鉺激光活化根管沖洗技術(shù)的研究進(jìn)展*

馬 昂 王成坤

根管治療術(shù)是目前治療牙髓病和根尖周病最有效和最常用的方法，其中根管沖洗是根管治療的重要部分，對(duì)根管沖洗方法的研究改進(jìn)是臨床研究的重點(diǎn)。Peters 等[1-3]的研究顯示：根管預(yù)備過程中使用器械清理成形后，35%～53%的根管壁表面仍保持未器械化。根管沖洗可以去除根管內(nèi)硬組織碎屑、殺滅微生物及其代謝產(chǎn)物、溶解殘余的牙髓組織、去除玷污層、潤滑根管壁、在機(jī)械清潔方法無法達(dá)到的區(qū)域進(jìn)行清潔[4,5]。

目前，臨床上嘗試用不同清潔方式(注射器、聲波、超聲波等)聯(lián)合各種沖洗液(生理鹽水、NaClO、EDTA 等)清潔根管系統(tǒng)，旨在增加沖洗液進(jìn)行根管清潔和消毒的能力。然而，注射器沖洗的有效沖洗范圍僅在針頭尖端1mm 附近；超聲蕩洗在直根管與彎曲根管的有效沖洗范圍僅在距離超聲銼尖端3mm 附近，并且清潔效果會(huì)隨著距銼尖端距離的增加而降低；聲波沖洗清潔效果雖然優(yōu)于注射器沖洗，但不及超聲蕩洗[6-8]。自從1996 年Takahashi[9]將鉺(Er:YAG)激光用于輔助根管消毒以來，大量學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)：利用鉺激光活化根管沖洗可顯著提高根管清潔和消毒效率。本文就鉺激光活化根管沖洗技術(shù)的研究進(jìn)展作一綜述。

1.鉺激光活化根管沖洗技術(shù)的研究背景

鉺激光屬于中紅外波長(zhǎng)激光，包括波長(zhǎng)為2940nm 的鉺釔鋁石榴石(Er:YAG)激光和波長(zhǎng)為2780nm 的鉺鉻釔鋁石榴石(Er,Cr:YSGG)激光，1989 年Hibst 等[10,11]的研究顯示：Er:YAG 激光在去除牙體硬組織方面效果顯著。1997 年，F(xiàn)DA(美國食品及藥物管理局)批準(zhǔn)將Er:YAG 激光處理牙體硬組織應(yīng)用于臨床。由于水和羥磷灰石對(duì)2940 nm 的Er:YAG 激光吸收最為強(qiáng)烈，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的空穴效應(yīng)、光熱效應(yīng)和沖擊波以達(dá)到清潔根管的目的[12]。1996 年Takahashi[9]首次將鉺(Er:YAG)激光用于輔助根管消毒，而后鉺激光活化根管沖洗技術(shù)不斷發(fā)展。2002 年，F(xiàn)DA 批準(zhǔn)將Er:YAG 激光用于根管清潔和消毒[13]。隨著技術(shù)的不斷革新，2011 年，Peters,OA 等首次采用錐形徑向和剝離式鉺激光尖端用于輔助根管沖洗和消毒，這種工作尖不需要進(jìn)入到根管內(nèi)，僅僅需要放置在髓腔內(nèi)激活沖洗液，就可以達(dá)到清潔根管壁及根尖區(qū)的效果[14,15]。這種技術(shù)被稱為光子誘導(dǎo)光聲流技術(shù)(Photon initiated Photoacoustic Streaming,PIPS)。近年來，NejcLukacˇ等人報(bào)道了一種新的鉺激光活化根管沖洗技術(shù)—沖擊波增強(qiáng)發(fā)射光聲流技術(shù)[16](Shock Wave Enhanced Emission Photoacoustic Streaming,SWEEPS)。

