鉺激光備洞對牙體與充填體間納米滲漏和粘結強度的影響

宋召龍，李艷萍，李思寧，張 琳

齲病是臨床上的常見病、多發(fā)病，復合樹脂充填是齲病的主要治療方法之一，窩洞制備即備洞是影響其充填效果的重要因素[1]。備洞是在去除齲壞組織后，按一定形態(tài)要求制備形成的洞形。目前，臨床上普遍使用高速渦輪手機備洞。此方法雖然快捷易行，但備洞時噪聲大，使患者產(chǎn)生恐懼感；且磨除牙體組織多，易導致患牙酸痛敏感[2]。

1997年摻鉺釔鋁石榴石(Er:YAG)激光獲得美國食品和藥品管理局批準，成為切割牙體軟硬組織的激光應用于臨床[3]。使用Er:YAG激光備洞，能在安全、無痛的基礎上清除玷污層及病變組織，還可以避免高速渦輪手機所產(chǎn)生的高溫、噪音和組織微裂[4]。

本研究主要比較Er:YAG激光和高速渦輪手機備洞光固化復合樹脂充填窩洞后，牙體與充填體間的納米滲漏及微拉伸強度，為醫(yī)生在臨床工作中選擇備洞方式提供參考。

1 材料和方法

1.1 儀器與材料

口腔Er:YAG激光治療系統(tǒng)(Fotona,lighewalker,德國)，低速金剛砂圓鋸(650,SBT,美國)，體視顯微鏡(Zeiss,Stemi SV,德國)，掃描電鏡(JSM-6460,日本)，LED光固化機(EliparTM2500,3M-ESPE,美國)，Instron萬能材料試驗機(深圳新三思量具廠,5 000 N,美國)，游標卡尺(北京測量儀器廠)。粘結劑 Adeper Easy One(3M ESPE, 美國)，光固化復合樹脂 Filtek Z350(3M ESPE,美國)，硝酸銀(廣東光華科技股份有限公司)，氨水(天津市大茂化學試劑廠)，a-氰基丙烯酸乙酯瞬間膠粘劑(哈爾濱同林膠黏劑廠)，顯影液(天津市世紀奧博商貿(mào)有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 樣本的收集與制備 選擇近3個月內(nèi)因正畸治療拔除的人前磨牙32顆，要求牙齒完整，無齲壞、裂紋，4 ℃生理鹽水中保存。將32顆牙隨機平均分為2組，實驗組為Er:YAG激光備洞，對照組為傳統(tǒng)高速渦輪手機備洞。所有實驗牙均在離體牙牙合面制備長寬高為3 mm×3 mm×3 mm的Ⅰ類洞。實驗組備洞時激光器光纖頭距離牙體表面1.0～1.5 mm，光斑的直徑1 mm，按Er:YAG激光儀器使用說明，將激光功率設定為4 W(65%氣壓、55%水壓)。兩組窩洞均按照廠家產(chǎn)品說明書用自酸蝕粘結劑Adper Easy One粘結，用Z350復合樹脂分層充填。所有樣本在5～55 ℃冷熱循環(huán)儀中冷熱循環(huán)2 400次。

1.2.2 納米滲漏實驗 在對照組和實驗組中，各隨機抽取8顆牙齒制備納米滲漏實驗測試試件。牙齒的表面涂2層指甲油(充填物表面、洞邊緣1 mm范圍內(nèi)除外)，浸泡于500 g/L氨化硝酸銀溶液(pH=9.5)中24 h，流水沖洗；然后浸泡于顯影液中8 h(同時熒光燈照射)，流水沖洗、吹干。用低速切割機于冷水下在充填物中央順牙齒長軸沿近遠中方向切開牙齒。常規(guī)真空干燥、噴金，掃描電鏡下，觀察牙體與充填體粘結界面的滲漏情況。被硝酸銀染色的部位會呈現(xiàn)為發(fā)亮的白色。原因是經(jīng)過顯影液浸泡后，氨化硝酸銀溶液會被還原成銀，掃描電鏡觀察的同時，經(jīng)過元素分析，白色發(fā)亮的部分含有大量的銀。

