不同功率铒，铬:钇钪镓石榴石激光照射对牙釉质表面再矿化效果比较的实验研究

刘雪阳，刘海江

·口腔医学·

不同功率铒，铬:钇钪镓石榴石激光照射对牙釉质表面再矿化效果比较的实验研究

刘雪阳，刘海江

目的研究经不同功率的铒，铬:钇钪镓石榴石(erbium， chromium:yttium-scandium-gallium-garnet，Er，Cr:YSGG)激光照射后，牙釉质表面经唾液再矿化效果的差异。方法将正畸拔除的 66 颗第一前磨牙去除牙根后切开牙冠为颊舌两侧，制成 132 个样本，按照 Er， Cr:YSGG 激光照射功率不同分为 6 组，分别为A 组( 对照组) 以及 B 组(0.5 W) 、C 组(0.75 W) 、D 组(1 W) 、E 组(1.5 W) 和 F 组(2 W)5 个实验组。 各实验组经过相应功率激光照射后，颊侧样本浸泡于生理盐水中备用，舌侧样本浸泡于唾液中进行再矿化处理，2周后比较各组样本经唾液再矿化前后显微结构和显微硬度的差异。结果扫描电镜观察发现，各实验组经过2 周浸泡后，均出现不同程度的再矿化，其中以 D 组再矿化效果最明显。 显微硬度分析显示，除 A 组外，各实验组再矿化前后的显微硬度值均有明显改变(P＜0.05)，其中以 D 组增加最明显。结论经不同功率的 Er，Cr:YSGG 激光照射后，牙釉质经过 2 周的唾液浸泡，均出现再矿化，其中以 1 W 功率组再矿化效果最佳。

铒，铬:钇钪镓石榴石激光；再矿化；显微硬度

铒，铬:钇钪镓石榴石(erbium，chromium:yttiumscandium-gallium-garnet，Er，Cr:YSGG) 激光，又称水激光，最先由美国 Biolase 公司应用于口腔治疗[1]。自从 Er，Cr:YSGG 激光应用于口腔治疗，为口腔治疗带来了重大突破。 它具有微创、安全、方便、无痛等特点，近年来已成为临床中重要的治疗工具。 目前，激光已经被广泛应用于口腔医学的各个领域，其中以治疗龋病、牙本质过敏症、盖髓术、牙髓切断术、根管治疗术以及牙周疾病的研究较多[2]。 本实验利用 Er，Cr:YSGG 对牙齿硬组织去除量少而精确的特点，研究经不同功率 Er，Cr:YSGG 照射后牙釉质的再矿化能力，以期为临床早期龋病的预防提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样本 上海市口腔医院因正畸减数拔除的上颌第一前磨牙 92 颗，根据纳入和排除标准挑选66 颗。 纳入标准:①患者年龄 14～16 岁；②患者口腔卫生良好。 排除标准:①牙冠不完整，体视显微镜下观察有明显裂痕；②氟斑牙、四环素牙以及釉质发育不全；③釉质表面龋坏或有充填材料。

1.1.2 设备 Er，Cr:YSGG 激光、MGG6-6 蓝宝石工作尖( 美国 Biolase 公司) ；HITACHI SU8010 扫描电镜(日本日立公司)；显微硬度仪(FM-700，日本FUTURE-TECH 公司)。

1.1.3 唾样采集 采集唾液前征得患者同意，签署知情同意书。 共采集唾液 6 份，每份 15 mL。 唾液收集时间均为 16:00～17:00，在安静的环境中进行。收集前 1 h 禁食、禁水。 放松、静坐且无任何刺激的情况下，将头前倾，向预冷的烧杯内吐唾液。 收集的非刺激性唾液倒入冰块预冷的 15 mL 离心管中，密封后放入冰盒，30 min 内运回实验室。 唾液样本每毫升分装在 1.5 mL 的离心管内，封口膜封口，在-80 ℃条件下保存备用。

