Er:YAG激光照射能量对牙本质小管封闭效果影响的研究

李 强 杨久慧 刘 佳 张 旻 陈永进

牙本质过敏症（dentinal hypersensitivity，DH）是临床上常见的以冷热刺激或咬合不适为典型表现的口腔临床症状，牙本质小管暴露是其主要病因之一。因此，封闭牙本质小关是治疗DH 的关键。近年来，激光被用在DH 治疗中[1，2]，尤其是Er:YAG 激光因其穿透性弱、不易引起牙髓反应而受到学者和临床医生的信赖，并取得了非常好的疗效[3，4]。本实验通过观察Er:YAG 不同照射能量对牙本质小管封闭效果的影响，以期明确Er:YAG 激光治疗DH 的合适能量范围。

资料和方法

第四军医大学口腔医院口腔颌面外科收集新鲜拔除阻生齿35 颗（男9 例，女14 例，年龄19～32岁），牙齿形态完整、无龋坏、无裂纹。用刀片刮去牙齿表面的软组织和结石后，浸泡于0.9%生理盐水中4℃冰箱保存备用。该实验获得第四军医大学口腔医学院伦理委员会批准（IRB-REV-2016049）。

Fotona 双波长激光治疗仪（Fidelis，斯洛文尼亚）；慢速精密切割机（SYJ-150，沈阳科晶，中国）；超声震荡仪（YH-200DH，上海予皓科学仪器，中国）；冷场发射电子扫描显微镜（SM-4800，日立，日本）；0.5mol/L EDTA（天津市北辰方正，中国）；Image-Pro Plus 6.0 图像分析软件（Media Cybernetics，美国）；IBM SPSS Statistics 19.0（IBM，美国）。

依据Mordan 等[5]的方法制备DH 离体模型。取新鲜外科拔除35 颗离体牙，在冷凝水降温下，应用慢速精密切割机延牙齿长轴垂直方向逐层切除牙釉质层直至暴露牙本质层，再将其制成约2mm 厚牙本质薄片，磨抛至表面光滑平整，用金刚砂车针将每个牙本质薄片等分成4 个扇形部分，共计140 个样本。经0.5mmol/L EDTA 酸蚀5min、去离子水中超声冲洗10min、蒸馏水冲洗60s 后置于0.9%生理盐水中4℃冰箱保存备用。

取上述制备的140 个牙本质样本，分别在每个样本正中标记1mm×1mm 的处理区后，将其随机分为E1-E14 共14 组（每组10 个），如表1。然后使用Fotona 双波长激光治疗仪中Er:YAG 激光（SP，光斑直径3mm，0%水，0%气），并依据分组设定的手具（聚焦式手具R02 和散焦式手具R14）和能量（0.3W～0.8W）对相应组样本距离3cm 处照射2s[6]。照射过程中，各组样本的非处理区域使用小于1mm 厚的白纸板进行覆盖。

所有牙本质样本置于干燥瓶内经自然干燥24h后，表面喷金，导电胶粘固；然后用扫描电镜观察各样本处理区域的表面形态并采集图像。

分别从每个样本中随机选取5 张处理区域的图像，应用Image-Pro Plus 6.0 图像分析软件对图像进行分析处理。首先利用软件自动识别灰阶变化功能识别牙本质小管口周界，选中图像小管口暴露区域，并计算处理区域牙本质小管暴露的像素点面积作为牙本质小管暴露面积；然后再以空白对照组开放牙本质小管暴露面积为基准，利用公式牙本质小管封闭率＝（1-处理组牙本质小管暴露面积/对照组牙本质小管暴露面积）×100%，计算处理区域牙本质小管封闭率[7]。

表1 实验分组及处理方式

应用SPSS19.0 软件对所有实验数据进行双因素方差分析，两两比较采用LSD-t 检验，检验水准α＝0.05。实验数据以均数±标准差（±s）表示。

结 果

电镜下各组样本的表面形态如图1 所示。E1 组和E2 组（空白对照组）牙本质表面平整，牙本质小管口完全均匀开放，小管周界清晰，呈圆形或类圆形；E3 组（R02 手具，0.3W 组）和E4 组（R14 手具，0.3W 组）可见牙本质小管口明显缩小，但牙本质小管口仍清晰可见，呈类圆形或不规则形，且牙本质表面不平整；E5 组到E10 组（R02 手具0.4W～0.6W组和R14 手具0.4W～0.6W 组）牙本质小管口消失，并可见牙本质小管口表层有熔融层形成，表面均匀平整；E11 组到E14 组（R02 手具0.7～0.8W 照射组和R14 手具0.7W～0.8W 组）的牙本质表面牙本质小管口明显熔融，小管口呈焦灼样。

