激光結(jié)合自酸蝕粘接劑處理對非齲性硬化牙本質(zhì)表面形貌的影響

班晶浩 孫 翔 王衛(wèi)國 王力鋒 楊彥偉 劉 ? 韓 晶 陳吉華（1.軍事口腔醫(yī)學(xué)國家重點實驗室，第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710032；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)護理系，濟南 山東 250355）

激光結(jié)合自酸蝕粘接劑處理對非齲性硬化牙本質(zhì)表面形貌的影響

班晶浩 孫 翔 王衛(wèi)國 王力鋒 楊彥偉 劉 ? 韓 晶 陳吉華
（1.軍事口腔醫(yī)學(xué)國家重點實驗室，第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710032；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)護理系，濟南 山東 250355）

通過比較不同功率Er,Cr：YSGG激光照射結(jié)合自酸蝕粘接劑處理后非齲性硬化牙本質(zhì)表面的微觀形貌和粗糙度，篩選改善非齲性硬化牙本質(zhì)粘接效果最佳的激光使用功率。方法：選擇具有齲性硬化牙本質(zhì)的牛牙24顆，隨機分為6組，每組4顆，其中A組作為空白對照組，其余5組分別進行Adper Easy One酸蝕（B組），渦輪機處理+Adper Easy One酸蝕（C組）以及功率分別為2 W，4 W，6 W的Er,Cr：YSGG激光+Adper Easy One酸蝕處理（D，E，F(xiàn)組）。使用三維形貌掃描儀量化其表面粗糙度；使用掃描電鏡來觀察經(jīng)處理后的各組非齲性硬化牙本質(zhì)表面的微觀形貌并使用圖像分析軟件計算牙本質(zhì)小管開放率。結(jié)果：A-F 組中E組的表面粗糙度最高，C組與E組之間無統(tǒng)計學(xué)差異；B組的表面粗糙度最低。使用圖像分析軟件分析掃描電鏡照片得知，從A組到F組，開放程度依次提高，其中E、F組之間無統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)論：在本研究中，功率為4 W的Er,Cr：YSGG激光能最有效地改善非齲性硬化牙本質(zhì)的表面形態(tài)，提高非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接效果。

Er,Cr：YSGG激光；功率；非齲性硬化牙本質(zhì)；微觀形貌

非齲性硬化牙本質(zhì)常見于牙頸部的楔狀缺損，此處的病損由于其結(jié)構(gòu)的特異性從而導(dǎo)致其粘接修復(fù)失敗率高，一直以來都是臨床治療的難點。已有研究表明非齲性硬化牙本質(zhì)表面有超礦化層，牙本質(zhì)小管管腔被礦化沉積的鈣鹽結(jié)晶堵塞，使非齲性硬化牙本質(zhì)具有一定的抗酸性，導(dǎo)致酸蝕脫礦及樹脂滲透效果不佳[1，2]，使粘接強度低于正常牙本質(zhì)[3]。若對非齲性硬化牙本質(zhì)先進行預(yù)處理，增加牙本質(zhì)粘接面的粗糙度，去除小管內(nèi)的礦化結(jié)晶柱，使樹脂粘接劑能夠有效的濕潤，可改善非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接力。

Er,Cr：YSGG激光作為新一代水動力生物激光系統(tǒng)，其對牙體硬組織照射不會產(chǎn)生玷污層和熱損傷[4]。盡管目前已有研究表明其能夠改善非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接[5]，但其對于非齲性硬化牙本質(zhì)微觀形貌的觀察也僅限于定性分析描述[6，7]，且對于其改善粘接的最佳使用功率，目前尚未有定論。本實驗通過觀察并比較不同功率的Er,Cr：YSGG激光照射后非齲性硬化牙本質(zhì)的微觀形貌，以期得到改善非齲性硬化牙本質(zhì)粘接效果最佳的Er,Cr：YSGG激光使用功率。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

1.1.1 主要材料及儀器

Er,Cr：YSGG激光治療機，波長2 780 nm,頻率20 Hz，輸出功率0～6 W，脈沖能量0～300 mj，脈沖持續(xù)時間140～150μs，激光探頭直徑0.75 mm，美國Biolase公司；高速渦輪手機，日本NSK公司；粘接劑Adper Easy One、光固化機，美國3M ESPE；場發(fā)射掃描電鏡（Hitachi S-4800）；三維形貌掃描儀（PS50），美國NANOVER Co.；低速金剛石切割機（SYJ-150型），沈陽科晶。

