口腔光固化机发展现状及应用安全分析

闫 冰，孙志辉，杨 冬，曹 静，门述强

0 引言

口腔光固化机是用于牙齿修复的重要设备之一。它利用光固化原理，使口腔科修补树脂材料在特定波长范围内的光波作用下迅速固化，从而有效填补牙洞或粘结托槽。光固化技术由德国Bayer公司于1968年率先应用于紫外光固化涂料工业，起初由于工艺与材料的限制，此技术基本局限在木工制品方面。但它作为一项新的技术手段，为口腔医疗领域的光固化取得突破性进展奠定了基础[1]。经过多年的发展，目前临床在用的光固化机品种主要有卤素灯、LED灯、等离子弧光灯、氩激光灯等光固化机[2]。

1 口腔科修补材料的发展过程

1.1 银汞合金

1896年，美国Black CV对银汞合金的组成、性质、调和及充填方法进行了大量的研究和改进，使银汞合金逐渐成为较理想的充填材料。银汞合金具有硬度高、抗压强、耐磨性好、性能稳定、对牙髓无刺激、可塑性大等优点。但是银汞合金对牙体组织无黏结性，仅靠机械嵌力固定，可能出现边缘渗漏、继发龋等现象，操作过程中易造成汞对环境的污染，对医患双方的健康造成损害，而且与牙体颜色不一致，不够美观[3-6]。由于银汞合金在抗压和耐磨等方面是其他材料不能比的，在后牙尤其是牙咬合力较大的洞形充填时没有比它更好的选择[7]。

1.2 玻璃离子水门汀

1972年，Wilson和Kent将玻璃离子水门汀材料用于口腔科，主要用于修复牙颈部缺损、修复乳牙、冠核成形、窝洞衬垫、冠桥粘固和窝沟封闭等[8]。玻璃离子水门汀具有氟释放功能，氟离子与牙齿中的羟基磷灰石的羟基发生置换反应，生成氟磷灰石，使其对酸的溶解性降低。与之接触时间越长，牙齿耐酸性越高，可以起到预防继发龋的治疗作用，这个特点是其他材料不具有的。另外，玻璃离子水门汀还具有对牙体组织刺激性小、有粘结性、凝固收缩率低、边缘密闭性好等特点，但是其硬度、抗压性和耐磨性较差，容易造成修复体磨耗和折断，易变色[9-10]。

1.3 光固化复合树脂

近年来，随着光固化复合树脂材料技术的不断发展，光固化技术大量应用于口腔修复领域。光固化复合树脂硬度高、耐磨性好，在抗压强度方面仅次于银汞合金，但是其粘结性和边缘密闭性明显优于银汞合金，固化效率高，安全方便且成本低。光固化复合树脂的最大特点是颜色可任意选择，色泽美观，深受欢迎。

1.4 几种修补材料的性能对比

表1列出了银汞合金、玻璃离子水门汀和光固化复合树脂的性能对比。

表1 修补材料性能对比

在机械性能方面，银汞合金相对于玻璃离子水门汀和复合树脂材料具有明显的优势。因此，在牙咬合力较大的后牙填充方面仍经常使用银汞合金，而且后牙填充对美观性要求不高。尽管玻璃离子水门汀在其他方面没有优势，但其独特的氟释放功能具有预防继发龋的作用，在治疗龋齿方面效果不错。光固化复合树脂的各项性能均能满足基本的临床需要，而且操作安全简单，因而广泛用于口腔修复领域。

2 临床常用光固化机

光固化机作为光固化复合树脂修复过程中的配套设备，也伴随着复合树脂材料的不断发展广泛应用于临床，在牙齿修复和牙齿正畸的过程中都有应用。根据光源的不同，光固化机主要分为以下几类。

2.1 卤素灯光固化机

卤素灯光固化机（如图1所示）是以卤素灯为光源，通过凹面镜反射灯泡发出的光，经过滤光片过滤掉不需要的红外光和紫外光等杂光，最后经光导棒将蓝光导出。光波经过滤光片后产生波长为360～510 nm的蓝光，光密度（即光源在单位面积每秒发射的光子数）为400～650mW/cm2[11]。卤素灯光固化机存在以下缺点：（1）固化效率低，固化时间长；（2）灯泡产热较高，加之照射时间长，可能会对牙髓产生热刺激；（3）需要风扇散热，噪音较大；（4）灯泡、滤光片、反光镜易老化，导致固化性能下降[12]。

2.2 LED灯光固化机

LED灯光固化机（如图2所示）是以大功率发光二极管阵列芯片为光源，通过电流激活原子发射低强度窄谱光[13]。LED灯光固化机具有以下优点：（1）光波波长分布窄，与复合树脂常用的光敏剂——樟脑醌的吸收波长吻合性好，固化效率高[14]；（2）产热低，对口腔软组织几乎不产生热刺激；（3）风扇功率低，噪声小；（4）体积小，操作使用方便；（5）寿命长，输出衰减小。因此，LED灯光固化机正在逐渐取代传统的卤素灯光固化机。

图1 卤素灯光固化机

图2 LED灯光固化机

2.3 等离子弧光灯光固化机

等离子弧光灯（plasma arc，PAC）固化机（如图3所示）的发光原理是在传导气（如氩气）两端加载高电压产生电弧发光，通过滤光片选取有效蓝光，再由光导纤维导出。与卤素灯比较，PAC的光密度更高，输出光强更大，有效波长范围更集中，固化效率更高，照射时间更短。厂家标称，PAC可在3～5 s内固化复合树脂[14]，但临床使用认为，PAC灯应至少照射10 s以上才能获得与标准卤素灯一样的树脂表面硬度。PAC固化时树脂产热高，对口腔软组织的刺激较大，聚合收缩程度高，易产生边缘渗漏[15]，而且灯的价格较高，体积较大，操作也不方便，在国内很少使用。

