激光處理牙體黏結界面的研究進展

劉 升(綜述),雷序江,汪建中(審校)

(1.南昌大學研究生院醫學部2009級;2.江西省人民醫院口腔科,南昌330006)

自1955年M.G.Buonocore[1]將酸蝕技術應用于牙體黏結修復以來,黏結技術已取得巨大發展,酸蝕已成為牙黏結修復術中的一項常規技術,但目前酸蝕刻法仍存在牙髓刺激等問題難以克服,學者們正致力于尋找更為安全有效的處理方法。1960年美國T.H.Maiman[2]研究制成世界上第一臺紅寶石激光器以來,現激光器已多達數千種,應用范圍涉及到各個領域,處理牙體黏結界面可產生類似酸蝕的效果,對牙髓的刺激性小,備受關注。本文就幾種常用的鉺激光、釹激光、準分子激光、二氧化碳激光在牙體黏結面的處理作一綜述。

1 鉺激光對牙體黏結界面的影響

鉺激光根據發生器的不同可分為鉺∶釔鋁石榴石激光(Er∶YAG激光)和鉺,鉻∶釔銑嫁石榴石(Er,Cr∶YSGG激光),2種激光都是固態激光,位于中紅外區,波長分別是2 940 nm和2 780 nm,作用過程都有水的參與,作用原理相似。

1.1 Er∶YAG對牙體黏結界面的影響

Er∶YAG激光照射后的牙釉質表面是粗糙不規則的,出現了片狀、層狀、點坑狀和溝槽狀。牙本質表面較釉質出現更光滑和圓鈍的外觀,留下較小而淺的坑狀及溝狀,沒有玷污層,也無熔融和炭化的現象,牙本質小管暴露,小管口放大成袖口狀[3]。

S.R.Visuri等[4]研究發現,復合樹脂對Er∶YAG激光照射的牙本質的抗剪切黏結力優于傳統酸蝕方法處理的牙本質,并認為管周牙本質礦化程度高,它的保留可能是剪切黏接強度提高的主要原因。但是A.C.Ramos等[5]發現Er∶YAG激光照射的牙本質與傳統酸蝕方法處理的牙本質,其拉伸黏結強度在統計上沒有顯著的差別。A.Martinez Insua等[6]認為Er∶YAG激光照射牙體組織后進行黏結修復所獲得的黏結力低于傳統酸蝕方法所獲得的黏結力,激光蝕刻后的釉質和牙本質表層都存在廣泛的表面下裂隙,這與黏結失敗有關。不同的黏結體系和樹脂材料、激光的參數設置不同等原因可能會導致上述不同的結論。

1.2 Er,Cr∶YSGG對牙體黏結界面的影響

Er,Cr∶YSGG激光在輸出功率為4 W,掃描電子顯微鏡下可見牙釉質表面呈多形態斷面,釉柱清晰,無玷污層,無微裂及熔融改變;牙本質表面粗糙,呈魚鱗片狀,可見少量碎屑,牙本質小管結構清晰,幾乎無玷污層和微裂,無炭化及熱損傷跡象[7]。

M.Hossain等[8]研究表明Er,Cr∶YSGG激光在輸出功率為3W,氣70%,水20%時,處理牙面6 s要比37%的磷酸酸蝕的牙面清潔,粗糙度也顯著增加,增加黏接面的粗糙度和清潔度就能增加黏接面積和表面的自由能,從而增強黏接力。林瓊光等[9]認為Er,Cr∶YSGG激光蝕刻牙本質與常規酸蝕的區別在于,酸蝕可使管周牙本質脫礦,牙本質小管呈漏斗狀改變,形成的樹脂突為短圓錐形,易在樹脂聚合收縮力的作用下從小管內脫出,而Er,Cr∶YSGG激光蝕刻牙本質時無脫礦作用,牙本質小管開口也無擴大,從而形成長圓柱狀密集的樹脂突增加了樹脂的黏接力。B.S.Lee等[10]認為單獨激光切割不利于樹脂牙本質的黏結,而激光切割聯合酸蝕和傳統手機切割聯合酸蝕都可以達到提高牙本質黏結強度的效果。

到目前為止關于鉺激光預備牙體硬組織后是否可以提高材料與牙體組織的黏結強度仍然存在爭議。

2 釹激光對牙體黏結界面的影響

1961年Johnson發明了摻釹釔鋁石榴石(Nd∶YAG)激光器,屬固體激光,波長1 060 nm。Nd∶YAG激光具有類似電凝的作用,主要是通過激光的熱效應、光化學效應、機械效應、電磁效應、生物刺激效應等引起表面硬組織改變。Nd∶YAG激光操作簡單,容易控制,也不失為一種理想的牙面處理方法。

2.1 Nd∶YAG激光對牙釉質黏結界面的影響

用Nd∶YAG激光照射釉質表面后,在掃描電鏡下發現其組織表面產生許多密集形態和邊緣不規則的凹窩結構,深度20～40 nm不等,這一形態學變化與磷酸酸蝕牙釉質相似,并可以獲得與磷酸酸蝕相同的黏結強度,但是激光功率參數過高會使牙釉質產生許多微小的裂紋[11]。J.A.Hess[12]認為,激光照射牙釉質表面后,表面會變粗糙,形成的這種蜂窩狀結構可能為液狀樹脂單體的滲入,形成樹脂突提供空間。但M.T.Ariyaratnam等[13]通過研究發現,雖然Nd∶YAG激光能夠很好得粗化牙釉質表面,但經激光處理后的牙釉質表面微硬度差,黏結強度明顯低于酸蝕組。王海云等[14]認為隨著激光功率的增加,牙釉質的抗剪切強度有所增加,但該趨勢與牙髓腔的溫度變化成反比關系,因此激光的刻蝕效果則很難于達到磷酸酸蝕的效果。目前,普遍認為Nd∶YAG激光處理牙釉質可以顯著提高釉質與樹脂的黏結強度,但是否可以代替磷酸酸蝕,還有待于進一步的研究。

