Er：YAG激光用于根管预备与消毒的研究进展

相豆豆, 程小刚 综述; 余 擎 审校

(军事口腔医学国家重点实验室 第四军医大学口腔医学院牙体牙髓病科陕西省口腔医学重点实验室, 陕西 西安 710032)



Er：YAG激光用于根管预备与消毒的研究进展

相豆豆, 程小刚 综述; 余 擎 审校

(军事口腔医学国家重点实验室 第四军医大学口腔医学院牙体牙髓病科陕西省口腔医学重点实验室, 陕西 西安 710032)

根管治疗术被普遍认为是去除根管内炎症牙髓及感染物质的最有效方法，然而初次根管治疗的成功率为85%～90%，再治疗成功率则更低，其失败的原因主要与根管内持续感染的存在有关。因此，有效的完成根管预备与消毒是保证根管治疗成功的关键。Er:YAG(铒钇铝石榴石)激光是一种波长为2.94 μm 的固体脉冲激光，其在口腔医学领域的应用开始于1964年，并于2002年被FDA批准用于根管治疗的根管清理和消毒。此后研究进一步证实，用Er:YAG激光进行根管预备和消毒可有效去除根管内感染,具有很好的临床应用前景。本文就Er:YAG激光在根管预备和消毒中的应用及其研究现状作一综述。

Er：YAG激光; 根管预备; 根管消毒

[Chinese Journal of Conservative Dentistry,2015,25(11):692]

根管治疗术被普遍认为是去除根管内炎症牙髓及感染物质的最有效方法。但是，初次根管治疗的成功率为85%～90%[1-2]，再治疗成功率则更低，仍有一些病例由于细菌长期残留在充填后的根管内而导致治疗失败[3]。

目前，临床上进行根管治疗时，多采用机械预备联合化学冲洗的方法来达到有效消毒(去除感染物质、杀灭细菌)根管的目的。然而，由于根管系统解剖和感染的复杂性，一些存在于复杂结构内的特殊细菌并不能被这种常规方法有效清除。自Takahashi[4](1996)将Er:YAG激光用于辅助根管消毒以来，相继有诸多学者均对其在根管预备和消毒中的应用进行了大量研究。本文就Er:YAG激光在根管预备和消毒中的应用及其研究现状作一综述。

1 概述

Er:YAG激光是一种波长为2.94 μm的固体脉冲激光，其波长恰好位于水的最高吸收峰值。自1964年[5-6]开始，Er:YAG激光在口腔医学领域的应用研究日渐增多，其在牙体硬组织切削方面的独特优势也得到了越来越广泛的认可。Hibst等[7-8](1989)报道, Er:YAG激光能有效切割牙体硬组织。Takahashi[4](1996)将Er:YAG激光用于辅助根管消毒。1997年，Er:YAG激光获得FDA(美国食品及药物管理局)批准作为牙体硬组织激光应用于临床。在学者们尝试用激光替代传统涡轮机备洞的研究进程中，亦不乏有学者利用Er:YAG激光的切削作用，探讨其在根管预备中的切削、成形以及清理消毒方面的作用效果[9]。2002年，Er:YAG激光获FDA批准用于根管治疗中的根管清理和消毒[10]。而后随着Er:YAG激光的实用性与安全性被逐渐认可，其发展越来越快，并已广泛应用于口腔各类疾病的治疗[11-12]。