2.鉺激光活化根管沖洗技術(shù)的應(yīng)用原理

傳統(tǒng)激光活化根管沖洗是將光纖維頭置于根管內(nèi)，通過激光器向沖洗液中發(fā)射激光而產(chǎn)生一系列空化氣泡，這些定時(shí)出現(xiàn)的空化氣泡的運(yùn)動(dòng)大致可以分為四個(gè)動(dòng)力學(xué)階段：氣泡膨脹，氣泡崩潰，噴射產(chǎn)生剪切流和氣泡再膨脹。當(dāng)氣泡在靠近根管壁邊界膨脹和潰滅時(shí)，產(chǎn)生徑向擴(kuò)散流動(dòng)的剪切流，剪切流在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生了最大的剪切力，從而去除根管壁上的污垢顆粒以達(dá)到局部表面清潔的效果[17]。這與超聲波蕩洗有類似的清潔機(jī)制。此外，研究發(fā)現(xiàn)在脈沖激光的激活下，NaClO的反應(yīng)速率增加[18]，也增強(qiáng)了沖洗液的清潔和消毒能力。

PIPS 技術(shù)的作用機(jī)制是將工作尖放在髓室根管口處，通過激光器向沖洗液中釋放具有低能量(20mJ，15Hz)和超短脈沖(50μs)的單脈沖激光。在沖洗液中鉺激光能量被吸收導(dǎo)致液體蒸發(fā)，形成空化氣泡，這些大的橢圓形氣泡在100 到200μs 后內(nèi)爆，產(chǎn)生強(qiáng)烈的光聲波沖擊波，引起根管內(nèi)部沖洗液的高速流動(dòng)，這種流動(dòng)的速度比超聲蕩洗引起的液體流動(dòng)高出10 倍，空化氣泡崩潰引起的強(qiáng)烈沖擊波，能有效地去除根管壁上的玷污層，微生物等物質(zhì)[19-22]。

SWEEPS 技術(shù)是在PIPS 的基礎(chǔ)模式上向沖洗液中發(fā)射雙脈沖激光，初始激光脈沖釋放之后，產(chǎn)生的初始空化氣泡與伴隨的較小的輔助氣泡一起膨脹，破裂，在破裂的最后階段，后續(xù)的激光脈沖被輸送到?jīng)_洗液中，并導(dǎo)致次級(jí)空化氣泡的增長(zhǎng)。次級(jí)空化氣泡的增長(zhǎng)對(duì)潰滅的初始?xì)馀菔┘宇~外壓力而加速了初始空化氣泡的潰滅，從而導(dǎo)致其劇烈的崩潰，并在此期間發(fā)出初級(jí)沖擊波。此時(shí)發(fā)出的初級(jí)沖擊波靠近根管壁，并且以超音速傳播，增強(qiáng)了根管清潔效果。此外，與主要的初始空化氣泡不同，次級(jí)空化氣泡在其潰滅過程釋放次級(jí)沖擊波，且更靠近根管壁，氣泡潰滅產(chǎn)生的噴射流能夠進(jìn)一步從根管壁去除硬組織碎屑、微生物、玷污層等物質(zhì)。初級(jí)和次級(jí)沖擊波的發(fā)射在整個(gè)根管全長(zhǎng)中形成光聲流效應(yīng)。SWEEPS 技術(shù)增強(qiáng)了根管內(nèi)由潰滅氣泡產(chǎn)生的沖擊波，第二個(gè)激光脈沖增加了二次震蕩的機(jī)械能，達(dá)到了共振的效果，有可能進(jìn)一步提高根管清潔效果[16,17,23,24]。

