Nd:YAG激光對3種樹脂水門汀與牙本質粘接強度的影響

劉琨 張惠民 申麗麗 姚麗霞 鄧婧

（1.聊城市人民醫院 口腔科，聊城 252000；2.青島大學醫學院附屬醫院 口腔內科，青島 266003）

相對于傳統的修復體，全瓷修復體不僅色澤美觀、形態逼真，而且具有較高的機械強度。但在活髓牙修復中，它往往需要磨除更多的牙體組織，有可能造成牙本質過敏。因此，為了保護牙髓的健康，脫敏治療尤為重要。其中脈沖Nd：YAG激光脫敏因其操作簡便、臨床效果顯著等優點，已得到廣泛應用[1]。同時，全瓷修復體也帶動了樹脂水門汀的快速發展。本研究通過剪切強度實驗和掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）進行觀察，分析Nd：YAG激光照射對3種臨床常用的樹脂水門汀與牙本質間粘接強度的影響，為臨床應用提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料和儀器

選擇人前磨牙36顆，要求新鮮、無齲、無裂紋。去除牙根殘留的軟組織，置于4℃的1%氯胺溶液中儲存備用，時間不超過2個月。

3種雙固化樹脂水門汀（表1）：RelyX ARC、RelyX Unicem（3M ESPE公司，美國），Panavia F（Kuraray公司，日本）。ScotchbondTM35%磷酸酸蝕劑（3M ESPE公司，美國），牙齒樣本包埋模具（直徑16 mm、厚4 mm，自制），銅環（內徑4 mm、高2 mm，自制），320、400、600目水砂紙（湖北玉立砂帶集團股份有限公司），微機控制電子萬能試驗機（CMT5105，深圳新三思有限公司），光固化機（Satelec公司，法國），SEM（JSM-6380LV，Jeol公司，日本），脈沖Nd：YAG口腔激光治療儀（KJZ型，合肥泓博醫學科技有限公司），根管顯微鏡（Carl Zeiss公司，德國）。

表 1 樹脂水門汀的基本組成Tab 1 Basic composition of resin cements

1.2 牙本質試件的制備與實驗分組

取30顆牙截除牙根，以金剛砂片切盤近遠中向劈牙成頰、舌兩半，形成60個樣本。高速渦輪機金剛砂車針在噴水降溫下，磨除頰、舌側釉質厚度約2 mm，暴露出直徑大于4 mm×4 mm的牙本質表面。

將牙置入包埋模具內，頰（舌）側面向下，使粘接面貼在水潤濕的玻璃上。調拌自凝塑料，待其剛進入稀糊期時，將其緩慢倒入包埋模具中，過程中保持粘接面始終與玻璃板接觸，去除周圍多余的自凝塑料。待自凝塑料完全凝固后，去除包埋模具，形成直徑16 mm、厚4 mm的牙本質試件（圖1左）。在流水沖洗下，依次以320、400、600目水砂紙打磨頰、舌側牙本質，每種砂紙打磨10 s，預備形成標準的牙本質粘接面，蒸餾水超聲清洗5 min。將60個樣本隨機分為對照組和激光組，每組又分為3個亞組（n=10）：全酸蝕亞組（RelyX ARC）、自酸蝕亞組（Panavia F）、自粘接亞組（RelyX Unicem）。

圖 1 牙本質試件（左）和粘接測試試件（右）Fig 1 Dentinal test specimen（left） and test specimen after bonding（right）

1.3 粘接測試試件的制備

將4 mm×4 mm的單面膠紙貼于預備好的激光組樣本牙面上，周圍涂以指甲油，待指甲油干后去除單面膠紙，以限定激光照射范圍。牙本質表面涂一薄層墨水作為激光增強劑，待其半干時，將0.8 W、10 Hz脈沖Nd：YAG激光光纖末端與牙面呈45°角，距牙本質表面1 mm呈準接觸狀照射25 s。清水沖洗，氣槍輕吹牙面10 s。然后將預制直徑為3 mm圓孔的雙面膠帶紙黏于對照組和激光組（在激光照射后）牙本質粘接面上，注意過程中確保牙本質粘接面未受污染且避免過度干燥（尤其是全酸蝕亞組要保持適度潮濕），按照3種樹脂水門汀的使用說明處理暴露的牙本質粘接面，具體如下。RelyX ARC：35%的磷酸處理15 s，沖洗10 s，涂2層Single Bond 2，輕吹5 s，光照10 s；Panavia F：等量混合牙本質處理劑中的A液和B液，涂抹牙齒表面2次，靜置60 s后吹干；RelyX Unicem：牙齒表面無任何處理。然后用蠟固定內徑4 mm、高2 mm的銅環于帶圓孔的雙面膠上，使銅環的中心與圓孔的中心一致。然后分別按照3種水門汀的使用說明沿銅環內壁緩慢充填水門汀（圖1右），并光照固化40 s。1 h后小心去除銅環周圍的紅蠟，貯存于37℃生理鹽水中24 h[2]。

