Er,Cr:YSGG激光处理技术对楔状缺损粘结面的影响

刘 芮，夏 荣，肖楠楠，王 超

楔状缺损呈楔形，涉及牙釉质、牙本质、牙骨质面，颈部牙龈包绕，伴龈沟液渗出，长期暴露于口腔环境后，牙本质发生反应性变化，常使牙本质小管闭合；增加了粘结面处理难度，导致楔缺充填后充填体易脱落，边缘变色等并发症[1-2]，提高楔状缺损粘结力，增强充填体的固位，减少楔缺充填后并发症一直是临床的难点。近年来国内外研究[3]发现Er,Cr:YSGG激光对牙面的处理可以提高牙体组织的粘结强度，Er,Cr:YSGG激光与水和羟基磷灰石晶体的光谱吸收范围相匹配，照射牙面时可使釉质和牙本质10～20 μm厚吸收能量，内部发生微爆破，去除玷污层并使牙面粗糙，呈白垩色，类似于酸蚀处理[4-5]。该研究采用Er,Cr:YSGG激光联合常规酸蚀技术对楔状缺损表面处理比较各组的剪切粘结强度。

1 材料与方法

1.1 实验设备和试剂Er,Cr:YSGG水激光口腔治疗仪(美国Biolase公司)；CLEAN-02超声波清洗机(宁波蓝野医疗器械有限公司)；uni-etch酸蚀剂、第八代All-bond universal通用型粘结剂(美国Bisco公司)；ESPE Easy One第七代免酸蚀粘结剂(美国3M公司)；Spectrum光固化复合树脂(美国Dentsply公司)；JEM2100F场发射扫描电子显微镜(日本电子株式会社)；E3000电子动静态疲劳试验机(美国Instron公司)；TC-501F冷热循环机(上海华邻实业有限公司)。

1.2 离体牙收集收集安徽医科大学第二附属医院口腔科2018年4～7月因治疗需要拔除的第三磨牙，要求牙冠完整，无龋坏、修复、根管治疗、牙隐裂、四环素牙、死髓牙；拔牙后，用牙周刮治器刮除表面结石、软垢，组织残留物，0.5%氯胺溶液消毒48 h，室温下保存于生理盐水中，每2 d更换1次溶液。

1.3 试件的制备与分组

1.3.1试件的制备 用慢速手机在水雾状态下将离体牙颊面沿釉牙骨质界向内制备深5 mm、牙合龈高度4 mm(牙周探针进行测量)，近远中贯通的V类洞型，沿着缺损的冠向面向舌侧延伸至冠根分离，取冠向面处理；将制备好的牙齿块包埋于高度15 mm、直径10 mm的聚四氟乙烯模具内，自凝树脂固定，暴露楔缺牙面。牙面采用水砂纸梯度抛光：200目、400目、600目。将试件置于超声波清洗机中，温度设置20 ℃，连续震荡120 min，取出试件置于生理盐水中，等待处理。粘结面处理之后每个样本粘结面上固定直径3 mm、高4 mm的圆柱形模具，严格按厂家说明进行树脂充填。

1.3.2粘结面处理 自酸蚀处理：牙面清理干燥，使用自酸蚀粘结剂，均匀的涂抹于牙面20 s，三用气枪轻轻吹匀，光固化灯光照20 s。全酸蚀处理：35%磷酸凝胶均匀涂布于牙面，30 s后，流水冲洗5 s，水雾冲洗15 s，无油无水气枪轻吹牙面，至牙面呈白垩色；使用通用型粘结剂，于牙面反复涂抹20 s，轻轻吹匀，光照20 s。Er,Cr:YSGG激光处理：采用Er,Cr:YSGG激光器(2 780 nm，1.5 W，20 Hz，脉冲时间140 s，光斑尺寸600 μm，空气压力65%，水压55%)，选用MgG6工作尖，距牙表面1 mm，光纤末端与牙面垂直，瓦叠式移动，每次连续照射时间不超过5 s。