1.2 方法

1.2.1 实验样本制备 先将符合标准的 66 个离体牙进行编号(1～66 号)，切片机截去牙根，并切开牙冠颊舌两侧，分制成 132 个釉质块，同时按颊舌侧进行编号(1B，1L～66B，66L)。 每个釉质块的厚度不小于 3 mm。 在样 本 表 面中央预留 3 mm × 3 mm 釉质，其余部分涂布指甲油隔离。 将釉质块用自凝塑料包埋，暴露釉质面。 暴露的釉质面应和底面尽量保持平行，保存于 20 ℃生理盐水中。

1.2.2 分组 将制备好的实验样本根据 Er，Cr: YSGG 激光不同的处理条件分成 6 组，同一牙的颊舌面2个样本保证在同一组。A组为对照组。以Er，Cr:YSGG 激光不同照射功率分为 5 个实验组，B组(0.5 W) 、C 组(0.75 W) 、D 组(1 W) 、E 组 (1.5 W)、F 组(2 W)，各实验组其他条件相同，均为 30 Hz、30%水量。

1.2.3 样本的处理 按照实验分组，各实验组每个样本釉质表面使用 Er，Cr:YSGG 激光以相应功率均匀照射 10 s，照射后样本抛光，以上操作均由同一人完成。 完成后，按照实验分组，颊侧样本放入 20 ℃生理盐水中备用；舌侧样本放入前面取好的唾液中进行再矿化处理，37 ℃，时间为 2 周。

1.2.4 釉质表面显微结构的观察 各实验组每组取出同一颗牙的颊侧样本和舌侧样本(再矿化2周后)，经常规方法固定，酒精梯度脱水，干燥，喷金，HITACHI SU8010 扫描电镜( 工作电压 10 kV) 观察牙釉质结构并拍照。

1.2.5 显微硬度测量 各实验组相应的颊舌侧样本分别进行显微硬度测量。 使用 FM-700 型显微硬度仪，将样本置于载物台上，使用维氏压头，载荷200 g，保持压力 15 s 条件下形成压痕。 沿暴露面的横中线随机测量5个点，在光镜下测量压痕对角线的长度，记录相应的维氏硬度值，取 5 个点的均值作为该样本的显微硬度值。通过比较各组间同一牙颊侧样本和舌侧样本再矿化后显微硬度变化均值的情况，观察各组牙釉质再矿化效果。

1.3 统计学处理 应用 SPSS 17.0 软件，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用最小显著差异法，检验水准 α=0.05。

2 结果

2.1 扫描电镜 经过 Er，Cr:YSGG 激光处理后，各实验组样本牙釉质表面均出现边缘锐利且不规则的弹坑样凹陷，凹陷底部起伏不平，遍布牙釉质碎屑，且凹陷深度随 Er，Cr:YSGG 激光功率的增强而加深(图 1)。

Er，Cr:YSGG 激光处理后的各组样本，经唾液再矿化 2 周后，扫描电镜下，缺损边缘圆钝、凹陷中牙本质碎屑消失，且各实验组中均出现了明显的鱼鳞样结构，显示出明显的再矿化效果(图 2)，其中以1 W 的鱼鳞样结构最为典型即再矿化效果最佳。

2.2 牙釉质显微硬度分析 各实验组经过 Er，Cr: YSGG 激光照射后，牙釉质的显微硬度都出现明显下降，且随着功率的增强，下降越多。 经过再矿化后，除 A 组外，各实验组釉质的显微硬度均明显提高，其中以 D 组增高最多，与其他各实验组比较差异有统计学意义(P＜0.05，表 1)。

图 1 不同功率 Er，Cr:YSGG 激光照射后牙釉质表面变化(电镜×600)

图 2 不同功率 Er，Cr:YSGG 激光照射的牙釉质表面经唾液再矿化 2 周后(电镜×600)

表1 各组再矿化前后显微硬度值及其差值( ¯x±s，kg/mm2)

