组光照强度显著下降，这可能与薄膜增厚、透光性下降有关[7]。此外，随着薄膜厚度的增加，光源与树脂照射面的距离也有所增加，同样会使光照强度降低。因此，在实验统计中发现覆盖物因素与距离因素具有交互作用。由于保鲜膜与薄膜套的厚度差异较小，光固化灯的光照强度在0 mm垂直照射的情况下，虽有衰减，仍均高于1 000 mW/cm2，基本不会影响树脂的固化。这与Isabel Cristina等人的实验结果一致[8]。然而，当光导棒与检测区距离增加后，薄膜的遮挡对光照强度的衰减尤为明显。当光照距离为3 mm时，2种光固化灯的保鲜膜组和保护套组较裸机组均产生了明显的光强衰减。在光照距离增加至6 mm时，3M ESPE EliparTMS10的光照强度降低至662 mW/cm2，接近卤素光固化灯，可能无法在10 s内达到足够的固化深度，需要延长光照时间达到有效固化。同样，mini Led的保护套组也出现了高达45.71%的衰减。

实验比较了2种高光照强度的Led光固化灯的光照强度衰减情况，结果显示：Mini Led固化灯的初始光照强度明显高于3M ESPE EliparTMS10。高强度的光照会通过加热牙齿照射面及其周围的空气将热量传递到牙髓组织[9]。因此，相同的照射时间下，产热可能高于3M ESPE EliparTMS10。裸机组、保鲜膜组和保护套组的衰减率均比Mini Led固化灯高，这可能与2种光导棒的直径不同，电压的波动，灯泡和滤波器的维护等因素有关[10]。

聚乙烯薄膜价格低廉，使用方便，对光固化灯光导棒可有效地避免口腔微生物的污染，降低患者间的交叉感染。本实验对不同厚度的聚乙烯薄膜检测2种Led光固化灯的输出光照强度的初步比较，发现光照距离为0 mm时，对光固化灯的输出光照强度影响较小，但随着光照距离的增加，2种薄膜组光照强度衰减率明显高于裸机。这提示我们在使用树脂充填邻面或深度较大的洞型时，需要延长固化时间及分层充填。由于薄膜的厚度会增大光敏灯照射强度的衰减，在使用保护套时，优先选择薄的保护套。此外，还要注意覆盖光导棒输出端薄膜的平整度，尽量减少薄膜发生褶皱。希望对临床治疗提供参考。

4 结论

光固化灯的输出强度会受到固化棒表面覆盖物的影响而减弱，且随着距离的增加，影响更显著。因此，在邻面洞充填时，选择厚度薄、贴合性佳的保鲜膜更有利于复合树脂的固化。