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作者：杜晴，王霄，北京大學(xué)第三醫(yī)院口腔科；張筍，北京大學(xué)口腔醫(yī)院兒童口腔科

自1960年Maiman發(fā)明第一臺紅寶石激光器開始，激光在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用被廣泛研究。1997年，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）首次批準(zhǔn)鉺∶釔鋁石榴石（Er∶YAG）激光可用于牙體硬組織預(yù)備；第二年又批準(zhǔn)了鉺，鉻∶釔鈧鎵石榴石（Er，Cr∶YSGG）激光可用于軟硬組織治療。

隨著技術(shù)的進展及微創(chuàng)保守治療理念的推廣，鉺激光在齲病治療中的研究日益成熟。臨床上，口腔科醫(yī)生采取各種去腐手段（如高速渦輪手機、慢速手機、空氣噴磨、激光等）去除齲壞組織、備洞，應(yīng)用充填材料充填窩洞來治療齲齒。相較于其他去腐方法，激光具有噪音小、無振動、熱副反應(yīng)小的特點，易被兒童、青少年以及牙科恐懼癥患者接受。不同能量參數(shù)下，鉺激光可進行組織切割和組織處理，實現(xiàn)選擇性去腐、殺菌等效果。本文就近年來鉺激光在齲病治療中的基礎(chǔ)和臨床研究進展做一綜述。

1.鉺激光的作用原理

Er∶YAG激光與Er，Cr∶YSGG激光波長分別為2940nm與2780nm，與牙體組織中的水和羥基磷灰石的吸收峰接近。牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的主要組成部分都是羥基磷灰石晶體。健康的牙釉質(zhì)是高度礦化組織，含85%的羥基磷灰石、3%的有機物和12%的水。牙本質(zhì)中礦物含量降低，無機物、有機物、水的含量約為50%、30%、20%。相較于其他激光，鉺激光穿透能力低。Er∶YAG激光對牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)穿透深度為5～7μm，Er，Cr∶YSGG激光為15～21μm。

由于水對鉺激光的吸收系數(shù)很大，周圍組織吸收能量較少，因此鉺激光照射對鄰近組織熱損傷較小，是一種安全高效的激光。鉺激光的作用機制有2種，包括：熱效應(yīng)和熱機械效應(yīng)。熱效應(yīng)是指牙體組織中的水吸收激光能量，產(chǎn)生超高溫汽化，組織內(nèi)壓力超過結(jié)構(gòu)耐受強度后，硬組織發(fā)生微爆破。

熱機械效應(yīng)緊隨其后。能量擴散的瞬間，周圍礦化組織爆破崩解，實現(xiàn)了切割牙體硬組織的效果。牙齒發(fā)生齲壞后，組織中含水量顯著上升。激光照射時齲壞組織會先爆破崩解，從而達(dá)到選擇性去腐的效果，最大限度保存健康的牙體組織。

2.鉺激光的作用效果

鉺激光的作用效果主要取決于能量、脈沖寬度、照射時間和水冷卻4個因素。激光對牙體組織的作用效果分為組織切割和組織處理。組織切割是指去除齲壞的牙體組織，只有超過切割閾值才能切割組織。目前認(rèn)為，鉺激光對牙釉質(zhì)的切割閾值為10～20J/cm2 ，牙本質(zhì)為2.8～14J/cm2 。組織處理是指通過低切除能量（指稍高于切割閾值能量）照射牙體組織，對牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)表面進行改性。具體介紹如下。

2.1組織切割

鉺激光能量被組織吸收后產(chǎn)熱，在噴水的調(diào)節(jié)下，一旦達(dá)到特定的閾值即可實現(xiàn)切割硬組織的作用。組織切割的能量值隨不同品牌激光儀、不同操作條件而有所不同。切割牙釉質(zhì)時，鉺激光處理應(yīng)該是備洞的最后一步。因為激光預(yù)備牙體組織的效率顯著低于傳統(tǒng)渦輪機。

