混合光源系统用于活髓牙漂白的临床研究进展

张雪雯 李聪 徐小茵 高静 申静

1.天津医科大学口腔医学院口腔医学系 天津300070；2.南开大学医学院口腔医学系 天津300071；3.天津市口腔医院国际诊疗中心 天津300041

随着人们对口腔美学的要求不断提高，牙齿美白受到越来越多的关注。活髓牙漂白技术是将以过氧化氢（hydrogen peroxide，HP）为有效成分的漂白凝胶置于牙齿表面，并可使用加热、光照或激光等方式活化加速漂白的一种微创牙齿美白技术，可分为家庭漂白与诊室漂白[1]。其中，激光活化的诊室漂白由医生控制、保护软组织、防止药物摄入、显效快，显著提升临床治疗的速度和患者的舒适度[2]，因此，成为更多患者和医生的选择。

然而，激光对漂白效果是否有促进作用仍存在争议。已有研究[3-4]表明激光漂白的效果是显著的，而另一些研究[5-6]提出相比于单纯使用漂白凝胶，激光的加入并不能对漂白效果产生更加显著的作用。此外，除了在增色效果方面的不确定，激光漂白可能导致的髓腔温度升高[7]、牙髓损伤[8]、牙体硬组织改变[9]等不良反应所引起的争议尚未得到定论。近期，有研究[10]表明：低强度二极管激光（970 nm、0.8 W）激活35%HP漂白有利于更好的牙本质化学稳定性和表面形态。而Saberi等[11]使用二极管激光（810/960 nm、1.5 W）激活凝胶漂白后，牙齿的釉质表面显微硬度下降。尽管以往的相关综述[12-13]试图对不同漂白方法的有效性及安全性进行总结，但都未将不同漂白方案及所设置的不同细节参数纳入分析。这是由于大量的研究使用了不同种类和强度的光源、不同浓度和应用时长的漂白剂、不同的漂白步骤以及不同的重复次数等，因此，难以对其进行比较。所以对实验设置一致性较高的多篇研究进行总结归纳以代替笼统而模糊的结论，对提供更加清晰的临床参考是有重要意义的。

近期，混合光源系统［发光二极管（lightemitting diode，LED）-低强度激光］配合使用低浓度漂白剂的方案引起了研究者的关注，由于该方案漂白参数相对保守，越来越多学者对其进行研究以期在达到良好漂白效果的同时减少不良反应。

本文将对该混合光源系统在激光漂白中的应用进展作一综述，以探讨其在活髓牙漂白有效性与安全性方面的可能优势。

1 混合光源系统漂白方案的组成要素及特点

1.1 光源系统

混合光源由LED及发出低强度红外激光的二极管激光器2个部分组成。LED通过半导体连接而成为发光源，耗能少，且已在光聚合复合树脂中得到广泛应用，此外，由于LED不发射红外范围波长，理论上不会加热靶组织，从而减少了髓腔升温的风险，这些均为其在牙齿漂白中的应用提供了便利和优势。二极管激光器也由于其单色性可以减少髓腔过热的风险，同时其发出的低强度红外激光已被证明具有诱导镇痛、抗炎和生物调节的作用[14]，因此，被广泛应用于活髓牙漂白研究。混合光系统漂白方案的常用相关参数由表1[15-24]列出，通常LED（470±10）nm的使用功率为400～1 800 mW，低强度红外激光（808±10）nm的使用功率为100～600 mW。根据现有的临床研究，在此光源参数范围内所达到的颜色改善相似，其中，最常用的参数为LED（470 nm、1 800 mW）/红外激光（808 nm、600 mW）。仅有1篇研究[23]采用了最低参数LED（450 nm、400 mW）/红外激光（808 nm、100 mW），在配合15%HP凝胶漂白后达到了3个比色单位的颜色改变，与常用参数的效果无明显差异。但目前的临床对照研究均仅采用一种光源参数进行评估，因此，仍需更多临床研究通过一致性更高的实验设计对该参数范围进行优化，从而得出最佳参数。

表1 常用混合光系统漂白方案的参数Tab 1 Parameter details of bleaching schemes under hybrid light source

1.2 漂白剂

活髓牙漂白所用漂白剂的主要有效成分为HP，高浓度比低浓度HP提供更好的远期增白效果，但也导致更严重的牙齿敏感等不良反应[25]。混合光源系统可配合含6%～35%HP的凝胶进行漂白，其中，6%和15%HP因其较低的浓度而被更多地应用于相关临床研究以寻求更安全的漂白方案。

1.3 光敏剂

为提高漂白效率，缩短激光照射时间与治疗周期，有学者在漂白过程中加入光敏剂。这项技术基于光动力疗法（photodynamic therapy，PDT）：光敏剂被光激发后，从单线态到三重线态的系统间交叉会产生高活性的单线态氧；其次，当合适的染料分子作为光敏剂加入透明的漂白凝胶，可以提高凝胶对光的吸收，加速HP分解为羟基自由基。而发生这种作用的一个关键之处在于光敏剂的性质应该与激光的吸收光谱相匹配，否则可能无法达到预期的作用效果，因此，在使用不同波长的激光时，应选择合适的光敏剂[26]。

