鉺激光蝕刻牙本質的效果研究

霍曉 李化 門文雯 武明軒 劉莉

齲病充填治療失敗的主要原因是繼發(fā)齲的出現。傳統的機械預備后牙體組織表面會覆蓋玷污層，并有起伏和不規(guī)則的碎屑。玷污層堵塞牙本質小管口，不僅影響樹脂充填的遠期效果，且易造成邊緣微滲漏，從而產生繼發(fā)齲。傳統的酸蝕方法去除玷污層操作過程繁瑣，可能會造成患者術中術后的敏感癥狀。研究發(fā)現激光對去除玷污層有明顯的效果，特別是鉺釔鋁石榴石激光(erbium∶yttrium-aluminum-garnet,Er∶YAG)能有效去除玷污層，在牙本質表面產生酸蝕樣改變，且無明顯的疼痛反應。理想的牙本質激光蝕刻的參數目前尚未達成共識。本實驗通過用離體牙標本觀察不同參數設置下，鉺激光照射后牙本質表面的形態(tài)變化，以獲得一個最佳能量參數值，為正確使用鉺激光提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

2018-01～03在河北醫(yī)科大學口腔醫(yī)院收集20～40 歲新鮮拔除的活髓第三磨牙27 顆，入選患牙無齲壞、無充填、無重度磨耗等牙體病變。所有離體牙置于4 ℃生理鹽水中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 實驗儀器和材料

雙波長激光治療儀(Fotona公司，德國)；掃描電子顯微鏡(HITACHI S-3500，日本);35%磷酸酸蝕劑(Heraeus公司，德國)。

1.3 實驗方法

用氣渦輪機單面金剛砂片垂直于牙長軸在牙冠中1/3處橫斷，并制成4 mm厚的牙本質片27 張，牙片面為實驗面，高速渦輪牙鉆在其中央制備一4 mm×4 mm×1 mm大小的窩洞，蒸餾水沖洗，吹干。1 張不做處理，1 張用35%磷酸酸蝕15 s作為對照，其余25 張進行激光照射。

將25 顆樣本牙隨機分為5 組，分別標記為A、B、C、D、E組，每組各有5 顆。鉺激光治療機進行牙本質表面蝕刻,水汽比例為40%水，60%汽條件下，各組依次以20 mJ 15Hz、40 mJ 10 Hz、60 mJ 10Hz、80 mJ 10 Hz、120 mJ 10 Hz的輸出能量及功率垂直照射牙面。使用時光纖頭距離牙體組織表面1 mm，呈網狀掃描式照射10 s。各組標本經2.5%戊二醛固定，乙醇逐級脫水，真空干燥，噴金，掃描電鏡下觀察玷污層去除情況及牙本質表面形態(tài)。

2 結 果

2.1 無處理組牙本質表面形態(tài)

牙本質表面覆蓋一層厚厚的玷污層，未見開放的牙本質小管。

2.2 對照組牙本質表面形態(tài)

對照組牙本質表面平坦，未見玷污層，牙本質小管呈類圓形，直徑2～5 μm,小管間相距3～8 μm，牙本質小管完全開放，小管口邊緣清晰，管間牙本質和管周牙本質未見明顯差別。

2.3 激光照射組牙本質表面形態(tài)

20 mJ,15 Hz:牙本質小管開放，但管徑較小，牙本質表面均質，未見裂紋樣結構。

40 mJ,10 Hz：牙本質小管開放，牙本質表面稍顯粗糙，未見明顯裂紋樣結構。

60 mJ,10 Hz：牙本質小管開放，牙本質表面見少量微裂紋結構。

80 mJ,10 Hz：牙本質小管開放，牙本質表面粗糙，凹凸不平，裂紋樣結構增多。

120 mJ,10 Hz：牙本質表面更加粗糙不平，可見魚鱗狀及片層樣結構，牙本質小管開放。

圖 1 各組牙本質表面形態(tài)

