Er:YAG激光光子激活光聲流技術(shù)對(duì)根管壁牙本質(zhì)失水狀況及牙根抗壓強(qiáng)度的影響

章善 沈樹(shù)平 張舫 楊衛(wèi)東

南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院 南京市口腔醫(yī)院牙體牙髓病科 南京210008

2012年，DiVito等[1]發(fā)明了Er:YAG激光光子激活光聲流（photon-initiated photoacoustic streaming，PIPS）沖洗技術(shù)，此后，國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者[2-7]對(duì)Er:YAG激光PIPS技術(shù)的沖洗效果進(jìn)行了許多研究，都集中于比較不同功率、能量參數(shù)下的Er:YAG激光PIPS技術(shù)的沖洗效果，結(jié)果證實(shí)了Er:YAG激光能有效地清除根管壁的玷污層并開(kāi)放牙本質(zhì)小管。

影響根管治療成功的因素很多，而根管壁牙本質(zhì)的含水量是影響根管充填材料與根管壁牙本質(zhì)結(jié)合的關(guān)鍵因素之一，PIPS-Er:YAG激光沖洗的激光能量對(duì)根管壁牙本質(zhì)的含水量的影響也是根管治療能否成功的關(guān)鍵。相比于傳統(tǒng)的注射器沖洗及超聲蕩洗，PIPS-Er:YAG激光沖洗時(shí)所產(chǎn)生強(qiáng)大的空穴效應(yīng)及震動(dòng)波[8]，是否會(huì)影響根管壁牙本質(zhì)含水量以及牙根的抗折性能，這2個(gè)問(wèn)題尚未見(jiàn)報(bào)道。

本文選取了120顆正畸減數(shù)牙進(jìn)行離體牙實(shí)驗(yàn)，比較PIPS-Er:YAG激光技術(shù)沖洗、注射器沖洗及超聲蕩洗3種沖洗方法對(duì)根管壁牙本質(zhì)的失水狀況的影響，并比較了治療后各組牙根抗壓強(qiáng)度的變化。

1 材料和方法

1.1 主要材料和儀器

AT Fidelis牙科激光治療儀、R14接觸式激光手柄、PIPS專用光線頭（14/300）（Fotona公司，斯洛文尼亞）；Mtwo機(jī)用鎳鈦器械（VDW公司，美國(guó)）；P5 NewtroXS超聲儀器（Satelec公司，法國(guó)）；1%NaClO（上海生工公司，中國(guó)）；慢速切割機(jī)（BUEHLER公司，美國(guó)）；NaviTip 27G沖洗針頭（Ultradent公司，美國(guó)）；根管水分測(cè)量?jī)x（遼寧錦州錦研科技有限公司，中國(guó)）（圖1）；XSMART根管馬達(dá)（Dentsply公司，瑞士）；快速渦輪機(jī)（SNK公司，日本）；TR-11EF、TR-13金剛砂車針（馬尼公司，日本）；萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（島津公司，日本）。

圖1 根管水分測(cè)定儀Fig 1 Root canal moisture meter

1.2 離體牙的收集

選取2018年7—9月南京市口腔醫(yī)院口腔頜面外科門(mén)診拔除年輕人（≤30歲）的離體牙120顆，保存于室溫下的生理鹽水中。

納入標(biāo)準(zhǔn)：1）單根、單根管前磨牙；2）牙齒完整、無(wú)口腔治療史、齲壞、牙外傷等情況；3）無(wú)牙髓病及根尖周病，無(wú)牙根內(nèi)吸收。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 分組 將收集的120顆離體牙隨機(jī)均分成A、B、C、D組，每組30顆；A組為Er:YAG激光PIPS技術(shù)沖洗根管，B組為注射器+1%NaClO溶液沖洗，C組為超聲蕩洗治療，D組作為對(duì)照組不進(jìn)行治療。

1.3.2 離體牙的制備 將已分成4組的120顆離體牙置于慢速切鋸下，在距根尖17 mm處截?cái)?，保留牙根及部分牙冠并使之長(zhǎng)度均為17 mm；對(duì)4組樣本用10#拔髓針拔髓，依次使用10#、15#K銼疏通根管，之后使用Mtwo鎳鈦器械進(jìn)行根管預(yù)備，預(yù)備至25#，錐度為06，工作長(zhǎng)度=K銼尖端與根尖孔平齊時(shí)長(zhǎng)度減去1 mm，工作長(zhǎng)度均為16 mm。預(yù)備過(guò)程中每更換1次器械均用2 mL 1%NaCl溶液沖洗根管，制備完成后用吸潮紙尖干燥根管。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)組的處理 將上述制備并已分組完成的樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)沖洗；所用的沖洗液均為10 mL 1%NaClO溶液，沖洗時(shí)間為2 min。A組（Er:YAG激光PIPS技術(shù)沖洗組）：將Er:YAG激光參數(shù)設(shè)置為0.3 W、15 Hz、20 mJ、脈寬50μs，用注射器將1%NaClO溶液從根尖區(qū)注入根管內(nèi)，并保持注滿狀態(tài)，將工作頭尖端浸入髓腔內(nèi)的沖洗液中，穩(wěn)定不動(dòng)，在激光工作時(shí)將剩余1%NaClO沖洗液持續(xù)緩慢注入根管內(nèi)；B組（注射器沖洗組）：使用NaviTip 27G沖洗針頭的注射器將10 mL 1%Na-ClO沖洗液從根尖區(qū)進(jìn)行沖洗，沖洗過(guò)程中上下提拉帶出沖洗碎屑；C組（超聲蕩洗組）：將超聲儀器設(shè)置在10檔；用注射器將1%NaClO溶液從根尖區(qū)注入根管內(nèi)，并保持注滿狀態(tài)，再將超聲工作間K15置于距根尖1 mm處沖洗2 min，沖洗時(shí)工作尖以1 mm的幅度上下來(lái)回提拉，同時(shí)將剩余1%NaClO沖洗液持續(xù)、緩慢注入根管內(nèi)直到操作完成。完成后均用吸潮紙尖及三用氣槍干燥根管。