1.2.3 微拉伸試件的制作及測試 剩余的16顆牙齒對照組和實驗組各8顆，用石膏包埋所有牙根部，流水沖洗下用低速金剛砂切割機先從每個牙的近遠中向切割，再從頰舌向切割，最后從牙頸部斷開，使之形成截面約為1.0 mm×1.0 mm，高度為6.0～8.0 mm的矩形樹脂-牙本質(zhì)長方體試件，每個試件通過游標卡尺測試，試件之間的長寬高一致，之后將試件儲存于37 ℃的生理鹽水中備用。

將試件用a-氰基丙烯酸乙酯瞬間膠粘劑將牙本質(zhì)端和樹脂端固定于特制的試件夾持固定裝置上，通過夾具連接到萬能材料試驗機上進行微拉伸強度測試。傳感器100 N，拉伸應力的加載速度為1.0 mm/min，記錄充填材料與牙面拉伸斷裂時的最大載荷(N)，體式顯微鏡下觀察斷裂面形式，按微拉伸粘結強度(MPa)=最大載荷(N)/粘結面積(mm2)，計算每個試件的微拉伸粘結強度。

1.3 統(tǒng)計學方法

微拉伸粘結強度數(shù)據(jù)通過SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行獨立樣本t檢驗分析，以P<0.05認為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 納米滲漏實驗結果

掃描電鏡顯示，實驗組牙體與充填體間幾乎沒有納米滲漏產(chǎn)生，對照組牙體與充填體間產(chǎn)生納米滲漏帶，即激光組的納米滲漏程度明顯低于對照組，圖1。

(a)：激光組；(b):對照組；D：牙本質(zhì)；H：混合層；R：復合樹脂(箭頭所指白色發(fā)亮條帶為納米滲漏)

圖1牙體與充填體間粘結界面的SEM圖(×200)

Fig.1SEM images of the bonding interface betweenthe dentin and the filling(×200)

2.2 微拉伸測試實驗結果

2.2.1 斷面類型 體視顯微鏡下，微拉伸測試的兩組樣本斷裂類型幾乎全部為粘結界面破壞(圖2)。

2.2.2 微拉伸強度 實驗組的微拉伸強度為(26.53±3.61)MPa，對照組為(16.10±4.91)MPa，即使用Er:YAG激光備洞，微拉伸強度明顯高于傳統(tǒng)渦輪手機備洞，兩組之間的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1和圖3。

3 討 論

Er:YAG激光是新一代水動力生物激光系統(tǒng)，可用于治療齲病、牙本質(zhì)敏感、牙髓病、牙周炎、血管瘤以及種植體周圍炎等[5]。與傳統(tǒng)口腔治療方法相比，Er:YAG激光具有更加適合切除口腔軟硬組織的特點，在口腔治療中可以發(fā)揮凝固、燒灼、切割、氣化、麻醉、止痛等多種作用[6]。有研究表明，激光發(fā)散度小，具有較好的單色性和方向性、較高的能量和密度，照射到生物組織可產(chǎn)生光熱、光電磁、光化學以及生物刺激等效應[7]。Er:YAG 激光通過熱化學作用，增加牙體組織的內(nèi)部壓力，無機物發(fā)生爆炸樣破壞，來達到切割牙體組織的目的[8]。在切割過程中能量瞬間轉化，具有無振動、無痛、可以少用或不用麻藥的優(yōu)點。目前，關于激光備洞的相關研究較少，而且研究結論也不盡相同[9]。De Bruyne等[9]研究表明，激光備洞光固化復合樹脂充填后，可提高牙本質(zhì)與復合樹脂、玻璃離子水門汀間的抗剪切粘結強度。Sano等[10]研究表明，激光與高速渦輪手機備洞后，結果顯示激光組微滲漏程度高于高速渦輪手機組。

(a):激光組；(b):對照組；D：牙本質(zhì)；R：復合樹脂(箭頭指斷裂面位置)