3 討 論

傳統的機械預備后，牙本質表面覆蓋有一層混合牙本質碎屑和變性膠原、唾液、細菌等物質的結構，即“玷污層”。本實驗無處理組顯示，經傳統高低速牙鉆法去腐后，牙本質表面覆蓋一層厚厚的玷污層，堵塞牙本質小管口，其結構無序、強度低，影響粘接劑接觸牙本質表面及滲入牙本質小管。傳統的全酸蝕系統使用酸性凝膠完全去除玷污層，并且使玷污層下的牙本質表面的羥磷灰石脫礦，形成脫礦的牙本質。對照組結果顯示，經35%磷酸酸蝕后，牙本質表面平坦，無玷污層，牙本質小管口清晰可見。這一結果與以往的研究結果相一致[1-3]。這種結構使得粘接劑中的樹脂單體通過牙本質膠原蛋白之間充滿水的間隙(這一間隙原本由羥磷灰石占有)滲透入脫礦的牙本質中，形成混合層，從而使復合樹脂粘接于牙本質。但酸蝕法脫礦管周牙本質，致使牙本質小管管徑增大，增加小管通透性，從而引起管內液體流動而激惹牙髓牙本質復合體，可能會引發(fā)活髓牙的敏感癥狀。同時，酸蝕劑可能會作用于非目標區(qū)域，對于牙體正常結構造成不必要的損傷。除此之外，酸蝕劑作用后需至少同等時間進行沖洗才能充分去除酸蝕劑，故蝕刻過程耗時較長。針對以上缺點，酸蝕刻技術處理牙本質受到了一定的限制，故研究酸蝕刻的替代技術很有必要。

Er∶YAG 激光波長為2.94 μm，其接近牙體硬組織中水和羥基磷灰石的吸收峰值。當鉺激光照射于牙齒硬組織表面時，牙體組織中的水和羥基磷灰石會迅速吸收激光能量，同時組織表面溫度升組織內的水汽化膨脹，產生“微爆炸”，從而使牙體組織破碎。利用這一特點，可以將鉺激光用于牙體硬組織蝕刻，即通過激光照射去除玷污層，并且使牙體組織表面結構變化，產生酸蝕樣改變，有學者認為這種結構的改變有利于樹脂材料的粘接。激光照射在有水狀態(tài)下進行，無需再行沖洗。此法較酸蝕法節(jié)省時間。且大量研究表明，激光照射后牙面的抗酸性增強，具有一定的防齲性；激光操作具有無痛的特點，讓患者感覺更舒適[4]。那么激光蝕刻牙本質效果怎樣，它能否代替?zhèn)鹘y的酸蝕刻，廣泛應用于牙本質粘接的預處理呢？

目前尚未見到關于專門針對不同參數的鉺激光蝕刻牙本質表面效果的研究報道。針對這一空白，本研究采用不同參數設置的鉺激光照射牙本質表面，觀察其形態(tài)學的改變。實驗選擇中層的牙本質，因為淺層牙本質與深層牙本質在牙本質小管數目上差別較大。為保證各實驗組牙本質小管密度的相近，選擇樣本釉牙本質界下1 mm左右的牙本質為實驗面進行操作。發(fā)現幾個實驗組的激光照射均能有效去除牙本質表面的玷污層。但激光蝕刻后牙本質表面形態(tài)有別于傳統酸蝕法。酸蝕刻造成管周牙本質脫礦，使牙本質小管管徑變大。但激光對管周牙本質無脫礦作用，故牙本質小管口無明顯擴大。電鏡下可以觀察到低劑量的激光照射后，牙本質表面較平坦，未見明顯的微裂。隨著激光劑量的增加，牙本質表面出現了裂紋和溝壑，逐漸變得凹凸不平。甚至在此基礎上，呈現出魚鱗狀及片層狀不規(guī)則外觀。在較高劑量的激光照射下，牙本質表面的形態(tài)與研究結果一致[5-6]。這是由于管間牙本質的有機物和水分含量高，能被鉺激光很好的吸收所致。較低的激光劑量對牙體組織表面影響甚微。若激光劑量較高，則容易造成牙體表面裂紋及片層結構，降低牙本質的強度。牙體組織表面下也可出現微裂紋，這種結構不利于粘接作用的實現，也可能造成牙體修復后裂隙的形成，從而導致修復失敗[6-9]。因此，鉺激光蝕刻牙本質要選擇合適的激光參數，保證其既能有效的去除玷污層，又不會過多破壞牙體組織的正常結構，才有可能收獲良好的粘接效果。

單純從應用激光進行牙本質蝕刻，去除玷污層又不過多破壞牙本質的角度考慮，本研究認為將鉺激光的參數控制在40 mJ,10 Hz以內，在有水的條件下進行牙本質蝕刻，可以有效去除牙本質表面的玷污層，開放牙本質小管，且不會對牙本質正常結構產生過多破壞。但不同能量的激光蝕刻后，樹脂材料的粘接性如何尚有待進一步的研究。

(致謝：本研究掃描電鏡成像相關工作在河北醫(yī)科大學電鏡實驗中心完成，感謝王麗和崔芳在樣本制備、圖片采集工作中的幫助！)