口腔光固化機發(fā)展現(xiàn)狀及應用安全分析

閆 冰，孫志輝，楊 冬，曹 靜，門述強

0 引言

口腔光固化機是用于牙齒修復的重要設備之一。它利用光固化原理，使口腔科修補樹脂材料在特定波長范圍內(nèi)的光波作用下迅速固化，從而有效填補牙洞或粘結(jié)托槽。光固化技術由德國Bayer公司于1968年率先應用于紫外光固化涂料工業(yè)，起初由于工藝與材料的限制，此技術基本局限在木工制品方面。但它作為一項新的技術手段，為口腔醫(yī)療領域的光固化取得突破性進展奠定了基礎[1]。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前臨床在用的光固化機品種主要有鹵素燈、LED燈、等離子弧光燈、氬激光燈等光固化機[2]。

1 口腔科修補材料的發(fā)展過程

1.1 銀汞合金

1896年，美國Black CV對銀汞合金的組成、性質(zhì)、調(diào)和及充填方法進行了大量的研究和改進，使銀汞合金逐漸成為較理想的充填材料。銀汞合金具有硬度高、抗壓強、耐磨性好、性能穩(wěn)定、對牙髓無刺激、可塑性大等優(yōu)點。但是銀汞合金對牙體組織無黏結(jié)性，僅靠機械嵌力固定，可能出現(xiàn)邊緣滲漏、繼發(fā)齲等現(xiàn)象，操作過程中易造成汞對環(huán)境的污染，對醫(yī)患雙方的健康造成損害，而且與牙體顏色不一致，不夠美觀[3-6]。由于銀汞合金在抗壓和耐磨等方面是其他材料不能比的，在后牙尤其是牙咬合力較大的洞形充填時沒有比它更好的選擇[7]。

1.2 玻璃離子水門汀

1972年，Wilson和Kent將玻璃離子水門汀材料用于口腔科，主要用于修復牙頸部缺損、修復乳牙、冠核成形、窩洞襯墊、冠橋粘固和窩溝封閉等[8]。玻璃離子水門汀具有氟釋放功能，氟離子與牙齒中的羥基磷灰石的羥基發(fā)生置換反應，生成氟磷灰石，使其對酸的溶解性降低。與之接觸時間越長，牙齒耐酸性越高，可以起到預防繼發(fā)齲的治療作用，這個特點是其他材料不具有的。另外，玻璃離子水門汀還具有對牙體組織刺激性小、有粘結(jié)性、凝固收縮率低、邊緣密閉性好等特點，但是其硬度、抗壓性和耐磨性較差，容易造成修復體磨耗和折斷，易變色[9-10]。

1.3 光固化復合樹脂

近年來，隨著光固化復合樹脂材料技術的不斷發(fā)展，光固化技術大量應用于口腔修復領域。光固化復合樹脂硬度高、耐磨性好，在抗壓強度方面僅次于銀汞合金，但是其粘結(jié)性和邊緣密閉性明顯優(yōu)于銀汞合金，固化效率高，安全方便且成本低。光固化復合樹脂的最大特點是顏色可任意選擇，色澤美觀，深受歡迎。

1.4 幾種修補材料的性能對比

表1列出了銀汞合金、玻璃離子水門汀和光固化復合樹脂的性能對比。

表1 修補材料性能對比

在機械性能方面，銀汞合金相對于玻璃離子水門汀和復合樹脂材料具有明顯的優(yōu)勢。因此，在牙咬合力較大的后牙填充方面仍經(jīng)常使用銀汞合金，而且后牙填充對美觀性要求不高。盡管玻璃離子水門汀在其他方面沒有優(yōu)勢，但其獨特的氟釋放功能具有預防繼發(fā)齲的作用，在治療齲齒方面效果不錯。光固化復合樹脂的各項性能均能滿足基本的臨床需要，而且操作安全簡單，因而廣泛用于口腔修復領域。

2 臨床常用光固化機

光固化機作為光固化復合樹脂修復過程中的配套設備，也伴隨著復合樹脂材料的不斷發(fā)展廣泛應用于臨床，在牙齒修復和牙齒正畸的過程中都有應用。根據(jù)光源的不同，光固化機主要分為以下幾類。

