Er：YAG激光照射離體牙釉質(zhì)后表面形態(tài)和髓腔溫度的觀察

[摘要] 目的 觀察不同能量和時(shí)間作用下Er：YAG激光照射人離體牙釉質(zhì)后表面形態(tài)和髓腔溫度的變化。方法 臨床收集24顆離體牙，制備成96個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本，按不同處理方法分為A、B兩組，分別照射10、20 s，每組再分為6個(gè)亞組，選擇超短脈沖20 Hz，分別采用1、2、3、4、5、6 W的能量對(duì)每個(gè)亞組樣本的釉質(zhì)進(jìn)行照射，用數(shù)字式溫度計(jì)記錄髓腔溫度的變化，掃描電子顯微鏡（SEM）下觀察樣本釉質(zhì)形態(tài)的變化。結(jié)果 隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)和能量的增加，髓腔溫度有上升的趨勢(shì)；SEM觀察A、B兩組的釉質(zhì)形態(tài)均有改變，但兩組均未發(fā)現(xiàn)熔融和碳化現(xiàn)象。結(jié)論 在Er：YAG激光一定能量的照射下，釉質(zhì)的形態(tài)和髓腔溫度產(chǎn)生一定的變化，但是未出現(xiàn)熔融和碳化現(xiàn)象，為臨床齲齒的治療提供了依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] Er：YAG激光； 釉質(zhì)； 髓腔溫度； 形態(tài)

[中圖分類號(hào)] R 781.1 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.3969/j.issn.1000-1182.2012.02.023

The observation of surface morphology of enamal and temperature of dental pulp cavity in vitro after irra-diated by Er：YAG laser Ye Lijun1， Liu Luchuan1， Deng Manjing1， Liu Na1， Wu Xi2， Dong Zhengmou1. （1. Dept. of Stomatology， Daping Hospital， Research Institute of Surgery， The Third Military Medical University， Chongqing 400042， China; 2. Dept. of Stomatology， Xinqiao Hospital， The Third Military Medical University， Chongqing 400037， China）

[Abstract] Objective To observe the changes of surface morphology and temperature of dental pulp cavity in vitro after irradiated by Er：YAG laser with different energy and irradiation time. Methods All of the 96 samples from

24 teeth in vitro were collected from dental clinical departments then divided into two groups（group A and group B）

randomly. We chose the energy of 20 Hz， and 1， 2， 3， 4， 5， 6 W to treat the samples in group A and group B and the irradiation time was 10 s or 20 s. We recorded the temperature changes of dental pulp cavity by digital thermometer and observe the morphology of tooth enamel by scanning electron microscope（SEM）. Results With the extension of

irradiation time and increasing of energy， the temperatures of dental pulp cavity were significantly increased after the treatment of Er：YAG laser. The two groups of tooth enamel surface morphology were changed after irradiated by Er：YAG laser with different energy and irradiation time. However， there was no melting and carbonation on the surface of tooth enamel after the treatment of Er：YAG laser in two groups. Conclusion The temperatures of dental pulp ca-vity were increased after irradiated by increasing laser energy density fom 1 W to 6 W. No melting or carbonized phe-nomenon was found in enamel within the energy of 1 W to 6 W. All the data would provide evidences for clinical treatment of cavity.

[Key words] Er：YAG laser； enamel； temperature of dental pulp cavity； morphology

在口腔疾病的治療中，Er：YAG激光去齲已經(jīng)成為一種全新的治療方法。利用激光進(jìn)行去齲治療，其產(chǎn)生的熱量可對(duì)牙髓組織產(chǎn)生影響，而Er：YAG激光可大幅度減低熱量對(duì)牙體和牙髓的損害[1-2]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)不同能量的Er：YAG激光照射離體牙釉質(zhì)不同時(shí)間，觀察髓腔溫度和釉質(zhì)表面形態(tài)的變化，以期為臨床應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象和處理方法

于第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院口腔科就診患者中選擇研究對(duì)象。要求患者年齡為15～25歲，均因正畸治療需要而拔除前磨牙；拔除的牙齒要求根尖孔已完全形成，未接受過(guò)根管治療，無(wú)齲且無(wú)裂紋。共收集離體牙24顆，拔除后立即置入生理鹽水中保存。

24 h內(nèi)刮除牙根表面殘留的軟組織，用潔牙機(jī)去除牙齒上附著的牙結(jié)石，使用快速渦輪機(jī)沿“十”字型方向橫切和縱切牙齒至釉牙本質(zhì)界。每個(gè)離體牙制備成4個(gè)樣本。樣本的釉質(zhì)依次使用240、400、600、800目砂紙打磨，使其表面光滑無(wú)附著物，并在離體牙頸部釉牙骨質(zhì)界下1 mm處開(kāi)髓，入口直徑約2 mm，暴露髓腔。制備完成后置于4 ℃生理鹽水中儲(chǔ)存?zhèn)溆茫瑑?chǔ)存時(shí)間不超過(guò)4周。