在混合光系统漂白的相关研究中，已有研究者加入氮掺杂氧化钛或二氧化钛纳米颗粒等作为光催化剂，而其是否在漂白过程中起到了高效的光敏作用仍有待证明。光敏剂种类繁多，在所应用波长的激光下，对光敏剂与激光的相互作用及活性氧物质产生能力进行严谨的证明，从而获得与相应激光漂白系统匹配的高效光敏剂，这对形成更加科学的临床方案有重要意义。

2 漂白机制

混合光系统包含了不同光源以及光敏剂的加入，其漂白机制可能涵盖了不同的方面（图1）。激光促进漂白机制包括光氧化反应（直接光漂白作用）、光热效应及光动力反应。光氧化反应使牙齿内的有色分子失电子，π-π共轭系统受到破坏，发生直接光漂白；光热效应往往需要相对较高强度的激光，加热漂白凝胶，进而加快HP的分解和渗入釉质与牙本质，加速漂白过程；当加入了合适的光敏剂时，则会发生光动力效应，产生更高水平的羟基自由基和单线态氧来促进漂白[26]。其中，低强度红外激光与组织的相互作用除了以上漂白促进机制，可能还包括光生物刺激，因此，该系统的作用并不依赖于单纯的热效应来升温凝胶，而是光化学反应、光动力效应及光生物刺激的组合。

图1 混合光源系统漂白机制示意图Fig 1 Mechanism of bleaching under hybrid light source

3 混合光系统漂白效果

3.1 增白效果

当使用混合光系统激活加入合适光敏剂的低浓度凝胶（6%或15%）时，可以达到与35%HP单纯化学漂白相同的临床增白效果。

在2015—2019年的5篇临床研究[16,18-19,21-22]中，采用了加入TiO2/TiO_N作为催化剂的6%HP，在混合光源系统下激活漂白，并与单纯使用35%HP的传统漂白技术结果进行了对比。研究结果显示：当采用vita比色板进行视觉比色时，混合光源激活低浓度（6%）HP可与高浓度（35%）HP单纯化学漂白一样，达到1～3个比色单位（shade guide unit，ΔSGU）的颜色改善；采用分光光度计测量时，混合光源激活低浓度（6%）HP所达到的颜色改善则达到或略低于35%HP（ΔE≈6）。这一差异是由于检测方法不同，在对颜色的检测中，使用分光光度计所测得的颜色更为客观、准确[27]，但以上临床研究中的客观颜色差异均在视觉所能辨认的阈值范围之内。

Bortolatto等[24]在研究设计中使用15%HP代替6%HP后，使用分光光度计测得两者的客观颜色改变，结果发现：该方案比漂白剂（35%HP）单纯化学漂白的效果更好，第3次复诊时ΔE平均值达到（8.92±2.36）。

而当混合光系统激活高浓度HP（25%～35%）时，则无法得到更高的增白效果，与激活15%HP[23]或传统化学漂白[17]达到的效果没有显著差异，但可以将治疗时间缩短至一半[17]。

3.2 长期稳定性

漂白效果能否长期稳定保持也是十分重要的问题。已有文献[15,28-29]指出，传统方案漂白后会出现不同程度的颜色反弹，但使用不同浓度漂白凝胶的各项研究并未得到一致的结论。对混合光系统漂白患者的长期随访研究初步显示出相对良好的颜色寿命，在1[22]、6[30]、9个月[19]、1[16,18]、2年[16]的随访中临床效果基本维持稳定，2年后客观颜色检测仅有轻微的反弹。而先前同样采用6%HP进行单纯化学漂白的研究[29]则在9个月时出现了严重的反弹，这一对比说明混合光催化漂白系统可能有助于低浓度HP获得更加持久的漂白效果。而另一篇回访时间为3年的临床研究[17]使用了25%和35%HP，结果发现：无论是否使用混合光系统，高浓度HP的漂白效果在3年后仍保持稳定。

4 混合光系统的漂白安全性

4.1 漂白剂的浓度与应用时长

漂白效果取决于HP的浓度和应用时长，同时这2个关键因素也直接影响着漂白所导致的不良反应。通常来说，诊室漂白所使用的凝胶为35%HP，每次应用时长15～60 min，重复及复诊次数不等；而低浓度HP则须大大增加与牙齿表面的接触时间（通常为每天2～8 h，持续14 d）才有可能获得相同的颜色改善[31]。为达到迅速、可见的漂白效果，临床上仍大多采用高浓度HP，但随之而来的问题是HP浓度越高、作用时间越长，牙髓损伤及牙齿敏感的程度越严重[25,31]。

而在混合光激活下使用低浓度HP的新尝试为这个问题提供了一条解决思路，在保持与传统技术相同的漂白效果和长期稳定性的前提下，该方案可以将6%HP与牙齿的接触总时长由28 h缩短至72 min[18,20]，并能将传统诊室漂白的就诊次数由3次（每次2个12 min的疗程）减少至1次（2个36 min的疗程）[20]。

4.2 对牙髓的影响

与以光热作用为主导机制的高强度激光漂白相比，混合光系统的一个优势在于它不会产生过多的热量而使牙髓升温。其次，混合光系统中的低强度红外激光可能有着额外的积极作用，其对牙髓的可能影响包括发生在细胞以及分子水平的生物调节作用，体现之一就是减少漂白副产物的细胞毒性。目前，已有相关体外研究报告了在使用低强度激光时减少漂白凝胶所导致的细胞毒性的效果，其中包括对成牙本质细胞系MDPC-23[32-37]以及人牙髓成纤维细胞[38]的研究。

当低强度激光作为漂白后治疗措施，作用于漂白剂处理过后的人牙髓成纤维细胞或MDPC-23细胞时，在适当参数下可能提高细胞蛋白表达及碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性，减少漂白剂产生的细胞毒性[32-33,38]。研究[38]表明：使用低强度（40 mW）红色/近红外激光能够补偿35%HP漂白凝胶释放的活性物质对牙髓成纤维细胞的毒性作用，当使用适当参数的近红外激光（40 mW、10 J·cm-2）照射时，该细胞毒性被完全抵消，细胞活力在24 h内达到正常。一些学者[32-33]发现：低强度（40 mW、4/10/15 J·cm-2）近红外激光照射对0.01%过氧化脲处理过的MDPC-23细胞代谢有积极的调节作用，其中，40 mW、4 J·cm-2的激光能提高ALP活性。但25 mW的近红外光无法修复35%HP对MDPC-23细胞活力及基因表达的负面影响。因此，激光的参数范围是一个重要因素。

当低强度激光作为激活漂白凝胶的光源时，则无法减少35%HP对MDPC-23细胞的毒性作用。相关体外研究[34-37]对此得出了一致结论，在LED（120 mW）结合红外光（600 mW）的混合光系统、430/500 mW的卤素灯或500 mW的LED等低强度光源激活35%HP时，均无法改善MDPC-23细胞代谢活性的下降。研究[8]表明：不同的激光参数不能改变牙齿漂白对牙髓炎症或细胞毒性的影响，但这一结论是基于该研究所纳入的漂白凝胶多为高浓度HP。混合光源是否能减少或消除HP浓度较低时的细胞毒性作用仍缺乏相关研究。

4.3 对牙齿敏感的影响

牙齿敏感是活髓牙漂白后最常见的不良反应，大多数接受漂白的患者都会出现不同程度的敏感，尤其是使用高浓度HP时。已有研究[39]表明：使用高浓度HP的诊室漂白后，牙齿敏感的发生率高达67%～87%。激光疗法在用于预防漂白后牙齿敏感之前，已经作为治疗牙本质敏感的一项有效方法[40]。通常，高强度激光被认为通过封闭牙本质小管来产生作用，而低强度激光可能作用于神经水平并影响牙本质液流动[41]。由于低强度激光已被证明在缓解漂白后牙齿敏感方面具有一定作用[39,42-43]，因此，含有低强度红外激光的混合光源理论上可能对牙齿敏感有积极的影响。

相关临床研究[17,21,23-24]也表明：应用混合光激活低浓度HP漂白后，所引起的牙齿敏感程度比使用传统漂白技术者更低，这一结果可能是由混合光系统中低强度激光的直接作用促成，也可能是由于该方案允许较低浓度HP的应用，从而间接降低了牙齿敏感程度。

4.4对牙体硬组织及充填材料的影响

光照对牙体表面显微硬度或化学成分的影响并未达成一致结论，有研究[44]表明光源本身对牙体组织的影响并不显著。Loiola等[45]的研究表明：无论是否使用LED/激光混合光源，漂白后釉质显微硬度均没有下降。但有研究[11,46]表明：使用二极管激光（810/960 nm、1.5 W）激活凝胶漂白后，牙齿的釉质表面显微硬度下降，且不能改善漂白凝胶导致的玻璃离子表面显微硬度的下降[46]。而低强度的Er:YAG激光可减轻漂白凝胶所致的釉质损害，并获得更高的树脂-釉质剪切粘接强度[47-48]。根据已有的研究显示：光源似乎并不能改善漂白对牙体硬组织造成的不良影响，低强度红外激光对牙体表面影响的研究仍缺乏，混合光源系统对牙体硬组织及充填体的影响也需更多高质量的随机对照研究。

5 结束语

综上所述，与传统依靠光热效应加热凝胶以促进漂白的激光不同，混合光源漂白的优势在于通过光化学和光动力等作用促进漂白而不过度升温髓腔。此外，该系统允许低浓度漂白凝胶的应用：缩短其应用时长及就诊次数，并增加长期稳定性；同时，在保持与传统漂白技术相似的临床效果下减轻漂白后牙齿敏感和牙髓损伤。因此，综合考虑漂白的有效性和安全性，加入光敏剂的低浓度漂白凝胶与混合光源系统的组合，初步显现出更大的优势。但该方案的最佳参数范围以及与之匹配的高效光敏剂仍需更多的探索优化过程，今后的相关临床研究应该规范并给出所有漂白参数的细节，以得出更加科学、可行的临床方案。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。