掺铒钇铝石榴石激光在儿童口腔医学中的应用研究进展

杨婕 姜秋 李聪聪 刘秋萍

摘 要：掺铒钇铝石榴石（Er：YAG）是一种短脉冲型的激光，可用于硬组织消融、软组织切割及根管荡洗等，在乳牙去腐、树脂粘接、多生牙拔除、舌系带延长、根管荡洗等方面具有重要意义。由于Er：YAG激光在许多应用范围可以替代涡轮手机，减少了振动和气溶胶的产生，微创无痛操作更为患儿接受，因此，在儿童口腔医学中的应用研究越来越广泛。本文将从上述方面对Er：YAG激光在儿童口腔医学中的应用进展进行综述，为进一步的临床应用提供参考。

关键词：掺铒钇铝石榴石；激光；龈切术；光子引导光声流效应；儿童口腔医学

中图分类号：R788                               文獻标志码：A                         DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.01.003

Advances in the Application of Er：YAG in Pediatric Dentistry

YANG Jie， JIANG Qiu*， LI Congcong， LIU Qiuping

（Department of Pediatric Dentistry， Hospital of Stomatology， Jilin University， Changchun 130000， China）

Abstract： The erbium-trium aluminum garnet （Er：YAG） is a short-pulse laser that can be used for hard tissue ablation， soft tissue debridement and root canal decontamination. It can be effectively used in deciduous teeth removal， resin bonding， superordinate teeth extraction， lingual lacunae extension， root canal washing and other aspects. Because the operation is painless， it is more acceptable to children， hence it is very common in pediatric stomatology application research. This article reviews the application of Er：YAG in pediatric stomatology from the above aspects.

Key words： Er：YAG; laser; gingivectomy; photoninduced photoacoustic streaming; pediatric stomatology

（Acta Laser Biology Sinica， 2023， 32（1）： 015-019）

上世纪初就有口腔医生尝试用掺铒钇铝石榴石（the erbium-trium aluminum garnet，Er：YAG）激光去腐，90年代美国食品和药物管理委员会批准波长为2 940 nm的Er：YAG激光用于口腔疾病治疗。由于波长接近于水和羟基的红外线吸收峰值，Er：YAG激光对于口腔内的软、硬组织疾病均能起到治疗作用，包括切削软、硬组织和止血、消毒等。随着光子引导的光声流效应（photoninduced photoacoustic streaming，PIPS）技术被提出，Er：YAG激光激活根管荡洗逐渐在临床得到应用。

1 硬组织消融

经过Er：YAG激光的照射，组织中的水和羟基吸收能量后发生迅速的升温、升压，在表层下发生小范围爆炸，矿物基质消融，多余的热量一部分被水分吸收，一部分随着冲洗被清理，避免损伤健康组织［1］。在乳牙去腐及去骨、分牙术中等通常采用0～300 mJ、0～20 Hz的参数范围。

1.1 乳牙去腐

乳牙龋病诊疗过程中，由于乳牙矿化程度低、髓腔大、髓角高，涡轮手机去腐易发生意外露髓。Er：YAG激光波长较长，能量作用范围表浅，可以精确到0.01 mm，故能精确切割龋坏组织。除了良好的去腐效果外，Er：YAG激光作用于水分子产生大量（OH）-自由基，还具有优越的杀菌能力，能避免窝洞污染，可以有效预防继发龋［1］。尽管Er：YAG激光工作时间更长，但与传统的机械法相比疼痛明显减轻，避免了涡轮手机高速转动带来的振动恐惧，更为大多数患儿接受［2］。

1.2 去骨劈牙

多生牙是一种发育性疾病，发病率为 0.18%～6.00%不等 ［3］，好发于混合牙列或恒牙列期上颌前部，若早期不能检出并拔除，易造成恒牙的异位萌出。对于已经萌出的多生牙可以直接拔除，而埋伏骨内的多生牙往往需要经翻瓣、去骨、劈牙解除软、硬组织阻力后拔除。

传统的去骨劈牙使用涡轮手机，振动及创伤都比较大，而Er：YAG激光用于阻生智齿的拔除术，可以减轻创伤、减少出血、肿胀、疼痛、张口受限等。虽然操作时间几乎是传统手术的两倍，但是Er：YAG激光操作更加方便，在术中避免了涡轮振动给患者带来的恐惧，更加适合有牙科恐惧症的低龄儿童［4］。

