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Er:YAG和Nd:YAG激光对牙本质与瓷修复体粘接面粘接强度影响的研究进展

2019-11-20 14:11  来源:国际口腔医学杂志
编辑:秦娇娇 焦珊 王成坤 阅读量:1545

    激光于20世纪60年代被引入医学领域,此后在医学各方面的应用迅速发展。目前,在口腔领域应用的激光主要有掺钕钇铝石榴石(neodymium-doped:yttrium-aluminum-garnet,Nd:YAG)激光、铒钇铝石榴石(erbium-doped:yttrium-aluminum-garnet,Er:YAG)激光、二氧化碳激光、半导体激光等。其中,Er:YAG和Nd:YAG激光由于微创、杀菌、高效等特点被广泛应用于多种牙体硬组织疾病和口腔软组织疾病中。

    全瓷修复体因其出色的美学性能和良好的生物、化学稳定性被越来越多地应用于临床,但全瓷修复体的远期效果与其在牙齿上的黏固性能密切相关。现今常用于处理牙本质和全瓷修复体粘接面的各种方法尚存在不足,近年来,关于使用Er:YAG和Nd:YAG激光处理瓷修复体粘接面和牙本质表面的研究逐渐深入,但尚有争议。本文就Er:YAG和Nd:YAG激光对牙本质和瓷修复体粘接面粘接强度影响的研究进展作一综述。

    1. Er:YAG和Nd:YAG激光的概况

    Er:YAG激光波长为2 940 nm,对水具有高吸取性且接近羟磷灰石吸取红外线的峰值,因而其能量被水和羟磷灰石大量吸取,可以有效地去除牙体组织。Er:YAG激光于1997年被批准用于牙体硬组织病变的治疗。同时,由于Er:YAG激光对牙体组织较低的热效应,可以有效降低牙髓损伤的风险。目前,Er:YAG激光在口腔领域内应用广泛,可用于龋齿、牙髓病、根尖周病以及多种口腔软组织疾病。Nd:YAG激光是最早引入临床用于去除龋坏牙体组织的激光之一,波长1 064 nm,其能量并不能够被水和牙本质大量吸取,而是分散或渗透到生物组织中。由于其波长和脉冲作用,Nd:YAG激光具有较好的杀菌效果,另外,Nd:YAG激光能够消除牙本质更深层次的致病菌。

    目前,Nd:YAG激光也被广泛应用于口腔领域,例如变色牙漂白、牙本质敏感症、龋齿及牙周病等。

    2. Er:YAG和Nd:YAG激光对牙本质粘接强度影响方面的研究

    目前,临床上治疗牙体硬组织疾病主要是通过钻头机械磨除牙体组织,高速的机械磨除不仅会引起患者的疼痛不适,而且会在牙本质表面形成玷污层,目前,临床医生使用磷酸酸蚀的方法去除玷污层。磷酸酸蚀可以使牙本质脱矿,牙本质小管和胶原网暴露,从而提高牙本质的表面粗糙度,进而增强其粘接性能。但磷酸酸蚀也会刺激牙髓组织,造成不良影响,且酸蚀液很难完全去除,会影响粘接材料与牙本质表面的结合。有研究表明,激光处理可以增加牙本质表面粗糙度,同时可以去除其表面玷污层,因而增强其表面粘接性能。目前,关于Er:YAG和Nd:YAG激光对牙本质粘接性能影响的研究正逐步深入。

    2.1 Er:YAG和Nd:YAG激光对牙本质粘接强度的影响

    目前,Er:YAG和Nd:YAG激光已经被应用于口腔临床多种牙体硬组织疾病,但关于两种激光对牙本质粘接强度影响的程度,及其与其他牙体硬组织处理方法的对比研究方面,并未有统一的结论。关于Er:YAG激光对牙本质表面粘接性能影响的研究相对较多。Russo等证实,相对于Sic砂纸处理的牙本质表面,Er:YAG激光照射的牙本质具有更强的粘接性能。

    另有研究证明,分别使用酸蚀、Er:YAG激光照射、酸蚀联合Er:YAG激光照射的方法处理牙本质表面,结果显示:酸蚀组和联合组粘接强度均不及Er:YAG激光照射组;但李瑞青等在研究中使用同样的方法处理牙本质表面,结果表明酸蚀组和激光组粘接强度相近,联合组粘接强度明显增强。这些试验虽然具体数据结果有所不同,但总体上都证实牙本质表面粘接性能的提升可以由Er:YAG激光辐照来实现。

    关于Nd:YAG激光的相关研究则略显不足,但已经有研究证实,当分别使用Er:YAG和Nd:YAG激光处理脱矿、正常、高矿化的牙本质表面时,无论牙本质类型如何,均显示Nd:YAG激光能够使得牙本质表面显现出更好的粘接性能,扫描电子显微镜观察到Er:YAG激光处理的牙本质表面均显示有牙本质小管的开放,Nd:YAG激光处理的牙本质表面则只有部分牙本质小管的开放,另有一部分闭合。

