激光蚀刻牙体组织在直接粘接技术中的应用研究现状

刘政君

天津市河西区口腔医院治疗科，天津市 300202

近年来，随着医疗科学技术的长足进步，在牙体修复临床操作领域，粘接材料以及粘接技术均得以快速发展［1］。在粘接过程中，影响其效果的因素较多，玷污层、粘接剂、混合层等均可对粘接效果产生影响［2］。对于粘接操作而言，有效清除玷污层以及高质量形成混合层的作用十分重要［3］。为使得混合层达到高强度的效果，临床将研制的重心转移到针对牙体粘接面实施技术层面的改进［4］。酸蚀牙体属于既往常规方式粘接的核心操作内容［5］。但Van Meerbeek B等［6］研究认为，接受酸蚀处理后的牙体组织使用粘接剂，其稳定性还不能完全确定。激光蚀刻临床优势主要体现在并不接触与污染到创面，其精确度可达到微米线度等方面，且随着激光器功能不断改进改善，激光蚀刻技术在临床应用更为广泛［7-8］。将该项技术引入口腔牙体修复治疗以来，其因具备独特的临床优势已联合并逐渐替代传统疗法应用于牙体粘接技术中［9］，也为牙齿表面进行预处理提供了切实可行的方法。本研究就激光蚀刻牙体组织在直接粘接技术应用效果实施研究，获得的一定的经验。现进行综述如下。

1 酸蚀在牙体粘接的研究

1.1 酸蚀对釉质粘接的作用

牙釉质也被称之为珐琅质，属于牙冠最表层。成熟的牙釉质，显示为白色半透明状态，其钙化程度高，质地十分坚硬。研究认为，其主要成分95%是钙和磷，其内并无神经和血管［10］。牙釉质作为人体中最为坚硬的一种物质，其既可起到将食物嚼碎的作用，还可有效保护里层牙本质。传统釉质粘接，一般选择的釉质酸蚀剂，主要是30%左右的凝胶型磷酸［11］。显微镜检查显示，实施改性技术处理后，其牙面釉质相对粗糙，表层分布显现为脱矿样蜂窝状［12］。在实施粘连时，粘接应用的树脂侵入釉柱及其内的小孔后，会形成大小不一的树脂突，树脂突表现为网状，可以确保釉质能够较为牢固地粘接［13］。但临床予以磷酸溶液酸蚀釉质后表层脱矿，也具有一定的潜在缺陷［14］。其不足之处，主要是粘接树脂不能完全渗入形成树脂突，可能有空隙存在，具备受酸攻击风险［15］。Hajizadeh H［16］研究认为，釉质的抗剪切强度和是否经过酸蚀没有直接的关系，且理想的釉质粘接界面，还要持续深入研究。

1.2 酸蚀对牙本质粘接的功效

牙本质属于高度矿质化组织，其硬度较釉质软。其成分含约80%无机物［17］。临床当前所应用的全酸蚀粘接中酸蚀剂，大多数是强度相对较大的无机酸，通过冲洗将玷污层清洗掉，这样使得润湿的牙本质界面粘接树脂与牙本质胶原形成混合层，成为影响粘接强度中最为主要的一种因素。但在胶原纤维网深部形成的粘接树脂并没有进入到含水微小空隙，外界物质由空隙内进行渗透与扩散。再加上胶原纤维在水与基质金属蛋白酶的长期影响下，十分容易被降解和受到破坏，从而形成纳米渗漏，此种情况并不利于长时间的粘接［18］。自酸蚀粘接酸蚀剂属于为有机酸，其酸性并不强，显示为弱酸性，其酸蚀的结束不需要借助外力便可以自行终止活动，使得经过酸蚀后的玷污层发生溶解或者改性能发生改变。霍晓、王捷等［19-20］在研究中应用激光共聚焦扫描镜下观测到应用自酸蚀处理的粘接界面，发现粘接层存在裂纹。也有学者认为自酸蚀粘接剂初始抗剪切与抗疲劳强度并不高，该项技术目前尚不能达到最佳的粘接功效［21］。

2 激光对牙体硬组织蚀刻作用的研究

2.1 激光应用于牙体组织蚀刻的发展进程

1960 年，科学家梅曼发明首台红宝石激光器。此后，激光技术得以在医疗领域中长足应用和高速发展［22］。激光照射牙体并不会给病患机体带来疼痛感，临床应用时也并无显著的振动与热效应，这样为临床操作提供了便利［23］。郑小婉等［24］在对经过激光蚀刻后的牙体借助物理化学测试分析后发现，其可作取代酸蚀刻应用于口腔牙体粘接。但相关激光蚀刻的研究临床还存在一定争议，且就现有的文献资料还不足以完全明确其疗效、安全性与优越性，其还处于不断探索与发展阶段，还需加强研究以进一步论证其在临床大力推广的可行性。国外学者Visuril等经实验已经证实激光处理过的牙本质为复合材料创建了适合操作的较理想地粘接面。也有学者在显微镜下观测到经过该项技术处理过的牙面外观和酸蚀后的外观极为相似，都表现为蜂窝形状或是陨石坑形状，其粘接功能也更突出［25］。总之，激光蚀刻牙体组织并建立较为理想的粘接面的临床应用价值，目前还需大量的实证加以支撑其观点。

