Er:YAG激光拆除種植牙全瓷冠修復體的研究進展

蔡娉娉,卓盈穎,林 玲,林 捷,鄭志強

患者對于審美的需求和期望推動著口腔修復進入全瓷時代,全瓷修復體在口腔臨床特別是種植修復中的應用日趨廣泛[1-2]。全瓷材料,包括玻璃陶瓷、氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷,其中二硅酸鋰玻璃陶瓷及氧化鋯陶瓷在臨床中應用最為廣泛[3-4]。種植體植入后需要長期維護,由于修復體損壞、食物嵌塞、咬合調整、基臺螺絲松動、種植體周圍炎等原因,可能需要拆除種植牙上方牙冠和基臺進行更換或維護[5]。近年來有學者著手于研究使用erbium-doped:yttrium-aluminum-garnet(Er:YAG)激光作為替代傳統機械拆除種植全瓷修復體的新方法[6-7]。本文對Er:YAG激光拆除種植牙全瓷冠修復體的應用及研究進展作一綜述,為醫師的臨床操作提供相關參考。

針對Er:YAG激光拆除種植全瓷冠修復體現有研究的檢索,采用PubMed和萬方數據庫對以下關鍵詞的不同組合進行搜索,沒有語言和時間的限制:激光(laser)、全瓷冠(all-ceramic crown)、冠(crowns)、脫粘結(debonding)、冠移除(crown removal)、種植(implant),為了防止在初始搜索過程中遺漏文章,還對潛在相關研究的參考列表進行了手動搜索。

1 種植牙冠拆除方式

近年來,種植修復已成為臨床牙列缺損或缺失患者的首選治療方案,種植體支持的固定修復5年成功率高達95.6%[8]。種植固定義齒的固位方式主要分為粘接固位和螺絲固位。相較于螺絲固位,粘接固位的臨床操作及制作流程更為簡便,保持了牙冠的完整性,同時滿足了美學需求[9];在操作過程中更容易獲得牙冠的被動就位,減少了中央螺絲的應力疲勞,不易發生螺絲松動或破損[10],并且部分研究報告稱在種植體-基臺-牙冠結構中,水門汀可以更好地填補差異,吸收由基臺和種植體之間不匹配引起的形變,并幫助平衡和優化應力分布[11]。因此粘接固位在臨床實踐中受到大多數醫生的青睞[12]。然而,正因為其缺乏開孔,使得臨床上無法實現粘接固位種植修復牙冠的可逆性拆卸。

目前臨床上通常采用旋轉器械切割、敲擊等機械破壞的方法達到拆除粘接固位冠修復體的目的[13],但該方式會破壞修復體,導致在拆除后必須重新制作,且操作過程容易給患者帶來心理上的恐懼。對于氧化鋯等高強度陶瓷使用傳統的金剛石車針磨除的方法不易去除,而玻璃陶瓷具有良好的粘接性能,難以簡單使其脫位。傳統機械磨除在拆除全瓷修復體時費時費力,并且存在損傷種植體和基臺的風險,已不能滿足臨床的需要[14]。

2 拆除修復體常用的鉺激光種類

鉺激光發射器,包括鉺鉻釔鈧鎵石榴石激光(erbium chromium:yttrium scandium gallium garnet laser,Er,Cr:YSGG)和Er:YAG激光,其發射波長分別為2 780 nm和2 940 nm,與水、水合組織、殘余單體和含水水門汀的主要吸收峰高度重合[15],使傳遞的能量可以高效作用于含水或相關基團的分子而極少被其他分子吸收,避免其他組織的損傷[16-18]。基于現有的研究可知,Er:YAG激光可應用于脫粘正畸托槽[19]、貼面修復體[20]、天然牙上的冠修復體[21]、鈦基臺或氧化鋯基臺上的二硅酸鋰冠[6-7],并且不會對牙髓、基臺或牙冠產生損傷。

