Er:YAG 激光和酸蚀技术作用于牙本质表面后剪切强度的比较

严 维，周 旋，张子璇，王 洋

(佛山市第一人民医院 口腔医学中心，广东 佛山 528000)

牙本质的表面处理对其粘结效果的影响非常重要。临床粘结修复最常见的技术是酸蚀技术，经国内外学者和临床医生的不断完善，酸蚀技术在临床上的应用已经越来越广泛。但是过去的全酸蚀技术容易导致牙齿过敏、微渗漏、固化不全等。［1］近年来许多学者尝试用Er:YAG 激光蚀刻牙本质表面，并研究Er:YAG 激光照射后牙表面的粘结性能。但是Er:YAG 激光照射对牙本质的粘结强度是否影响，国内外研究尚有争议。本实验通过比较各组之间剪切强度大小来评价Er:YAG 激光照射与酸蚀对牙本质界面粘结强度的影响。

1 材料与方法

1.1 实验对象

选择2013 年6 月至2013 年8 月就诊于广东省佛山市第一人民医院口腔医学中心因正畸减数拔除的上颌第一前磨牙50 颗，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)牙根表面龋坏或有充填材料。所有离体牙均刮除牙石及根面的牙周膜，放入含有1%麝香草酚的溶液中备用。

1.2 样本制备

将所有离体牙自釉牙骨质界下5mm 截去牙根，在流水冲洗下用高速手机磨除釉质层，使其牙本质层完全暴露，面积不小于3mm ×3mm。依次使用320#、400#、600#砂纸打磨牙面。再用自凝塑料包埋，露出牙本质面。

1.3 分组粘结

将制作好的样本冲洗、隔湿、干燥后，随机分为A、B、C、D、E 五组，分别作不同处理。A组:37%磷酸酸蚀15s，冲洗60s，然后吹干;B组:使用Er:YAG 激光照射10s;C 组:Er:YAG激光照射10s 后，再用37%磷酸酸蚀15s，冲洗吹干;D 组:37%磷酸酸蚀15s，冲洗吹干后，再用Er:YAG 激光照射10s;E 组:作为对照组不做表面处理。B、C、D 三组的Er:YAG 激光照射均使用Er:YAG 激光机(Kavo 公司，德国)，输出能量为140mJ、频率25Hz、光斑直径2mm、照射距离12mm，在有水喷雾的状态下垂直照射。

牙本质表面涂粘结剂Adper Single Bond 2 (3M公司，美国)，QHL75 光固化灯(Dentsply/Caulk，美国)照射20s。用直径为2mm、高为2mm 的透明塑料管为光固化树脂(Z250，3M 公司，美国)塑形并保证各样本的粘结面积一致。去除边缘多余树脂，用QHL75 光固化灯照射40s 保证树脂固化。所有样本粘结树脂后浸泡在37℃的恒温人工唾液中24h 取出。

1.4 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0.5mm，置于树脂与粘结剂上，以1mm/min 速度加载至粘结剂断裂，光固化复合树脂脱落。自动记录力值(单位:N)，并通过以下公式转化成剪切强度(单位:MPa)。

剪切强度 (MPa) = 断裂时的载荷力值(N)/树脂粘结面积(mm2)。

1.5 统计学分析

采用SPSS 16.0 统计软件包对测量结果进行统计学分析。所有数据均以均数±标准差(±S)表示。各组间数据采用单因素方差分析，并用SNK－q检验对各组进行两两比较。检验水准α=0.05。

2 结果

先酸蚀后激光照射组(D 组)的剪切强度最高，高于先激光照射后酸蚀组(C 组)和单纯酸蚀组(A 组)，差异有统计学意义(P ＜0.05)。C组和A 组的剪切强度之间未见统计学差异(P ＞0.05)，但都高于单纯激光照射组(B 组) (P ＜0.05)。且A、B、C、D 四组的剪切强度均高于对照组(E 组)(P ＜0.05)。

表1 各组间剪切强度比较

3 讨论

粘结强度是评价粘结性能的重要指标。目前体外实验常用剪切强度或拉伸强度来反映粘结强度，由于咀嚼过程中主要修复体承受的主要是剪切力，加之剪切强度实验试件制备简单，避免了试件制备过程中产生误差，因此本实验采用剪切强度来测试粘结剂在牙本质表面的粘结强度。Marshall 等的研究表明复合树脂完成聚合收缩的时间在24 小时以上，［2］所以本实验所有样本粘结树脂后浸泡在37℃的恒温人工唾液中24 小时后进行剪切强度测试。

酸蚀技术是临床粘接修复的常规技术，1979年，Fusayama T 等人提出全酸蚀理论，［3］酸蚀后的牙釉质表面因钙磷脱落形成无数微小的孔隙，牙本质表面酸蚀后脱矿而且消除玷污层，牙本质小管开放所形成一个多孔的胶原纤维网架结构，与树脂突一起产生机械嵌合提供粘结所需的固位力。但操作过程中吹干了胶原纤维中的水分，使其塌陷，从而不能与粘结剂有效结合。还会导致牙齿过敏、牙髓炎、微渗漏、继发龋、充填体脱落等情况出现。为了避免这种缺陷，1992 年Knaca 等人提出了“牙本质湿粘结”的理论，［1］该理论的独特之处在于认为适当的水分子有利于粘结，因为它可以使牙本质中胶原纤维网的维持在较为疏松状的态，这样的话微孔开放后有助于树脂的渗入。但水分对于牙本质粘结来说是一把双刃剑，一定的含水量可避免牙本质胶原纤维网的干燥崩塌，并保持胶原基质的空状结构，有利于树脂结合，但是水量过多也会和树脂单体争夺空间，影响树脂单体对微孔的渗透。