有研究提出，進行等量組織預(yù)備時，鉺激光操作時間是傳統(tǒng)渦輪機的3倍。所以臨床上，可使用快速渦輪機完成齲損洞緣開敞，然后使用鉺激光照射，實現(xiàn)精確的微創(chuàng)預(yù)備?？紤]到釉柱的排列，照射時，激光工作頭應(yīng)與牙長軸呈25°角，并指向窩洞。切割時，周圍牙釉質(zhì)會呈現(xiàn)白堊色。掃描電鏡下觀察，經(jīng)典的鉺激光切割牙釉質(zhì)樣本為微爆破而非溶解，即：表面干凈、起伏不平、布滿坑狀或鱗片狀。一定范圍內(nèi)能量升高時（Er∶YAG激光250mJ，20Hz，88J/cm2；Er，Cr∶YSGG激光275mJ，20Hz，97J/cm2），牙釉質(zhì)表面可出現(xiàn)微破裂或表面熔融，但晶柱完好。

當(dāng)能量進一步升高（350mJ，10Hz，178J/cm2），表面將產(chǎn)生無晶柱的不規(guī)則表面，表面溝裂分割，過于光滑。此時將影響牙釉質(zhì)性能。乳牙牙釉質(zhì)較恒牙牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)混亂，缺少恒牙特有的釉質(zhì)典型結(jié)構(gòu)，即晶柱大而無序，表面有無晶柱層。因此，視覺上乳牙更白、不透明。激光照射后，乳牙牙釉質(zhì)與恒牙變化相似，但更不規(guī)則，晶柱中心及周圍都有部分破壞，牙釉質(zhì)表面不規(guī)則。

切割牙本質(zhì)時，考慮到牙本質(zhì)組成中水及有機物含量上升，能量選擇要低于牙釉質(zhì)。鉺激光作用于牙本質(zhì)主要是水介導(dǎo)的光機械作用和產(chǎn)生的沖擊波去除碎屑和玷污層。激光照射后牙本質(zhì)表面粗糙、起伏不平；牙本質(zhì)小管開放，表面干凈，無玷污層。此外，管間牙本質(zhì)和管周牙本質(zhì)中水含量不同，前者水含量更多，激光照射后去除組織更多，出現(xiàn)選擇性熔融，表現(xiàn)為管周牙本質(zhì)凸起，管間牙本質(zhì)凹陷的袖口樣改變（cuff-like）。

Zhang等發(fā)現(xiàn)，一定范圍內(nèi)，隨Er∶YAG激光能量升高，洞底牙本質(zhì)成波浪狀起伏程度增加，牙本質(zhì)小管開口清晰，排列層次分明。但過高功率激光會損傷牙本質(zhì)，出現(xiàn)牙本質(zhì)熔融、裂隙、碳化等。乳牙牙本質(zhì)小管較恒牙直徑更小，牙本質(zhì)小管密度低、間隙更大，含水量大于恒牙。因此推薦乳牙激光參數(shù)低于恒牙。

相較于傳統(tǒng)渦輪去腐方式，鉺激光還有一個優(yōu)勢在于其安全性。鉺激光可有效控制熱副反應(yīng)，使牙髓最小幅度升溫。傳統(tǒng)渦輪鉆去腐過程中噴水不到位可對牙髓產(chǎn)生不良熱反應(yīng)。當(dāng)牙髓組織升溫5.5℃，可對牙髓造成不可逆的損傷。?ztürk等報道，高速渦輪手機備洞后即刻牙髓急劇升溫，可較牙髓溫度（37℃）升高20℃，若噴水降溫不足可超過70℃。相較之下，Er∶YAG激光作用組織表淺、穿透能力低，通常使用非接觸式治療，水霧冷卻系統(tǒng)可直接作用于預(yù)備牙面，充分降溫，降低熱副反應(yīng)。