1.1.2 樣本選擇

新鮮拔出的24顆3歲以上牛的切牙，牙齒舌面重度磨耗，有暴露的非齲性硬化牙本質(zhì)，且硬化牙本質(zhì)視覺分級達III級以上（表1，根據(jù)North Carolina dentin sclerotic scale）[8]，除磨損外無隱裂、齲壞等，保存在37 ℃生理鹽水中備用，1個月內(nèi)使用。

1.2 實驗方法

將24顆牛牙隨機分為6組，每組4顆，使用慢速切割鋸垂直于磨損舌面進行切割，得到厚度為3～4 mm的立方體試件。各組試件處理方法如下：A組：空白對照組，未進行任何處理；B組：硬化牙本質(zhì)表面均勻涂布Adper Easy One粘接劑15 s，氣槍輕吹5 s，使用丙酮、去離子水、95%酒精、去離子水依次沖洗去掉表面的粘接劑；C組：使用渦輪機在水冷卻條件下去除非齲性硬化牙本質(zhì)表層，沖洗后隔濕吹干，均勻涂布Adper Easy One粘接劑15 s，氣槍輕吹5 s，使用丙酮、去離子水、酒精、去離子水依次沖洗去掉表面的粘接劑；D，E，F(xiàn)組：分別使用功率為2 W、4 W、6 W的激光處理非齲性硬化牙本質(zhì)表面，其光纖頭距離牙面約1.5～2 mm，光斑直徑1mm，頻率20 Hz，水壓55%，氣壓65%，光纖頭與牙面呈90°角，疊瓦狀緩慢勻速掃描整個硬化牙本質(zhì)面3次，清水沖洗后吹去多余水分，均勻涂布Adper Easy One粘接劑15 s，氣槍輕吹5 s，使用丙酮、去離子水、酒精、去離子水依次沖洗去掉表面的粘接劑。將處理后的24個試件于非接觸三維形貌掃描儀下測量其面粗糙度（Sa），三維形貌掃描儀的使用參數(shù)為：測量范圍：2 mm×2 mm，steps：18 μm，頻率：100 Hz。而后將所有試件超聲清洗5 min，梯度乙醇脫水，干燥后噴金，掃描電鏡觀察表面。每個試件的電鏡照片各取3張，使用圖像分析軟件Image Pro Plus 3.0來計算各組試件牙本質(zhì)小管開放率。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對測得的數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，多重比較采用SNK-q檢驗，P＜0.05為差異有顯著性意義。

表1 硬化牙本質(zhì)視覺分級Tab.1 Visual grading of sclerotic dentin

2 結(jié)果

2.1 各組非齲性硬化牙本質(zhì)表面粗糙度比較

各組非齲性硬化牙本質(zhì)的表面粗糙度值Sa見圖1。E組的表面粗糙度最高，C組與E組之間無統(tǒng)計學(xué)差異；B組的表面粗糙度最低。即經(jīng)4 W的Er,Cr：YSGG激光聯(lián)合Adper Easy One粘接劑處理和經(jīng)渦輪機聯(lián)合Adper Easy One粘接劑處理的硬化牙本質(zhì)其表面粗糙度顯著高于其他組，經(jīng)Adper Easy One粘接劑處理組最低。2.2 各組硬化牙本質(zhì)表面的掃描電鏡觀察各處理組非齲性硬化牙本質(zhì)表面的掃描電鏡觀察如圖2所示。

圖1 各組非齲性硬化牙本質(zhì)的面粗糙度Fig.1 Roughness values of non-carious sclerotic dentin surfaces of various groups注：不同的小寫字母表示組間有顯著性差異（P＜0.05）

圖2 各組非齲性硬化牙本質(zhì)表面的掃描電鏡圖（FESEM ×5000）Fig.2 SEM photographs of non-carious sclerotic dentin surfaces of various groups

空白對照組（A組）表面呈現(xiàn)無結(jié)構(gòu)的組織，表面有污染層，可見個別的牙本質(zhì)小管開放；在粘接劑組（B組）中，硬化牙本質(zhì)表面污染層被去除，但小管內(nèi)仍被礦化結(jié)晶柱堵塞，只見硬化結(jié)晶柱與管間牙本質(zhì)有狹長的裂紋存在；在渦輪機+粘接劑組（C組）中，絕大部分小管內(nèi)可見突出于表面的礦化結(jié)晶柱；而在Er,Cr：YSGG激光+粘接劑組（D、E、F組）中，隨著激光功率的增加，可見其表面粗糙，牙本質(zhì)小管內(nèi)的礦化結(jié)晶柱均得到一定的去除。