    根据这一结果,关于Nd:YAG激光的相关实验设计仍然有很大的发掘空间。以上试验结果提示,Er:YAG和Nd:YAG激光可以考虑作为现今牙本质表面处理方式的替代,但其具体辐照参数并没有统一建议和标准。余少华等通过研究证明,随激光功率的增加和照射时间的延长,牙本质表面粘接强度逐渐增加。但考虑到增加效果的同时保护周围组织,两种激光的相关具体参数仍有待进一步研究。

    2.2 Er:YAG和Nd:YAG激光影响牙本质粘接强度的原理

    传统的牙本质粘接机制主要是通过酸蚀作用去除玷污层和牙本质小管内的玷污栓,并使表层牙本质脱矿,暴露管间牙本质中的胶原纤维,形成多孔层。粘接时在界面形成混合层结构,混合层是粘接剂和牙本质的一层过渡结构,由粘接剂-牙本质胶原组成,含数量众多的微树脂突,是微机械固位的基础,也是决定粘接强度的主要因素。同时,粘接剂进入牙本质小管形成树脂突也对粘接强度的增加有一定影响。

    对于Er:YAG激光的作用原理,Gurgan等分析,当其作用于牙本质表面时,热量被牙本质中的水和羟磷灰石大量吸取,通过热机械烧蚀作用于牙体组织,蒸发牙本质中的水分,在蒸发过程中,组织内部的压力增加,造成其体积的膨胀和结构的破裂,从而引起微爆炸,产生有机和无机组织粒子的喷射,因而使得牙本质小管开放,并且去除了玷污层。在这个过程中,牙齿硬组织被切除,并且对周围组织造成的热损伤较小。

    另外,由于管间牙本质上含有较多的水,且矿物质含量较低,因此有选择性地消融于管间牙本质上,使牙本质小管突出形成袖状外观,从而增大了牙本质表面粘接面积。当粘接剂结合于这样的牙本质表面时,会渗透入粗糙的牙本质表面,形成微树脂突,从而增加了粘接强度。将Er:YAG激光照射与酸蚀处理的牙本质表面进行微观对比,可见激光组牙本质表面粗糙,小管完全开放,无玷污层,管间、管周牙本质界限清楚;酸蚀组小管则只有部分开放,且管间、管周牙本质分界不清。

    Nd:YAG激光辐照牙本质表面会增强其粘接性能,可以理解为Nd:YAG激光照射会引起牙本质化学和结构的改变,导致水和碳酸盐的损失,碳酸盐含量的降低使氟加入磷灰石,经过多次分解后,牙本质抗酸能力增加。这使得激光处理后的牙本质更不容易被腐蚀,这种耐酸的牙本质可能会保护粘接剂牙本质界面,避免修复完成后的持续性侵蚀的发生。因此,在粘接剂界面可能发生了类似的现象,保护粘接剂-牙本质之间的化学键不受降解。同时,粗糙的牙体组织表面有利于其与粘接剂之间的机械性结合,因而相对于Er:YAG激光处理的牙本质表面,可能具有更好的粘接强度。

    2.3 粘接剂的研究进展

    迄今为止,关于激光照射的牙本质应使用哪种粘接剂,并没有任何引导建议和标准。在现代口腔修复技术中,常被应用的粘接策略包括酸蚀冲洗粘接剂、自酸蚀粘接剂、玻璃离子水门汀和自粘接树脂水门汀。Russo等的研究表明,在体外使用Er:YAG激光处理牙本质表面时,最终粘接强度由强到弱的排序为:自粘接树脂水门汀和玻璃离子水门汀、酸蚀冲洗粘接剂、自酸蚀粘接剂。这一对比结果可以从微观方面得到一定的说明。自粘接树脂水门汀由于其酸性单体成分的存在,可以不使用粘接系统而黏附于牙体组织上。

    自粘接树脂水门汀与激光处理的牙本质表面之间的粘接强度明显高于其与钻头处理的牙本质表面之间的粘接强度。这可能是由于激光辐照的牙本质的表面形态有利于自粘接树脂水门汀的粘接,开放的牙本质小管更易于树脂的渗入,便于形成树脂突。同样地,玻璃离子水门汀也通过微机械固位来增强粘接效果。

    更重要的是,与粘接剂不同,自粘接树脂水门汀和玻璃离子水门汀并非仅依靠微机械固位作用来保证其粘接效果,还同时利用化学粘接。激光处理会增加牙本质表面的粗糙度,由此所产生的不规则的表面能提高自粘接树脂水门汀和玻璃离子水门汀等化学粘接材料的粘接性能,这可能有助于保留自粘接树脂水门汀和玻璃离子水门汀。因此,在与激光处理的牙本质表面进行结合时,两种水门汀的粘接性能明显高于两种粘接剂。而两种粘接剂相对比时,酸蚀冲洗粘接剂中的磷酸处理可以提供更好的微机械固位作用,因而其粘接效果优于自酸蚀粘接剂。