Krmek等檢測Er∶YAG激光備洞時髓腔溫度變化，設(shè)置100μs的脈寬、水霧50mL/min的條件，先預(yù)備牙釉質(zhì)，然后預(yù)備牙本質(zhì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，預(yù)備牙釉質(zhì)時，400mJ，15Hz參數(shù)下髓腔升溫最高［（1.99±0.28）℃］，320mJ，10Hz參數(shù)下髓腔升溫最低［（0.70±0.18）℃］；預(yù)備牙本質(zhì)時，340mJ，10Hz參數(shù)下髓腔升溫最高［（1.37±0.42）℃］，200mJ，5Hz參數(shù)下髓腔升溫最低［（0.43±0.18）℃］。結(jié)論認(rèn)為，Er∶YAG激光備洞能量下是安全的，不會造成髓腔溫度顯著上升。相較于激光使用頻率，能量對溫度影響更大。此外，接近牙髓處，可通過降低輸出能量，調(diào)高水汽降溫來實現(xiàn)對牙髓的保護。對于一些齲壞近髓的患牙有一定的優(yōu)勢。

2.2 組織處理

低能量（指稍高于切割閾值能量）鉺激光可粗化、清理牙釉質(zhì)，處理后表面形成微空泡結(jié)構(gòu)。同時，也可用于窩洞預(yù)備完成后處理牙本質(zhì)，減少熱效應(yīng)。臨床上，組織處理這個操作可用于充填前對備洞邊緣和牙本質(zhì)洞底進行處理。低能量鉺激光對牙釉質(zhì)的處理不能代替酸蝕。

理想的牙釉質(zhì)粘接界面是表面有均質(zhì)的晶體，中心杯裝凹陷，四周隆起的微結(jié)構(gòu)。這種形態(tài)與37%磷酸酸蝕20～30s后的效果相似。很少有中紅外激光照射后能產(chǎn)生類似表現(xiàn)。激光處理后釉質(zhì)更多表現(xiàn)為表面較光滑，伴少量釉突。研究報道，鉺激光處理后充填體會出現(xiàn)邊緣微滲漏問題。

謝窈等研究了乳牙在Er∶YAG激光去腐備洞后充填的微滲漏效果，認(rèn)為激光不能替代全酸蝕劑的效果，激光照射后使用自酸蝕粘接系統(tǒng)，充填體邊緣適合性更好，微滲漏小。低能量鉺激光配合噴水對去腐后窩洞牙本質(zhì)進行處理，激光可去除碎屑、玷污層、細(xì)菌，減少熱效應(yīng)，減少膠原纖維汽化，降低對牙本質(zhì)的損傷。

一些研究認(rèn)為，利用鉺激光對牙本質(zhì)表面進行組織處理，可提高粘接強度。當(dāng)然，也有研究對此持反對觀點，具體將在下文進行闡述。

3.對粘接強度的影響

關(guān)于激光預(yù)備后牙體硬組織粘接強度的研究一直存在爭論。一些研究提出，滿足以下特定條件，激光預(yù)備可提升牙體硬組織的粘接強度：特定激光參數(shù)下，激光能選擇性去除齲壞牙本質(zhì)、殺菌、處理牙面，表面形成適合粘接的超微結(jié)構(gòu)，并且不會造成熱損傷。然而，現(xiàn)有的研究并未發(fā)現(xiàn)能滿足以上特性的激光參數(shù)。具體分析原因如下。

3.1牙釉質(zhì)

總體來說，與牙本質(zhì)相比，鉺激光照射對牙釉質(zhì)粘接強度影響較小。這主要取決于釉質(zhì)的粘接機理。Silverstone等提出，牙釉質(zhì)的粘接界面分為3類，理想的粘接界面屬于Ⅰ類，與37%磷酸酸蝕20～30s后效果相似。鉺激光照射后，牙釉質(zhì)表面呈現(xiàn)為Ⅱ類，即表面凹凸不平、晶柱凸起、周圍凹陷，該表面不利于粘接。因此，需要在激光照射后再次酸蝕處理表面，以達(dá)到理想的粘接效果。研究對比傳統(tǒng)渦輪手機預(yù)備與激光照射后牙釉質(zhì)的粘接強度，發(fā)現(xiàn)激光照射可部分提高粘接強度。

3.2牙本質(zhì)