1.3.3实验设计与分组 采用系统抽样将所有试件随机分6组，每组20颗，G1组：自酸蚀组；G2组：全酸蚀组；G3组：Er,Cr:YSGG激光处理组；G4组：Er,Cr:YSGG激光+自酸蚀组；G5组：全酸蚀+Er,Cr:YSGG激光组；G6组：Er,Cr:YSGG激光+全酸蚀组。

1.4 冷热循环实验所有试件按组标记，固定于摇臂上，在温度设置5 ℃、55 ℃水槽中各水浴30 s，循环5 000次。

1.5 剪切粘结强度测试将标准试件(粘结面直径3 mm)固定于万能力学试验机的夹具上，调整单刃状钢具刀刃与粘结面之间的距离为2 mm，刀刃施力方向与粘结面平行，对树脂柱施加速度为0.5 mm/min的径向剪切力(N)至树脂柱断裂，记录试件失败时最大剪切粘结强度(MPa)。

1.6 扫描电镜观察粘结前各实验组随机抽取3个试件，55%、75%、95%梯度乙醇溶液脱水、固定，喷金，扫描电镜下观察分析处理后牙表面形貌特征变化。

2 结果

2.1 剪切粘结强度结果如表1所示，采用单因素方差分析比较6组处理方式之间的差异，剪切粘结强度最大值在G5组中，最小值在G3组。在图1中可以观察到SBS平均值，G6组>G5组>G4组>G2组>G1组>G3组，其中G5组与G6组，G1组与G2组的均值差异无统计学意义，与其余各组间差异均有统计学意义(P<0.05)。

表1 各组剪切粘结力最大值、最小值、均值和标准差

图1 6组粘结剪切力

与G1组比较：**P<0.01；与G2组比较：##P<0.01；与G3组比较：▽▽P<0.01；与G4组比较：△△P<0.01

2.2 试件处理面形貌SEM显示未处理的牙面(图2)可观察到抛光后留下的划痕，划痕周围玷污层厚而致密；35%磷酸酸蚀后(图3)，去除了表面玷污层，牙本质小管呈开放状态，小管管壁光滑。1.5 W、20 Hz的Er,Cr:YSGG激光处理后(图4)，牙本质小管形态隐约可见，呈堵塞状态，小管未开放，可观察到釉质牙本质界(EDJ)裂隙但釉质牙本质形态均不明显。先35%磷酸处理，后水激光处理组(图5)，牙本质小管明显开放，小管管壁形成崎岖不规则的胶原纤维网，小管周围可见明显颗粒状物实为激光作用导致的牙本质表面胶原纤维膜内水分“爆沸”造成的微小开口；G5组与G6组(图6)牙本质小管开放状态及内壁状态相似，胶原纤维网明显，小管周围牙本质表面颗粒物存在；几种处理方式均可观察到釉质牙本质界裂隙(图3C、4C、5C、6C)，G5组与G6组处理方式中釉质状态与G2组相似，观察釉质牙本质界突起朝向牙本质、釉柱呈鱼鳞状排列，G3组釉柱形态不明显。

图2 未处理组600目砂纸抛光后电镜图A：未处理组牙面×1 000；B：未处理组牙面×10 000

3 讨论

粘结强度试验是最常用的定量评估粘结剂效果的实验，SEM可定性评价粘结界面，为材料的粘结性能提供有效信息[6-7]。粘结剪切强度实验虽然对区分牙本质粘结剂的效果有实用价值，但粘结剂的粘结强度依赖于它的使用方法，粘结强度不能作为临床使用评价的唯一标准[8]。冷热循环实验是最有效的老化方法，在这种方法中，交替高热量循环加

图3 35%磷酸酸蚀组电镜图A：35%磷酸酸蚀组牙面×1 000；B：35%磷酸酸蚀组牙面×10 000；C：EDJ×500

图4 Er,Cr:YSGG激光组电镜图A：Er,Cr:YSGG激光处理组牙面×1 000；B：Er,Cr:YSGG激光处理组牙面×10 000；C：EDJ×500

