Er：YAG激光與渦輪機(jī)處理乳牙牙本質(zhì)表面對(duì)樹脂剪切強(qiáng)度影響的對(duì)比研究

許 巖， 汪 鳳， 鄭雪飛， 吳佩玲

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院口腔科， 烏魯木齊 830028； 2烏魯木齊市口腔醫(yī)院兒童牙病科， 烏魯木齊 830000)

目前，“舒適牙科”、“微創(chuàng)治療”被越來越多的口腔醫(yī)生所關(guān)注[1]。尤其對(duì)于兒童口腔醫(yī)生來說顯得格外重要，提供一個(gè)舒適與微創(chuàng)的就診體驗(yàn)往往在兒童牙病治療方面起到事半功倍的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水激光以其高效、舒適、無需麻醉等特點(diǎn)被越來越多的口腔醫(yī)生所認(rèn)可并喜愛，在口腔各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。國內(nèi)外許多有關(guān)水激光的研究都基于對(duì)恒牙的研究，有研究表明，水激光處理恒牙牙齒表面后可以增強(qiáng)其與樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度[2]。李乾等[3]的研究表明，水激光處理牙齒表面后無需酸蝕。關(guān)于水激光處理乳牙牙本質(zhì)表面后對(duì)復(fù)合樹脂剪切強(qiáng)度影響的相關(guān)報(bào)道較少。本研究對(duì)比了水激光和高速渦輪機(jī)處理乳牙牙齒表面后對(duì)復(fù)合樹脂剪切強(qiáng)度的影響，旨在為Er：YAG激光應(yīng)用于乳牙牙體預(yù)備提供理論依據(jù)，并為臨床選擇何種方法預(yù)備乳牙牙體提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1樣本收集選取2014年5-7月烏魯木齊市口腔醫(yī)院兒童牙病科因乳牙滯留拔除的無齲壞、無充填體、無裂紋的下頜乳前牙64顆，清潔干凈并立即儲(chǔ)存在0.9%的生理鹽水中。

1.2材料及主要儀器Er：YAG激光治療儀及光纖頭(LITETOUCH 美國)，高速渦輪機(jī)(NSK)，電子式萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)WDW 20(濟(jì)南方辰儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn))，微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)控系統(tǒng)(濟(jì)南方辰儀器設(shè)備有限公司)，光固化燈(translux CL，kulzer，Germany)，金剛砂車針TR-13(Mani，Germany)，3MZ350樹脂3M filtekTM Z350(3M ESPE AG，Germany)，3M第五代全酸蝕粘接劑3M AdperTmSingle Bond2(3M ESPE AG，Germany)，酸蝕劑(Gluma GC)，賀利氏牙科模型石膏(Die-stone)，0.9%生理鹽水，流動(dòng)樹脂，乳牙成型片。

1.3試件制備及分組將64顆離體乳牙用流動(dòng)樹脂充填根部，使其形成樹脂牙根。將全部樣本牙牙根垂直包埋在大小為3 cm×5 cm的超硬石膏中，超硬石膏的底面與地平面平行，并保證牙本質(zhì)粘結(jié)面與包埋的超硬石膏底面垂直。待超硬石膏完全干固后隨機(jī)分為A組(Er:YAG激光+酸蝕+樹脂粘結(jié)組，簡(jiǎn)稱Er:YAG激光組)、B組(渦輪機(jī)+酸蝕+樹脂粘結(jié)組，簡(jiǎn)稱渦輪機(jī)組)，每組32顆。

1.4充填模具的制備將乳牙成型片凸向牙冠的一邊剪去使其變?yōu)橐粭l直線，將其分成5等份，每等份2 mm，用持針器按分好的等份，將乳牙成型片彎制成底面為2 mm×2 mm的正方形空心模具，以備充填樹脂使用。

1.5方法

1.5.1 離體牙粘接面預(yù)備 A組用水激光切割去除唇側(cè)牙釉質(zhì)暴露淺層牙本質(zhì)，預(yù)備時(shí)激光器光纖頭距靶組織1～2 mm，光斑直徑約1 mm，按參考文獻(xiàn)[4]要求功率設(shè)定2 W(噴水位為8 W)。沖洗10 s，吹干。B組用裝有TR-13高速金剛砂車針的高速渦輪手機(jī)在噴水的情況下磨除牙唇面的牙釉質(zhì)暴露淺層牙本質(zhì)，沖洗10 s，吹干。A、B組各隨機(jī)抽出2個(gè)試件進(jìn)行電鏡掃描，其余試件暴露的淺層牙本質(zhì)涂布酸蝕劑，待30 s后，沖洗10 s，吹干備用。