圖2斷裂面的體視顯微鏡圖(×20)

Fig.2Stereoscopic microscope images of thefracture surface(×20)

表1 2組不同備洞方法微拉伸強度比較

*P<0.05

****P<0.000 1

圖32組不同備洞方法微拉伸強度比較

Fig.3Comparison of micro-tensile strength between twogroups with different preparation methods

傳統(tǒng)的微滲漏測試是用有機染料作為標記物，使用光學顯微鏡進行觀察。1994年，Sano[10]提出納米滲漏的概念，即用硝酸銀作為標記物，通過掃描電鏡觀察界面滲漏情況。硝酸銀中的銀離子(直徑約0.059 nm)滲染進入粘結界面中的微小孔隙，經(jīng)還原劑(顯影液)還原成銀顆粒，在掃描電鏡下，被銀滲染的納米滲漏部位亮度會明顯升高，可以準確地顯示納米滲漏部位[11-14]。本實驗主要在掃描電鏡下觀察Er:YAG激光和高速渦輪手機備洞后牙體與充填體間的納米滲漏情況，結果顯示，實驗組牙體與充填體間幾乎沒有納米滲漏產(chǎn)生，對照組則產(chǎn)生納米滲漏帶，說明激光組的納米滲漏程度明顯低于對照組，即激光備洞能有效減少納米滲漏的發(fā)生。此結果與Lgs等[15]的實驗結果相同。其原因可能是激光預備牙體后，牙體組織表面有時會覆蓋一些燒灼時產(chǎn)生的微小碎片或者殘屑樣物質(zhì)，這種物質(zhì)相對容易被酸性物質(zhì)溶解，在激光照射后經(jīng)過酸蝕，可以將這部分不規(guī)則的組織溶解，因此在光固化復合樹脂充填前進行常規(guī)酸蝕時能將其溶解，進而在粘結時產(chǎn)生更好的邊緣封閉，減少滲漏[16]。酸蝕包括全酸蝕和自酸蝕粘結系統(tǒng)，自酸蝕粘結系統(tǒng)包含自酸蝕和粘結兩個部分，臨床上操作分兩步法和一步法，兩步法有涂酸蝕預處理劑和涂粘結劑兩個步驟，一步法只需涂一次即可。實驗中用的是一步法自酸蝕粘結系統(tǒng)。另外，本實驗中，實驗組中雜合帶比對照組窄(圖1),原因可能是經(jīng)過Er：YAG激光備洞后，雜合層中的牙本質(zhì)碎屑有很大一部分被氣化消失，而高速渦輪手機備洞后，會有很大一部分牙本質(zhì)碎屑殘留。

微拉伸測試是1994年由Sano等[10]提出，能夠測量出面積約1 mm2的樹脂粘結強度，與傳統(tǒng)的抗剪切力、拉伸實驗等測試法相比，可以更準確地評估粘結強度。本實驗微拉伸測試結果顯示，使用Er:YAG激光備洞，微拉伸強度明顯高于傳統(tǒng)渦輪手機備洞，即有更好的粘結強度。Bahroloomi等[17]和Stefanova等[18]應用Er:YAG激光在離體牙上備洞，測試充填體與牙體間的抗剪切強度，結果激光組明顯高于傳統(tǒng)渦輪手機組[19]，有更好的粘結強度，與本實驗研究結果一致 。其原因可能是Er:YAG 激光備洞能明顯增加牙本質(zhì)表面的粗糙度，加大了牙本質(zhì)表面的粘結面積，從而增加組織的粘結強度[20]。

一些國內(nèi)外相關文獻，大多是通過備洞充填后的掃描電鏡圖來比較粘結效果和滲漏程度[21-22]，而本實驗主要是側重比較渦輪手機和Er:YAG激光備洞樹脂充填后的效果。至于備洞后充填前的對比，在以后的研究中，還有待進一步研究。關于Er:YAG激光備洞后，是否引起牙體的超微形態(tài)變化還有待進一步研究。