2.1 鹵素燈光固化機

鹵素燈光固化機（如圖1所示）是以鹵素燈為光源，通過凹面鏡反射燈泡發(fā)出的光，經(jīng)過濾光片過濾掉不需要的紅外光和紫外光等雜光，最后經(jīng)光導棒將藍光導出。光波經(jīng)過濾光片后產(chǎn)生波長為360～510 nm的藍光，光密度（即光源在單位面積每秒發(fā)射的光子數(shù)）為400～650mW/cm2[11]。鹵素燈光固化機存在以下缺點：（1）固化效率低，固化時間長；（2）燈泡產(chǎn)熱較高，加之照射時間長，可能會對牙髓產(chǎn)生熱刺激；（3）需要風扇散熱，噪音較大；（4）燈泡、濾光片、反光鏡易老化，導致固化性能下降[12]。

2.2 LED燈光固化機

LED燈光固化機（如圖2所示）是以大功率發(fā)光二極管陣列芯片為光源，通過電流激活原子發(fā)射低強度窄譜光[13]。LED燈光固化機具有以下優(yōu)點：（1）光波波長分布窄，與復合樹脂常用的光敏劑——樟腦醌的吸收波長吻合性好，固化效率高[14]；（2）產(chǎn)熱低，對口腔軟組織幾乎不產(chǎn)生熱刺激；（3）風扇功率低，噪聲??；（4）體積小，操作使用方便；（5）壽命長，輸出衰減小。因此，LED燈光固化機正在逐漸取代傳統(tǒng)的鹵素燈光固化機。

圖1 鹵素燈光固化機

圖2 LED燈光固化機

2.3 等離子弧光燈光固化機

等離子弧光燈（plasma arc，PAC）固化機（如圖3所示）的發(fā)光原理是在傳導氣（如氬氣）兩端加載高電壓產(chǎn)生電弧發(fā)光，通過濾光片選取有效藍光，再由光導纖維導出。與鹵素燈比較，PAC的光密度更高，輸出光強更大，有效波長范圍更集中，固化效率更高，照射時間更短。廠家標稱，PAC可在3～5 s內(nèi)固化復合樹脂[14]，但臨床使用認為，PAC燈應至少照射10 s以上才能獲得與標準鹵素燈一樣的樹脂表面硬度。PAC固化時樹脂產(chǎn)熱高，對口腔軟組織的刺激較大，聚合收縮程度高，易產(chǎn)生邊緣滲漏[15]，而且燈的價格較高，體積較大，操作也不方便，在國內(nèi)很少使用。

2.4 氬激光燈光固化機

氬激光燈（argon laser）固化機（如圖4所示）的原理是氬原子被激活產(chǎn)生光子，形成一些波長不連續(xù)的藍綠色光。這種原理產(chǎn)生的光的光密度高，輸出光強較大，且隨距離衰減較小。氬激光燈的輻射波長范圍窄且不連續(xù)，與大多數(shù)的光敏引發(fā)劑的吸收波長相匹配，可增加樹脂材料的機械性能，縮短固化時間，同時獲得更深的固化深度。但是其波長范圍不能完全覆蓋所有光敏引發(fā)劑吸收波長的范圍，適用性有一定限制。氬激光燈管需要高能量供應和充分冷卻，所以其光源及控制部分安裝在體積較大的基座上，便攜性差、操作復雜，而且價格較高[14-17]。

圖3 等離子弧光燈光固化機

圖4 氬激光燈光固化機

2.5 幾種光固化機的性能對比

目前臨床在用的鹵素燈、LED燈、等離子弧光燈和氬激光燈光固化機的性能對比見表2。

鹵素燈光固化機作為第一代光固化機曾廣泛用于口腔修復，但是由于其固化效率低、散熱慢、體積大，已經(jīng)逐漸被小巧方便且固化效率更高的LED燈光固化機取代。而等離子弧光燈和氬激光燈光固化機體積太大，操作復雜，而且價格過高，所以國內(nèi)少有使用。