针对酸蚀的不足，第五代牙本质粘结系统提出自酸蚀粘结理论，将酸蚀和底胶两步合并为一步，这样省去了单独的酸蚀步骤，操作简便、快捷。其酸性功能成分既能够使表浅的牙本质组织脱矿，又可以溶解玷污层内残余的矿物质。玷污层本身并没有完全去除，与渗入的粘结树脂单体一起渗入牙本质小管产生机械嵌合。［4］但是新的自酸蚀粘结系统在临床操作过程中也发现了有不足之处，由于没有冲洗、吹干步骤这些步骤，部分细菌和薄膜还会残留在牙本质与树脂的粘结界面，这使得树脂不能够完全渗透、树脂固化也不充分，从而造成混合层外粘结界面出现微渗漏，这些不利的因素可直接影响粘结效果的长期稳定性。［5］

由于酸蚀系统在处理牙本质粘结界面的不足，激光开始成为国内外学者的研究对象，1997 年美国FDA 通过了Er:YAG 激光作为口腔硬组织激光的认证。［6］Er:YAG 激光波长2940nm，位于中红外区，接近水吸收曲线及羟基磷灰石吸收的红外线峰值。水和羟基磷灰石吸收激光能量后，温度和压力快速升高导致组织爆裂，从而达到消融牙体硬组织的目的。龋坏组织中含有的水分比正常牙体组织高，拉伸强度却远远低于正常牙体组织，因此较低能量的Er:YAG 激光就可以消除龋坏组织。在水的参与下，Er:YAG 激光照射牙釉质表面后产生类似于酸蚀后的白垩色外观，电镜下可见坑窝状、槽沟状、片层状缺损;Er:YAG 激光照射牙本质后去除了牙本质表面的玷污层，增加牙本质表面的渗透性，羟基磷灰石融解，暴露出牙本质小管结构，有利于复合树脂的粘结。［7］

各组剪切强度比较显示:单纯酸蚀组比单纯激光照射组处理后的牙本质表面剪切强度更高，与国外学者的研究一致。Dunn 等人的研究认为，无论是提高牙釉质还是牙本质的粘结强度，酸蚀的效果均优于Er:YAG 激光照射。［8］酸蚀与激光照射共同作用于牙本质表面之后，剪切强度较单独作用更高。但是酸蚀与激光照射的先后顺序不同，得到的剪切强度也有差异。先酸蚀后激光照射组得到的剪切强度显著高于单纯酸蚀组，有统计学差异;而先激光照射后酸蚀组的剪切强度尽管高于单纯酸蚀组，但二者并无统计学差异。由于酸蚀作用下牙本质脱矿且玷污层消除，牙本质小管开放所形成并形成强度不一的胶原纤维网架结构。而之后进行Er:YAG 激光照射选择的能量较低，只能消除低强度的胶原纤维网架结构，保留了强度较高的胶原纤维网架，因此反而有利于树脂的嵌合。因此，能量较弱的Er:YAG 激光照射单独作用效果较差，但可与酸蚀技术产生协同作用，产生更高的粘结强度。

［1］Perdigo J，Duarte S Jr，Lopes MM.Advances in dentin adhesion［J］.Compend Contin Educ Dent，2003，24(8 Suppl):10－16.

［2］Marshall GWJ，Chang YJ，Saeki K，et al.Citric acid etching of cervical sclerotic dentin lesions:an AFM study［J］.J Biomed Mater Res，2000，49(3):338－344.

［3］ Fusayama T，Nakamura M，Kurosaki N，et al.Non－pressure adhesion of a new adhesive restorative resin［J］.J Dent Res，1979，58(4):1364－1370.

［4］Erickson RL，Barkmeier WW，Latta MA.The role of etching in bonding to enamel:a comparison of self－etching and etch－and－rinse adhesive systems［J］.Dent Mater，2009，25(11):1459－1467.

［5］Reis A，Loguercio AD.A 36－month clinical evaluation of ethanol/water and acetone－based etch－and－rinse adhesives in non－carious cervical lesions［J］.Oper Dent，2009，34(4):384－391.

［6］ Ramos AC，Esteves－Oliveira M，Arana－Chavez VE，et al.Adhesives bonded to erbium:yttrium－aluminum－garnet laser－irradiated dentin:transmission electron microscopy，scanning electron microscopy and tensile bond strength analyses［J］.Lasers Med Sci.，2010，25(2):181－189.

［7］Hossain M，Yamada Y，Nakamura Y，et al.A study on surface roughness and microleakage test in cavities prepared by Er:YAG laser irradiation and etched bur cavities［J］.Lasers Med Sci.，2003，18(1):25－31.

［8］ Dunn WJ，Davis JT，Bush AC.Shear bond strength and SEM evaluation of composite bonded to Er:YAG laser－prepared dentin and enamel［J］.Dent Mater，2005，21(7):616－624.