2.2 Nd∶YAG激光對牙本質黏結界面的影響

羅渝寧等[15]認為,脈沖Nd∶YAG激光的光熱效應可以汽化牙本質表面的玷污層,并使牙本質小管口熔融而部分關閉,減少液體向外流動,在表面形成比較規則的“彈坑”樣凹陷及無數小泡樣突起,整個表面結果呈熔巖樣改變,牙本質小管口呈封閉狀態,牙面變得干凈而粗糙,通過Nd∶YAG激光處理與37%磷酸酸蝕的對比研究,發現Nd∶YAG激光處理的牙本質,其抗剪切強度顯著高于磷酸酸蝕組。J.M.White等[16]證明Nd∶YAG激光作用于牙本質,使牙本質表面發生改變,不但可降低其表面滲透性,還可增強其表面微機械固位力。但是M.T.Ariyaratnam等[13]認為Nd∶YAG激光處理后,雖然能很好地粗化牙本質,但黏結強度與未經表面處理組無統計學差異。由于在研究中采用的是離體牙,無牙本質小管液存在,而過分干燥的牙本質表面不利于黏結,因此與臨床活體牙的處理效果有所差別。牙本質樹脂黏結界面的微型態與牙本質樹脂間黏結力的關系尚存在爭議,有待進一步實驗證實。

3 準分子激光對牙體黏結界面的影響

準分子激光是一種氣體激光,其工作物質有稀有氣體鹵化物和稀有氣體氧化物。常用的有波長為248 nm的氟化氪準分子激光(Kr∶F準分子激光)和波長為193 nm的氟化氬準分子激光(Ar∶F準分子激光)。

3.1 Kr∶F對牙體黏結界面的影響

陸煒煒等[17]用Kr∶F準分子激光照射牙面后發現,其輸出能量低時釉質表面呈現粗糙的氣泡樣改變,輸出能量增高時掃描電鏡觀察釉質表面呈現熔融的棱柱狀結構。低能量密度(0.3、0.5、0.6 J·cm-2)照射后,照射區與周邊無明顯分界,釉質形態改變不明顯。中等能量密度(0.9、1.0、1.25 J·cm-2)照射后,準分子激光首先作用于“柱鞘”區,從而產生不規則結構,這是一個多孔區域,柱間質的晶體束與釉柱晶體束相接。這個無晶體的“柱鞘”區大約0.1 μ m寬,主要由蛋白質組成。高能量密度(2.0 J·cm-2)照射后,釉質表面出現相對均一的小孔,遍布整個輻射區,填塞整個柱間質的空隙,表面內為一典型的微孔網狀結構,直徑大約100～200 nm,與紅外激光處理后的釉面形貌相似。S.Eugenio等[18]對Kr∶F準分子激光處理后的牙本質中發現與傳統的酸蝕比較其粘結強度未有明顯的提高。

3.2 Ar∶F對牙體黏結界面的影響

O.Feuerstein等[19]用Ar∶F激光照射人牙釉質,證實了這種位于紫外區域的準分子激光,對釉質的作用以光切割效應為主,而非熱效應。隨著能量密度增加,表面形態由粗糙變得光滑,在極高能量時,表面又變成粗糙,其蝕刻深度無明顯差異。P.Wilder Smith等[20]用Ar∶F準分子激光對釉質完整的離體牙進行照射,在光鏡和電鏡下觀察,光鏡下釉質表面無明顯碳化,僅見部分照射區存在一些汽化形成的凹陷,電鏡下可見釉質面均勻分布的細小氣孔和少量的菱形結構,同時,釉質表面的高度礦化層因激光照射而消失。Ar∶F準分子激光對釉質表面的影響可因不同的激光參數而不同,但表面結構的改變可以根據治療的需要而有效控制。

4 二氧化碳激光對牙體黏結界面的影響

二氧化碳激光(CO2激光)屬氣體激光,常用波長1 060 nm,輸出功率0.5～6 W,能量轉換效率高。Z.Kantorowitz等[21]觀察到CO2激光照射后的釉質表面熔融,且有釉質的剝脫現象,部分區域出現50～75 μ m的細裂縫,這個可能與能量密度有關。R.Fuhrmann等[22]對比CO2激光與37%磷酸處理牙釉質的抗拉強度,激光照射組為3.3 MPa,酸蝕組為4.9 MPa,但認為激光組抗拉強度仍可滿足臨床黏接的需要。吳美娟等[23]認為CO2激光照射牙本質后,隨著能量的不同,牙本質小管可出現表面粗糙、管腔堵塞,甚至封閉,也可見到小管更加開放等不同的變化,當激光能量密度在6 J·mm-2左右,可起到封閉牙本質小管的作用,通過掃描電鏡觀察CO2激光封閉牙本質小管后的表面形狀有利于牙科材料的固位。

綜上所述,鉺激光、釹激光、準分子激光、二氧化碳激光照射牙體黏結面后能夠達到與酸蝕相似的表面形態是肯定的,在黏結面與復合樹脂之間的黏結力方面尚存一定的爭議。隨著口腔激光機的進一步開發和完善,在處理牙體黏結界面取代傳統的酸蝕是完全可能的。

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