3 激光脈沖功率、作用模式及可能機制

研究表明,二硅酸鋰陶瓷的紅外線吸收峰主要在Si—O(1 100 cm-1帶),氧化鋯陶瓷的紅外線吸收峰主要在Zr—O(690 cm-1帶),兩者均不包含水的特征吸收帶;而樹脂水門汀或玻璃離子水門汀成分中均包含了水或者部分單體分子,使其紅外吸收峰均顯示含有水特征的吸收帶(3 750～3 640 cm-1帶及3 600～3 400 cm-1帶)[22]。基于該項研究可知,在運用激光拆除玻璃陶瓷或氧化鋯陶瓷時,激光的能量透過修復體材料傳輸至水門汀層,并作用于水門汀以達到最終脫粘接的目的。Er:YAG激光對水門汀的可能機制被認為是在水門汀層發生爆炸蒸發—流體動力噴射,材料在熔化時發生體積變化,有機成分的快速熔化產生了較大的膨脹力[23];Tocchio等[24]將其概括為以下3個方面:熱軟化、熱消融及光消融,即根據水門汀吸收的激光能量不同,發生軟化、氣化或直接發生分解,從而使修復體脫粘接。

激光的參數設置及工作模式同樣會對拆除的效果產生影響。根據方程式脈沖能量(J)=平均功率(W)÷脈沖頻率(Hz)可知,在平均功率保持不變的情況下,脈沖頻率的升高會降低激光輸送的能量,會延長脫粘接所需時間;產生較大脈沖能量的平均功率水平會更容易達到水門汀的消融閾值,但過高的脈沖能量可能會帶來其他的風險,如溫度的升高、修復體表面的損傷等。ALBalkhi等[25]在體外針對激光接觸模式對拆除效率的影響進行了研究,結果顯示同一參數設置時,非接觸模式比接觸模式在脫粘接操作過程所需的時間更短,但水門汀的溫度變化更大(未超過5.25 ℃閾值),并且非接觸模式下的失效模式主要是水門汀內部的粘接失效,而接觸模式下的失效模式為修復體內表面和水門汀之間的粘接失效。實驗過程中仍發現,在保持平均功率不變的情況下,提高脈沖頻率可以有效提高拆除效率,但脈沖頻率的升高也會使溫度的變化增大。

4 修復體材質和厚度的影響

如前所述,對于全瓷材料的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)而言,白榴石加強玻璃陶瓷和二硅酸鋰玻璃陶瓷的FTIR光譜顯示出一個與二氧化硅有關的強峰(波數位置約1 100 cm-1)。由于陶瓷中含有少量磷酸鹽,強二氧化硅峰可能與磷酸鹽峰重疊。相比之下,氧化鋯陶瓷獲得的FTIR光譜在波數(690 cm-1)處顯示出寬吸收帶,這可以歸因于Zr—O的拉伸。如文獻所述,結晶氧化鋯樣品的典型FTIR光譜顯示了波數(508、520、580和740 cm-1)附近的各種拉伸頻率。據報道,在波數(471 cm-1)處存在強吸收帶,這可歸因于其四方氧化鋯晶相[26]。

此外,激光透過全瓷冠的傳輸能量受兩個因素影響:修復體的成分和厚度。Rechmann等[27]通過陶瓷片狀樣品的激光能量傳輸測量表明不同材料之間的傳輸差異,其中二硅酸鋰陶瓷能夠傳輸最高的能量,并且根據厚度的不同,二硅酸鋰陶瓷材料傳輸了21%～60%的激光輻射能量;白榴石加強玻璃陶瓷的傳輸性能略低,在21%～49%的能量傳輸范圍內;相比之下,氧化鋯陶瓷材料比上述兩種材料的傳輸能量少得多,僅有5%～10%的激光能量透過材料,氧化鋯陶瓷的最大傳輸能量比白榴石和二硅酸鋰玻璃陶瓷低75%～83%。其次,每種陶瓷材料對于激光能量的衰減系數S也存在差異,其中白榴石加強玻璃陶瓷為0.387±0.032,二硅酸鋰玻璃陶瓷為0.464±0.068,氧化鋯陶瓷為0.565±0.039。從能量傳輸的角度來看,通過二硅酸鋰和白榴石加強玻璃陶瓷用于脫粘接所需的初始激光能量比其他陶瓷較少,而通過氧化鋯陶瓷材料傳輸足夠消融水門汀的能量似乎更具有挑戰性。上述在紅外波長光譜中觀察到的能量傳輸差異可能源于全瓷材料內部不同的化學成分及其所引發的不同散射行為,玻璃陶瓷(白榴石加強玻璃陶瓷和二硅酸鋰)與氧化鋯陶瓷之間的能量傳輸差異較大。從臨床角度來看,氧化鋯牙冠的半透明性要低得多,由于其密度、化學元素和高結晶度而不透明,這導致其折射率相對較高(2.1～2.2)[28],相比之下,玻璃陶瓷(白榴石加強玻璃陶瓷和二硅酸鋰)在可見光范圍內的折射率較低,為1.4[29]。