1.4 剪切強度的測定

連接萬能實驗機，設置加載速度為0.5 mm·min-1，使加載頭平行于牙本質粘接面，測試其剪切斷裂時的最大載荷力（N），計算剪切強度（MPa）。

1.5 離斷類型記錄

在根管顯微鏡下觀察試件斷面，并對粘接破壞模式進行歸類。粘接破壞模式分為3種，具體如下。A：牙本質或樹脂水門汀的內聚破壞；B：牙本質與樹脂水門汀系統之間的界面破壞；C：牙本質上殘留有部分樹脂水門汀的混合破壞。

1.6 掃描電鏡觀察

另取6顆牙，分組同上（n=1），試件制作方法同上，只是不需自凝塑料包埋，并且將銅環換成塑料環。流水降溫下金剛砂片垂直于頰側牙本質粘接面片切，然后將樣本均修整為長寬厚度均勻一致的薄片（縱剖面朝上），37%磷酸脫礦10 s，5%次氯酸鈉溶解膠原10 min，徹底沖洗縱剖面，在蒸餾水中超聲清洗5min。所有試件在30%、50%、75%、100%梯度乙醇中脫水，每組間隔10～15 min，完全干燥、噴金后SEM下觀察6組縱剖面樹脂水門汀-牙本質界面的微觀結構變化。

1.7 統計學分析

采用SPSS 17.0統計軟件包對實驗數據進行分析。剪切強度數據以±s表示，采用配對樣本的t檢驗進行分析，P＜0.05為差異有統計學意義。分析前做方差齊性檢驗，方差不齊時需要進行數據轉換。數據若不符合正態分布則采用秩和檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。離斷面的類型數據統計采用秩和檢驗。

2 結果

2.1 剪切強度的測試結果

對照組中全酸蝕亞組、自酸蝕亞組、自粘接亞組樹脂水門汀與牙本質間剪切強度的測試結果分別為（11.21±3.90）、（14.08±3.14）、（9.48±1.80）MPa；激光組中全酸蝕亞組、自酸蝕亞組、自粘接亞組樹脂水門汀與牙本質間剪切強度的測試結果分別為（8.79±3.90）、（16.27±1.86）、（11.15±1.71）MPa。全酸蝕樹脂水門汀在激光照射后剪切強度降低，且差異有統計學意義（t=2.209，P=0.038）。自酸蝕樹脂水門汀在激光照射后剪切強度增強，且差異有統計學意義（t=2.687，P=0.043）。自粘接樹脂水門汀在激光照射后剪切強度增強，且通過秩和檢驗得出激光照射前后的剪切強度差異有統計學意義（P=0.029）。

2.2 粘接破壞模式

3種樹脂水門汀與牙本質粘接破壞模式的分類見表2。3種樹脂水門汀與牙本質粘接界面的破壞模式在激光照射前后的差異均無統計學意義（P＞0.05），破壞方式均以粘接界面破壞為主。

表 2 樹脂水門汀與牙本質界面破壞方式Tab 2 Fracture modes of cements and dentin

2.3 掃描電鏡觀察結果

對照組中全酸蝕亞組樹脂水門汀與牙本質界面存在連續規則的混合層，厚約2～3 μm；可見大量的樹脂突進入牙本質小管內，長度在30～40 μm；樹脂突之間出現交通枝。激光處理之后，混合層變薄，樹脂突減少、變短，牙本質表面的牙本質小管部分閉鎖（圖2、3）。

相對于全酸蝕亞組的界面，自酸蝕亞組的混合層較薄，樹脂突較少、較短，未見樹脂突之間的交通枝。激光處理之后，自酸蝕樹脂水門汀與牙本質結合更緊密，樹脂突減少、變短（圖2、3）。