圖2 A組非齲性硬化牙本質(zhì)表面，可見其呈現(xiàn)無結(jié)構(gòu)的組織，表面有污染層，有個別的牙本質(zhì)小管開放；C組非齲性硬化牙本質(zhì)表面，可見小管內(nèi)突出于平面內(nèi)的礦化結(jié)晶柱；D、E、F組非齲性硬化牙本質(zhì)表面，可見其表面粗糙，牙本質(zhì)小管呈逐漸開放。

2.3 各組硬化牙本質(zhì)表面的小管開放率

各組非齲性硬化牙本質(zhì)表面的小管開放率如圖3所示，從空白對照組（A組）到6 W Er,Cr：YSGG激光+酸蝕劑組（F組），牙本質(zhì)小管開放率依次逐漸增大，6 W Er,Cr：YSGG激光+酸蝕劑組的小管開放率最大，但與4 W Er,Cr：YSGG激光+酸蝕劑組的小管開放率相比，2者之間均無統(tǒng)計學(xué)差異?？瞻讓φ战M牙本質(zhì)小管開放率最低。

圖3 各組非齲性硬化牙本質(zhì)小管開放率Fig.3 Tubular opening rates of non-carious sclerotic dentin of various groups注：不同的小寫字母表示組間有顯著性差異（P＜0.05）

3 討論

由于含有非齲性硬化牙本質(zhì)的人牙較難收集，而牛牙的牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)在微觀形貌上與人牙相似，且重度磨耗的牛牙易受集，硬化區(qū)域較大，便于實驗操作，所以在本實驗中選用了含有非齲性硬化牙本質(zhì)的牛切牙代替人牙來評價非齲性硬化牙本質(zhì)的微觀形貌[9～12]。

在非齲性硬化牙本質(zhì)中，由于表層存在著耐酸蝕的超礦化層，小管內(nèi)有著礦化結(jié)晶柱阻塞，難以形成樹

脂突，導(dǎo)致非齲性硬化牙本質(zhì)粘接力比正常牙本質(zhì)低大約26%～30%[3,13]。

以往臨床針對牙頸部的楔狀缺損，往往使用的是渦輪機結(jié)合自酸蝕粘接劑處理，但修復(fù)失敗率高。已有研究表明雖然渦輪機處理能夠去掉硬化牙本質(zhì)表面耐酸蝕的超礦化層，但也會產(chǎn)生包含有殘余超礦化層在內(nèi)的玷污層，而自酸蝕粘接劑并不能完全去凈該玷污層[14]。Er,Cr：YSGG激光作為一種新型的水動力生物激光系統(tǒng)，利用其水光動能效應(yīng)能夠有效地切割牙體組織，且不會產(chǎn)生玷污層和熱損傷，因此針對非齲性硬化牙本質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點，使用Er,Cr：YSGG激光照射表面可能有利于改善其粘接強度。

激光照射對牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的粘接有一定的影響[15,16]。影響激光作用效果的一個重要參數(shù)是激光的使用功率。激光的功率過低，對牙面影響甚微，功率過高，則易造成牙面裂紋，使牙本質(zhì)自身強度下降[6]。在本實驗中，掃描電鏡下觀察，非齲性硬化牙本質(zhì)經(jīng)不同功率的Er,Cr：YSGG激光處理后表面沒有玷污層，表面粗糙、清潔，經(jīng)三維形貌掃描儀量化各組面粗糙度，從得到的數(shù)值可以推測，Er,Cr：YSGG激光在一定的功率范圍內(nèi)可能隨著功率的增大而使得其對非齲性硬化牙本質(zhì)的表面蝕刻粗化能力有所增強，而超過了一定的功率范圍對非齲性硬化牙本質(zhì)表面的切削能力要遠(yuǎn)高于蝕刻粗化能力，使得其表面粗糙度反而下降。而已有研究表明，粗糙的粘接界面更有利于非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接[6,17,18]。