2.2 激光对牙体硬组织蚀刻功效机制

针对患者实施常规方式机械预备，将造成其患牙本质表层覆盖物体发生显著变化，从而更换为含有碎屑、变性胶原等物质的玷污层，并存在凹凸不平与不规则的碎屑，进而堵塞牙本质小管口，既影响树脂填充远期疗效，又容易导致边缘发生微渗漏而继发龋齿。应用传统酸蚀手段清除玷污层较为复杂且效果并不理想，还易导致病患手术中以及手术后发生敏感症状。铒钇铝石榴石激光（Er：YAG）可有效解决传统酸蚀手段存在的弊端，可以在清除玷污层过程中，使其牙本质表层形成酸蚀改变，但不会造成患者较为明显的痛苦进而不适感。Er：YAG是临床目前应用较多的一种牙体硬组织蚀刻激光技术，其包括铒Er：YAG 激光（2.94 μm）与Er，Cr：YSGG 激光（2.78 μm）两种。铒激光的波长，较之于牙体硬组织中水（3.00 μm）以及羟磷灰石（2.80 μm）吸收峰值相对接近。铒激光照射牙体硬组织表面时，使得其内以上两种物质能够尽快吸收所获取到的能量，随着能量的吸收其牙体表层温度增高，水分子汽化并膨胀，在汽化膨胀阶段其内有机与无机物质会以粒子喷射的方式在牙体表面以没有规律可循的状态分布，牙体硬组织脱矿但并不会对牙体表面形成玷污。显微镜下可观测到病患牙本质小管处于完全开放状态，小管直径较酸蚀后的更小，这样更有益于生成理想的粘接界面，同时还可观测到通过激光蚀刻后的牙体釉质表层较粗糙，其表层图案和酸蚀刻后十分接近，便于树脂有效渗透并形成对应的树脂突，树脂突之间相互交联而形成网状结构，可以确保釉质能够较为牢固的粘接，而在其表层发生的微小裂纹也有利于手术中的操作固定位置。激光蚀刻后，牙本质可产生有效的小管开放，且表面具有特殊的不规则微固位形，不存在玷污层、牙本质熔融和热损伤，有助于有效粘接［26～27］。但也存在一直相悖的观点，认为该种方式对粘接性并无有益性。原因有两点：一是由于激光照射后，病患牙本质内并非所有的小管都处于开放状态，这样造成并非全部界面均能实现有效粘接；二是由于经激光蚀刻后，患牙本质将产生胶原纤维融合，进而损伤牙齿固有胶原纤维网，抑制树脂扩散，降低粘接强度和成效。

3 激光对牙体硬组织蚀刻作用的疗效

3.1 应用安全性

Er：YAG激光参数为40 mJ、10 Hz范围内，有助于安全进行牙本质蚀刻，同时给予电子显微镜可见其表层并不够细腻，牙本质小管开放，不存在玷污层和明显裂纹状态。但廉洁等［28］认为实施激光照射后，病患牙髓腔由于温度提升会出现明显的受损状况，其牙本质硬度会发生轻微下降。也有观点认为在能量密度较大的状态下，必然发生一定程度的牙体表层裂纹，同时能量密度较大也会使得髓腔温度快速提升并导致牙髓损伤。故临床在应用Er：YAG激光进行牙体组织蚀刻时，择取适宜的参数是确保该项技术安全性的可靠保证。

3.2 对牙体粘接强度的影响

单纯脉冲掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光照射无法改善釉质的粘接性，但若将Nd：YAG 激光联合酸蚀技术应用，则其互补长短后其粘性强度将得以大大提升。将Er：YAG激光联合磷酸效果实施研究，认为联合应用后能够大幅度体质牙本体釉质的粘接强度。国外学者Gan等在实验中指出，牙体表层经过Nd：YAG 激光预处理后，有利于提升粘接效果且不受到老化后的影响。Nd：YAG 激光照射牙本质可显著促进牙本质粘接性能好转，且抗粘接强度明显比并未受到照射的一组理想。适度的激光强度清除玷污层对胶原纤维无影响，可提升牙本质的粘接效果［29］。究其原因，导致病患牙本体粘接强度并不高甚至变弱的因素，与牙体表层裂纹作用有关，以显微镜检测树脂-釉质界面，其釉质突间裂纹深度25 μm，而树脂-牙本质界面裂纹深度15 μm。牙体表层具有大范围裂纹，将造成粘接不良。应用高密度激光蚀刻牙体后，其照射区牙体组织表现为熔融状，使得抗酸性加强而不能完全清除玷污层，使得微机械固位难度增大而削弱了粘接强度。