3 讨论

Er，Cr:YSGG 激光是近年来口腔科最为常用的一种新型水动力激光系统，其处理牙体硬组织不会产生玷污层及热损害，去除牙体硬组织快捷有效。正是由于 Er，Cr:YSGG 激光这一系列优点，有学者将之用于处理非龋性硬化牙本质并取得了较好的临床黏接效果[3]。 但是，预先使用 Er，Cr:YSGG 激光照射牙釉质的点隙窝沟，或直接去除早期龋坏，利用口腔内的环境，仅仅依靠唾液的再矿化能力预防龋病的发生，鲜见研究。 虽然都是利用 Er，Cr:YSGG激光在牙釉质上进行照射，但两者对釉质切割深浅、范围的要求却有着明显不同。 因而，Er，Cr:YSGG激光的照射功率参数也会有所区别。

本实验旨在发现一个 Er，Cr:YSGG 激光适宜的照射条件，使得釉质表浅的龋损或釉质表面一些龋病易发的部位或结构在经过激光照射后，通过和口腔中唾液的充分接触，就可以实现再矿化的效果，而不需其他处理，达到预防龋病的目的，从而降低就医成本，提高治疗效率。

本实验通过扫描电镜观察和显微硬度测量，发现在选定的不同功率，使用 Er，Cr:YSGG 激光照射牙釉质，均会造成釉质表面结构的破坏，并且破坏程度(主要指深度)随功率的增大而增大。 同时，发现经过唾液的浸泡，各实验组均出现不同程度的再矿化，其中以 1 W 再矿化效果最佳。

牙釉质是人体硬组织中最硬的部分，没有神经和血管，受损后不能再生[4]。 其主要成分是磷灰石晶体及少量磷酸盐晶体，含量高达 95%～97%，另有2% ～ 4%的结合水及 1%的有机物[5]。

牙釉质表层的溶解(脱矿)和再建(再矿化)是一个动态的交替进行的过程，当脱矿占优势时，早期的龋损即发展为龋洞，但若及时采取再矿化措施便可阻止龋损的进展，避免充填治疗[6]。

牙釉质再矿化是指钙、磷和其他矿物离子沉积在正常或者部分脱矿的釉质表面的过程。研究表明，牙釉质的形成过程是一个非常复杂的生物矿化过程，牙釉质的细胞外基质蛋白在牙釉质的矿化过程中发挥了重要作用[7-8]。 ①某些蛋白质提供矿化的模板，进而在其表面或者间隙进行矿化。 ②某些蛋白质可提供形核位点，成为矿化首先发生的地方。这些蛋白的一级结构中含有很多可以结合或吸附钙的官能团，例如磷酸化的丝氨酸、带有羟基的谷氨酸及连续的天冬氨酸、谷氨酸等。 这些氨基酸的官能团能够结合溶液中的钙磷，在蛋白表面形成过饱和状态，便于钙磷盐的成核、沉积。 蛋白的磷酸化位点很大程度上决定了这种蛋白的形核能力。③蛋白质进一步调控矿物的生长，包括调控矿物的形态、尺寸、生长速率、生长方向、结晶程度等。 在某些具有折叠结构的多肽或蛋白中的生物矿化研究中，相邻磷酸化的丝氨酸间距与羟基磷灰石的c轴方向相邻钙离子之间间距吻合，因而可以调控矿物的定向生长。

虽然牙釉质的细胞外基质蛋白在釉质形成时发挥了非常重要的作用，但其在牙体成熟后酶解代谢消失，且不可再生[9]。 釉质发育完成后，釉质蛋白在表层完全消失，只存在于釉质内部釉柱之间。 本实验通过 Er，Cr:YSGG 激光照射，在一定程度上破坏了釉质表层，从而暴露出釉质内部釉柱间的细胞外基质蛋白，这些蛋白质在釉质的再矿化过程中起到了重要作用。 近几年来，对釉原蛋白的结构、功能、基因表达模式、釉质形成过程中矿化期本质的认识以及釉质有机基质之间的相互作用认识的发展，对蛋白质自组装和同时发生的钙磷结晶调控的研究，使得人们能够在实验室中利用一些技术在无细胞条件下合成像釉质样的材料[10]。 至于不同功率激光照射所得到的再矿化效果之间的差异，可能与不同功率照射下，釉柱间蛋白质暴露的程度和范围有关。