在掃描電鏡下觀察還可發(fā)現(xiàn)，非齲性硬化牙本質(zhì)經(jīng)Adper Easy One自酸蝕粘接劑處理后，其表面平整，牙本質(zhì)小管未開放，僅管周牙本質(zhì)與礦化結(jié)晶柱之間有狹長的裂隙，推測超礦化層及牙本質(zhì)小管內(nèi)的小管內(nèi)礦化結(jié)晶并未得到去除，Adper Easy One自酸蝕粘接劑只是去除了表面的污染層，致密的超礦化層由于耐酸性并未能得到粗化，所以得到了該組非齲性硬化牙本質(zhì)表面粗糙度和牙本質(zhì)小管開放率極低，這與以往的一些研究[14,19]有所不同。相比較于經(jīng)渦輪機處理，非齲性硬化牙本質(zhì)在經(jīng)Er,Cr：YSGG激光處理后，其小管內(nèi)的礦化結(jié)晶柱均能在不同程度上得到去除，其隨著激光功率的增高，其牙本質(zhì)小管開放程度明顯提高，在使用圖像分析軟件對小管開放程度進行量化后，可以得到與前者相一致的結(jié)論。這使得非齲性硬化牙本質(zhì)在經(jīng)Er,Cr：YSGG激光聯(lián)合自酸蝕粘接劑處理后，能夠形成一定量的樹脂突，從而能夠進一步改善非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接效果。

在本文中，針對微觀形貌分析主要側(cè)重于2點來探討對非齲性硬化牙本質(zhì)粘接效果的改善，即表面粗糙度和牙本質(zhì)小管開放率。而從本研究中所得的結(jié)果來看，經(jīng)4 W功率的Er,Cr：YSGG激光處理后的非齲性硬化牙本質(zhì)，其表面粗糙度最高，且其牙本質(zhì)小管開放率也接近6 W激光處理組。綜合考慮，推測4 W功率可能是改善非齲性硬化牙本質(zhì)粘接效果最佳的激光使用功率。當(dāng)然，本實驗僅限于微觀形態(tài)學(xué)研究，關(guān)于樹脂粘接系統(tǒng)與非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接效果需要進一步的粘接強度實驗以及邊緣微漏研究等加以驗證。

4 結(jié)論

在本研究中，功率為4 W的Er,Cr：YSGG激光能最有效地改善非齲性硬化牙本質(zhì)的表面，有望最有效地改善非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接效果。

[1]Van Meerbeek B, Braem M, Lambrechts P, et al. Morphological characterization of the interface between resin and sclerotic dentine [J]. J Dent, 1994, 22:141-146.

[2]Tay F R, Kwong S M, Itthagarun A, et al. Bonding of a self-etching primer to non-carious cervical sclerotic dentin : interfacial ultrastructure and microtensile bond strength evaluation[J]. J Adhes Dent, 2000,2(1):9-28.

[3]Kwong S M, Cheung G S , Kei L H ,et al .Micro-tensile bond strengths to sclerotic dentin using a self-etching and a total-etching technique[J]. Dent Mater, 2002, 18:359-369 .

[4]喬麗艷,于靜濤,賈興亞.Er,Cr:YSGG激光照射后牙體硬組織抗酸性變化的研究[J].中華口腔醫(yī)學(xué)雜志,2005,40(1):34-37 .

[5]劉艷,王洋,賈興亞. Er,Cr:YSGG激光備洞對老年人非齲性硬化牙本質(zhì)微拉伸粘接強度的影響[J]. 中國激光醫(yī)學(xué)雜志,2012,21(2.)

[6]靳曉晨,譚建國,張桂榮,等. Er,Cr:YSGG激光照射后硬化牙本質(zhì)表面超微結(jié)構(gòu)觀察[J]. 中華口腔醫(yī)學(xué)雜志,2009,44(3).

[7]林瓊光,張成飛,尹興喆,等.Er,Cr:YSGG激光和酸蝕處理牙本質(zhì)表面后的掃描電鏡觀察[J]. 現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志,2005,19(2).

[8]KusunokiM, Itoh K, Hisamitsu H, et al. The efficacy of dentine adhesive to sclerotic dentine [J]. J Dent, 2002,30(2-3):91

[9]Camargo M A, Marques M M, De Cara A A. Morphological analysis of human and bovine dentine by scanning electron microscope investigation[J].Archives of Oral Biology,2008,53(2):105-108.

[10]Schilke R, Lisson J A, Bauss O,et al. Comparison of the number and diameter of dentinal tubules in human and bovine dentine by scanning electron microscopic investigation[J]. Archives of Oral Biology,2000,45(5):355-361.