1.5.2 充填試件操作步驟 清潔吹干暴露的牙本質(zhì)表面，按照Single Bond 2粘結(jié)劑說明書反復(fù)涂抹15 s，連續(xù)涂布2層Single Bond 2粘結(jié)劑，氣槍輕吹5 s，使用光固化機(jī)光照20 s。用水門汀充填器按照3MZ350樹脂說明書分層充填3MZ350樹脂，并用探針刮去充填模具周圍溢出的多余樹脂后固化，每層2 mm，光照時(shí)間20 s，最后光照后去除正方形空心模具，再次光照20 s。粘接到牙面上后，將樣本在生理鹽水中浸泡24 h。

1.5.3 電鏡掃描觀察 每組隨機(jī)抽出2個(gè)樣本進(jìn)行電鏡觀察，掃描電鏡顯微鏡取像并觀察比較。

1.5.4 剪切強(qiáng)度測(cè)試 將樣本固定于電子萬能試驗(yàn)機(jī)的夾具上，再使用專用單刃狀鋼具沿著粘接面方向向粘接面施力，用電子萬能測(cè)力機(jī)測(cè)定剪切粘結(jié)強(qiáng)度。剪切刀具加載速度為0.5 mm/min，加載最大負(fù)荷500 kg。測(cè)量粘接面破壞時(shí)的最大力量，連接微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)控系統(tǒng)得出樣本破壞的最大力、剪切強(qiáng)度及試驗(yàn)力-變形曲線(圖1)。

圖1 樣本試驗(yàn)力-變形曲線

2 結(jié)果

2.1電鏡掃面觀察結(jié)果A組(Er:YAG激光組)牙體表面不平，呈魚鱗狀、片狀、波浪狀的粗糙外觀，表面清潔無玷污層，牙本質(zhì)小管口清晰可見，管周牙本質(zhì)較管間牙本質(zhì)突出于表面，類似“火山口”樣,大量開放的牙本質(zhì)小管口呈“袖口”樣外觀(圖2)。B組(渦輪機(jī)組)牙體表面留下橫紋，切面較平，表面覆蓋一層致密的玷污層，并伴有明顯的龜裂，牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)不清晰，牙本質(zhì)斷面上偶見牙本質(zhì)小管開放(圖3)。

圖2 A組(SEM×2 000)

圖3 B組(SEM×2 000)

2.2剪切強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果A組(Er:YAG激光組)剪切強(qiáng)度為(11.45±3.8) MPa，B組(渦輪機(jī)組)剪切強(qiáng)度為 (8.97±4.03) MPa，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.454,P<0.05)。

3 討論

自1998年第一臺(tái)Er：YAG(鉺釔鋁石榴石)激光牙科治療儀研究成功，并獲得美國食品藥物管理局(FDA)的銷售許可以來，將其應(yīng)用于口腔硬組織方面的相關(guān)研究越來越多，但大部分研究對(duì)象為恒牙。本實(shí)驗(yàn)抽取的樣本為乳牙，肉眼觀察Er：YAG激光處理后的乳牙牙本質(zhì)表面不平，呈魚鱗狀、片狀、波浪狀的粗糙外觀，電鏡觀察發(fā)現(xiàn)乳牙牙本質(zhì)表面清潔無玷污層，牙本質(zhì)小管口清晰可見，管周牙本質(zhì)較管間牙本質(zhì)突出于表面，類似“火山口”樣,大量開放的牙本質(zhì)小管口呈“袖口”樣外觀。這是因?yàn)镋r：YAG激光在處理牙齒表面時(shí)采取非接觸式的方式，即Er：YAG的激光光纖頭尖端與組織保持1 mm距離，手動(dòng)操作不能精確地確保這一距離恒定不變。加之Er：YAG激光的工作原理是其波長(zhǎng)2 940 nm，與水的吸收峰值接近，水分子受到2 940 nm波長(zhǎng)的特殊激光激發(fā)，高速排列形成具有高能量、高動(dòng)能的水束用于切割軟硬組織；同時(shí)該激光還能引發(fā)靶區(qū)組織內(nèi)的水分蒸發(fā)，造成組織內(nèi)壓力增高，在硬組織熔點(diǎn)未到達(dá)前造成組織的破裂，即“微爆炸”，從而有效發(fā)揮切割作用。由于牙本質(zhì)在發(fā)育過程中礦物質(zhì)的沉積不是完全均勻一致的，在礦物質(zhì)沉積少的區(qū)域，有機(jī)物相對(duì)較多，其吸收激光能量后被切割去的也相應(yīng)較多。以上2個(gè)原因使得Er：YAG激光處理后的牙本質(zhì)呈現(xiàn)粗糙不平的外觀。關(guān)于管周牙本質(zhì)呈“火山口”樣突起，認(rèn)為其原因在于管周牙本質(zhì)礦化程度高，管間牙本質(zhì)中含水和羥基磷灰石的量多，而這2種物質(zhì)能夠吸收激光能量。經(jīng)Er：YAG激光照射后，使得管間牙本質(zhì)被切割的量比管周牙本質(zhì)多，從而使管周牙本質(zhì)較管間牙本質(zhì)突出于表面，類似“火山口”樣。本研究表明使用高速渦輪機(jī)處理后的乳牙牙本質(zhì)卻發(fā)現(xiàn)表面留下橫紋，切面較平，表面因?yàn)闄C(jī)械作用覆蓋一層致密的玷污層，并伴有明顯的龜裂，牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)不清晰，牙本質(zhì)處理面上偶見牙本質(zhì)小管開放。這與Soares等[5]在掃描電鏡下觀察的使用Er：YAG激光或高速渦輪機(jī)處理后的恒牙牙本質(zhì)表面形態(tài)的結(jié)果一致。也與張筍等[4]在掃面電鏡下觀察的被Er：YAG激光處理的乳牙牙本質(zhì)形態(tài)的結(jié)果一致。