基于修復體厚度對激光傳輸能量的影響,由Cai等[30]的研究結果可知,Er:YAG激光(300 mJ,15 Hz,4.5 W,非接觸模式)可以順利穿透1～2 mm的氧化鋯試件并被下方的水門汀(復合樹脂水門汀或樹脂加強型玻璃離子水門汀)所吸收達到脫粘接的效果,但對于3～4 mm的氧化鋯試件而言,激光似乎無法達到水門汀層,引發水門汀的消融反應。對比現有關于激光拆除種植冠修復體的研究結果同樣可以發現,在相近的Er:YAG激光設置(300 mJ,15 Hz,4.5 W,非接觸模式)條件下,激光能量均可以順利地傳輸通過1～2 mm的二硅酸鋰或氧化鋯陶瓷修復體,作用于下方的復合樹脂水門汀或樹脂加強型的玻璃離子水門汀[6-7,31]。并且Rechmann等[27]在實驗中通過擬合不同陶瓷材料的能量傳輸回歸曲線表明:Er:YAG激光照射下,陶瓷材料的能量損失與其厚度呈指數關系,遵循不同厚度的吸收/散射介質中光傳輸的朗伯-比爾定律。

5 不同水門汀的拆除效果

種植粘接固位常用的粘接水門汀主要包括永久性水門汀、半永久性水門汀和暫時性水門汀。永久性水門汀如樹脂改性玻璃離子、聚羧酸鋅、復合樹脂等,半永久水門汀有磷酸鋅、玻璃離子等,臨時水門汀有含或不含丁香酚氧化鋅的水門汀等[32-34],目前部分廠家也推出了種植粘接專用的水門汀,如Implant Cement(Premier,美國),是為種植粘接固位研發的暫時性樹脂粘接材料,其粘接力較弱,需要時還可以在基臺表面涂布一層潤滑劑來減小其粘接力[35]。

種植粘接固位修復過程中,臨床醫生應該以種植牙冠的長期固位與必要時可拆卸性為參考選擇合適的水門汀,粘接材料的選擇是調節種植冠橋固位力的可控制性因素。Garg等[36]在研究中指出,粘接強度并不是評判水門汀好壞的標準,它僅僅是為臨床操作提供了牙冠固位和可拆卸性的判斷。合適的水門汀可以滿足臨床醫生能夠在需要時使用Er:YAG激光從種植牙上快速取下牙冠,并且不會對周圍組織產生損傷。

6 口腔組織和冠修復體的損傷風險

目前,大部分激光拆除全瓷修復體的研究集中在天然牙的運用上,如陳宥任[18]、Kellesarian[37]、Ghazanfari等[38]均對該方向研究發表了相關綜述,但天然牙全瓷修復體在需要拆除時,可能是由于邊緣微滲漏、繼發齲等問題,粘接劑與牙體之間的粘接強度存在一定程度的下降;天然牙上需要拆除的全瓷修復體形式更為多樣,如貼面、嵌體、全冠等;并且在拆除過程中需要注意對牙髓組織的保護,在激光參數的選擇及作用時間上需要更為謹慎。由于天然牙與種植牙之間的差異,激光拆除天然牙全瓷修復體的相關研究成果無法直接在種植牙的臨床操作中使用。表1示激光輔助拆除種植全瓷修復體的體外研究。

表1 激光輔助種植全瓷冠拆除體外研究

7 小 結

綜上所述,激光輔助去除種植牙全瓷牙冠是一種拆除種植粘接固位修復的新方法,不同的水門汀種類及陶瓷材料都對Er:YAG激光拆除全瓷修復體的結果產生影響,目前的結論多基于有限的體外研究。但該項體外研究結果在指導臨床操作時存在著一定的局限性:首先,在體外實驗過程中,激光能夠避免周圍軟硬組織(如鄰牙、牙齦)的阻擋,更好地作用于修復體表面及邊緣;其次,隨著全瓷材料的快速發展,不同的材料由于其物理性質的不同(如透光率等),均可能對激光照射產生不同的反應,目前尚未有相關方面的報道;再次,在激光拆除過程中操作者的照射經驗可能會對拆除效果和所需時間產生一定影響。因此,需要進一步的體外研究與標準化臨床對照試驗相結合,并長期隨訪完善研究結果,以確定不同影響因素下合理的激光參數、照射時間以及拆除結果,為臨床采用激光輔助去除種植牙全瓷冠提供理論依據。