不同功率水冷激光对不同表面处理种植体结构影响的研究

赵文爽 郑健 赵国强 刘向东 宋爽 张思佳 宋应亮

种植体周围炎是发生于种植体周围组织的一种病理状态，以种植体周围结缔组织炎症以及支持骨的渐进性丧失为特征[1]。多篇文献提出由于炎症及污染物的存在使种植体表面再次成骨能力受限，目前的治疗方法虽然可以消除炎症、修复骨缺损，但难以实现再次骨结合[2-3]。实现种植体再次骨结合首要是在避免损害种植体表面的前提下，尽可能的去除种植体周围的微生物和感染组织[4]。传统的清洁方法(如刮治器、气磨设备、超声)都无法达到很好的清洁效果而且会改变种植体表面，而激光治疗所具有的去污和消毒作用可能会对种植体周围的创口愈合产生积极影响，而且比传统机械治疗有更多优势[5]。但高强度激光虽然可以对被污染的种植体表面显示出相当大的杀菌和消毒作用，但也可能会造成种植体表面熔化和碳化[6]。因此，明确激光的参数设置和操作方法非常重要。本研究旨在探讨不同功率的激光对于不同种植体表面的影响，从而针对不同的种植体表面制定不同的激光参数，以指导临床实践。

1 材料与方法

1.1 实验设备与材料

收集临床上由于种植体周围炎拔除的喷砂酸蚀处理(SLA®非亲水)的纯钛种植体3 枚(Straumann公司，瑞士)，改良喷砂酸蚀处理(INICELL®)的纯钛种植体3 枚(Thommen公司，瑞士)，阳极氧化处理(Tiunite®)的纯钛种植体3 枚(Nobel公司，瑞典)，微弧氧化处理的纯钛种植体3 枚(MDIC， 西北有色金属研究院)。水冷激光器(波长1 064 nm Nd∶YAG激光， Genius公司， 丹麦)， 扫描电子显微镜(Phenom LE，荷兰)。

1.2 种植体表面激光处理与分组

水冷激光分别设定A(2 W)、B(3 W)、C(4 W)三种不同的能量参数，并控制其他参数相同(非接触模式， 50 Hz，水12，气7， 60 s)，工作尖与种植体表面呈80°角，距离种植体表面1 mm，分别用A、 B、 C三种激光参数进行表面处理。

1.3 扫描电镜观察

种植体选择同一截面作为实验区，通过不同参数的激光处理后，将种植体在扫描电子显微镜下观察种植体不同照射区域表面清洁程度和损伤程度的差异。

2 结 果

扫描电镜观察可见： SLA®非亲水表面在用2 W的激光处理时，去污效果较差； 3 W和4 W的激光处理既能很好的去污又不会造成表面损伤(图 1)。

INICELL®表面在2～4 W的激光处理中均未表现出任何损伤，但2 W时清洁效果欠佳， 3 W和4 W均可以达到较好的清洁效果(图 1)。

Tiunite®表面4 W时表面可见明显裂隙，其中2 W去污效果欠佳， 3 W与4 W去污效果相当(图 1)。

微弧氧化表面(MDIC种植体)在2 W的激光处理时去污效果不佳； 3～4 W时组织基本去净，但4 W时可见明显裂隙(图 1)。

3 讨 论

种植体周围炎是一种由细菌生物膜导致的多微生物厌氧感染[7]。近年来已经有多种治疗方法可以对种植体表面进行清洁，比如钛/碳纤维刮治器、钛刷、超声等。然而文献提示种植体周围病的治疗在短期内效果显著，但炎症持续存在和复发的概率很高[8]。原因可能在于相对粗糙的种植体表面，一方面利于形成稳定的骨-种植体界面；但另一方面，粗糙表面在其初始可逆结合期间保护细菌免受剪切力的影响，或可促进表面和细菌之间的相互作用，从而影响其形态和微生物特征[9]。如何彻底的净化种植体表面，为再次骨结合创造一个稳定的微环境，成为了治疗种植体周围炎的亟待解决的问题。

激光具有许多有利的特性，例如消融或汽化、止血、生物刺激以及微生物抑制和破坏，这些特性可诱导各种有益的治疗效果和生物反应[10]。因此，近年来激光被尝试用于治疗各种炎症和感染性口腔疾病。其中Nd∶YAG激光器的介质是掺钕钇铝石榴石晶体，波长为1 064 nm，它在色素组织中渗透深度从0.5～4 mm不等[11]。根据Goncalves等[12]的体外研究，Nd∶YAG激光能够促进污染种植体表面粪肠球菌和牙龈卟啉单胞菌的全面减少。然而这类激光主要原理是产生“温热”效应，而温度的升高可能会导致种植体表面微结构的熔融、崩解和碳化。种植体表面的微结构对于成骨细胞的黏附、分化有着极其重要的意义，表面结构的变化或可直接影响到种植体再次骨结合，因此，为了安全治疗，应严格控制激光参数。Vassalli等[13]证明，当使用能量较低的30 mJ Nd∶YAG激光器时，种植体没有形态改变。因此，在其规范范围内使用Nd∶YAG激光器的安全性得到了确认。而激光与组织的作用原理包括反射、吸收、透射和散射[14]，因此不同的表面形态势可能也会影响激光效果。而临床上常用的种植体种类可达数十种，随着表面微结构的不同，是否意味着临床上选择激光治疗时其参数应该随着不同种植体表面进行调整？本研究探索了不同参数的水冷激光(Nd∶YAG激光)对不同种植体表面的去污能力和损伤的差异，发现喷砂酸蚀类种植体表面(SLA®非亲水和INICELL®)在激光治疗过程种表现出更好的稳定性，而氧化类表面如(微弧氧化和阳极氧化)种植体表面则更容易崩解。这可能是因为喷砂酸蚀表面是将钛先用喷砂处理后再在强酸中进行酸蚀，从而产生大小不同的孔洞，也就是说其表面依然是粗糙处理化的纯钛；而微弧氧化技术的主要原理是纯钛表面上原位生成氧化陶瓷膜层[15]，因此在激光的处理下更容易剥脱(图 2)。

图 2 4 W Nd∶YAG激光照射微弧氧化表面种植体后的剥脱区(SEM， ×1 000)

4 结 论

本研究通过探讨不同参数的水冷激光(Nd∶YAG激光)对不同种植体表面去污和损伤效果的差异，发现随着激光功率的增大，去污效果逐渐加强，对于不同表面2 W的水冷激光去污效果均欠佳，而3 W和4 W均能达到较好的去污效果。此外，不同激光参数对于不同种植体表面的影响不同，其中氧化类表面更易崩解，而喷砂酸蚀表面耐受激光的能力更强。提示临床使用激光进行种植体表面去污过程中应该考虑到激光参数对不同种植体表面的影响差异，从而针对不同的种植体表面处理方式选择适合的激光参数，以最大程度避免种植体表面的破坏。