Er：YAG激光与涡轮机处理乳牙牙本质表面对树脂剪切强度影响的对比研究

许 岩， 汪 凤， 郑雪飞， 吴佩玲

(1新疆医科大学第二附属医院口腔科， 乌鲁木齐 830028； 2乌鲁木齐市口腔医院儿童牙病科， 乌鲁木齐 830000)

目前，“舒适牙科”、“微创治疗”被越来越多的口腔医生所关注[1]。尤其对于儿童口腔医生来说显得格外重要，提供一个舒适与微创的就诊体验往往在儿童牙病治疗方面起到事半功倍的效果。随着科学技术的发展，水激光以其高效、舒适、无需麻醉等特点被越来越多的口腔医生所认可并喜爱，在口腔各个领域的应用越来越多。国内外许多有关水激光的研究都基于对恒牙的研究，有研究表明，水激光处理恒牙牙齿表面后可以增强其与树脂的粘结强度[2]。李乾等[3]的研究表明，水激光处理牙齿表面后无需酸蚀。关于水激光处理乳牙牙本质表面后对复合树脂剪切强度影响的相关报道较少。本研究对比了水激光和高速涡轮机处理乳牙牙齿表面后对复合树脂剪切强度的影响，旨在为Er：YAG激光应用于乳牙牙体预备提供理论依据，并为临床选择何种方法预备乳牙牙体提供参考依据。

1 材料与方法

1.1样本收集选取2014年5-7月乌鲁木齐市口腔医院儿童牙病科因乳牙滞留拔除的无龋坏、无充填体、无裂纹的下颌乳前牙64颗，清洁干净并立即储存在0.9%的生理盐水中。

1.2材料及主要仪器Er：YAG激光治疗仪及光纤头(LITETOUCH 美国)，高速涡轮机(NSK)，电子式万能实验机WDW 20(济南方辰仪器设备有限公司生产)，微机控制电子万能试验机测控系统(济南方辰仪器设备有限公司)，光固化灯(translux CL，kulzer，Germany)，金刚砂车针TR-13(Mani，Germany)，3MZ350树脂3M filtekTM Z350(3M ESPE AG，Germany)，3M第五代全酸蚀粘接剂3M AdperTmSingle Bond2(3M ESPE AG，Germany)，酸蚀剂(Gluma GC)，贺利氏牙科模型石膏(Die-stone)，0.9%生理盐水，流动树脂，乳牙成型片。

1.3试件制备及分组将64颗离体乳牙用流动树脂充填根部，使其形成树脂牙根。将全部样本牙牙根垂直包埋在大小为3 cm×5 cm的超硬石膏中，超硬石膏的底面与地平面平行，并保证牙本质粘结面与包埋的超硬石膏底面垂直。待超硬石膏完全干固后随机分为A组(Er:YAG激光+酸蚀+树脂粘结组，简称Er:YAG激光组)、B组(涡轮机+酸蚀+树脂粘结组，简称涡轮机组)，每组32颗。

1.4充填模具的制备将乳牙成型片凸向牙冠的一边剪去使其变为一条直线，将其分成5等份，每等份2 mm，用持针器按分好的等份，将乳牙成型片弯制成底面为2 mm×2 mm的正方形空心模具，以备充填树脂使用。

1.5方法

1.5.1 离体牙粘接面预备 A组用水激光切割去除唇侧牙釉质暴露浅层牙本质，预备时激光器光纤头距靶组织1～2 mm，光斑直径约1 mm，按参考文献[4]要求功率设定2 W(喷水位为8 W)。冲洗10 s，吹干。B组用装有TR-13高速金刚砂车针的高速涡轮手机在喷水的情况下磨除牙唇面的牙釉质暴露浅层牙本质，冲洗10 s，吹干。A、B组各随机抽出2个试件进行电镜扫描，其余试件暴露的浅层牙本质涂布酸蚀剂，待30 s后，冲洗10 s，吹干备用。

1.5.2 充填试件操作步骤 清洁吹干暴露的牙本质表面，按照Single Bond 2粘结剂说明书反复涂抹15 s，连续涂布2层Single Bond 2粘结剂，气枪轻吹5 s，使用光固化机光照20 s。用水门汀充填器按照3MZ350树脂说明书分层充填3MZ350树脂，并用探针刮去充填模具周围溢出的多余树脂后固化，每层2 mm，光照时间20 s，最后光照后去除正方形空心模具，再次光照20 s。粘接到牙面上后，将样本在生理盐水中浸泡24 h。