2 Er:YAG激光用于根管预备的研究

Er:YAG激光被水的吸收力是Nd:YAG激光的105倍，是CO2激光的10倍以上，而且含水量越高的活性组织其蒸发能力越高，因此Er:YAG激光在牙体硬组织切割方面可以发挥巨大的潜能[13]。研究已证实，Er:YAG激光可以高效地切割牙釉质和牙本质而不会对牙髓造成热损伤，用于去除龋损组织较为理想。学者们对Er:YAG激光在根管预备中的应用效果进行了尝试性研究，结果显示：采用Er:YAG激光对根管进行预备可有效去除管壁的碎屑及玷污层，处理后牙本质小管开放，牙根表面也无熔融碎裂等热伤害迹象，且较传统的预备方法快而有效；从而认为，采用Er:YAG激光预备根管是一种较为理想的方法，只要能量选择合适就不会造成牙根表面的温度超出安全阈值，亦不会对根尖周组织产生热损伤[9,14-19]。Shoji等[20](2000)通过对Er:YAG激光的光纤进行改进，设计了一种圆锥形的激光照射端(可使激光能量的80%向侧方照射、20%向前方照射)来替代传统工具进行根管消毒预备，不仅获得了理想的预备效果，同时还提高了扩锉的速度。此后，又有学者通过改变光纤的直径相继设计出了不同材质、不同形状的光纤头[10,14,16,21-24]，并通过改变功率[14,23,25]来观察其对根管的预备效果，同时还对Er:YAG激光处理后的温度改变作了研究[23-24]；最终提出，只要功率选择合适，Er:YAG激光在根管预备中具有很好的临床应用前景。另外，Kimura等[22]还发现，与传统的根管预备方法相比，采用Er:YAG激光进行根管预备时对根管充填后的渗漏无影响；但Mazeki等[9]认为，用Er:YAG激光预备弯曲根管时应注意减低照射时间及功率。在以上探索阶段取得一定满意结果的同时，激光预备根管也显示出了诸如不能深入根尖1/3，根尖部的预备效果不如机用镍钛器械[10]且难以成形[26]等缺点(尤其对弯曲根管的应用)。因此，单独运用激光进行根管预备还有待进一步研究。与此同时，随着根管预备器械的不断发展和现代根管治疗理论的逐步完善，各种镍钛器械已成为根管治疗过程中的重要用具[27]，并越来越受学术界青睐而成为研究的热点。然而，尽管镍钛根管预备技术已步入成熟阶段，但根据大量临床观察，其也存在一些不可避免的缺陷，如根管经大锥度器械预备后会丧失大量的牙体组织，从而使牙根的抗折性能大大降低[28]、修复后有发生牙根纵折的倾向[29]等。有鉴于此，激光因其独特的优势，在口腔各领域的应用研究仍呈现出方兴未艾的景象。特别是将激光用于根管治疗术时，因其能节省临床操作时间、减轻医师工作疲劳度、提高患者舒适度以及预后效果，而越来越受到学者们的关注，并已成为目前研究的热点。

3 Er:YAG激光辅助根管消毒的原理

目前，临床上进行根管治疗时多采用机械预备结合化学冲洗的方法来达到根管消毒的目的。但由于根管系统的解剖形态复杂性等原因[14]，常规方法并不能彻底清除根管内的细菌和玷污层[30]。而Er:YAG激光主要以光致发热作用为主，当其作用于组织时，光照射处组织中所含的水分可吸收大量的热[31]，由于热量不能向周围传递很远，从而使局部升温不高，在有外源水的作用下即可更好的发挥杀菌作用[32]；而且与其他激光相比，对组织造成的热损伤最小[33]，即使输出能量较低时也具有较高的杀菌能力。不仅如此，Er:YAG激光还具有有效去除根管壁碎屑和沾污层的特性[34]，特别适用于去除感染根管中的细菌及其生物膜。另外，由于Er:YAG激光可以达到一些药物不能达到的区域，对侧副根管内的细菌也有一定的杀灭作用；并且特别适用于对药物敏感的患者[35]。近年来，随着激光在牙体牙髓病治疗领域的广泛应用，有关激光与冲洗剂联合的激光活化冲洗法(Laser- activated irrigation, LAI)也已被应用于临床，并取得了满意的效果[36]；尤其是Er:YAG激光与次氯酸钠联合应用时，更能显著提高细菌的清除率，从而提高了根管消毒的效果[37]。另研究发现，将Er:YAG激光分别与次氯酸钠、强酸性电解质水联合应用时，还能有效的清除不同深度牙本质中的粪肠球菌[38]。

Er:YAG激光与冲洗剂联合的消毒作用机制可概括为①Er:YAG激光联合根管冲洗剂对根管进行处理后，可通过光机械作用迅速激活冲洗剂，并使其化学性能和渗透性提高，此时Er:YAG激光与冲洗剂二者可产生协同作用，从而有效去除玷污层，并对根管进行成形和清洁；②可产生大量气泡，气泡加速膨胀又会推动液体快速流动从而增强其反应速率，并最终达到良好的组织溶解、玷污层去除及细菌杀灭的效果[39-40]；③瞬间产生的热效应可使根管壁牙本质熔融并再结晶，同时还能杀灭根管内的细菌并灭活其代谢产物；④通过产生光化效应使细菌等生物大分子的原有化学键断裂并形成新键，从而造成其原有结构发生改变或破坏，最终达到杀灭细菌并消除其代谢产物的目的。