2.4 氩激光灯光固化机

氩激光灯（argon laser）固化机（如图4所示）的原理是氩原子被激活产生光子，形成一些波长不连续的蓝绿色光。这种原理产生的光的光密度高，输出光强较大，且随距离衰减较小。氩激光灯的辐射波长范围窄且不连续，与大多数的光敏引发剂的吸收波长相匹配，可增加树脂材料的机械性能，缩短固化时间，同时获得更深的固化深度。但是其波长范围不能完全覆盖所有光敏引发剂吸收波长的范围，适用性有一定限制。氩激光灯管需要高能量供应和充分冷却，所以其光源及控制部分安装在体积较大的基座上，便携性差、操作复杂，而且价格较高[14-17]。

图3 等离子弧光灯光固化机

图4 氩激光灯光固化机

2.5 几种光固化机的性能对比

目前临床在用的卤素灯、LED灯、等离子弧光灯和氩激光灯光固化机的性能对比见表2。

卤素灯光固化机作为第一代光固化机曾广泛用于口腔修复，但是由于其固化效率低、散热慢、体积大，已经逐渐被小巧方便且固化效率更高的LED灯光固化机取代。而等离子弧光灯和氩激光灯光固化机体积太大，操作复杂，而且价格过高，所以国内少有使用。

表2 光固化机的性能对比

3 光固化机临床常见的问题

随着光固化树脂研究的不断深入和光固化机的不断改进，光固化技术在口腔修复领域的优势越来越显著，应用领域越来越广泛，但是其修复失败的案例仍然时有发生。大量研究表明，光固化树脂修复失败，除了因为医生的误操作外，更主要的原因是光固化机质量的下降[18]：

（1）光固化机在临床使用过程中存在易老化、腐蚀等因素，造成传输光能的效能下降，影响光固化效果。使用光固化机固化树脂材料时，光导棒的输出面与被固化材料之间的距离越小，固化的效率越高。因此，为尽可能地靠近被固化材料，光导棒需进入患者口内操作，极易沾染唾液等腐蚀物；另外，为避免交叉感染的发生，每次治疗后都要用酒精剂擦拭光导棒的表面，会使表面材料变性或加速老化、传输光能的效能下降，导致复合树脂固化不足，易脱落。

（2）光固化机过度使用后，会发生输出功率的衰减，使有效辐（射）照度减弱，延长光固化时间，给临床治疗带来危害。口腔内环境复杂，如何提高光固化效率，缩短光照时间，对于牙齿修复的治疗效果起到至关重要的作用，对于配合差的儿童和体弱的老年患者更是如此。光固化机长期使用后，如缺少日常的检测维护，极易造成辐（射）照度减弱，口腔医生仅仅根据临床经验，依靠延长光固化照射时间来弥补辐（射）照度减弱的缺点，从而达到加深固化深度的目的，不但极易影响光固化材料的固化效果，同时也会直接导致光斑处温升过快，甚至造成局部牙龈灼伤、牙髓坏死，导致医疗纠纷的发生。

（3）光固化机输出功率过高时也会严重影响临床诊疗效果。如果因设备输出功率过高导致太高的光强，树脂中的分子没有时间流动已被固化，产生大量的短链分子，会使树脂产生较高的内部收缩应力，机械性能也会大幅降低，同时也会导致树脂窝洞结合部容易产生裂痕，造成严重后果[19]。

4 口腔光固化机的标准要求

经过临床调研分析，口腔光固化机的几项重要性能参数包括光谱特性、辐（射）照度、温升、噪音、固化深度、定时误差等，这些参数都会影响光固化机的临床诊疗效果，需要定期检测维护。

现行的口腔光固化机相关标准有：（1）YY 0055.1—2009/ISO 10650-1：2004《牙科光固化机第1部分：石英钨卤素灯》；（2）YY 0055.2—2009《牙科光固化机第2部分：发光二极管（LED）灯》。

这些标准主要用于光固化机新产品进入市场前的注册检测。目前，国内尚没有口腔光固化机的临床质量检测标准，更没有开展相关的临床应用检测。随着被广泛用于口腔临床治疗，光固化机的临床质量问题存在着一定的隐患。使用不当和缺少周期性维护常常造成光固化机的输出功率、波长范围、定时、温升、噪声等技术性能超出正常范围，而这些性能指标存在的问题在临床的日常使用过程中不易被发现，却可能带来影响治疗效果、给患者造成损伤、发生医疗事故等严重后果。

5 结语

复合树脂的光固化技术用于口腔修复具有固化效率高、操作简单方便、治疗效果美观、材料耐磨持久等优点，被广泛用于口腔修复和牙科整形。随着各种光源新技术的应用，光固化机也在不断地更新换代，该项技术在临床的应用也必将越来越广泛。与此同时，随着人们对牙齿健康和美观的关注，光固化机在口腔科的使用越来越频繁，无论是牙科修复还是牙科整形中粘结托槽，都需要光固化机的使用，光固化机已经成为口腔科一种必不可少的设备。

作为一类常用的口腔科设备，光固化机的应用质量监管也应配套跟进，必须对其过度使用、老化、性能下降等进行周期性监测，确保在临床的正常使用，为广大病患的有效治疗提供保障。目前，光固化机检测中所需用到的部分光学检测设备在国内市场存在空缺，只能购买价格昂贵的进口设备，因而相关光学检测设备的研发亟须跟进。同时光固化机应用质量监管系统的建立在一定程度上也将促进企业改进产品技术，提高产品质量，推动光固化技术的创新和发展[20]。

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