1.5.3 电镜扫描观察 每组随机抽出2个样本进行电镜观察，扫描电镜显微镜取像并观察比较。

1.5.4 剪切强度测试 将样本固定于电子万能试验机的夹具上，再使用专用单刃状钢具沿着粘接面方向向粘接面施力，用电子万能测力机测定剪切粘结强度。剪切刀具加载速度为0.5 mm/min，加载最大负荷500 kg。测量粘接面破坏时的最大力量，连接微机控制电子万能试验机测控系统得出样本破坏的最大力、剪切强度及试验力-变形曲线(图1)。

图1 样本试验力-变形曲线

2 结果

2.1电镜扫面观察结果A组(Er:YAG激光组)牙体表面不平，呈鱼鳞状、片状、波浪状的粗糙外观，表面清洁无玷污层，牙本质小管口清晰可见，管周牙本质较管间牙本质突出于表面，类似“火山口”样,大量开放的牙本质小管口呈“袖口”样外观(图2)。B组(涡轮机组)牙体表面留下横纹，切面较平，表面覆盖一层致密的玷污层，并伴有明显的龟裂，牙本质结构不清晰，牙本质断面上偶见牙本质小管开放(图3)。

图2 A组(SEM×2 000)

图3 B组(SEM×2 000)

2.2剪切强度测试结果A组(Er:YAG激光组)剪切强度为(11.45±3.8) MPa，B组(涡轮机组)剪切强度为 (8.97±4.03) MPa，两组比较差异有统计学意义(t=2.454,P<0.05)。

3 讨论

自1998年第一台Er：YAG(铒钇铝石榴石)激光牙科治疗仪研究成功，并获得美国食品药物管理局(FDA)的销售许可以来，将其应用于口腔硬组织方面的相关研究越来越多，但大部分研究对象为恒牙。本实验抽取的样本为乳牙，肉眼观察Er：YAG激光处理后的乳牙牙本质表面不平，呈鱼鳞状、片状、波浪状的粗糙外观，电镜观察发现乳牙牙本质表面清洁无玷污层，牙本质小管口清晰可见，管周牙本质较管间牙本质突出于表面，类似“火山口”样,大量开放的牙本质小管口呈“袖口”样外观。这是因为Er：YAG激光在处理牙齿表面时采取非接触式的方式，即Er：YAG的激光光纤头尖端与组织保持1 mm距离，手动操作不能精确地确保这一距离恒定不变。加之Er：YAG激光的工作原理是其波长2 940 nm，与水的吸收峰值接近，水分子受到2 940 nm波长的特殊激光激发，高速排列形成具有高能量、高动能的水束用于切割软硬组织；同时该激光还能引发靶区组织内的水分蒸发，造成组织内压力增高，在硬组织熔点未到达前造成组织的破裂，即“微爆炸”，从而有效发挥切割作用。由于牙本质在发育过程中矿物质的沉积不是完全均匀一致的，在矿物质沉积少的区域，有机物相对较多，其吸收激光能量后被切割去的也相应较多。以上2个原因使得Er：YAG激光处理后的牙本质呈现粗糙不平的外观。关于管周牙本质呈“火山口”样突起，认为其原因在于管周牙本质矿化程度高，管间牙本质中含水和羟基磷灰石的量多，而这2种物质能够吸收激光能量。经Er：YAG激光照射后，使得管间牙本质被切割的量比管周牙本质多，从而使管周牙本质较管间牙本质突出于表面，类似“火山口”样。本研究表明使用高速涡轮机处理后的乳牙牙本质却发现表面留下横纹，切面较平，表面因为机械作用覆盖一层致密的玷污层，并伴有明显的龟裂，牙本质结构不清晰，牙本质处理面上偶见牙本质小管开放。这与Soares等[5]在扫描电镜下观察的使用Er：YAG激光或高速涡轮机处理后的恒牙牙本质表面形态的结果一致。也与张笋等[4]在扫面电镜下观察的被Er：YAG激光处理的乳牙牙本质形态的结果一致。