1.2 主要儀器

Er：YAG激光（DEKA公司，意大利），高速渦輪機(jī)（NSK公司，日本），SMZ1500型體視顯微鏡（日本尼康公司），數(shù)字式溫度計(jì)（中國(guó)臺(tái)灣群特公司），掃

描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）（AMRAY公司，美國(guó)）。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)分組 將24顆離體牙96個(gè)樣本隨機(jī)分為2組，每組48個(gè)樣本，A組照射10 s，B組照射20 s；每組再細(xì)分為6個(gè)亞組，以20 Hz的頻率分別用1、2、3、4、5、6 W進(jìn)行照射，每個(gè)亞組8個(gè)樣本。

1.3.2 髓腔溫度測(cè)量 按照分組把樣本固定在石蠟上，牙頸部以下用石蠟包埋；用三角架固定Er：YAG激光的機(jī)頭，對(duì)樣本的釉質(zhì)進(jìn)行照射，照射的范圍在樣本中央，激光光纖垂直于牙面，距牙面1 cm，噴水5 mL·min-1。矯正數(shù)字式溫度計(jì)（沸水100 ℃，冰水混合物0 ℃）后用其熱電偶探頭沿牙頸部開(kāi)髓孔插入髓腔，用石蠟封閉熱電偶探頭與髓腔的接口，每個(gè)樣本測(cè)試前記錄髓腔的原始溫度，用激光照射后測(cè)得的髓腔溫度減去原始溫度得出升高的髓腔溫度變化的值。記錄在不同時(shí)間和能量的激光照射下髓腔溫度的變化。每次照射后需待離體牙髓腔內(nèi)溫度恢復(fù)至室溫（25 ℃）時(shí)再行測(cè)量。

1.3.3 SEM觀察 自然干燥2 d后，每組隨機(jī)抽取4個(gè)樣本置于SEM下觀察。選取A組和B組的不同能量的具有代表性的12個(gè)標(biāo)本進(jìn)行對(duì)比。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)方法采用單樣本t檢驗(yàn)和配對(duì)t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為雙側(cè)α=0.05。

2 結(jié)果

在不同能量的激光照射下，髓腔溫度的升高情

況見(jiàn)表1。經(jīng)不同功率不同時(shí)間處理的12個(gè)樣本的SEM觀察結(jié)果見(jiàn)圖1。

由表1可見(jiàn)：隨著激光能量的增大，照射后髓腔溫度均呈升高趨勢(shì)。A組在1 W照射下溫度最低，僅升高（0.38±0.32） ℃，在6 W照射下溫度最高，升高

（1.00±0.21） ℃，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。B組在1 W照射下溫度最低，僅升高（0.53±0.25） ℃，在6 W照射下溫度最高，升高（1.33±0.27） ℃，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。相同功率下，A、B組髓腔溫度的升高僅在6 W時(shí)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），B組高于A組，其余功率兩組間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

由圖1可見(jiàn)：隨著Er：YAG激光能量的增加，釉質(zhì)表面出現(xiàn)不同大小的凹坑，凹坑表面出現(xiàn)不同程度的粗糙顆粒，類似魚(yú)鱗狀，可以清晰地觀察到釉柱，并產(chǎn)生消融，凹坑底部呈現(xiàn)不平坦?fàn)顟B(tài)，高能量激光照射下可見(jiàn)裂縫；但是，所有釉質(zhì)樣本在表面溫度升高的情況下并沒(méi)有發(fā)生熔融和碳化。低能量激光照射10 s和高能量激光照射20 s，二者的釉質(zhì)形態(tài)有差異。

3 討論

近年來(lái)，由于超短脈沖的出現(xiàn)，使得激光切割牙體硬組織時(shí)可產(chǎn)生更高效率的消融，提高切割效率[3]。激光的應(yīng)用也越來(lái)越普及。Er：YAG激光對(duì)組

織的作用主要以光致發(fā)熱作用為主。與其他激光不同的是，Er：YAG激光波長(zhǎng)為2 940 nm，其吸收系數(shù)接近水的吸收峰值，且可被牙齒中的水和羥磷灰石吸收。相比其他激光和渦輪機(jī)，Er：YAG激光對(duì)牙體硬組織的消融效率更高，且不易產(chǎn)生組織的碳化、熔融，也不易因髓腔溫度的過(guò)度升高而出現(xiàn)不可逆反應(yīng)[1-2，4]。