從Er：YAG處理后的形態(tài)學(xué)觀察看來無論恒牙還是乳牙，使用Er：YAG激光處理后的牙本質(zhì)更適用于復(fù)合樹脂充填材料的修復(fù)。然而關(guān)于Er：YAG激光處理后對(duì)牙本質(zhì)粘結(jié)性能影響的研究存在一定爭(zhēng)議：Lan[6]發(fā)現(xiàn)使用激光處理后的恒牙牙本質(zhì)，其復(fù)合樹脂的剪切強(qiáng)度大于磷酸酸蝕處理。而Gurgan等[7]報(bào)道高速渦輪機(jī)處理后使用全酸蝕粘結(jié)系統(tǒng)的剪切強(qiáng)度大于激光處理后使用全酸蝕粘結(jié)系統(tǒng)的剪切強(qiáng)度。Schein等[8]認(rèn)為這是因?yàn)槭褂眉す馓幚砗蟮难辣举|(zhì)粘結(jié)界面缺乏開放的膠原基質(zhì)，從而不利于樹脂單體的擴(kuò)散和樹脂突的形成。葉麗君[9]認(rèn)為選用不同參數(shù)的激光，對(duì)牙本質(zhì)表面產(chǎn)生不同的影響。

雖然Er：YAG激光治療儀說明書建議牙本質(zhì)處理的參數(shù)設(shè)定為4～8 W，但是激光的切割能力與其功率呈正線性關(guān)系[10]，并且被處理組織內(nèi)含水量越高，其切割效能越高。由于乳牙組織內(nèi)含水量高于恒牙，使用同樣功率的激光參數(shù)時(shí)較多的乳牙組織會(huì)被切割，并且處理的乳牙牙本質(zhì)表面出現(xiàn)炭化與熔融現(xiàn)象，這些都不利于復(fù)合樹脂的粘結(jié)。而有研究表明參數(shù)設(shè)定在4 W以下更安全有效[9]。因此，本實(shí)驗(yàn)Er：YAG激光使用參數(shù)設(shè)定在2 W，噴水位為8 W。

除此之外，乳牙和恒牙本身在形態(tài)學(xué)方面也存在一定的不同，這就使得研究Er：YAG激光處理乳牙牙本質(zhì)后對(duì)復(fù)合樹脂剪切強(qiáng)度變得很有必要。Sung等[11]研究指出，乳牙比恒牙擁有更多的牙本質(zhì)小管，并且乳牙牙本質(zhì)小管直徑更大，固有牙本質(zhì)相對(duì)少,故有利于粘結(jié)劑更深的滲透，以及樹脂突的更好形成，從而使復(fù)合樹脂剪切強(qiáng)度增大。而高速渦輪機(jī)處理后的乳牙牙本質(zhì)平坦，小管開放較少，玷污層存在，所形成的微機(jī)械固位力少，而使復(fù)合樹脂剪切強(qiáng)度相對(duì)激光處理組小。

綜上，Er：YAG激光處理乳牙牙本質(zhì)可去除玷污層，乳切牙牙本質(zhì)表面使用功率為2 W的Er:YAG激光處理后樹脂剪切強(qiáng)度優(yōu)于渦輪機(jī)組；本實(shí)驗(yàn)結(jié)果為Er：YAG激光應(yīng)用于乳牙牙體預(yù)備提供理論依據(jù)，并為臨床選擇何種方法預(yù)備乳牙牙體提供參考依據(jù)。

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