表2 光固化機的性能對比

3 光固化機臨床常見的問題

隨著光固化樹脂研究的不斷深入和光固化機的不斷改進，光固化技術在口腔修復領域的優(yōu)勢越來越顯著，應用領域越來越廣泛，但是其修復失敗的案例仍然時有發(fā)生。大量研究表明，光固化樹脂修復失敗，除了因為醫(yī)生的誤操作外，更主要的原因是光固化機質(zhì)量的下降[18]：

（1）光固化機在臨床使用過程中存在易老化、腐蝕等因素，造成傳輸光能的效能下降，影響光固化效果。使用光固化機固化樹脂材料時，光導棒的輸出面與被固化材料之間的距離越小，固化的效率越高。因此，為盡可能地靠近被固化材料，光導棒需進入患者口內(nèi)操作，極易沾染唾液等腐蝕物；另外，為避免交叉感染的發(fā)生，每次治療后都要用酒精劑擦拭光導棒的表面，會使表面材料變性或加速老化、傳輸光能的效能下降，導致復合樹脂固化不足，易脫落。

（2）光固化機過度使用后，會發(fā)生輸出功率的衰減，使有效輻（射）照度減弱，延長光固化時間，給臨床治療帶來危害?？谇粌?nèi)環(huán)境復雜，如何提高光固化效率，縮短光照時間，對于牙齒修復的治療效果起到至關重要的作用，對于配合差的兒童和體弱的老年患者更是如此。光固化機長期使用后，如缺少日常的檢測維護，極易造成輻（射）照度減弱，口腔醫(yī)生僅僅根據(jù)臨床經(jīng)驗，依靠延長光固化照射時間來彌補輻（射）照度減弱的缺點，從而達到加深固化深度的目的，不但極易影響光固化材料的固化效果，同時也會直接導致光斑處溫升過快，甚至造成局部牙齦灼傷、牙髓壞死，導致醫(yī)療糾紛的發(fā)生。

（3）光固化機輸出功率過高時也會嚴重影響臨床診療效果。如果因設備輸出功率過高導致太高的光強，樹脂中的分子沒有時間流動已被固化，產(chǎn)生大量的短鏈分子，會使樹脂產(chǎn)生較高的內(nèi)部收縮應力，機械性能也會大幅降低，同時也會導致樹脂窩洞結(jié)合部容易產(chǎn)生裂痕，造成嚴重后果[19]。

4 口腔光固化機的標準要求

經(jīng)過臨床調(diào)研分析，口腔光固化機的幾項重要性能參數(shù)包括光譜特性、輻（射）照度、溫升、噪音、固化深度、定時誤差等，這些參數(shù)都會影響光固化機的臨床診療效果，需要定期檢測維護。

現(xiàn)行的口腔光固化機相關標準有：（1）YY 0055.1—2009/ISO 10650-1：2004《牙科光固化機第1部分：石英鎢鹵素燈》；（2）YY 0055.2—2009《牙科光固化機第2部分：發(fā)光二極管（LED）燈》。

這些標準主要用于光固化機新產(chǎn)品進入市場前的注冊檢測。目前，國內(nèi)尚沒有口腔光固化機的臨床質(zhì)量檢測標準，更沒有開展相關的臨床應用檢測。隨著被廣泛用于口腔臨床治療，光固化機的臨床質(zhì)量問題存在著一定的隱患。使用不當和缺少周期性維護常常造成光固化機的輸出功率、波長范圍、定時、溫升、噪聲等技術性能超出正常范圍，而這些性能指標存在的問題在臨床的日常使用過程中不易被發(fā)現(xiàn)，卻可能帶來影響治療效果、給患者造成損傷、發(fā)生醫(yī)療事故等嚴重后果。

5 結(jié)語

復合樹脂的光固化技術用于口腔修復具有固化效率高、操作簡單方便、治療效果美觀、材料耐磨持久等優(yōu)點，被廣泛用于口腔修復和牙科整形。隨著各種光源新技術的應用，光固化機也在不斷地更新?lián)Q代，該項技術在臨床的應用也必將越來越廣泛。與此同時，隨著人們對牙齒健康和美觀的關注，光固化機在口腔科的使用越來越頻繁，無論是牙科修復還是牙科整形中粘結(jié)托槽，都需要光固化機的使用，光固化機已經(jīng)成為口腔科一種必不可少的設備。