图5 全酸蚀组+Er,Cr:YSGG激光组电镜图A：全酸蚀组+Er,Cr:YSGG激光处理组牙面×1 000；B：全酸蚀组+Er,Cr:YSGG激光处理组牙面×10 000；C：EDJ×500

图6 Er,Cr:YSGG激光+全酸蚀组电镜图A：Er,Cr:YSGG激光+全酸蚀处理组牙面×1 000；B：Er,Cr:YSGG激光+全酸蚀处理组牙面×10 000；C：EDJ×500

速了复合树脂的老化性能，削弱了复合树脂内部和表面结构未反应双键的数量，冷热循环效应受周期频率的影响，在过去的一些研究中认为5 000次冷热循环(5 ℃、55 ℃)可很好地降低修复粘结强度，相当于粘结后在口腔内使用半年时间[9-10]。

本实验中所有处理牙面SEM均观察到釉质牙本质界裂隙，这可能与制备试件时所使用的切割力过大有关；1.5 W、20 Hz的Er,Cr:YSGG激光组观察到釉柱与牙本质小管形态均不如其他组明显，牙本质小管未开放，形态不清；35%磷酸处理后，牙本质小管明显开放，管壁光滑，未见明显的胶原纤维网；G3组SBS值最低，1.5 W、20 Hz的Er,Cr:YSGG激光对牙齿的处理效果不如35%酸蚀剂明显；为了鉴别Er,Cr:YSGG激光与35%酸蚀剂两种方法使用顺序对实验结果的影响，故设置G5与G6两个实验组。两组中SEM均可见牙本质小管内胶原纤维网明显，G5组与G6组SBS值差异无统计学意义，这提示酸蚀效果不受激光与酸蚀剂使用顺序的影响。影响牙体组织粘结强度的因素有很多，而粘结混合层的形成与牙面牙本质小管的开放状态密切相关，G5组与G6组SBS值明显高于其他各组，1.5 W、20 Hz的Er,Cr:YSGG激光与35%磷酸酸蚀剂联合使用后，通过SEM观察不仅牙本质小管充分暴露，小管管壁形成崎岖不规则的胶原纤维网，小管周围可见明显颗粒状物实为激光作用导致牙本质表面胶原纤维膜内水分“爆沸”造成的微小开口，使粘结剂与树脂单体有效渗入牙本质层，更好的形成了牙-树脂微机械嵌合，形成高质量混合层结构，提高了剪切粘结强度。

Ayar et al[11]认为Er,Cr:YSGG激光与通用粘结剂联合使用时可以提供更好的粘结强度，但主要与粘结剂品牌类型有关；Obeidi et al[5]认为Er,Cr:YSGG激光酸蚀时间可显著影响牙釉质与复合树脂的粘结强度；在本实验中功率1.5 W、20 Hz的Er,Cr:YSGG激光，单独使用时酸蚀效果不如自酸蚀或全酸蚀效果显著，但是与自酸蚀或者全酸蚀联合使用时能明显增加牙面-树脂的剪切粘结强度，Amirhossein et al[12]发现Er,Cr:YSGG激光在1.5～2 W时能实现临床可接受的粘结强度；也有研究指出Er,Cr:YSGG激光不能有效的用于牙釉质的酸蚀[13-14]，其粘结强度是低于37%磷酸，这项研究结果与本实验结果相似，也提示Er,Cr:YSGG激光作用于牙面的效果与激光参数、作用时间等因素有关。

本实验存在一定的局限性，楔状缺损引起牙体组织反应性变化和口腔中的微环境是体外实验所不能模拟的；而且本实验在限定参数下仅对楔状缺损的冠向面进行了研究；根向面多涉及牙骨质，牙本质小管排列方式也与冠向面有差异；需要对楔状缺损的根向面及更多的激光参数进行进一步的研究。

综上，Er,Cr:YSGG激光操作简单、安全、微创，可有效地去除玷污层，减轻患者痛苦。1.5 W、20 Hz的Er,Cr:YSGG激光可联合全酸蚀或自酸蚀用于楔状缺损冠向面的处理，能够提高界面的粘结性能。但对楔状缺损根向面粘结性能的临床疗效及持久性尚需进一步研究。