Er:YAG 激光輔助根管蕩洗安全性的研究進展

周宇琨 張婷婷 張方琪 劉學軍

鄭州大學第一附屬醫院口腔特診科，河南鄭州 450052

根管治療目前是不可逆性牙髓炎、根尖周炎等一系列口腔常見病最有效的治療方法，良好的根管內清創是去除感染、保留患牙的基礎。但根管系統解剖復雜，形態不一，傳統注射器沖洗無法覆蓋根管結構所有區域，且消毒能力有限，難以達到徹底清除根管內感染物質的標準[1]，改善根管沖洗方法成為學者的研究重點。隨著新材料、新技術的發展，激光治療因其微創、安全、無痛等優勢逐漸應用于口腔醫學各領域。近十年來研究者探索應用Er:YAG 激光輔助根管蕩洗，其衍生的光子引導的光聲流（photon-induced photoacoustic streaming，PIPS）技術和沖擊波增強發射光聲流（shock wave enhanced emission photoacoustic streaming，SWEEPS）技術在去除根管內細菌、玷污層、抗菌藥物[2-7]等方面均取得了良好的效果，治療成功率顯著提高，然而其安全性卻被較少關注。

1 Er:YAG 激光輔助根管蕩洗的原理

波長為2 940 nm 的Er:YAG 激光對水具有高吸收特性，PIPS 技術依靠沖洗液吸收激光能量后內部產生氣泡，膨脹到最大體積時破裂，氣泡破裂產生的震蕩波和微氣流可在瞬間沖擊牙本質表面形成剪切力，使玷污層脫落并破壞細菌生物膜，清潔根管系統各部位，包括機械及化學預備難以到達的峽部、彎曲根管根尖處等部位，使根管治療的成功率得以提高。

Er:YAG 激光輔助根管蕩洗近年來持續發展，SWEEPS 技術在根管蕩洗中廣泛應用。在PIPS 技術基礎上，SWEEPS 技術增加雙脈沖Er:YAG 激光發射模式，第二脈沖產生氣泡的膨脹可加速第一脈沖產生氣泡的破裂，沖洗液在根管系統內劇烈震蕩，高速流動，進一步提高了根管的清潔和消毒效果，其優越性已得到較多驗證[2,8]。

2 Er:YAG 激光輔助根管蕩洗的參數設置和臨床操作

目前，結合廠家指導臨床最常使用短脈寬（50 ms，SSP 模式與SWEEPS 模式）激光配合較低功率（0.3 W，15 Hz，20 mJ）實施PIPS 和SWEEPS 技術。對于參數的設置選擇最早可追溯于Di Vito等[9]對PIPS 技術的首次報道，搭配錐形的激光光纖工作尖，短脈寬激光瞬間產生的高能量壓力波及氣泡膨脹與爆破可高效率清創，又因其作用時間短且功率低并不造成根管壁的熱損傷或機械損傷，同時氣泡破裂減緩壓力產生，可避免沖洗液的根尖溢出，與傳統注射器沖洗比較，其優勢明顯。

Er:YAG 激光輔助根管蕩洗時只需將激光光纖工作尖端放入充滿沖洗液的髓腔內，不需進入根管內，保持靜止并發射激光脈沖，錐形的工作尖可使激光向四周發射，搭配注射器向髓腔內不斷注入沖洗液，即可依靠光聲流效應使液體在根管系統中形成高速流體運動[10]，積極地將感染組織泵出根管，不僅可清潔和消毒主根管，對側支根管也能達到理想的效果。

3 PIPS 技術安全性相關研究

3.1 無機械損傷

相關研究發現，PIPS 技術未降低牙體組織的抗折性能，且牙本質的顯微硬度不會進一步降低[11-12]。Wu等[13]通過實驗得出相同結論，認為一方面在于Er:YAG 激光僅作用于組織表面的特性；另一方面是其導致溫度升高有限，未對牙體組織產生熱損傷。在掃描電鏡下觀察PIPS 蕩洗后的根管內壁，可見牙本質壁形態學沒有改變，牙本質膠原纖維完好無損，膠原基質未受損傷，均提示了PIPS 對根管壁無機械損傷。此外，相關研究表明，在機械預備為較小型號與錐度的根管內，PIPS 比注射器沖洗能發揮更好的滅菌性能，從而避免因過度機械清創可能誘發的根折等不良后果[14-15]。為提高清創效率，有研究建議提高PIPS 使用參數，但設置為0.9 W 較高功率后，根管內壁的破壞清晰可見，牙本質壁產生微裂紋、形成樹皮樣剝脫甚至破碎成塊狀[16]，這或許在于牙本質小管中的水分吸收極高的能量后快速膨脹爆炸，進而裂紋形成并向四周擴展[17]。激光照射后牙本質壁表面的形態學是否變化及其破壞程度與激光能量水平和照射時間高度相關，且目前研究[4]已證實，0.3 W PIPS 對根管的清創足夠徹底，考慮到大功率對牙本質壁帶來的潛在損傷，故推薦臨床激光使用參數設置為0.3 W 更符合高效性與安全性。