作為一類常用的口腔科設備，光固化機的應用質(zhì)量監(jiān)管也應配套跟進，必須對其過度使用、老化、性能下降等進行周期性監(jiān)測，確保在臨床的正常使用，為廣大病患的有效治療提供保障。目前，光固化機檢測中所需用到的部分光學檢測設備在國內(nèi)市場存在空缺，只能購買價格昂貴的進口設備，因而相關光學檢測設備的研發(fā)亟須跟進。同時光固化機應用質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)的建立在一定程度上也將促進企業(yè)改進產(chǎn)品技術，提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動光固化技術的創(chuàng)新和發(fā)展[20]。

[1] 萬小龍.光固化樹脂體系及其應用[J].黎明化工，1994（1）：19-24.

[2] Rode K M，Kawano Y，Turbino M L.Evaluation of curing lightdistance on resin composite microhardness and polymerization[J].Oper Dent，2007，32：571-578.

[3] 武偉，馬華航，崔玉華，等.銀汞合金與流動樹脂聯(lián)合應用減少微滲漏的效果[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2010，19（22）：2 783.

[4] 王勤波.粘結(jié)性銀汞合金修復的研究現(xiàn)狀[J].牙體牙髓牙周病學雜志，1998，8（2）：14.

[5] 趙建安，王嘉德，馬南山，等.粘接銀汞合金充填治療后牙牙合面齲齒的臨床療效評定[J].現(xiàn)代口腔醫(yī)學雜志，2001，15（4）：314.

[6] 劉愛蓮.無汞合金充填材料性能分析[J].中國臨床康復，7（14）：2 108.

[7] 徐曉.幾種常用修復材料修復牙齒楔狀缺損的臨床觀察[J].上?？谇会t(yī)學，1995，4（3）：140-142.

[8] 南曉紅，寇繼寅，李茹.玻璃離子水門汀的應用及發(fā)展[J].口腔醫(yī)學，2007，27（6）：323-325.

[9] Galun EA.Diametral tensile strength and bonding to dentin of type I glass ionomer cements[J].Prosthetic Dentistry，1994，72（4）：424.

[10] 徐曉，劉正，曹福康.各種充填材料牙齒頸部齲的研究[J].口腔材料器械雜志，1992，1（1）：20-21.

[11] 趙坤，王海雪，畢惠賢，等.LC-VIIIC型LED光固化機在口腔正畸科的應用[J].中國美容醫(yī)學，2012，21（8）：1 389-1 390.

[12] 林麗婷，鄒波，馮榮梅.口腔科光固化機輸出衰減與使用時間的相關研究[J].中山大學學報：醫(yī)學科學版，2006（1）：9 798.

[13] Mills RW，Uhl A，Blackwell G B，et al.High power light emitting Diode（LED）arrays versushalogen light polymerization oforal biomaterials：Barcol hardness，compressive strength and radiometric properties[J].Biomaterials，2002，23（14）：2 955-2 963.

[14] 趙信義.光固化燈的類型和特點[J].牙體牙髓牙周病學雜志，2004，14（8）：477-478.

[15] Rueggeberg FA，Ergle JW，Mettenburg D J.Polymerization depths of contemporary light-curing unitsusing microhardness[J].JEsthet Dent，2000，12（6）：340-349.

[16] 朱松，郝新青.光固化燈及復合樹脂聚合固化的影響因素[J].中國實用口腔科雜志，2010，3（8）：461-464.

[17] MillsRW，JandtK D，Ashworth SH.Dental composite depth of cure with halogen and blue lightemitting diode technology[J].BrDent J，1999，186（8）：388-391.

[18] 譚彥妮，劉詠，向其軍.口腔科光固化復合樹脂材料的性能與展望[J].粉末冶金材料科學與工程，2007，12（3）：139-145.

[19] 莫珩，高承志.三種光固化燈對復合樹脂固化效果的比較[J].中國組織工程研究與臨床康復，2007，11（18）：3 587-3 589.

[20] Nomura Y，TeshimaW，Tanaka N，etal.Thermal analysis of dental resins cured with blue light-emitting diodes（LEDs）[J].J Biomed Mater Res，2002，63（2）：209-213.