Er:YAG 激光辅助根管荡洗安全性的研究进展

周宇琨 张婷婷 张方琪 刘学军

郑州大学第一附属医院口腔特诊科，河南郑州 450052

根管治疗目前是不可逆性牙髓炎、根尖周炎等一系列口腔常见病最有效的治疗方法，良好的根管内清创是去除感染、保留患牙的基础。但根管系统解剖复杂，形态不一，传统注射器冲洗无法覆盖根管结构所有区域，且消毒能力有限，难以达到彻底清除根管内感染物质的标准[1]，改善根管冲洗方法成为学者的研究重点。随着新材料、新技术的发展，激光治疗因其微创、安全、无痛等优势逐渐应用于口腔医学各领域。近十年来研究者探索应用Er:YAG 激光辅助根管荡洗，其衍生的光子引导的光声流（photon-induced photoacoustic streaming，PIPS）技术和冲击波增强发射光声流（shock wave enhanced emission photoacoustic streaming，SWEEPS）技术在去除根管内细菌、玷污层、抗菌药物[2-7]等方面均取得了良好的效果，治疗成功率显著提高，然而其安全性却被较少关注。

1 Er:YAG 激光辅助根管荡洗的原理

波长为2 940 nm 的Er:YAG 激光对水具有高吸收特性，PIPS 技术依靠冲洗液吸收激光能量后内部产生气泡，膨胀到最大体积时破裂，气泡破裂产生的震荡波和微气流可在瞬间冲击牙本质表面形成剪切力，使玷污层脱落并破坏细菌生物膜，清洁根管系统各部位，包括机械及化学预备难以到达的峡部、弯曲根管根尖处等部位，使根管治疗的成功率得以提高。

Er:YAG 激光辅助根管荡洗近年来持续发展，SWEEPS 技术在根管荡洗中广泛应用。在PIPS 技术基础上，SWEEPS 技术增加双脉冲Er:YAG 激光发射模式，第二脉冲产生气泡的膨胀可加速第一脉冲产生气泡的破裂，冲洗液在根管系统内剧烈震荡，高速流动，进一步提高了根管的清洁和消毒效果，其优越性已得到较多验证[2,8]。

2 Er:YAG 激光辅助根管荡洗的参数设置和临床操作

目前，结合厂家指导临床最常使用短脉宽（50 ms，SSP 模式与SWEEPS 模式）激光配合较低功率（0.3 W，15 Hz，20 mJ）实施PIPS 和SWEEPS 技术。对于参数的设置选择最早可追溯于Di Vito等[9]对PIPS 技术的首次报道，搭配锥形的激光光纤工作尖，短脉宽激光瞬间产生的高能量压力波及气泡膨胀与爆破可高效率清创，又因其作用时间短且功率低并不造成根管壁的热损伤或机械损伤，同时气泡破裂减缓压力产生，可避免冲洗液的根尖溢出，与传统注射器冲洗比较，其优势明显。

Er:YAG 激光辅助根管荡洗时只需将激光光纤工作尖端放入充满冲洗液的髓腔内，不需进入根管内，保持静止并发射激光脉冲，锥形的工作尖可使激光向四周发射，搭配注射器向髓腔内不断注入冲洗液，即可依靠光声流效应使液体在根管系统中形成高速流体运动[10]，积极地将感染组织泵出根管，不仅可清洁和消毒主根管，对侧支根管也能达到理想的效果。

3 PIPS 技术安全性相关研究

3.1 无机械损伤

相关研究发现，PIPS 技术未降低牙体组织的抗折性能，且牙本质的显微硬度不会进一步降低[11-12]。Wu等[13]通过实验得出相同结论，认为一方面在于Er:YAG 激光仅作用于组织表面的特性；另一方面是其导致温度升高有限，未对牙体组织产生热损伤。在扫描电镜下观察PIPS 荡洗后的根管内壁，可见牙本质壁形态学没有改变，牙本质胶原纤维完好无损，胶原基质未受损伤，均提示了PIPS 对根管壁无机械损伤。此外，相关研究表明，在机械预备为较小型号与锥度的根管内，PIPS 比注射器冲洗能发挥更好的灭菌性能，从而避免因过度机械清创可能诱发的根折等不良后果[14-15]。为提高清创效率，有研究建议提高PIPS 使用参数，但设置为0.9 W 较高功率后，根管内壁的破坏清晰可见，牙本质壁产生微裂纹、形成树皮样剥脱甚至破碎成块状[16]，这或许在于牙本质小管中的水分吸收极高的能量后快速膨胀爆炸，进而裂纹形成并向四周扩展[17]。激光照射后牙本质壁表面的形态学是否变化及其破坏程度与激光能量水平和照射时间高度相关，且目前研究[4]已证实，0.3 W PIPS 对根管的清创足够彻底，考虑到大功率对牙本质壁带来的潜在损伤，故推荐临床激光使用参数设置为0.3 W 更符合高效性与安全性。