牙本质小管暴露面积分析结果如图2 所示。两种手具Er:YAG 激光照射后的牙本质小管暴露面积因照射能量的不同而不同。与对照组比较，当照射能量为0.3W～0.8W 时，两种手具组的牙本质小管暴露面积均明显小于对照组（P＜0.05）；而各照射能量组间互相比较，两种手具0.3W 照射后牙本质小管暴露面积明显高于其它能量照射组（P＜0.05），且0.7W 和0.8W 照射时的牙本质小管暴露面积明显高于0.4W～0.6W（P＜0.05），而0.4W～0.6W 组牙本质小管暴露面积比较无明显差异（P＞0.05）。当照射能量相同时，两种手具组牙本质小管暴露面积比较无统计学意义（P＞0.05）。

牙本质小管封闭率分析结果如图3 所示。两种手具照射后的牙本质小管封闭率因照射能量不同而不同。与对照组比较，各实验组牙本质小管均明显封闭，且封闭率明显大于对照组（P＜0.05）；且当照射能量为0.4～0.6W 时，两种手具组的牙本质小管封闭率均较0.3W、0.7W 和0.8W 组明显增大（P＜0.05），而0.4～0.6W 组牙本质小管封闭率比较无统计学意义（P＞0.05）；当照射能量相同时，两种手具组的牙本质小管封闭率无明显差异（P＞0.05）。

图1 各组牙本质小管形态学观察（SEM ×1000 倍）

图2 不同手具和照射能量对牙本质小管暴露面积影响的分析

图3 不同手具和照射能量对牙本质小管封闭率影响的分析

讨 论

有学者综述了Er:YAG 激光治疗DH 的随机对照临床研究后，得出Er:YAG 激光能够有效治疗DH，但治疗方式和参数设置有待进一步研究[8]。激光照射能量作为决定激光疗效的主要因素之一[9]，势必对牙本质小管封闭效果产生影响。

在牙本质小管开放情况下，温度、化学及机械刺激作用于暴露牙本质小管传导至牙髓易诱发DH[10]。波长2940nm 的Er:YAG 激光在水分子吸收热量峰值附近，当牙本质羟基磷灰石中的水分子吸收激光能量后会产生微爆破，使羟基磷灰石及钙盐沉积堵塞牙本质小管，阻止了牙本质小管内容物的异常流动，并阻隔外界刺激物对牙髓神经的刺激，从而达到脱敏的目的[11]。本研究通过扫描电镜观察到Er:YAG激光不同照射能量对牙本质小管的封闭效果不同。空白对照组的牙本质小管口均呈开放状态，表面光滑清洁，周界清晰明显，且小管直径较大。当给予0.4W～0.6W Er:YAG 激光照射后，牙本质表面均匀平整，表层形成熔融层，统计结果也显示牙本质小管暴露面积明显减小、牙本质小管封闭率显著提高，这表明Er:YAG 激光的光热效应产生的热量使得牙本质内水分子消耗、牙本质表层的羟基磷灰石发生熔融、再结晶，导致牙本质小管的封闭[12]。有学者[13]应用原子力显微镜观察0.5W Er:YAG 激光处理的牙本质，结果与本研究有差异，即激光照射后牙本质表面的粗糙度明显增加，但该研究照射时间30s 明显长于本研究，照射距离4mm 也明显小于本研究，这些因素都势必会增加牙本质表面所接收到的激光能量，从而破坏牙本质结构。事实上，在本实验中，当我们应用0.7W 和0.8W 的Er:YAG 激光照射牙本质后，就观察到牙本质小管并没有进一步开放，而是呈现严重焦炭化现象，并且照射过程中也可明显看到牙本质样本表面变成深黄色甚至黑色。国内学者[14]曾指出，Er:YAG 激光安全参数下，功率越高牙本质小管的直径和密度越小，封闭效果越好，但是功率太大可使牙本质产生裂纹及碳化现象；国外学者[15]也报道，当Er:YAG 激光照射功率过大时牙本质小管会出现开放或炭化作用，随着功率的进一步加大甚至可能出现裂纹以及组织破损。上述结果和研究提示我们，合适的Er:YAG 激光照射能量能够有效封闭牙本质小管，而若输出能量过高，反而会造成牙本质表层的碳化从而影响脱敏效果。

Er:YAG 激光能够有效封闭牙本质小管、减少外界刺激对牙髓的影响，但由于牙齿磨耗、牙龈萎缩、外物摩擦（如牙刷）等因素，激光脱敏的长期效果也受到了学者们的关注。尽管个别学者认为Er:YAG激光有效减缓DH 疼痛感可以维持1 个月[16]，但多数临床研究[17，18]显示，应用Er:YAG 激光进行DH 患牙脱敏治疗即刻效果非常明显，临床疗效也可以维持2～6 个月不等。并且，为了取得更好的脱敏效果，目前学者们更推荐同时使用Er:YAG 激光和脱敏剂进行DH 治疗。无论是基础研究[4，14]还是临床研究[19]都表明，Er:YAG 激光和其他脱敏剂联合应用，能够更好的封闭牙本质小管、最大化的缓解DH 临床症状。