从Er：YAG处理后的形态学观察看来无论恒牙还是乳牙，使用Er：YAG激光处理后的牙本质更适用于复合树脂充填材料的修复。然而关于Er：YAG激光处理后对牙本质粘结性能影响的研究存在一定争议：Lan[6]发现使用激光处理后的恒牙牙本质，其复合树脂的剪切强度大于磷酸酸蚀处理。而Gurgan等[7]报道高速涡轮机处理后使用全酸蚀粘结系统的剪切强度大于激光处理后使用全酸蚀粘结系统的剪切强度。Schein等[8]认为这是因为使用激光处理后的牙本质粘结界面缺乏开放的胶原基质，从而不利于树脂单体的扩散和树脂突的形成。叶丽君[9]认为选用不同参数的激光，对牙本质表面产生不同的影响。

虽然Er：YAG激光治疗仪说明书建议牙本质处理的参数设定为4～8 W，但是激光的切割能力与其功率呈正线性关系[10]，并且被处理组织内含水量越高，其切割效能越高。由于乳牙组织内含水量高于恒牙，使用同样功率的激光参数时较多的乳牙组织会被切割，并且处理的乳牙牙本质表面出现炭化与熔融现象，这些都不利于复合树脂的粘结。而有研究表明参数设定在4 W以下更安全有效[9]。因此，本实验Er：YAG激光使用参数设定在2 W，喷水位为8 W。

除此之外，乳牙和恒牙本身在形态学方面也存在一定的不同，这就使得研究Er：YAG激光处理乳牙牙本质后对复合树脂剪切强度变得很有必要。Sung等[11]研究指出，乳牙比恒牙拥有更多的牙本质小管，并且乳牙牙本质小管直径更大，固有牙本质相对少,故有利于粘结剂更深的渗透，以及树脂突的更好形成，从而使复合树脂剪切强度增大。而高速涡轮机处理后的乳牙牙本质平坦，小管开放较少，玷污层存在，所形成的微机械固位力少，而使复合树脂剪切强度相对激光处理组小。

综上，Er：YAG激光处理乳牙牙本质可去除玷污层，乳切牙牙本质表面使用功率为2 W的Er:YAG激光处理后树脂剪切强度优于涡轮机组；本实验结果为Er：YAG激光应用于乳牙牙体预备提供理论依据，并为临床选择何种方法预备乳牙牙体提供参考依据。

参考文献:

[1] 邓锋,郁葱.“舒适化口腔医疗”理念与规范化管理[J].重庆医学,2012,41(26)：2681-2682．

[2] 刘升.Er：YAG激光对牙本质界面粘结强度影响的实验研究[D]. 江西:南昌大学,2012.

[3] 李乾,赵彬,武峰.Er:YAG激光和酸蚀作用于牙釉质表面后剪切强度的比较研究[J].中国实用口腔科杂志,2011,4(1)：36-38.

[4] 张笋,陈涛,葛立宏,等.扫描电镜下观察铒钇铝石榴石激光备洞后的牙本质形态[J].北京大学学报,2011,43(5):766-769.

[5] Soares LE, Resende EB, Brugnera A, et al. Combined FT Raman and SEM studies of the effects of Er:YAG laser irrsdiation on dentin[J].Photomend Laser Surg,2007,25(4):239-244.

[6] Lan WH．A comparison of bond strengths following treatment with Er：YAG laser and phosphoric acid[J].Int Congress Series,2003,1248(6):51-59.

[7] Gurgan S, Alpaslan T, Kiremitci A, et al. Effect of different adhesive systems and laser treatment on the shear bond strength of bleached enamel[J].J Dent,2009,37(7):527-534.

[8] Schein MT， Bocangel JS， Nogueira GEC， et al． SEM evaluation of the interaction pattern between dentin and resin after cavity preparation using ER：YAG laser[J]．J Dent，2003，31(2)：127-135．

[9] 叶丽君. Er：YAG激光对牙体硬组织结构和髓腔温度的影响[D].重庆:第三军医大学,2012.

[10] Corona SAM， Souza-Gabriel AE, Chinelatti MA, et al. Influence of energy an d pulse repetition rate of Er：YAG laser on enamel ablation ability and morphological analysis of the laser irradiated surface[J]．J Biomed Mater Res A，2008,84(3):569-575．

[11] Sung EC, Chenard T, Angel A, et al. Composite resin bond strength to primary dentin prepared with ER,CR:YSGG laser[J]. J Clin Pediatr Dent,2005,30(1):45-49．