2 牙面预处理

利用Er：YAG激光对牙面预处理的作用可以粗化牙面，增大粘接面积，粗化过的牙本质无玷污层、表面无脱矿，可以提高粘接强度；Er：YAG激光还可以有效加速氟斑牙漂白术中的氧化还原反应，通过抑制牙本质小管内的液体流动对敏感牙进行脱敏治疗。釉质预处理通常采用的参数范围为50～250 mJ、5～20 Hz，而牙本质预处理及牙面漂白通常采用的参数为50 mJ、10 Hz。

2.1 釉质预处理

2.1.1 釉质蚀刻

釉质蚀刻是指通过物理、化学等方法对釉质表面进行粗化处理，提高树脂粘接固位力。窝沟封闭、正畸托槽粘接、断冠再接术等釉质粘接通常需要磷酸酸蚀牙面，但磷酸有刺激牙髓、牙表面脫矿的风险，而Er：YAG激光照射可以粗化釉质表面、增大粘接面积，还能避免热损伤牙髓、促进釉质矿化。电镜下观察发现，Er：YAG激光处理过的牙面比酸蚀的粗化孔隙更清晰、分布更均匀，并且激光能量越大，釉柱边界越清晰。

窝沟封闭采用Er：YAG激光预处理的优势在于牙面清洁、消毒、釉质蚀刻等步骤一步到位，操作方便。然而研究表明，单独使用Er：YAG激光处理会使粘接面的抗剪切强度（shear bond strength，SBS）降低， Er：YAG激光配合使用磷酸的粘接效果比两者单独使用效果更佳［5］。对过度矿化的氟斑牙窝沟封闭时，常规的酸蚀粘接效果不佳，窝沟封闭剂容易脱落，而Er：YAG激光结合酸蚀可以改善氟斑牙窝沟封闭的边缘密合度，减少微渗漏［6］。

正畸托槽脱落后，残余粘接剂会影响再粘接的效果。Er：YAG激光可以更彻底地去除残余粘接剂，高能量激光作用下熔化的羟基磷灰石封闭了牙釉质表面的微孔，减少了树脂在釉柱内的渗透［7］ 。研究表明，临床使用250 mJ的低能量Er：YAG激光处理粘接面效果最佳［5］。

2.1.2 牙面漂白

对于有明显牙色改变的氟斑牙，临床常采取漂白法进行美白修复，但是容易造成牙本质敏感。临床常用的漂白剂大多含有过氧化氢，需要光、热等激活水分子释放氧自由基。Er：YAG激光结合过氧化氢漂白凝胶的漂白效果显著，多余的热量被漂白剂中的水吸收，牙髓受到的热损伤非常小，可以有效避免牙本质敏感［8］。

采用Er：YAG激光结合渗透树脂辅助漂白法治疗中度氟斑牙，不仅粗化牙面、增大表面积，渗透树脂可以进入脱矿的釉柱之间，而且还可以加速漂白剂氧化还原反应的发生，同时能起到牙本质脱敏的作用，将氟斑牙的白垩色牙面恢复成健康牙面的色泽和光洁［9］。

2.1.3 乳牙龋病预防

第四次全国口腔健康流行病学调查结果显示，乳牙患龋率高达62.5%，但是儿童往往对牙齿治疗表现出强烈的恐惧心理，因此，预防乳牙龋病成为家长和医生的共同目标。Er：YAG激光的优势在于可以增加釉质中钙离子和磷酸盐离子含量，减少碳酸盐离子，这种成分变化可以增加羟基磷灰石的化学稳定性［10］。此外，Er：YAG激光照射还可以通过降低牙釉质扩张系数提高乳牙釉质耐酸性能［1］，具有乳牙防龋效果。

Er：YAG激光处理乳牙釉质可以获得防龋效果，但是粗化的釉质表面可能会增加细菌黏附。研究表明，釉质表面粗糙度的增加与所用激光能量水平成正相关，7.5 J/cm2的激光照射对预防乳牙龋病即有效，但是12.7 J/cm2的Er：YAG激光照射会显著增加变异链球菌的黏附［11］，因此，低能量密度的Er：YAG激光的防龋效果更好。

2.2 牙本质预处理

2.2.1 牙本质粘接

经过Er：YAG激光预处理的牙本质表面，硬组织消融、胶原纤维暴露，牙本质小管开放形成了表面无脱矿的粗糙的基质表面，玷污层被去除［12］。理论上来说，这样一个无菌的粗糙界面有利于树脂基黏结剂渗透到牙本质，增加牙本质粘接强度。