自粘接亞組樹脂水門汀與牙本質界面結合緊密，牙本質表面平坦，未見明顯的混合層和樹脂突。激光照射后，牙本質表層密度增高，樹脂水門汀與牙本質之間結合緊密，仍未見樹脂突（圖2、3）。

圖 2 對照組中樹脂水門汀和牙本質界面的觀察結果 SEMFig 2 Observation of the bonding interface between resin cements and dentin in control group SEM

圖 3 激光組中樹脂水門汀和牙本質界面的觀察結果 SEMFig 3 Observation of the bonding interface between resin cements and dentin in laser group SEM

3 討論

Nd：YAG激光會引起牙本質形態學改變，多數學者[3-5]研究認為：Nd：YAG激光可基本去除玷污層，整個表面呈海綿樣改變，又可使牙本質小管口呈封閉及半封閉狀態，以達到臨床脫敏的效果。本實驗SEM觀察結果證實：對于全酸蝕和自酸蝕樹脂水門汀，激光照射后由于玷污層的去除、牙本質小管的部分封閉，其混合層的厚度與樹脂突的長度、數目均減少，與Ghiggi等[6]的研究結果一致。因此，Nd：YAG激光既可封閉牙本質小管，又能粗化牙本質表面，提高微機械固位力，增加樹脂與牙本質的粘接強度[3，7]。但是對于樹脂粘接劑，其與牙本質之間的結合力主要來自樹脂突和混合層，而Nd：YAG激光封閉牙本質小管會影響樹脂突和混合層的形成，但國內外學者對Nd：YAG激光影響樹脂粘接劑和牙本質之間粘接強度的研究結果多不一致，可能與樹脂粘接劑的種類、離體牙的選擇、激光參數和實驗方法等多因素有關[3-4，7-9]。根據對牙本質表面處理方法的不同，樹脂水門汀分為全酸蝕、自酸蝕和自粘接樹脂水門汀[10]，其中前兩種樹脂水門汀均需用樹脂粘接劑。

本實驗結果顯示：全酸蝕樹脂水門汀RelyX ARC在Nd：YAG激光照射后會降低其與牙本質間的粘接強度。雖然激光可去除玷污層、牙本質表面形成許多微孔及凹陷，但這方面全酸蝕樹脂水門汀的35%磷酸酸蝕-沖洗處理效果比Nd：YAG激光更好。同時在激光照射后，再進行酸蝕-沖洗處理，因為牙本質小管大部分已封閉，因此會影響酸蝕的效果。這是其粘接強度降低的最主要因素，與其他研究結果一致[9]。

自酸蝕樹脂水門汀Panavia F聯合Nd：YAG激光照射可以提高其與牙本質的粘接強度。原因主要為Nd：YAG激光可基本去除表面自由能低的玷污層，使樹脂水門汀充分地潤濕牙本質表面，提高粘接強度；牙本質表面形成許多微孔及凹陷，可以提高樹脂水門汀與牙本質的粘接面積，增加微機械固位力；另外，牙本質處理劑中的功能性粘接單體還可與牙本質中的Ca2+形成穩定的絡合物，激光處理可以提高牙本質中鈣和磷的濃度和鈣磷比例[5，11]，會增強Panavia F與牙本質羥磷灰石中Ca2+之間的化學結合，也是激光增高粘接強度的原因。激光照射后Panavia F與牙本質界面更緊密也證實了該變化。

自粘接樹脂水門汀RelyX Unicem不需要樹脂粘接劑，不會形成混合層和樹脂突。因此，Nd：YAG激光可通過去除表面自由能低的玷污層，粗化牙本質表面，提高RelyX Unicem與牙本質的粘接強度。剪切強度實驗也證實了該結果。另外，RelyX Unicem與牙本質之間的粘接性能主要來自于異丁烯酸磷酸酯單體，每個異丁烯酸磷酸酯單體含有2個以上磷酸基團和2個C=C不飽和雙鍵。磷酸基團與牙齒表面Ca2+形成穩固的化學結合[12]。因此，激光處理可提高牙本質中鈣和磷的濃度和鈣磷比例，增強化學結合力。