3.3 对修复材料密合度的影响

实施激光蚀刻，可以有效控制牙体粘接后微渗漏程度，同时提升粘接持久性。并借助Er：YAG激光探索分析体外V类洞充填修复后其边缘的渗漏效果，结果显示，实施激光蚀刻后，复合树脂边缘微渗漏量得以明显降低。牙体实施激光预备和钻预备，其粘接修复效果不存在差异。仅应用脉冲Nd：YAG 激光进行照射，可使釉质以及复合树脂的密合度明显提升，如果在实施激光照射后，再予以35%的磷酸酸蚀，有助于极大强化釉质和复合树脂的密合度，避免微渗漏发生；牙本质粘接中应用该项技术能够提升洞壁之间的密合度，并有助于将洞壁内牙本质小管口完成良好封闭。牙本质渗透性由牙本质小管是否通畅密切相关，越是通畅越是容易渗透，其结合强度又受到牙本质内含水量的影响，水越少其结合强度越理想。郭昱成等［30］研究显示，激光蚀刻后，微渗漏降低，同牙本质小管直径存在密切联系。激光蚀刻造成管腔内牙本质发生脱矿，此种状况主要出现在管周牙本质，较之于酸蚀后牙本质的小管直径明显偏小，因而牙本质液渗出降低，粘接后微渗漏可能性也得以有效控制。

4 不同激光蚀刻牙体的研究

4.1 Er：YAG激光

Er：YAG 激光是激光蚀刻牙体应用较多的一类激光。其波长2.94 μm，和牙体硬组织中水及羟基磷灰石吸收峰值类似。应用铒激光照射釉质后，其水和羟基磷灰石可有效吸收激光能量，表层温度急剧上升，发生汽化并急速膨胀，即出现“微爆炸”而达到蚀刻效果。有研究将不同参数激光应用于不同深度牙本质，也有学者通过研究，发现激光蚀刻后，其牙本质粘接强度和不同牙本质层的关系十分密切，无论牙本质深浅，在实施激光蚀刻后，均无法提升其粘接性能。

4.2 Nd：YAG激光

Nd：YAG 激光属于固体激光类型，其波长为1.06 μm，和红外光类似。相关研究将其和酸蚀刻对比发现，牙体实施激光蚀刻后，其表面有粗糙多孔，深度较为明显，这种界面粘接效果更好，所以认为Nd：YAG 能够作为酸蚀替代牙体粘接。亓坤等［31］研究表明，Nd：YAG是一类高能量密度激光，实施牙体蚀刻，有助于降低表层硬度，使得牙齿承压能力变弱而影响粘接性能。

4.3 CO2与二极管激光

牙体组织对于CO2激光能量有着十分明显的吸收性。激光的穿透深度不会超过0.1 mm。牙本质被激光实施照射后，将先后经历固体-液体-蒸汽三个具体阶段性变化，各阶段相对稳定。实施低密度激光照射，可以有效促进牙体组织的有效粘接。如果激光能量在12 J/cm2及以上，牙本质表层的有机成分将会被汽化，进而显现出碳化层，严重影响激光与牙本质的有机良好结合。二极管激光属于长波长激光类型。长波二极管激光（如980 nm）能量更易被水吸收；短波长激光（如810 nm）能量则更容易被黑色素所吸收［32］。因此波长的长短影响着粘接效果，短波长不易被水接受而牙体表层温度不易提升，而长波长因吸收热量可导致汽化与膨胀，促进牙本质形态产生相应的变化。诸如，应用940 nm 激光蚀刻牙体，通过两步法全酸蚀完成直接粘接及修复。结果表明，其最终的结合强度并无明显改变。这可能是因为牙体组织难以吸收二极管激光所导致。应用970 nm 激光联合全酸蚀粘接方式进行处理，依托显微镜观察，可见粘接剂渗入牙体，且有较明显的树脂突，其粘接强度明显提升。但针对应用二极管激光蚀刻牙体的粘接方式及其效果，临床相关报道并不多，还需继续研究以进一步明确。

5 小结

自上世纪60 年代首台激光器问世，激光技术广泛应用、高速发展，各种激光相继问世，并广泛应用于临床医疗。虽传统酸蚀粘接材料以及操作技能方面经历过多次演变与发展完善，并取得了良好的治疗效果。但其仍存在诸如粘结剂和被粘结作用物膨胀系数不匹配等问题，还需借助先进的材料及操作技术以更好地服务于口腔牙体修复。随着科技的进步，激光蚀刻有着非接触、零污染、可高精度等显著特征，以及激光蚀刻牙体组织粘接技术因其安全性好、粘接强度强、对修复材料密合度更理想等临床优势而深受临床欢迎。本研究就不同激光酸蚀在牙体组织直接粘接的研究现状、不同激光在不同参数时蚀刻牙体组织后的粘接效果等相关问题进行了综述，旨在为临床应用提供一定参考。