3.鉺激光活化根管沖洗技術(shù)的臨床研究進(jìn)展

3.1 清除根管內(nèi)玷污層和殘留牙體硬組織碎屑的能力 玷污層是根管預(yù)備后被切削下來的牙本質(zhì)碎屑、牙髓組織殘余物、細(xì)菌及內(nèi)毒素等黏附于根管壁并入滲入牙本質(zhì)小管中的一層1-2μm 厚的混合層[25]。玷污層、牙體硬組織碎屑的存在阻礙沖洗液向深層的擴(kuò)散，干擾根充糊劑滲透到牙本質(zhì)小管內(nèi)，而且為細(xì)菌提供了生存，繁殖的場(chǎng)所，是根管治療失敗的主要原因之一。NejcLukacˇ等[26]采用陰影攝影方法對(duì)超聲蕩洗和PIPS 技術(shù)輔助根管沖洗的效果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示：超聲蕩洗可以有效地從根管模型中去除碎屑，但僅限于超聲銼尖端附近，與之相比，PIPS 技術(shù)清潔效果更佳，在根尖1/ 3 清潔效果明顯。在YangQ 等[27]的一項(xiàng)體外研究中，比較了SWEEPS 技術(shù)，PIPS 技術(shù)以及超聲蕩洗(UAI)從根管系統(tǒng)清除硬組織碎屑的能力,結(jié)果顯示：SWEEPS 技術(shù)對(duì)硬組織碎屑清除率顯著優(yōu)于PIPS 技術(shù)和UAI，尤其是在含有峽部的近中根管中。Banu Ar?c?ogˇlu 等[24]對(duì)比了傳統(tǒng)激光活化沖洗(C.LAI)，PIPS 技術(shù)，SWEEPS 技術(shù)，UAI 四種沖洗方法對(duì)根管的清潔效果，結(jié)果顯示：與UAI 和PIPS 技術(shù)相比，使用C.LAI 和SWEEPS 技術(shù)對(duì)根管壁產(chǎn)生了更好的清潔效果，但C.LAI 組的牙本質(zhì)表面出現(xiàn)了一些熱損傷和裂紋。Matija Jezer?ek等[28]的研究則是比較了三種不同鉺激光蕩洗模式對(duì)硬組織碎屑的清除能力，結(jié)果表明：與PIPS 技術(shù)相比，SWEEPS 技術(shù)在硬組織碎屑清除方面更為有效。另外，林欣欣等[29]采用SWEEPS 技術(shù)清理根管玷污層的體外研究結(jié)果顯示：在根尖1/ 3 處，SWEEPS 技術(shù)和PIPS 技術(shù)能夠明顯去除根管內(nèi)玷污層，顯著優(yōu)于超聲蕩洗及注射器沖洗，但兩種鉺激光模式之間無顯著差異；而且SWEEPS 技術(shù)產(chǎn)生的根管清潔效果與預(yù)備錐度呈現(xiàn)正比關(guān)系。然而預(yù)備錐度的增大會(huì)使牙體組織的抗折性能進(jìn)一步降低，導(dǎo)致治療后根折等并發(fā)癥發(fā)生概率的增加，故如何平衡SWEEPS 技術(shù)清潔效果最優(yōu)化和預(yù)備錐度適當(dāng)化兩者之間的關(guān)系，還待于進(jìn)一步的研究。

3.2 清除根管內(nèi)細(xì)菌的能力 牙髓感染和根尖周炎最主要原因是細(xì)菌侵入根管系統(tǒng)。細(xì)菌在根管系統(tǒng)中被包裹在菌群產(chǎn)生的胞外聚合物中，主要是以復(fù)雜生物膜的形式存在，與處于浮游狀態(tài)的細(xì)菌相比，生物膜狀態(tài)下的細(xì)菌對(duì)抗菌藥物和宿主的防御具有更強(qiáng)的抵抗能力[30]。研究表明以0.5%～5.25%的NaClO 溶液進(jìn)行根管沖洗后，40%～60%的根管仍然可檢測(cè)到細(xì)菌[31]。Adalberto R 等[32]認(rèn)為殘留于牙本質(zhì)小管內(nèi)的細(xì)菌持續(xù)性感染是導(dǎo)致根管治療失敗的主要原因之一。與PIPS 技術(shù)相比，SWEEPS 技術(shù)會(huì)產(chǎn)生更大的沖擊波增強(qiáng)光聲流效應(yīng)。沖擊波可以將感染性物質(zhì)從根管的不規(guī)則區(qū)域泵出，從而獲得更好的沖洗效果[33-35]。研究表明微生物可以深入牙本質(zhì)小管中約300μm[36]。因此，沖洗液滲透進(jìn)入牙本質(zhì)小管的深度也會(huì)影響其細(xì)菌的清除能力。Matija Jezer ?ek 等[28]研究顯示：SWEEPS 技術(shù)在根管內(nèi)產(chǎn)生壓力的效果比PIPS 技術(shù)高約50%，這意味著在SWEEPS 技術(shù)下沖洗液對(duì)牙本質(zhì)小管的滲透性提高了約50%。Galler K M 等[23]的研究證實(shí)：與注射器沖洗相比，SWEEPS技術(shù)增加了NaClO 等沖洗液滲入牙本質(zhì)小管的平均滲入深度。但與PIPIS 技術(shù)、超聲蕩洗、EDDY蕩洗(一種聲波沖洗技術(shù))等根管沖洗方式相比，SWEEPS 技術(shù)并不會(huì)增加沖洗液在牙本質(zhì)小管中的滲入深度，尤其是在根尖1/ 3 處效果不佳。可能是由于根管內(nèi)部的解剖外形的約束，使脈沖的變化和次級(jí)氣泡的產(chǎn)生會(huì)引起沖洗液的逆流，實(shí)際上是阻礙了沖洗液向根尖方向的流動(dòng)。