4 Er:YAG激光辅助根管消毒的应用

采用Er:YAG激光进行辅助根管消毒时，其光纤既可深入根管发挥作用，亦可置于根管口作用于消毒液以促进消毒液的流动，从而达到较单独应用消毒剂更好的消毒效果[37-38,41]。由于脉冲Er:YAG激光的作用参数(功率及时间)不同，其杀菌效果也不尽相同；而且功率过大会造成组织损伤，若过小则达不到理想的杀菌效果。因此，为探寻合适的Er:YAG激光作用参数，已有越来越多的学者进行了大量研究，并发现Er:YAG激光的照射功率、照射时间、脉冲频率、光纤头与管壁的夹角及距离均会影响激光的消毒能力[42]。以下就Er:YAG激光应用于辅助根管消毒时的相关研究报道分4个方面加以叙述。

4.1 Er:YAG激光照射前根管的处理

根管预备时的工作宽度，是指根管应该被扩大的程度。合适的工作宽度是在保证根管清理效果的情况下尽可能多地保存健康牙体组织[43]。采用Er:YAG激光进行辅助根管消毒时，在激光照射前应将根管预备到工作长度及一定的宽度，以利于激光光纤进入根管并对其进行更彻底的清理和成形。

在众多研究中，近1/3的学者采用K锉以逐步后退法作根管预备，并分别将根管预备到ISO标准锉#60[34,44-45]、#50[15]、#45[46]、#40[47-48]。另有1/3的学者则采用镍钛器械，并以冠向下法预备根管。亦有学者采用#023球钻从牙根两端进行预备后，再接种细菌并进而检测Er:YAG激光的杀菌效果[37-38,49]。George等[50]对Er:YAG激光联合冲洗剂照射过程中冲洗剂挤出根尖孔的情况进行了研究，结果显示：无论激光光纤头的类型、照射时距根尖的距离如何，不同激光都会造成冲洗剂挤出根尖孔；当根尖宽度为ISO #15、照射距离为10 mm时，针头冲洗组和激光光纤照射组的根尖处均有冲洗剂挤出，而且根尖宽度为ISO #20组时挤出量多于ISO #15组。以上结果提示，在采用激光联合冲洗剂进行根管处理时，尤其是以次氯酸钠和过氧化氢作为冲洗剂的情况下，要综合考虑、倍加小心，以免对根尖造成损伤。

4.2 Er:YAG激光的作用方式

在Er:YAG激光作用方式方面，较多的学者选择了插入根管照射消毒的方式。然而激光是直线传播、不可弯曲的，并且光纤伸入根管不能很好的对管壁侧方起到清理作用，还可能会对尖周组织造成损伤，因此学者们对方法进行了改进。有学者提出，最好将根管预备到标准器械#30，以便200～320 μm直径的传统激光光纤插入至根尖部[51]。Stabholz等[52]通过对激光光纤头进行了改良，设计了400 μm直径的条带辐射状照射端，只将根管扩大到#20/06，再配合EDTA进行照射即可取得一定的消毒效果；作者还建议，若使用传统的光纤头并以高功率进行照射时，应将光纤头置于距根尖1～2 mm处。另有学者报道，将Er:YAG激光置于根管口，通过空穴效应等激发冲洗剂在根管内流动，亦可达到一定的根管消毒效果；并证明其对于深入牙本质小管300 μm处的粪肠球菌的清除率可达99.87%[37]。

4.3 Er:YAG激光的作用时间、功率、能量

关于Er:YAG激光辅助根管消毒时的作用参数目前仍在探寻尝试当中，且相关研究结果也不尽一致，很多研究仍需进一步实验证明其对组织的安全性。纵观近年来的相关文献，目前所采用的Er:YAG激光能量参数范围为0.3～1.8 W、20～700 mJ[10,41,44,49]；照射时间为11～60 s[46,48]。Cheng等[37]报道，Er:YAG激光在15 Hz、0.3 W、60 s 的作用参数下对粪肠球菌具有最佳的杀菌效果，并且对组织几无热损伤；相对而言达到了比较理想的根管消毒效果。