然而研究表明，高能量的Er：YAG激光处理会降低牙本质粘接强度，这是由于高能量的Er：YAG激光照射过的牙本质表面形态不规则、粘接层厚度不均匀，因此，粘接界面的应力分布不均匀；降解、变性的胶原原纤维融合在一起，影响了粘接剂在牙本质小管内的渗透，减弱了粘接强度。另外，Er：YAG激光的吸水性导致局部水分含量的降低，也影响了粘接树脂的扩散和溶剂的消除［13］。有学者提出，可以通过加入磷酸基团等活性单体或降低激光能量解决这一问题［14］。

Er：YAG激光处理牙本质后采用低能激光改性模式（low-energy laser modification mode，LMM）照射牙面可以有效增强自酸蚀粘接的强度［12］。50～200 mJ能量等级和5～20 Hz频率的Er：YAG激光预处理乳牙牙面可增加牙本质的抗剪切强度、改善牙本质与修复材料的结合界面，但是激光的能量和频率一旦超过这个范围，就会产生相反的效果［14］。

2.2.2 牙本质脱敏

牙本质敏感是指暴露的牙本质表面受到温度、机械、化学等刺激后，牙本质小管内流动的液体激活了成牙本质细胞突起，影响了周围神经末梢而引起刺激痛。临床常用牙本质粘结剂、蛋白质凝固剂（如戊二醛或硝酸银）、氟化物或草酸盐等脱敏剂堵塞牙本质小管达到脱敏的效果［15］。近年来，激光也逐渐被应用于脱敏治疗，Er：YAG激光不仅可以改变细胞膜对钠、钾离子的通透性，刺激神经轴突合成内啡肽，从而阻断牙髓内的痛觉传导；还能通过吸收牙本质中的水分子，不规则破坏小管周围的牙本质结构，阻塞牙本质小管［16］。Er：YAG激光比其他激光具有更好的吸水性和热消融性，因此，具有更好的脱敏效果。

研究表明，低能量Er：YAG激光具有明显的脱敏治疗效果，0.5 W、10 Hz的低能量Er：YAG激光能够有效封闭牙本质小管且不会造成牙髓热损伤［17］。Er：YAG激光联合应用氟化物脱敏效果更佳，激光粗化的牙面有利于氟化物的附着，激光照射使局部Ca2+、PO43–、F–浓度增加，唾液、氟化物在牙面生成CaF2、Ca3（PO4）2 晶体覆盖在牙本质表面，阻塞牙本质小管，获得更好的脱敏效果 ［18］。

3 软组织

Er：YAG激光是利用组织吸收的光能产生光生物效应，通过光破坏、等离子体诱导烧蚀、光烧蚀、热和光化学来实现对软组织的切割作用。非电离辐射避免了细胞DNA的突变，在热消融过程中，随着手术部位温度的升高，软组织会经历升温（37～60℃）、蛋白质变性、凝固（>60℃）、焊接（70～90℃）、汽化（100～150℃）、碳化（>200℃）等过程［19］。舌系带延长术、龈切术等黏膜软组织切割常采用150 mJ、20 Hz的参数范围［21］，而活髓保存常用40～50 mJ、10 Hz的参数范围［24］。

3.1 舌系带延长

舌系带过短的发病率约为8%［20］，如果不加干预，可能会影响婴儿的母乳喂养、发音、颌面发育、咬合关系，有的甚至会造成睡眠呼吸障碍综合征。传统的舌系带延长术需要全麻下采用横切纵缝的术式，存在损伤舌神经、下颌下腺导管、缝合线周围感染的风险。而激光舌系带延长术在门诊可局麻进行，出血少，分层切割精度高，Er：YAG激光作用于水分子产生的（OH）-自由基还具有消毒灭菌的作用［21］。

3.2 龈切术

乳牙充填术中常遇到龋坏平龈或达龈下、增生的牙龈覆盖窝洞的情况，影响充填。临床上往往需要在充填之前行龈切术，手术刀切除、电刀或激光都是目前临床应用较多的方式。电刀和激光产生的热量会破坏上皮的愈合，而长波长激光可以避免这一问题：Er：YAG激光通过减少细胞水平的毒素，增加淋巴液的流动和血液供应，从而缓解疼痛、加速修复，并在伤口愈合的早期阶段诱导胶原蛋白和弹力纤维再生［22］，激光对照射的组织面还有消毒灭菌的作用。