3.2 未产生热损伤

Er:YAG 激光产生的光声流效应，仅对根管内壁形成剪切力，对牙本质没有直接的激光照射，因此没有产生损害牙本质的热效应[18]。体外实验发现，在使用PIPS 技术持续荡洗20～40 s 后，牙根表面温度升高均不超过1.5℃，在安全范围以内，扫描电镜下也未见根管内壁因热量造成的牙本质熔融现象[9]。动物实验表明，Er:YAG 激光不会对犬的根管壁及根尖周组织造成不可逆性的热损伤，均证实其临床应用的安全性[19]。激光在水中被迅速吸收，将能量转化为动能，剩余组织残留的热量极少，冲洗液的冷却效应同样避免使其对周围组织产生不良热损伤。

3.3 减少冲洗液根尖溢出量

传统注射器冲洗常因流速过大或嵌顿等原因对根尖部产生较大压力，导致大量次氯酸钠冲洗液被推出根尖孔外，引起炎症反应，可导致疼痛、肿胀、瘀斑、神经损害等问题[20]。PIPS 荡洗时次氯酸钠冲洗液仅注入髓腔内，可避免上述问题的发生。诸多研究表明，体外环境下Er:YAG 激光辅助根管荡洗与注射器冲洗相比并未增加根尖溢出量的产生[21-22]。此外，Vidas等[23]认为，PIPS 与注射器冲洗比较，其能显著减少冲洗液的根尖溢出，这主要在于其介导的流体运动仅产生于根管系统内部，而非注射器朝向根尖部产生的湍流。

在30～70 mJ Er:YAG 激光作用下，冲洗液在根管内根尖部形成的气泡破裂可导致根尖部压力降低形成负压，从根尖外回吸部分溢出的冲洗液[24]。George等[25]认为，冲洗液在与根管内壁的接触中，Er:YAG 激光产生的动能转化为剪应力与摩擦力，均减少根尖溢出，提示了PIPS 应用的安全与高效。

3.4 未损伤根尖周组织

高速摄像机仅在根管内观察到气泡的膨胀与破裂，在根尖孔以外的区域没有发现空化气泡的产生，即否认了空穴效应对根尖周组织的累及。由于狭窄根尖孔的高流动阻力，根管内与根尖周组织间的压力差低于产生空穴效应的阈值，因此目前普遍认为累及根尖周组织的风险相对较小，尤其是将根管预备为较小的型号与锥度[25]。在有完整牙周组织的口腔内，根尖部存在一定的阻力对抗这种效应，更加降低了根尖周组织损伤的风险[26]。

在扫描电镜下可见PIPS 荡洗后未对根尖牙乳头干细胞造成损伤，形态良好，且细胞的增殖显著，这不仅是因为PIPS 技术未对根尖周组织产生损伤，并且良好的清创效果使根管壁形成无玷污层的牙本质表面，利于细胞的附着和增殖[13]，这也是再生性牙髓治疗成功的关键。此外，Er:YAG 激光活化荡洗后，牙本质基质中转化生长因子-β1、骨形态发生蛋白-7 和血管内皮生长因子-A 等生长因子的释放水平显著增加，这在成牙本质细胞分化、血管和硬组织形成等方面均有重要作用[27]。

3.5 减轻患者术后疼痛

根管治疗术后疼痛与冲洗液的根尖溢出密切相关，前文已述体外实验证实了PIPS 此方面的安全性，故后续学者着眼于临床进行相关研究。有研究评估了临床条件下Er:YAG 激光辅助根管荡洗对患者根管治疗术后疼痛的影响，发现PIPS 可明显降低术后疼痛发生的概率[28-29]。Liapis等[30]认为，PIPS 在降低术后疼痛方面比超声荡洗具有显著的优越性，术后6 h 尤为明显。目前PIPS 导致根管治疗术后疼痛的研究和病例报道仍然较少，未来应增加随机对照的临床试验，以评估临床安全性。

3.6 减少诊室气溶胶的产生

气溶胶是各类细菌病毒的传播载体，形成后可迅速传播扩散，被吸入人体后可造成疾病的交叉感染[31]。在口腔疾病的临床诊治中，感染控制和预防发挥着重要的作用。相关研究证实，Er:YAG 激光辅助根管荡洗可显著减少诊室环境中产生的气溶胶，从而可降低病毒或细菌传播的风险[32]，故使用PIPS 技术同样保障了医护人员的安全。

4 SWEEPS 技术安全性相关研究

目前，SWEEPS 技术尚未在临床普遍推广使用，其安全性相关研究主要聚焦于对根尖周组织的影响。据报道，SWEEPS 降低了荡洗时根管内对根尖部产生的压力，且其压力值从根管冠部向根尖逐渐减小[33]。Jezersek等[34]证实，SWEEPS 产生的根尖溢出量比注射器冲洗和PIPS 更少，且溢出量不随激光功率的增大而增加，这提示了SWEEPS 技术使用的安全性，但目前该技术的相关研究较少，仍需要大量实验验证。

5 小结与展望

综上所述，Er:YAG 激光辅助根管荡洗临床应用安全，效果得到广泛肯定，发展多年其机制已基本明了，有望替代注射器、超声荡洗等冲洗成为新一代广泛应用于临床的根管冲洗技术。但目前关于激光荡洗安全性的临床试验多以回顾性研究的形式呈现，体外研究缺乏高质量的循证医学证据，且反映体内真实情况存在局限性，未来应开展更多大样本、高质量实验进行相关研究。