4.4 Er:YAG激光与冲洗剂的配伍

Sahar-Helft等[53]对Er:YAG激光与洗必泰的协同作用进行体外研究时发现，二者搭配具有协同杀灭粪肠球菌的作用；并提出，低浓度洗必泰与Er:YAG激光联合的治疗方案对于抑制细菌生长方面具有很好的应用前景。两年后该作者又对3种冲洗剂联合一定参数的Er:YAG激光的杀菌作用进行了研究，并发现各联合治疗组均能有效的清除粪肠球菌生物膜；其中以170 g/L EDTA联合12 Hz、500 mJ的Er:YAG激光组的效果最佳[54]。仇珺等[38]对Er:YAG激光分别于52.5 g/L 次氯酸钠和酸性水联合使用时的杀菌效果进行了比较观察，结果显示，在一定功率下两组的杀菌率没有显著差异，均可考虑应用于临床。Guidotti等[55]通过实验证明，Er:YAG激光联合25 g/L 次氯酸钠对根管进行照射后再使用170 g/L EDTA冲洗，在根尖1/3区域也同样可达到很好的杀菌效果。

临床上应用于根管治疗中的多种冲洗剂虽均具有杀灭根管内细菌的作用，但由于其穿透力不强，并不能完全杀灭隐藏于牙本质小管深处的微生物。因此，要想有效清除根管内微生物就必须应用相应的技术及制剂使之能穿透牙本质小管，以杀灭定植于根管深处的微生物。有鉴于此，光子诱导光声流技术(Photon induced Photoacoustic Streaming, PIPS)应运而生。该技术可借助Er:YAG激光产生的光冲击波，充分带动溶液冲洗包括主根管及根管侧支在内的所有区域，并能有效的清除玷污层，具有很好的临床应用前景。

5 目前存在的问题及展望

第一，利用Er:YAG激光行根管预备的一大障碍是根管难以成形，这提示我们日后可以尝试在尽量少的机械预备基础上，进行激光辅助根管消毒；或通过研发新的根充材料，以达到最小损伤、严密充填、更好防止再感染的目的。第二，无论根管预备还是根管消毒，所用光导纤维都存在不能使激光到达根管系统的所有部位，尤其是根管侧壁与弯曲根管的根尖，这在很大程度上影响了杀菌效果；迫切需要改进激光光纤头并且限定不同光纤头的适应证，或只需将Er:YAG激光置于根管口，通过激发根管内的消毒剂来发挥杀菌作用。第三，Er:YAG激光活化冲洗时，还存在高浓度次氯酸钠具有刺激性的问题。由于根管治疗过程中，不可避免的会有冲洗剂向根尖的挤出[56]，因此高浓度次氯酸钠的刺激性可影响到根尖周组织。对于这一问题，我们可以选择具有广谱高效抗菌活性的抗菌肽，或选择杀菌作用强而快，且抗菌谱广、安全无刺激性的强酸性电解质水(SAEW)联合Er:YAG激光行根管清理消毒。

综上所述，采用Er:YAG激光进行根管预备及消毒，不仅具有杀菌、消炎、去除玷污层，且省时、省力、舒适、创伤小等特点；同时还能避免治疗过程中造成牙齿裂纹，并可加快根尖周病变的愈合、简化根管治疗步骤、减轻患者痛苦，从而为提高临床治疗效率提供了可能。然而其最佳作用参数还有待进一步实验研究。

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Er:YAG laser application in root canal preparation and disinfection

XIANG Dou- dou, CHENG Xiao- gang, YU Qing

(StateKeyLaboratoryofMilitaryStomatology,DepartmentofOperativeDentistryandEndodontics,SchoolofStomatology,TheFourthMilitaryMedicalUniversity,Xi′an710032,China)

Root canal therapy is generally considered to be the most effective method for the treatment of inflammation and infection of root canal, however, its success rate is 85% to 90% and even lower. The main reason of the failure is the existence of persistent infection, thus effectively complete root canal preparation and disinfection are the fundamental steps to a successful treatment. Er:YAG laser (erbium:yttrium-aluminum-garnet), first applied to the oral medicine in 1964 and approved for the use of root canal cleaning by FDA in 2002, is a kind of solid pulsed laser with a wavelength of 2.94 microns. Er: YAG laser applied in root canal preparation and disinfection, can effectively remove the infection. This review gives the summary of the present researches and applications about Er:YAG laser used in root canal preparation and disinfection.

Er:YAG laser; root canal preparation; root canal disinfection

2015-04-10

教育部创新团队(IRT13051) 国家自然科学基金(31271048, 81371140) 陕西省自然基金科学(2013JM4037) 第四军医大学军事医学提升计划课题(2014TSB-0402)

相豆豆(1989- )，女，汉族，黑龙江省黑河市人。硕士生(导师：余擎)

余 擎：E-mail：yuqing@fmmu.edu.cn

R780.8

A

1005-2593(2015)11-0692-06

10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2015.11.012