本實(shí)驗(yàn)探討Er：YAG激光對(duì)釉質(zhì)照射時(shí)髓腔溫度和形態(tài)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：牙體硬組織的消融主要受照射時(shí)間和強(qiáng)度的影響[5]。為了防止激光對(duì)牙髓腔

造成過(guò)量的熱損傷，本實(shí)驗(yàn)選擇Er：YAG激光超短脈沖中間頻率的各種功率和不同的照射時(shí)間對(duì)釉質(zhì)進(jìn)行照射，觀察髓腔溫度和形態(tài)的變化，結(jié)果顯示：隨著功率和照射時(shí)間的增加，髓腔溫度呈上升趨勢(shì)，但均在5.6 ℃的安全閾值范圍內(nèi)[6]。在最大能量20 Hz、

6 W照射20 s的條件下，觀察到其中1個(gè)樣本髓腔溫度最高升高1.7 ℃，和耐受值相差甚遠(yuǎn)，故可以在臨床上應(yīng)用。選擇小劑量和短時(shí)間的激光照射，可以防止牙體健康組織去除過(guò)多和產(chǎn)生熔融[7]。本研究也

顯示：隨著激光能量和照射時(shí)間的增加，釉質(zhì)消融的深度也隨之增加。經(jīng)高劑量和長(zhǎng)時(shí)間照射后，照射區(qū)出現(xiàn)凹坑且有變大加深的趨勢(shì)，并且有裂紋向四周擴(kuò)展，造成釉質(zhì)的損傷。這可能與激光光纖垂直照射和照射時(shí)光纖發(fā)出的光向四周放散有關(guān)。1～

4 W的小劑量照射可以清晰觀察到類似魚(yú)鱗狀的改變，且有大量的釉柱出現(xiàn)，幾乎沒(méi)有玷污層。不同的劑量和照射時(shí)間不僅改變了釉質(zhì)的形態(tài)，且有報(bào)道[8]證明釉質(zhì)的化學(xué)成分也有改變。目前，臨床上大

多數(shù)齲齒仍然依靠渦輪機(jī)進(jìn)行治療，而Er：YAG激光可以達(dá)到傳統(tǒng)渦輪機(jī)所不能達(dá)到的無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)和無(wú)疼痛的效果，治療中出血量少，不用接觸組織，可以減少感染機(jī)會(huì)和患者的疼痛感，減輕患者的精神壓力。但是用激光治療疾病時(shí)其劑量參數(shù)難以掌握，過(guò)大過(guò)小都會(huì)造成不同程度的損傷。本研究結(jié)果表明：在一定的范圍內(nèi)，使用Er：YAG激光不會(huì)造成牙髓組織及釉質(zhì)的損害；但仍需進(jìn)一步的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)以探討該激光強(qiáng)度是否會(huì)對(duì)活體牙髓產(chǎn)生不良影響。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Krmek SJ， Miletic I， Simeon P， et al. The temperature changes in

the pulp chamber during cavity preparation with the Er：YAG laser

using a very short pulse[J]. Photomed Laser Surg， 2009， 27（2）：

351-355.

[2] Kilinc E， Roshkind DM， Antonson SA， et al. Thermal safety of

Er：YAG and Er， Cr：YSGG lasers in hard tissue removal[J]. Pho-

tomed Laser Surg， 2009， 27（4）：565-570.

[3] Baraba A， Miletic I， Krmek SJ， et al. Ablative potential of the

erbium-doped yttrium aluminium garnet laser and conventional

handpieces： A comparative study[J]. Photomed Laser Surg， 2009，

27（6）：921-927.

[4] Watanabe T， Iwai K， Katagiri T， et al. Synchronous radiation with

Er：YAG and Ho：YAG lasers for efficient ablation of hard tissues

[J]. Biomed Opt Express， 2010， 1（2）：337-346.

[5] George R. Laser in dentistry—review[J]. Int J Dent Clin， 2009，

1（1）：13-19.

[6] Zach L， Cohen G. Pulp response to externally applied heat[J]. Oral

Surg Oral Med Oral Pathol， 1965， 19：515-530.

[7] Mahajan A. Lasers in periodontics—a review[J]. Eur J Dent， 2010，

3（1）：1-11.

[8] Cecchini RC， Zezell DM， de Oliveira E， et al. Effect of Er：YAG

laser on enamel acid resistance： Morphological and atomic spec-

trometry analysis[J]. Lasers Surg Med， 2005， 37（5）：366-372.

（本文編輯 吳愛(ài)華）