本實驗中Nd：YAG激光參數采用0.8W、10Hz，照射牙本質25 s，激光能量密度為125 J·cm-2，對牙髓是安全的[13]。同時剪切強度實驗嚴格按照“ISO/TS 11405 2003”[14]牙科材料學國際標準執行，只對樹脂水門汀-牙本質粘接界面進行研究，更準確地反映二者的粘接效果。但本實驗僅限于這3種樹脂水門汀，對其他樹脂水門汀的效果有待于進一步論證。

本實驗結果證實：Nd：YAG激光照射后，可封閉部分牙本質小管，在防止牙本質過敏的同時，可提高樹脂水門汀Panavia F和RelyX Unicem與牙本質的粘接強度，建議臨床聯合應用。

[1] Lee BS,Lin CP,Lin FH,et al.Ultrastructural changes of human dentin after irradiation by Nd：YAG laser[J].Lasers Surg Med,2002,30（3）：246-252.

[2] 王林虎,陳吉華,趙三軍,等.四種樹脂水門汀黏結牙本質剪切強度的比較[J].牙體牙髓牙周病學雜志,2007,17（11）：642-644.Wang Linhu,Chen Jihua,Zhao Sanjun,et al.Evaluation on the dentin bond strength of four resin cements[J].Chin J Conserv Dent,2007,17（11）：642-644.

[3] 溫秀杰,劉魯川.脈沖Nd：YAG激光應用于牙體硬組織粘結的初探[J].第三軍醫大學學報,2005,27（18）：1880-1882.Wen Xiujie,Liu Luchuan.A primary study of pulse Nd：YAG laser on morphology and bonding of enamel and dentin[J].Acta Academiae Medicinae Militaris Tertiae,2005,27（18）：1880-1882.

[4] Paranhos MP,Spohr AM,Marcondes M,et al.Influence of Nd：YAG laser irradiation on microtensile bond strength of adhesive systems to sound or carious dentin[J].Quintessence Int,2009,40（2）：145-153.

[5] Kobayashi CA,Fujishima A,Miyazaki T,et al.Effect of Nd：YAG laser irradiation on shear bond strength of glass-lonomer luting cement to dentin surface[J].Int J Prosthodont,2003,16（5）：493-498.

[6] Ghiggi PC,Dall Agnol RJ,Burnett LH Jr,et al.Effect of the Nd：YAG and the Er：YAG laser on the adhesive-dentin interface：A scanning electron microscopy study[J].Photomed Laser Surg,2010,28（2）：195-200.

[7] 李子木,仇麗鴻,孫海燕.脈沖Nd：YAG激光對非齲性硬化牙本質自酸蝕粘結強度的影響[J].上海口腔醫學,2009,18（4）：346-349.Li Zimu,Qiu Lihong,Sun Haiyan.Effect of pulse Nd：YAG laser on micro-tensile bond strength of non-carious sclerotic dentin to resin[J].Shanghai J Stomatol,2009,18（4）：346-349.

[8] Matos AB,Oliveira DC,Navarro RS,et al.Nd：YAG laser influence on tensile bond strength of self-etching adhesive systems[J].J Clin Laser Med Surg,2000,18（5）：253-257.

[9] Matos AB,Oliveira DC,Kuramoto M Jr,et al.Nd：YAG laser influence on sound dentin bond strength[J].J Clin Laser Med Surg,1999,17（4）：165-169.

[10] Hikita K,Van Meerbeek B,De Munck J,et al.Bonding effectiveness of adhesive luting agents to enamel and dentin[J].Dent Mater,2007,23（1）：71-80.

[11] Moriyama EH,Zangaro RA,Villaverde AB,et al.Dentin evaluation after Nd：YAG laser irradiation using short and long pulses[J].J Clin Laser Med Surg,2004,22（1）：43-50.

[12] De Munck J,Vargas M,Van Landuyt K,et al.Bonding of an auto-adhesive luting material to enamel and dentin[J].Dent Mater,2004,20（10）：963-971.

[13] Ito K,Nishikata J,Murai S.Effects of Nd：YAG laser radiation on removal of a root surface smear layer after root planing：A scanning electron microscopic study[J].J Periodontol,1993,64（6）：547-552.

[14]International Organization for Standardization.ISO/TS 11405 dental materials-testing of adhesion to tooth structure[S].Geneva：WHO,2003.