铒激光活化根管冲洗技术的研究进展*

马 昂 王成坤

根管治疗术是目前治疗牙髓病和根尖周病最有效和最常用的方法，其中根管冲洗是根管治疗的重要部分，对根管冲洗方法的研究改进是临床研究的重点。Peters 等[1-3]的研究显示：根管预备过程中使用器械清理成形后，35%～53%的根管壁表面仍保持未器械化。根管冲洗可以去除根管内硬组织碎屑、杀灭微生物及其代谢产物、溶解残余的牙髓组织、去除玷污层、润滑根管壁、在机械清洁方法无法达到的区域进行清洁[4,5]。

目前，临床上尝试用不同清洁方式(注射器、声波、超声波等)联合各种冲洗液(生理盐水、NaClO、EDTA 等)清洁根管系统，旨在增加冲洗液进行根管清洁和消毒的能力。然而，注射器冲洗的有效冲洗范围仅在针头尖端1mm 附近；超声荡洗在直根管与弯曲根管的有效冲洗范围仅在距离超声锉尖端3mm 附近，并且清洁效果会随着距锉尖端距离的增加而降低；声波冲洗清洁效果虽然优于注射器冲洗，但不及超声荡洗[6-8]。自从1996 年Takahashi[9]将铒(Er:YAG)激光用于辅助根管消毒以来，大量学者研究发现：利用铒激光活化根管冲洗可显著提高根管清洁和消毒效率。本文就铒激光活化根管冲洗技术的研究进展作一综述。

1.铒激光活化根管冲洗技术的研究背景

铒激光属于中红外波长激光，包括波长为2940nm 的铒钇铝石榴石(Er:YAG)激光和波长为2780nm 的铒铬钇铝石榴石(Er,Cr:YSGG)激光，1989 年Hibst 等[10,11]的研究显示：Er:YAG 激光在去除牙体硬组织方面效果显著。1997 年，FDA(美国食品及药物管理局)批准将Er:YAG 激光处理牙体硬组织应用于临床。由于水和羟磷灰石对2940 nm 的Er:YAG 激光吸收最为强烈，可以产生强烈的空穴效应、光热效应和冲击波以达到清洁根管的目的[12]。1996 年Takahashi[9]首次将铒(Er:YAG)激光用于辅助根管消毒，而后铒激光活化根管冲洗技术不断发展。2002 年，FDA 批准将Er:YAG 激光用于根管清洁和消毒[13]。随着技术的不断革新，2011 年，Peters,OA 等首次采用锥形径向和剥离式铒激光尖端用于辅助根管冲洗和消毒，这种工作尖不需要进入到根管内，仅仅需要放置在髓腔内激活冲洗液，就可以达到清洁根管壁及根尖区的效果[14,15]。这种技术被称为光子诱导光声流技术(Photon initiated Photoacoustic Streaming,PIPS)。近年来，NejcLukacˇ等人报道了一种新的铒激光活化根管冲洗技术—冲击波增强发射光声流技术[16](Shock Wave Enhanced Emission Photoacoustic Streaming,SWEEPS)。

2.铒激光活化根管冲洗技术的应用原理

传统激光活化根管冲洗是将光纤维头置于根管内，通过激光器向冲洗液中发射激光而产生一系列空化气泡，这些定时出现的空化气泡的运动大致可以分为四个动力学阶段：气泡膨胀，气泡崩溃，喷射产生剪切流和气泡再膨胀。当气泡在靠近根管壁边界膨胀和溃灭时，产生径向扩散流动的剪切流，剪切流在相对较短的时间内，产生了最大的剪切力，从而去除根管壁上的污垢颗粒以达到局部表面清洁的效果[17]。这与超声波荡洗有类似的清洁机制。此外，研究发现在脉冲激光的激活下，NaClO的反应速率增加[18]，也增强了冲洗液的清洁和消毒能力。