相較于牙釉質(zhì)，鉺激光照射對牙本質(zhì)粘接強度的影響較大，目前尚無定論。這也是由于牙本質(zhì)粘接機理所致。眾所周知，理想的牙本質(zhì)粘接源于混合層的形成。酸蝕可去除牙本質(zhì)表層的礦物質(zhì)，暴露膠原纖維網(wǎng)，親水性單體浸入并聚合，形成良好的嵌合結(jié)構(gòu)，提高粘接強度。然而，激光照射后牙本質(zhì)表面發(fā)生微爆破，形成不規(guī)則表面，牙本質(zhì)小管開放，沒有玷污層。表層下的牙本質(zhì)由于激光的影響也發(fā)生熱變性，出現(xiàn)微裂隙等影響粘接強度。

常規(guī)酸蝕后，牙本質(zhì)表面形成不規(guī)則的混合層，影響樹脂滲透，電鏡下可以見到樹脂突細(xì)短，并非理想的漏斗狀、伴有側(cè)枝的樹脂突。因此，大部分研究認(rèn)為，激光照射后，牙本質(zhì)粘接強度下降。

另一部分認(rèn)為鉺激光處理可增加牙本質(zhì)粘接強度的學(xué)者提出，在去腐后，使用低能量激光處理牙本質(zhì)，這種“處理”（conditioning）是上文提到的使用低能量激光（稍高于切割閾值的激光能量）處理牙本質(zhì)表面，以此對牙本質(zhì)表面改性，使之利于粘接。Ramos等在自酸蝕粘接前，使用Er，Cr：YSGG激光（50mJ，30Hz，4.5J/cm2）處理被腐蝕牙本質(zhì)，結(jié)果顯示粘接強度優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

Chen等提出，使用低能量Er∶YAG激光處理牙本質(zhì)或磷酸酸蝕牙本質(zhì)均可提升牙本質(zhì)的拉伸粘接強度。Nahas等應(yīng)用Er∶YAG激光（80mJ，12.58J/cm2）也得出類似結(jié)果。目前，這種“牙本質(zhì)處理”的激光能量參數(shù)尚不統(tǒng)一，有待于進一步研究。同時，部分研究認(rèn)為，與傳統(tǒng)方法相比，激光照射對牙本質(zhì)粘接強度沒有影響。在一項關(guān)于激光去腐的Cochrane系統(tǒng)綜述中，激光照射后充填體壽命以及邊緣完整性（6個月內(nèi)）與傳統(tǒng)渦輪相比無顯著差異，但作者同時指出，既往研究證據(jù)水平較低，需要進一步高質(zhì)量的隨機對照研究來證實。

此外，學(xué)者們還測試了不同粘接系統(tǒng)、粘接材料對激光照射后牙本質(zhì)粘接強度的影響，大部分結(jié)果傾向于負(fù)向作用。原因是激光照射后牙本質(zhì)表層及表層下結(jié)構(gòu)和組成將發(fā)生變化，研究發(fā)現(xiàn)表層牙本質(zhì)抗酸性增加，這將影響酸蝕后表層礦物質(zhì)溶解以及樹脂粘接劑滲透進入表層下的管內(nèi)牙本質(zhì)小管。不充分的混合肯定會影響粘接強度。至今，激光照射后牙本質(zhì)粘接強度的變化仍無定論。首先源于鉺激光在組織切割和組織處理上的參數(shù)設(shè)定沒有金標(biāo)準(zhǔn)，不同研究之間難以進行比較。其次是粘接劑系統(tǒng)和粘接材料品牌眾多，沒有統(tǒng)一。最后是缺乏高質(zhì)量的臨床隨機對照研究。對牙本質(zhì)粘接強度的進一步研究需要對激光處理后牙本質(zhì)變化有深入了解，分析牙本質(zhì)變化的方法可借鑒材料分析方法。

綜上，鉺激光在齲病治療中應(yīng)用廣泛，它可以精確地微創(chuàng)預(yù)備，溫和無振動，為患者提供良好的就診體驗。同時能殺菌、處理牙面、控制熱副反應(yīng)。盡管激光照射后牙本質(zhì)粘接強度的變化仍無定論，但相較于其他激光，鉺激光仍具有眾多優(yōu)勢，可作為傳統(tǒng)渦輪手機的替代品，實現(xiàn)微創(chuàng)保守的治療理念。

來源：杜晴,王霄,張筍.鉺激光在齲病治療中的應(yīng)用研究進展[J].中國實用口腔科雜志,2020,13(03):178-183.