3.3 防止根尖沖洗液擠出根尖孔的能力 鉺激光活化根管沖洗技術(shù)在增加根管清潔效果的同時(shí)，其引起的安全性問題同樣值得重視，尤其是沖擊波致沖洗液的壓力增強(qiáng)之后，是否會(huì)增加沖洗液從根尖孔流出，或一并將感染物推出根尖孔，引起患者術(shù)后疼痛。在評(píng)估SWEEPS 技術(shù)關(guān)于沖洗過程中根尖沖洗液擠出根尖孔的研究中[37]：發(fā)現(xiàn)與注射器沖洗相比，SWEEPS 組根尖沖洗液擠出量更少，擠出速率更慢，且擠出量不隨著脈沖能量增加而增加。而在Banu Ar?c?ogˇlu 等[24]的研究中：在碎屑和沖洗液擠壓方面，SWEEPS 組、PIPS 組和傳統(tǒng)激光活化沖洗組之間無明顯差異，而超聲蕩洗組的根尖擠壓低于三組激光活化組。一項(xiàng)關(guān)于鉺激光輔助根管沖洗過程中產(chǎn)生壓力的研究中，對(duì)于PIPS 技術(shù)和SWEEPS 技術(shù)，在根尖1/ 3 測(cè)得的壓力沒有顯著差異，而在根中1/ 3 和冠1/ 3，SWEEPS 技術(shù)下產(chǎn)生的壓力比前者高20%至40%，這提示SWEEPS 技術(shù)在生成根管內(nèi)壓力方面比單脈沖PIPS 技術(shù)更有效，但不會(huì)增加根尖擠出的風(fēng)險(xiǎn)[38]。

4.小結(jié)

綜上所述，鉺激光活化根管沖洗技術(shù)有效的清除了根管壁上附著的硬組織碎屑，玷污層以及生物膜狀態(tài)下的細(xì)菌、增加了沖洗液滲入牙本質(zhì)小管的深度、減少了沖洗液從根尖的擠出，有望成為一種革命性的和強(qiáng)勁的激活沖洗液的方法，具有良好的應(yīng)用前景。另外，關(guān)于應(yīng)用鉺激光進(jìn)行根管沖洗所帶來的熱損傷方面。目前有觀點(diǎn)認(rèn)為：由于其所發(fā)出的極短的激光脈沖和沖洗液的冷卻效應(yīng)，使其產(chǎn)生的熱擴(kuò)散影響極小，不會(huì)對(duì)牙周組織產(chǎn)生熱損傷。但是仍缺乏大量的實(shí)驗(yàn)性研究證實(shí)，有待進(jìn)一步研究。然而。體外研究方法的多樣性使得研究結(jié)果的說服力降低。仍然需要進(jìn)一步的研究來更好地評(píng)估這些技術(shù)的效率，特別是臨床體內(nèi)研究。