关于釉质的再矿化效果，除了受釉质蛋白的调控外，也受外部一定条件的影响。 控制釉质晶体稳定性的主要因素包括周围环境(唾液)的 pH、钙、磷、氟浓度。 当 pH 较高时，局部钙、磷离子达到一定浓度，就趋向于晶体形成和稳定；而当局部 pH 降低，则导致晶体溶解。 口腔唾液中除了含有这些无机成分外，还有少量的有机成分，如唾液蛋白和溶酶菌等[11]，这些有机成分在矿化过程中扮演着同样重要作用[12]。 研究发现，生物矿化过程中，唾液蛋白质对矿化有明显影响，在很大程度上决定了矿化层的结构和矿化量[13]。 研究表明，唾液对软化釉面有明显的再矿化作用[14-15]。 当唾液在过饱和状态下，唾液中的钙离子与釉质中的钙存在着动态平衡，在热动力学作用下，可以控制牙齿的脱矿再矿化过程[16]。

综上所述，Er，Cr:YSGG 激光照射后，牙釉质在其微爆破去除龋坏组织的同时，能够使釉基质蛋白得以暴露在口腔充满唾液的环境中，从而启动再矿化的发生，是一种可能的早期龋病预防和治疗的手段。

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Comparison of different power of the erbium， chromium:yttium-scandium-gallium-garnet laser on the remineralization effect of enamel surface

LIU Xueyang1， LIU Haijiang2
(1.Departement of Stomatology， Pudong New Area Gongli Hospital， Shanghai 200135， China；2.Departement of Endodontics， Shanghai Stomatological Hospital， Shanghai 200001， China)

ObjectiveTo explore the re-mineralization effect on enamel surface after being irradiated by different power of the erbium， chromium:yttium-scandium-gallium-garnet(Er， Cr: YSGG)laser.MethodsSixty-six intact， non-carious first premolars extracted for orthodontic reasons were used in this experiment.Each tooth crown was sectioned into buccal and lingual sides after removing the root， then we got 132 samples which were divided into 6 groups according to the irradiation power of Er， Cr:YSGG laser:the control group， 0.5 W group， 0.75 W group， 1 W group，1.5 W group， 2 W group.After being irradiated by different power of Er， Cr:YSGG Laser， the buccal samples were stored in normal saline solution and the lingual sides were soaked in saliva for 2 weeks.The enamel microscopic structure was imaged and analyzed by scanning electron microscope (SEM)and the microhardness was measured by microhardness tester.ResultsSEM observation confirmed that all the experimental groups appeared to re-mineralization phenomenon， especially the 1 W group which produced the best re-mineralization effect.The microhardness analysis showed that the microhardness values were significant changed after re-mineralization for all the experimental groups(P＜0.05) ， especially the 1 W group which showed the most significant increase.ConclusionBy being soaked in normal saline solution for 2 weeks， all the enamel samples which had been irradiated by different power of the Er， Cr:YSGG laser appeared to re-mineralization phenomenon，especially the 1 W group which produced the best re-mineralization effect.

Erbiumchromium:yttium-scandium-gallium-garnet(Er， Cr:YSGG)laser； Remineralization； Microhardness

R783.6；R454.2

A

2095-3097(2017)01-0022-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.01.006

2016-11-08 本文编辑:徐海琴)

200135 上海，上海市浦东新区公利医院口腔科(刘雪阳)；200001 上海，上海市口腔医院牙体牙髓科(刘海江)

刘海江，E-mail:15147664＠qq.com