冷热循环对Er:YAG激光以及车针备洞后牙本质和玻璃离子粘结剪切强度的影响

朱 琼，王 洋，方溢云，于春梅

(佛山市第一人民医院口腔医学中心，广东佛山528000)

当临床操作中使用高速手机磨除牙体组织时，车针的震动、产热、冷水等刺激会使患者产生不适。激光切割牙体组织时，则能避免传统涡轮机钻震动、噪音的不足，其中Er:YAG激光以其安全、高效、精确切割牙体硬组织的能力而成为目前激光牙医学的研究热点。近年来国内外许多学者尝试用Er:YAG激光切割牙体硬组织，并报道了Er:YAG激光处理后的牙体与粘结剂的粘结效果［1-2］。但在复杂的口腔环境中，温度和湿度变化也会影响牙科材料的远期粘结效果。本实验采用Er:YAG激光与车针备洞两种方法，并模拟口腔环境进行12 000次冷热循环，以评价两种备牙方法对玻璃离子剪切强度的影响。

1 材料和方法

1.1 样本制备

选择2012-06—2012-08就诊于我院口腔医学中心因正畸减数拔除的上颌第一前磨牙40个，排除标准:①体视显微镜下观察牙根有明显裂痕;②氟斑牙、四环素牙以及釉质发育不全;③牙根表面龋损或有充填材料。所有离体牙均刮除牙石及根面的牙周膜，放人10 g/L麝香草酚液中备用。

将40个离体牙用低速金刚圆锯自釉牙骨质界下5 mm截去牙根，并分为颊舌两半，完全去除颊舌侧釉质，暴露牙本质，依次使用#320、#400、#600砂纸打磨牙面，形成平滑均一的牙本质表面。最后用自凝塑料包埋，制作成80个试件。

1.2 方法

80个试件随机分为 A、B、C、D 4组(n=20)。

A组:采用Er:YAG激光机(Kavo公司，德国)照射后粘结Fuji IX玻璃离子水门汀(富士公司，日本)。Er:YAG激光波长 2 940 nm，输出能量250 mJ、频率 4 Hz、光斑直径 1 mm、照射距离12 mm，在有水喷雾的状态下垂直照射［3］。Fuji IX粘结时压入内径2 mm、高2 mm的透明塑料管塑形，固化5min后涂布凡士林，浸泡在37℃的恒温人工唾液中24 h。

B组:采用Er:YAG激光照射后粘结Fuji IX后，浸泡在37℃的恒温人工唾液中24周，并进行12 000次冷热循环。每个样本在5℃和55℃水浴中分别浸泡30 s作为冷热循环1次，两个水浴箱之间的延迟时间为2 s。每周进行500次冷热循环，24周共12 000次。

C组:用柱状金刚砂石车针在根管显微镜下磨除牙本质表面0.1 mm后粘结Fuji IX，之后浸泡在37℃的恒温人工唾液中24 h;

D组:用柱状金刚砂石车针在根管显微镜下磨除牙本质表面0.1 mm后粘结Fuji IX，之后浸泡在37℃的恒温人工唾液中24周，并每周进行500次冷热循环，24周共12 000次。

1.3 剪切强度测试

将所有样本置于万能材料力学测试机(Instron公司，美国)上，刃部厚度为0.5 mm，将加载刃部调整至与试件粘结界面紧密贴合，以1 mm/min速度加载至粘结剂断裂脱落。自动记录力值(N)，并通过以下公式转化成剪切强度(MPa)。剪切强度(MPa)=断裂时的载荷力值(N)/树脂粘结面积(mm2)。

1.4 统计学分析

采用SPSS 16.0统计软件包进行统计学分析。数据以均数±标准差)表示。对剪切强度数据使用单因素方差分析(one-way ANOVA)，最小显著差法(least significant difference，LSD)用作组间比较，检验水准α=0.05。

2 结果

A、B、C 3组间剪切强度未见显著差异(P＞0.05)，D组剪切强度明显小于其他3组(P＜0.05)(表1)。

表1 各组剪切强度的方差分析

3 讨论

Er:YAG激光技术在口腔领域的应用是近年来研究的热点。如龋洞洞型制备、牙体预备、修复体 的 表 面 处 理 等［4-5］。Er:YAG 激 光 波 长2 940 nm，位于中红外区，此段波长正处于水及羟基磷灰石的吸收峰值，激光照射产生的能量大部分被水吸收，水的温度和压力迅速升高，引起水分子微爆裂。牙体硬组织中的羟基磷灰石对Er:YAG激光的吸收率也很高，牙体硬组织内的水分子充分吸收激光能量，导致组织发生分子断裂和体积改变，进而使牙体硬组织碎裂［1，6］。Krmek 等［7］发现，在使用Er:YAG激光切割釉质时，牙髓的温度上升最高只有1.9℃;当切割牙本质时，牙髓的温度上升最高只有0.7℃。从而可以说明在备洞过程中Er:YAG激光的大部分能量被水吸收转化为动能，产热较少，不会对深层组织造成热损伤。此外，有学者用Er:YAG激光切割牙体硬组织后，电镜下观察发现牙体表面没有玷污层，牙本质小管开放，也无熔融和炭化的现象［8］，说明Er:YAG激光对牙体硬组织有着良好的切割能力。

玻璃离子水门汀具有良好的生物相容性、对牙髓刺激性小、粘结力大、低热膨胀系数、颜色较为美观等优点。Fuji IX除具备玻璃离子产品所有的出色性能外，且物理强度高于传统玻璃离子材料，可用于后牙窝洞充填。它通过氢键与牙体组织中的钙离子发生化学结合，故产生强有力的粘结效果，无需传统酸蚀、粘结，可最大程度的保留健康牙体组织，而且接近于牙体组织的热膨胀系数，保证良好的边缘封闭性［9］。

体外冷热循环试验和长期水保存是检验粘结耐久性的最常用方法之一［10］。冷热循环具体温度设置有很多种，其中采用最多的是5℃ ～55℃。冷热循环的次数，至少要模拟2 000次以上才能达到检测耐久性的意义［11］。冷热循环产生的热应力与材料的热膨胀系数不一致，正好模拟了口腔内的情况。本实验采用每周循环500次，并持续24周来模拟长期口腔环境［12］。

有研究显示Er:YAG激光备洞与车针备洞对粘结强度没有影响［13］。本实验中，两组在冷热循环之前的剪切强度未见显著差异。但是在经过冷热循环之后，车针备洞组的剪切强度明显降低，Er:YAG激光组明显高于车针备洞组。说明牙本质的不同预备方法影响玻璃离子的远期粘结效果。在形态学上，Er:YAG激光处理过的牙本质表面无玷污层，牙本质小管开放。这种凹坑状的表面有利于粘结材料的结合，同时玻璃离子的黏性和流动性可以与牙本质表面的凹坑有效地结合［8］。Er:YAG激光产生的热能还会造成牙表面化学组成的变化，牙本质表面钙、磷增多［14］。玻璃离子中的羧基可以与之更好地结合，因此粘结强度衰减较慢。

Er:YAG激光安全、高效，在提高牙表面粘结强度方面有一定作用。但Er:YAG激光窝洞制备也有很多不足之处:与车针备洞相比，Er:YAG激光手感较差，激光脉冲的点位难以控制，备洞的深度也不易掌握。而且Er:YAG激光对釉质和牙本质的切割效率存在差异，切割不同组织时需要调换不同的功率，从而影响操作的便捷性。这些问题都需要我们在今后的工作中进一步地研究与探讨。

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