3.3 活髓保存

活髓保存治疗（vital pulp therapy，VPT）是指对于意外露髓或者部分牙髓炎，可以通过直接盖髓术或者活髓切断术保存健康牙髓组织，对于年轻恒牙的牙根继续发育和根尖闭合起到重要作用。传统的活髓保存在常规的止血、消毒后采用氢氧化钙和三氧化物矿物聚集物等盖髓材料覆盖露髓点或牙髓断面，使牙本质基质释放生长因子来诱导修复性牙本质的形成。

最近的研究发现，40 mJ的低功率Er：YAG激光照射区域HMGB-1因子的表达明显增强，并且有第三期牙本质的形成［23］。Yamakawa等［24］的研究发现，低功率Er：YAG激光合并二极管照射可以促进牙髓干细胞和成骨细胞的增殖与分化、加速细胞的凋亡，这表明Er：YAG可以加速细胞代谢，激活牙髓再生修复。

激光照射对感染牙本质有消毒、干燥等作用，对牙髓有止血、消毒、凝固的作用，还能促进细胞迁移和增殖、线粒体呼吸、蛋白质合成和骨形成，这些都为修复性牙本质的形成创造良好的生物基础。另外，Er：YAG激光可以降低窝洞内的压强，感染的牙本质碎屑不易进入健康牙髓［25］。

4 根管荡洗

对于年轻恒牙外伤、畸形中央尖折断或深龋造成的根尖周炎症，临床大多采取根尖诱导成形术或牙髓血运重建。近年来，Er：YAG开始被应用于根管荡洗，相比传统根管冲洗，激光激活根管荡洗（laser-activated irrigation，LAI）可以加速冲洗液的渗透，协助有机碎屑的溶解，获得更加清洁的根管［26］。

Neelakantan等［27］利用3种不同的冲洗液，对比传统冲洗、超声荡洗、半导体激光激活和Er：YAG激光激活4种方法对根管消毒的效果，发现Er：YAG激光激活对粪肠球菌的灭菌率显著高于另外几组，其中6%NaClO+18%依替膦酸作为冲洗液的灭菌效果最佳，数据比较可见图1。

2018年，有学者用Er：YAG激光荡洗根管时发现了激波增强发射光声流（shock wave-enhanced emission photo-acoustic streaming，SWEEPS）的现象［28］：向一定容积的液体中注入成对的超短脉冲，引发一系列气泡的产生，第二波脉冲击破第一波脉冲产生的气泡，会产生非常强的冲击波和光声流，根管内的消毒液受到这样的冲击，产生更强的消毒活性。然而作为一种新技术，SWEEPS的根管荡洗效果还需要进一步证实。

Er：YAG激光激活根管荡洗能彻底清理根管，是由于其能量水平25 mJ、50 μs超短脉冲引起光子引导的光声流现象，根管消毒更彻底。Er：YAG激光消除矿化组织，在牙本质表面形成孔隙，导致牙本质胶原蛋白大量暴露［29］，这些暴露的胶原蛋白可以促进牙髓干细胞的黏附，对于牙髓血运重建具有重要意义［30］。

5 总结与展望

Er：YAG是一种短脉冲型、波长2 940 nm的激光，对于口腔软硬组织具有消融作用、止血的效果，再加上激光本身就具有消毒灭菌的作用，因此，可以用于去腐、舌系带延长术、活髓保留或牙髓血运重建等临床操作。Er：YAG激光在儿童口腔医学发挥着重要作用：如在临床上遇到牙外伤患儿，其不仅可以用于保留活髓，还可以在软组织出血时发挥重要的消毒止血作用；而对于乳恒牙龋病，Er：YAG激光去腐不仅微创无痛，能促进修复性牙本质形成，还可以辅助树脂粘接。

除了治疗价值外，Er：YAG激光的使用对预防传染病也具有重要意义。Er：YAG激光的许多应用范围都可以替代涡轮手机，高速转动的涡轮手机产生的气溶胶成为院内病毒传播的重要媒介，Er：YAG激光可以明显减少气溶胶的产生，有效降低病毒传播风险［31］。

此外，Er：YAG激光操作简单，作用范围局限，声音及振动轻，患儿更愿意配合，也更加有利于治疗，因此，在儿童口腔疾病中的应用会越来越广泛，值得在临床推广。

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收稿日期：2022-12-06；修回日期：2022-12-26。

基金項目：吉林省发展改革委产业技术研究与开发项目（2019C051-4）；青年人才托举工程项目（2021QNRC001）。

作者简介：杨婕，硕士研究生。

* 通信作者：姜秋， 教授，主要从事牙齿生长发育及发育异常的研究。E-mail： jiangqiu1221@163.com。