3.2 未產生熱損傷

Er:YAG 激光產生的光聲流效應，僅對根管內壁形成剪切力，對牙本質沒有直接的激光照射，因此沒有產生損害牙本質的熱效應[18]。體外實驗發現，在使用PIPS 技術持續蕩洗20～40 s 后，牙根表面溫度升高均不超過1.5℃，在安全范圍以內，掃描電鏡下也未見根管內壁因熱量造成的牙本質熔融現象[9]。動物實驗表明，Er:YAG 激光不會對犬的根管壁及根尖周組織造成不可逆性的熱損傷，均證實其臨床應用的安全性[19]。激光在水中被迅速吸收，將能量轉化為動能，剩余組織殘留的熱量極少，沖洗液的冷卻效應同樣避免使其對周圍組織產生不良熱損傷。

3.3 減少沖洗液根尖溢出量

傳統注射器沖洗常因流速過大或嵌頓等原因對根尖部產生較大壓力，導致大量次氯酸鈉沖洗液被推出根尖孔外，引起炎癥反應，可導致疼痛、腫脹、瘀斑、神經損害等問題[20]。PIPS 蕩洗時次氯酸鈉沖洗液僅注入髓腔內，可避免上述問題的發生。諸多研究表明，體外環境下Er:YAG 激光輔助根管蕩洗與注射器沖洗相比并未增加根尖溢出量的產生[21-22]。此外，Vidas等[23]認為，PIPS 與注射器沖洗比較，其能顯著減少沖洗液的根尖溢出，這主要在于其介導的流體運動僅產生于根管系統內部，而非注射器朝向根尖部產生的湍流。

在30～70 mJ Er:YAG 激光作用下，沖洗液在根管內根尖部形成的氣泡破裂可導致根尖部壓力降低形成負壓，從根尖外回吸部分溢出的沖洗液[24]。George等[25]認為，沖洗液在與根管內壁的接觸中，Er:YAG 激光產生的動能轉化為剪應力與摩擦力，均減少根尖溢出，提示了PIPS 應用的安全與高效。

3.4 未損傷根尖周組織

高速攝像機僅在根管內觀察到氣泡的膨脹與破裂，在根尖孔以外的區域沒有發現空化氣泡的產生，即否認了空穴效應對根尖周組織的累及。由于狹窄根尖孔的高流動阻力，根管內與根尖周組織間的壓力差低于產生空穴效應的閾值，因此目前普遍認為累及根尖周組織的風險相對較小，尤其是將根管預備為較小的型號與錐度[25]。在有完整牙周組織的口腔內，根尖部存在一定的阻力對抗這種效應，更加降低了根尖周組織損傷的風險[26]。

在掃描電鏡下可見PIPS 蕩洗后未對根尖牙乳頭干細胞造成損傷，形態良好，且細胞的增殖顯著，這不僅是因為PIPS 技術未對根尖周組織產生損傷，并且良好的清創效果使根管壁形成無玷污層的牙本質表面，利于細胞的附著和增殖[13]，這也是再生性牙髓治療成功的關鍵。此外，Er:YAG 激光活化蕩洗后，牙本質基質中轉化生長因子-β1、骨形態發生蛋白-7 和血管內皮生長因子-A 等生長因子的釋放水平顯著增加，這在成牙本質細胞分化、血管和硬組織形成等方面均有重要作用[27]。

3.5 減輕患者術后疼痛

根管治療術后疼痛與沖洗液的根尖溢出密切相關，前文已述體外實驗證實了PIPS 此方面的安全性，故后續學者著眼于臨床進行相關研究。有研究評估了臨床條件下Er:YAG 激光輔助根管蕩洗對患者根管治療術后疼痛的影響，發現PIPS 可明顯降低術后疼痛發生的概率[28-29]。Liapis等[30]認為，PIPS 在降低術后疼痛方面比超聲蕩洗具有顯著的優越性，術后6 h 尤為明顯。目前PIPS 導致根管治療術后疼痛的研究和病例報道仍然較少，未來應增加隨機對照的臨床試驗，以評估臨床安全性。

3.6 減少診室氣溶膠的產生

氣溶膠是各類細菌病毒的傳播載體，形成后可迅速傳播擴散，被吸入人體后可造成疾病的交叉感染[31]。在口腔疾病的臨床診治中，感染控制和預防發揮著重要的作用。相關研究證實，Er:YAG 激光輔助根管蕩洗可顯著減少診室環境中產生的氣溶膠，從而可降低病毒或細菌傳播的風險[32]，故使用PIPS 技術同樣保障了醫護人員的安全。

4 SWEEPS 技術安全性相關研究

目前，SWEEPS 技術尚未在臨床普遍推廣使用，其安全性相關研究主要聚焦于對根尖周組織的影響。據報道，SWEEPS 降低了蕩洗時根管內對根尖部產生的壓力，且其壓力值從根管冠部向根尖逐漸減小[33]。Jezersek等[34]證實，SWEEPS 產生的根尖溢出量比注射器沖洗和PIPS 更少，且溢出量不隨激光功率的增大而增加，這提示了SWEEPS 技術使用的安全性，但目前該技術的相關研究較少，仍需要大量實驗驗證。

5 小結與展望

綜上所述，Er:YAG 激光輔助根管蕩洗臨床應用安全，效果得到廣泛肯定，發展多年其機制已基本明了，有望替代注射器、超聲蕩洗等沖洗成為新一代廣泛應用于臨床的根管沖洗技術。但目前關于激光蕩洗安全性的臨床試驗多以回顧性研究的形式呈現，體外研究缺乏高質量的循證醫學證據，且反映體內真實情況存在局限性，未來應開展更多大樣本、高質量實驗進行相關研究。