[11]Reis A F, Giannini M, Kavaguchi A, et al. Comparison of microtensile bond strength to enamel and dentin of human, bovine, and porcine teeth[J]. Journal of Adhesive Dentistry, 2004,6(2):117-121.

[12]Wegehaupt F, Gries D, Wiegand A, et al.Is bovine dentine an appropriate substitute for human dentine in erosion/abrasion tests[J].Journal of Oral Rehabilitation ,2008,35(5):390-394.

[13]Yoshiyama M, Sano H, Ebisu S, et al. Regional strengths of bonding agents to cervical sclerotic root dentin[J]. J Dent Res, 1996,75:1404-1413.

[14]Luque-Martinez I V,Mena-Serrano A,et al.Effect of bur roughness on bond to sclerotic dentin with self-etch adhesive systems[J].Operative Dentistry,2013,38-1:39-47.

[15]Visuri S R , Gilbert J L , Wright D D , et al . Shear strength of composite bonded to Er:YAG laser-prepared dentin[J].J Dent Res,1996,75(1):599-605.

[16]De Munch J, Van Meerbeek B, Yudhira R, et al. Microtensile bonded strength of two adhesives to Erbium : YAG-lased vs. bur-cut enamel and dentin[J]. Eur J Oral Sci , 2002,110(4):322-329.

[17]Tay F R , Pashley D H .Resin bonding to cervical s c l e r o t i c d e n t i n: A r e v i e w[J]. J o u r n a l o f Dentistry,2004,32(3):173-196.

[18]Camargo M A,Marques M M ,De Cara AA. Morphological analysis of human and bovine dentine by scanning electron microscope[J].Archives of Oral Biology,2008,53(2): 105-108.

[19]Alexandra Patricia MENA-SERRANO, Eugenio Jose GARCIA, Miguel Munoz PEREZ, et al . Effect of the application time of phosphoric acid and self-etch adhesive systems to sclerotic dentin[J]. J. Appl. Oral. Sci., 2013,21(2):196-202.

1

Effect of combination of laser treatment and self-etch adhesive on dentin surface topography

BAN Jing-hao,SUN Xiang,WANG Wei-guo,WANG Li-feng,YANG Yan-wei,LIU Yan,HAN Jing,CHEN Ji-hua
(1.State Key Laboratory of Military Stomatology,Department of Prosthodontics,School of Stomatology,The Fourth Military Medical University,Xi'an,Shaanxi 710032,China;2.School of Stomatology,The Fourth Military Medical University,Military State Key Laboratory of oral science,Xi'an,Shaanxi 710032,China)

By comparing investigate the changes of surface micromorphology and roughness of non-carious sclerotic dentin treated by combination of Er,Cr:YSGG with various power and the self-etch adhesive, the suitable service power to produce the optimal bonding results of non-carious sclerotic dentin was obtained. Methods :twenty-four bovine incisors with non-carious sclerotic dentin were randomly divided into six groups(four incisors each group). The group A was left untreated The group B was treated with Adper Easy One adhesive only .The group C was treated by diamond bur ,and then with Adper Easy One adhesive. The group D,E and F were treated by the Er,Cr:YSGG laser with 2W,4W and 6W power respectively , followed with Adper Easy One .Then using 3D morphology scanner to quantify the surface roughness , afterwards,FESEM to observe the surface micromorphology of each group, and using the Image Pro Plus 3.0 software to measure the relative percentage of open tubule area, the data were analyzed by one-way analysis of variance and SNK-q test (p=0.05). Results: the group E shows the highest roughness value and the group B shows the lowest roughness value. The difference between group E and C was not statistically significant (P＞0.05) . The relative percentage(%) of open tubule area in group A-E was gradually ncreased. The difference between the group E and F was not statistically significant (P＞0.05) .Conclusion : in this study , 4W is he suitable service power of Er,Cr:YSGG laser to improve the boding results of non-carious sclerotic dentin according to the surface micromorphology.

Er,Cr:YSGG laser;power;non-carious sclerotic dentin;micromorphology

2014-06-28

班晶浩（1987-），男，碩士，主要研究領(lǐng)域為非齲性硬化牙本質(zhì)的粘接。E-mail：jinghaoban@163.com。通訊聯(lián)系人：陳吉華，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師。E-mail：jhchen@fmmu.edu.cn。

國家自然科學(xué)基金81130078及長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃IRT13051資助。