Er:YAG激光拆除种植牙全瓷冠修复体的研究进展

蔡娉娉,卓盈颖,林 玲,林 捷,郑志强

患者对于审美的需求和期望推动着口腔修复进入全瓷时代,全瓷修复体在口腔临床特别是种植修复中的应用日趋广泛[1-2]。全瓷材料,包括玻璃陶瓷、氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷,其中二硅酸锂玻璃陶瓷及氧化锆陶瓷在临床中应用最为广泛[3-4]。种植体植入后需要长期维护,由于修复体损坏、食物嵌塞、咬合调整、基台螺丝松动、种植体周围炎等原因,可能需要拆除种植牙上方牙冠和基台进行更换或维护[5]。近年来有学者着手于研究使用erbium-doped:yttrium-aluminum-garnet(Er:YAG)激光作为替代传统机械拆除种植全瓷修复体的新方法[6-7]。本文对Er:YAG激光拆除种植牙全瓷冠修复体的应用及研究进展作一综述,为医师的临床操作提供相关参考。

针对Er:YAG激光拆除种植全瓷冠修复体现有研究的检索,采用PubMed和万方数据库对以下关键词的不同组合进行搜索,没有语言和时间的限制:激光(laser)、全瓷冠(all-ceramic crown)、冠(crowns)、脱粘结(debonding)、冠移除(crown removal)、种植(implant),为了防止在初始搜索过程中遗漏文章,还对潜在相关研究的参考列表进行了手动搜索。

1 种植牙冠拆除方式

近年来,种植修复已成为临床牙列缺损或缺失患者的首选治疗方案,种植体支持的固定修复5年成功率高达95.6%[8]。种植固定义齿的固位方式主要分为粘接固位和螺丝固位。相较于螺丝固位,粘接固位的临床操作及制作流程更为简便,保持了牙冠的完整性,同时满足了美学需求[9];在操作过程中更容易获得牙冠的被动就位,减少了中央螺丝的应力疲劳,不易发生螺丝松动或破损[10],并且部分研究报告称在种植体-基台-牙冠结构中,水门汀可以更好地填补差异,吸收由基台和种植体之间不匹配引起的形变,并帮助平衡和优化应力分布[11]。因此粘接固位在临床实践中受到大多数医生的青睐[12]。然而,正因为其缺乏开孔,使得临床上无法实现粘接固位种植修复牙冠的可逆性拆卸。

目前临床上通常采用旋转器械切割、敲击等机械破坏的方法达到拆除粘接固位冠修复体的目的[13],但该方式会破坏修复体,导致在拆除后必须重新制作,且操作过程容易给患者带来心理上的恐惧。对于氧化锆等高强度陶瓷使用传统的金刚石车针磨除的方法不易去除,而玻璃陶瓷具有良好的粘接性能,难以简单使其脱位。传统机械磨除在拆除全瓷修复体时费时费力,并且存在损伤种植体和基台的风险,已不能满足临床的需要[14]。

2 拆除修复体常用的铒激光种类

铒激光发射器,包括铒铬钇钪镓石榴石激光(erbium chromium:yttrium scandium gallium garnet laser,Er,Cr:YSGG)和Er:YAG激光,其发射波长分别为2 780 nm和2 940 nm,与水、水合组织、残余单体和含水水门汀的主要吸收峰高度重合[15],使传递的能量可以高效作用于含水或相关基团的分子而极少被其他分子吸收,避免其他组织的损伤[16-18]。基于现有的研究可知,Er:YAG激光可应用于脱粘正畸托槽[19]、贴面修复体[20]、天然牙上的冠修复体[21]、钛基台或氧化锆基台上的二硅酸锂冠[6-7],并且不会对牙髓、基台或牙冠产生损伤。

3 激光脉冲功率、作用模式及可能机制

研究表明,二硅酸锂陶瓷的红外线吸收峰主要在Si—O(1 100 cm-1带),氧化锆陶瓷的红外线吸收峰主要在Zr—O(690 cm-1带),两者均不包含水的特征吸收带;而树脂水门汀或玻璃离子水门汀成分中均包含了水或者部分单体分子,使其红外吸收峰均显示含有水特征的吸收带(3 750～3 640 cm-1带及3 600～3 400 cm-1带)[22]。基于该项研究可知,在运用激光拆除玻璃陶瓷或氧化锆陶瓷时,激光的能量透过修复体材料传输至水门汀层,并作用于水门汀以达到最终脱粘接的目的。Er:YAG激光对水门汀的可能机制被认为是在水门汀层发生爆炸蒸发—流体动力喷射,材料在熔化时发生体积变化,有机成分的快速熔化产生了较大的膨胀力[23];Tocchio等[24]将其概括为以下3个方面:热软化、热消融及光消融,即根据水门汀吸收的激光能量不同,发生软化、气化或直接发生分解,从而使修复体脱粘接。

激光的参数设置及工作模式同样会对拆除的效果产生影响。根据方程式脉冲能量(J)=平均功率(W)÷脉冲频率(Hz)可知,在平均功率保持不变的情况下,脉冲频率的升高会降低激光输送的能量,会延长脱粘接所需时间;产生较大脉冲能量的平均功率水平会更容易达到水门汀的消融阈值,但过高的脉冲能量可能会带来其他的风险,如温度的升高、修复体表面的损伤等。ALBalkhi等[25]在体外针对激光接触模式对拆除效率的影响进行了研究,结果显示同一参数设置时,非接触模式比接触模式在脱粘接操作过程所需的时间更短,但水门汀的温度变化更大(未超过5.25 ℃阈值),并且非接触模式下的失效模式主要是水门汀内部的粘接失效,而接触模式下的失效模式为修复体内表面和水门汀之间的粘接失效。实验过程中仍发现,在保持平均功率不变的情况下,提高脉冲频率可以有效提高拆除效率,但脉冲频率的升高也会使温度的变化增大。

4 修复体材质和厚度的影响

如前所述,对于全瓷材料的傅里叶变换红外光谱(FTIR)而言,白榴石加强玻璃陶瓷和二硅酸锂玻璃陶瓷的FTIR光谱显示出一个与二氧化硅有关的强峰(波数位置约1 100 cm-1)。由于陶瓷中含有少量磷酸盐,强二氧化硅峰可能与磷酸盐峰重叠。相比之下,氧化锆陶瓷获得的FTIR光谱在波数(690 cm-1)处显示出宽吸收带,这可以归因于Zr—O的拉伸。如文献所述,结晶氧化锆样品的典型FTIR光谱显示了波数(508、520、580和740 cm-1)附近的各种拉伸频率。据报道,在波数(471 cm-1)处存在强吸收带,这可归因于其四方氧化锆晶相[26]。

此外,激光透过全瓷冠的传输能量受两个因素影响:修复体的成分和厚度。Rechmann等[27]通过陶瓷片状样品的激光能量传输测量表明不同材料之间的传输差异,其中二硅酸锂陶瓷能够传输最高的能量,并且根据厚度的不同,二硅酸锂陶瓷材料传输了21%～60%的激光辐射能量;白榴石加强玻璃陶瓷的传输性能略低,在21%～49%的能量传输范围内;相比之下,氧化锆陶瓷材料比上述两种材料的传输能量少得多,仅有5%～10%的激光能量透过材料,氧化锆陶瓷的最大传输能量比白榴石和二硅酸锂玻璃陶瓷低75%～83%。其次,每种陶瓷材料对于激光能量的衰减系数S也存在差异,其中白榴石加强玻璃陶瓷为0.387±0.032,二硅酸锂玻璃陶瓷为0.464±0.068,氧化锆陶瓷为0.565±0.039。从能量传输的角度来看,通过二硅酸锂和白榴石加强玻璃陶瓷用于脱粘接所需的初始激光能量比其他陶瓷较少,而通过氧化锆陶瓷材料传输足够消融水门汀的能量似乎更具有挑战性。上述在红外波长光谱中观察到的能量传输差异可能源于全瓷材料内部不同的化学成分及其所引发的不同散射行为,玻璃陶瓷(白榴石加强玻璃陶瓷和二硅酸锂)与氧化锆陶瓷之间的能量传输差异较大。从临床角度来看,氧化锆牙冠的半透明性要低得多,由于其密度、化学元素和高结晶度而不透明,这导致其折射率相对较高(2.1～2.2)[28],相比之下,玻璃陶瓷(白榴石加强玻璃陶瓷和二硅酸锂)在可见光范围内的折射率较低,为1.4[29]。

基于修复体厚度对激光传输能量的影响,由Cai等[30]的研究结果可知,Er:YAG激光(300 mJ,15 Hz,4.5 W,非接触模式)可以顺利穿透1～2 mm的氧化锆试件并被下方的水门汀(复合树脂水门汀或树脂加强型玻璃离子水门汀)所吸收达到脱粘接的效果,但对于3～4 mm的氧化锆试件而言,激光似乎无法达到水门汀层,引发水门汀的消融反应。对比现有关于激光拆除种植冠修复体的研究结果同样可以发现,在相近的Er:YAG激光设置(300 mJ,15 Hz,4.5 W,非接触模式)条件下,激光能量均可以顺利地传输通过1～2 mm的二硅酸锂或氧化锆陶瓷修复体,作用于下方的复合树脂水门汀或树脂加强型的玻璃离子水门汀[6-7,31]。并且Rechmann等[27]在实验中通过拟合不同陶瓷材料的能量传输回归曲线表明:Er:YAG激光照射下,陶瓷材料的能量损失与其厚度呈指数关系,遵循不同厚度的吸收/散射介质中光传输的朗伯-比尔定律。

5 不同水门汀的拆除效果

种植粘接固位常用的粘接水门汀主要包括永久性水门汀、半永久性水门汀和暂时性水门汀。永久性水门汀如树脂改性玻璃离子、聚羧酸锌、复合树脂等,半永久水门汀有磷酸锌、玻璃离子等,临时水门汀有含或不含丁香酚氧化锌的水门汀等[32-34],目前部分厂家也推出了种植粘接专用的水门汀,如Implant Cement(Premier,美国),是为种植粘接固位研发的暂时性树脂粘接材料,其粘接力较弱,需要时还可以在基台表面涂布一层润滑剂来减小其粘接力[35]。

种植粘接固位修复过程中,临床医生应该以种植牙冠的长期固位与必要时可拆卸性为参考选择合适的水门汀,粘接材料的选择是调节种植冠桥固位力的可控制性因素。Garg等[36]在研究中指出,粘接强度并不是评判水门汀好坏的标准,它仅仅是为临床操作提供了牙冠固位和可拆卸性的判断。合适的水门汀可以满足临床医生能够在需要时使用Er:YAG激光从种植牙上快速取下牙冠,并且不会对周围组织产生损伤。

6 口腔组织和冠修复体的损伤风险

目前,大部分激光拆除全瓷修复体的研究集中在天然牙的运用上,如陈宥任[18]、Kellesarian[37]、Ghazanfari等[38]均对该方向研究发表了相关综述,但天然牙全瓷修复体在需要拆除时,可能是由于边缘微渗漏、继发龋等问题,粘接剂与牙体之间的粘接强度存在一定程度的下降;天然牙上需要拆除的全瓷修复体形式更为多样,如贴面、嵌体、全冠等;并且在拆除过程中需要注意对牙髓组织的保护,在激光参数的选择及作用时间上需要更为谨慎。由于天然牙与种植牙之间的差异,激光拆除天然牙全瓷修复体的相关研究成果无法直接在种植牙的临床操作中使用。表1示激光辅助拆除种植全瓷修复体的体外研究。

表1 激光辅助种植全瓷冠拆除体外研究

7 小 结

综上所述,激光辅助去除种植牙全瓷牙冠是一种拆除种植粘接固位修复的新方法,不同的水门汀种类及陶瓷材料都对Er:YAG激光拆除全瓷修复体的结果产生影响,目前的结论多基于有限的体外研究。但该项体外研究结果在指导临床操作时存在着一定的局限性:首先,在体外实验过程中,激光能够避免周围软硬组织(如邻牙、牙龈)的阻挡,更好地作用于修复体表面及边缘;其次,随着全瓷材料的快速发展,不同的材料由于其物理性质的不同(如透光率等),均可能对激光照射产生不同的反应,目前尚未有相关方面的报道;再次,在激光拆除过程中操作者的照射经验可能会对拆除效果和所需时间产生一定影响。因此,需要进一步的体外研究与标准化临床对照试验相结合,并长期随访完善研究结果,以确定不同影响因素下合理的激光参数、照射时间以及拆除结果,为临床采用激光辅助去除种植牙全瓷冠提供理论依据。