    3. Er:YAG和Nd:YAG激光对瓷修复体粘接面粘接强度的影响

    目前,全瓷修复体粘接面的处理方法主要有化学方法(9.6%氢氟酸酸蚀)、机械方法(喷砂、磨砂、金刚钻磨除等)或两者结合。每种方法都能不同程度地增加瓷修复体粘接面的粗糙度,从而增强其粘接性能,但每种方法亦有其缺点:氢氟酸酸蚀会增加软组织烧伤的风险,而机械的方法则易造成陶瓷结构的断裂。

    近年来,Er:YAG和Nd:YAG激光被认为是处理瓷修复体粘接面的可能的替代方法,目前关于这方面的研究正在进行但尚有不足。有研究使用氧化铝喷砂与Er:YAG或Nd:YAG激光联合处理长石质陶瓷表面,再使用自粘接树脂水门汀进行粘接,可以与氧化铝喷砂联合氢氟酸酸蚀处理长石质陶瓷表面,并用传统的复合树脂粘接取得相同的实验效果。该实验提示Er:YAG或Nd:YAG激光有可能作为氢氟酸的有效替代。在此基础上,关于Er:YAG和Nd:YAG激光对全瓷修复体粘接面粘接性能影响的研究正在逐步进行。

    Aksakalli等分别使用磨砂、氢氟酸酸蚀、Er:YAG激光3种方法处理二硅酸锂增强型玻璃陶瓷表面时,后两种方法均能够得到理想的粘接效果,证实了Er:YAG激光可以取代氢氟酸处理瓷修复体粘接面。另有研究表明,经Nd:YAG激光照射的Vita瓷表面的剪切粘接强度与氢氟酸处理的相似,Nd:YAG激光可作为氢氟酸的替代。当Er:YAG激光用于处理氧化锆陶瓷表面时,有研究证明,激光处理的陶瓷表面不仅粘接强度增加,而且修复后微渗漏的发生概率降低。由于瓷修复体粘接面的物理性质和粘接树脂的化学性质,瓷修复体粘接面不适合树脂材料的渗透和粘接。

    Er:YAG和Nd:YAG激光对瓷修复体粘接面粘接强度影响的原理,可以归结为以下几个方面。一方面,激光处理的瓷修复体粘接面通过机械固位保证粘接强度。Akova等的研究发现,激光作用于长石质瓷表面时,其热效应可以使瓷表面出现不规则的贝壳状外观,且机械实验结果证明,激光辐照表面结构通过微机械保留增加粘接强度。

    另一方面,激光处理不会造成陶瓷结构的破坏。当分别使用磨砂、氢氟酸酸蚀、Er:YAG激光照射3种方法处理二硅酸锂增强型玻璃陶瓷表面时,扫描电子显微镜显示三者处理的瓷表面形态无明显差异;剪切实验结果也表明,激光处理不会引起陶瓷的内部弱化。此外,由于激光不会改变口腔陶瓷材料的化学表面成分,因此,可以用于瓷修复体粘接面的处理。

    4. Er:YAG和Nd:YAG激光处理牙本质及全瓷修复体粘接面的缺陷

    与其他方法相比,Er:YAG和Nd:YAG激光用于处理牙本质及全瓷修复体粘接面也存在一些缺陷,比如需要学习如何使用设备,高成本,以及激光设备所需的特殊护理。这些都限制了Er:YAG和Nd:YAG激光在口腔临床的使用。当Er:YAG和Nd:YAG激光被应用于牙齿表面时,主要的问题是由于热效应引起的牙髓损伤的风险。有研究表明,激光辐照时间与髓腔温度之间存在着正相关的关系。

    余少华等的研究表明,随着激光功率的增加,髓腔温度呈上升趋势。但同时该实验也证实,若激光功率和时间控制适当,Er:YAG激光照射可以在不损伤牙髓的基础上增加牙本质的粘接强度。因此,在Er:YAG和Nd:YAG激光用于处理牙本质表面之前,其具体使用参数仍有待进一步研究。当Er:YAG和Nd:YAG激光被应用于全瓷修复体粘接面时,陶瓷表面变化的程度取决于激光辐射的能量密度和辐照陶瓷的类型。因此,为了获得更好的临床表现,应对Er:YAG和Nd:YAG激光的不同参数和口腔陶瓷材料类型进行进一步的研究和测试。

    台银霞等使用0.75、1.05、1.45 W的Nd:YAG激光分别与氢氟酸联合使用处理金属烤瓷试样的瓷表面,结果显示,1.05 W的Nd:YAG激光可有效地处理瓷表面,这为类似的有关具体参数的研究以及临床相关操作提供了一定方向的引导。

    综上所述,目前关于Er:YAG和Nd:YAG激光对牙本质及全瓷修复材料粘接面作用的研究日渐增多,且多个研究结果提示这两种激光可能会提高牙本质表面与陶瓷修复体粘接面的粘接强度,与此相关的粘接剂也在逐步的探索中,这为今后的临床治疗方向提供了引导依据。但此类研究仍缺乏足够的数据支撑和参数讨论,有待进一步的实验研究来进行补充说明。

编辑: 陆美凤

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