PIPS 技术的作用机制是将工作尖放在髓室根管口处，通过激光器向冲洗液中释放具有低能量(20mJ，15Hz)和超短脉冲(50μs)的单脉冲激光。在冲洗液中铒激光能量被吸收导致液体蒸发，形成空化气泡，这些大的椭圆形气泡在100 到200μs 后内爆，产生强烈的光声波冲击波，引起根管内部冲洗液的高速流动，这种流动的速度比超声荡洗引起的液体流动高出10 倍，空化气泡崩溃引起的强烈冲击波，能有效地去除根管壁上的玷污层，微生物等物质[19-22]。

SWEEPS 技术是在PIPS 的基础模式上向冲洗液中发射双脉冲激光，初始激光脉冲释放之后，产生的初始空化气泡与伴随的较小的辅助气泡一起膨胀，破裂，在破裂的最后阶段，后续的激光脉冲被输送到冲洗液中，并导致次级空化气泡的增长。次级空化气泡的增长对溃灭的初始气泡施加额外压力而加速了初始空化气泡的溃灭，从而导致其剧烈的崩溃，并在此期间发出初级冲击波。此时发出的初级冲击波靠近根管壁，并且以超音速传播，增强了根管清洁效果。此外，与主要的初始空化气泡不同，次级空化气泡在其溃灭过程释放次级冲击波，且更靠近根管壁，气泡溃灭产生的喷射流能够进一步从根管壁去除硬组织碎屑、微生物、玷污层等物质。初级和次级冲击波的发射在整个根管全长中形成光声流效应。SWEEPS 技术增强了根管内由溃灭气泡产生的冲击波，第二个激光脉冲增加了二次震荡的机械能，达到了共振的效果，有可能进一步提高根管清洁效果[16,17,23,24]。

3.铒激光活化根管冲洗技术的临床研究进展

3.1 清除根管内玷污层和残留牙体硬组织碎屑的能力 玷污层是根管预备后被切削下来的牙本质碎屑、牙髓组织残余物、细菌及内毒素等黏附于根管壁并入渗入牙本质小管中的一层1-2μm 厚的混合层[25]。玷污层、牙体硬组织碎屑的存在阻碍冲洗液向深层的扩散，干扰根充糊剂渗透到牙本质小管内，而且为细菌提供了生存，繁殖的场所，是根管治疗失败的主要原因之一。NejcLukacˇ等[26]采用阴影摄影方法对超声荡洗和PIPS 技术辅助根管冲洗的效果进行比较，结果显示：超声荡洗可以有效地从根管模型中去除碎屑，但仅限于超声锉尖端附近，与之相比，PIPS 技术清洁效果更佳，在根尖1/ 3 清洁效果明显。在YangQ 等[27]的一项体外研究中，比较了SWEEPS 技术，PIPS 技术以及超声荡洗(UAI)从根管系统清除硬组织碎屑的能力,结果显示：SWEEPS 技术对硬组织碎屑清除率显著优于PIPS 技术和UAI，尤其是在含有峡部的近中根管中。Banu Arıcıogˇlu 等[24]对比了传统激光活化冲洗(C.LAI)，PIPS 技术，SWEEPS 技术，UAI 四种冲洗方法对根管的清洁效果，结果显示：与UAI 和PIPS 技术相比，使用C.LAI 和SWEEPS 技术对根管壁产生了更好的清洁效果，但C.LAI 组的牙本质表面出现了一些热损伤和裂纹。Matija Jezeršek等[28]的研究则是比较了三种不同铒激光荡洗模式对硬组织碎屑的清除能力，结果表明：与PIPS 技术相比，SWEEPS 技术在硬组织碎屑清除方面更为有效。另外，林欣欣等[29]采用SWEEPS 技术清理根管玷污层的体外研究结果显示：在根尖1/ 3 处，SWEEPS 技术和PIPS 技术能够明显去除根管内玷污层，显著优于超声荡洗及注射器冲洗，但两种铒激光模式之间无显著差异；而且SWEEPS 技术产生的根管清洁效果与预备锥度呈现正比关系。然而预备锥度的增大会使牙体组织的抗折性能进一步降低，导致治疗后根折等并发症发生概率的增加，故如何平衡SWEEPS 技术清洁效果最优化和预备锥度适当化两者之间的关系，还待于进一步的研究。

3.2 清除根管内细菌的能力 牙髓感染和根尖周炎最主要原因是细菌侵入根管系统。细菌在根管系统中被包裹在菌群产生的胞外聚合物中，主要是以复杂生物膜的形式存在，与处于浮游状态的细菌相比，生物膜状态下的细菌对抗菌药物和宿主的防御具有更强的抵抗能力[30]。研究表明以0.5%～5.25%的NaClO 溶液进行根管冲洗后，40%～60%的根管仍然可检测到细菌[31]。Adalberto R 等[32]认为残留于牙本质小管内的细菌持续性感染是导致根管治疗失败的主要原因之一。与PIPS 技术相比，SWEEPS 技术会产生更大的冲击波增强光声流效应。冲击波可以将感染性物质从根管的不规则区域泵出，从而获得更好的冲洗效果[33-35]。研究表明微生物可以深入牙本质小管中约300μm[36]。因此，冲洗液渗透进入牙本质小管的深度也会影响其细菌的清除能力。Matija Jezer šek 等[28]研究显示：SWEEPS 技术在根管内产生压力的效果比PIPS 技术高约50%，这意味着在SWEEPS 技术下冲洗液对牙本质小管的渗透性提高了约50%。Galler K M 等[23]的研究证实：与注射器冲洗相比，SWEEPS技术增加了NaClO 等冲洗液渗入牙本质小管的平均渗入深度。但与PIPIS 技术、超声荡洗、EDDY荡洗(一种声波冲洗技术)等根管冲洗方式相比，SWEEPS 技术并不会增加冲洗液在牙本质小管中的渗入深度，尤其是在根尖1/ 3 处效果不佳。可能是由于根管内部的解剖外形的约束，使脉冲的变化和次级气泡的产生会引起冲洗液的逆流，实际上是阻碍了冲洗液向根尖方向的流动。

3.3 防止根尖冲洗液挤出根尖孔的能力 铒激光活化根管冲洗技术在增加根管清洁效果的同时，其引起的安全性问题同样值得重视，尤其是冲击波致冲洗液的压力增强之后，是否会增加冲洗液从根尖孔流出，或一并将感染物推出根尖孔，引起患者术后疼痛。在评估SWEEPS 技术关于冲洗过程中根尖冲洗液挤出根尖孔的研究中[37]：发现与注射器冲洗相比，SWEEPS 组根尖冲洗液挤出量更少，挤出速率更慢，且挤出量不随着脉冲能量增加而增加。而在Banu Arıcıogˇlu 等[24]的研究中：在碎屑和冲洗液挤压方面，SWEEPS 组、PIPS 组和传统激光活化冲洗组之间无明显差异，而超声荡洗组的根尖挤压低于三组激光活化组。一项关于铒激光辅助根管冲洗过程中产生压力的研究中，对于PIPS 技术和SWEEPS 技术，在根尖1/ 3 测得的压力没有显着差异，而在根中1/ 3 和冠1/ 3，SWEEPS 技术下产生的压力比前者高20%至40%，这提示SWEEPS 技术在生成根管内压力方面比单脉冲PIPS 技术更有效，但不会增加根尖挤出的风险[38]。

4.小结

综上所述，铒激光活化根管冲洗技术有效的清除了根管壁上附着的硬组织碎屑，玷污层以及生物膜状态下的细菌、增加了冲洗液渗入牙本质小管的深度、减少了冲洗液从根尖的挤出，有望成为一种革命性的和强劲的激活冲洗液的方法，具有良好的应用前景。另外，关于应用铒激光进行根管冲洗所带来的热损伤方面。目前有观点认为：由于其所发出的极短的激光脉冲和冲洗液的冷却效应，使其产生的热扩散影响极小，不会对牙周组织产生热损伤。但是仍缺乏大量的实验性研究证实，有待进一步研究。然而。体外研究方法的多样性使得研究结果的说服力降低。仍然需要进一步的研究来更好地评估这些技术的效率，特别是临床体内研究。