每組隨機(jī)選擇15顆樣本，用高速金剛砂車針TR-11EF在每個(gè)樣本的頰舌側(cè)磨出兩條縱溝（深度不觸碰到根管壁），之后用骨鑿將牙根沿縱溝劈開(kāi)分成2份，使用根管水分測(cè)定儀測(cè)試每組30份樣本根尖1/3（距根尖2 mm處）、根中1/3（距根尖7 mm）、冠1/3（距根尖12 mm）處的根管壁牙本質(zhì)含水量。

將剩余的每組15顆樣本根尖端3 mm固定于自凝塑料制作的圓柱狀基座內(nèi)（圖2），制作成能直立放置的標(biāo)本，置于萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)下進(jìn)行抗折實(shí)驗(yàn)（圖3）。加載頭速度控制為2 mm·min-1，垂直向加載直至牙根出現(xiàn)折裂，分別記錄各樣本折裂瞬間的力值。

圖2 抗折實(shí)驗(yàn)受測(cè)樣本Fig 2 The anti-compression experiment samples

圖3 抗折實(shí)驗(yàn)Fig 3 The anti-compression experiment

1.4 觀察指標(biāo)

1）各組內(nèi)試件的根管上、中、下段根管壁牙本質(zhì)的含水量差異；2）4組間的抗壓強(qiáng)度。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

將4組的各項(xiàng)資料納入SPSS 21.0軟件處理。計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。4組牙本質(zhì)上、中、下段含水量情況及抗壓強(qiáng)度力值等計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)，并以（xˉ±s）表示。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 4組標(biāo)本根管上、中、下段牙本質(zhì)含水量的比較

A、B、C、D組內(nèi)各標(biāo)本根管上、中、下段根管壁牙本質(zhì)含水量依次遞增，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。根管壁上段：A、C組低于B、D組（P＜0.05）、A組略低于C組（P＞0.05），B組低于D組（P＜0.05）。根管壁中段：A組低于B、D組（P＜0.05）、A組略低于C組（P＞0.05），B組低于D組（P＜0.05）。根管壁下段：A組低于B、D組（P＜0.05）、A組略低于C組（P＞0.05），B組低于D組（P＜0.05）（表1）。

表1 4組根管上、中、下段牙本質(zhì)含水量情況的比較Tab 1 Comparison of dentine water content in the upper,middle and lower sections of root canal in four groups

2.2 4組最大抗壓載荷值的比較

A～D組的最大抗壓載荷分別為（312.47±15.32）、（317.12±16.01）、（320.72±15.48）、（317.65±16.00）N，4組間的抗壓強(qiáng)度力值兩兩相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

Er:YAG激光波長(zhǎng)為2.96μm，與水（3.0μm）和羥磷灰石的OH-（2.8μm）的波長(zhǎng)接近。因此，PIPS-Er:YAG激光沖洗根管時(shí)有以下特點(diǎn)：1）激光能量可以被游離水、組織內(nèi)的結(jié)合水及羥磷灰石吸收；2）PIPS-Er:YAG激光技術(shù)沖洗根管時(shí)能量被沖洗液中的水分子吸收從而產(chǎn)生氣泡，氣泡的膨脹和爆破形成強(qiáng)大的光聲沖擊波推動(dòng)了沖洗液在根管系統(tǒng)中快速流動(dòng)，從而在根管壁表面形成剪切力，通過(guò)光學(xué)機(jī)械作用清理加強(qiáng)了根管壁上玷污層及牙本質(zhì)碎屑的去除；3）Er:YAG激光的穿透性低，只作用于0.01 mm厚的牙體硬組織表層，可以避免過(guò)多的磨削根管壁牙本質(zhì)。一些學(xué)者[9-10]的研究表明：PIPS-Er:YAG激光沖洗在高功率及低功率時(shí)其沖洗效果相當(dāng)，在低功率時(shí)，PIPS-Er:YAG激光已經(jīng)具備較好的沖洗效果。因此，本研究設(shè)置Er：YAG激光參數(shù)為0.3 W、15 Hz、20 mJ、脈寬50μs的低能量模式。

根管充填是根管治療的關(guān)鍵步驟，根管壁與根管充填材料的緊密結(jié)合能有效地減少根尖周微生物的定植并減少冠部微滲漏的發(fā)生，降低根管治療的失敗率。有研究[11]顯示：根管充填糊劑可以用來(lái)填補(bǔ)牙膠與根管壁間的空隙，保證并增加了根管充填的密封性，可明顯降低微滲漏，預(yù)防根管再感染。有研究[12]顯示：根管濕潤(rùn)度增加可降低根管充填的封閉性能。根管壁牙本質(zhì)的濕潤(rùn)程度不僅影響糊劑與牙膠、根管壁牙本質(zhì)界面的結(jié)合，也會(huì)在結(jié)合的界面形成縫隙導(dǎo)致微滲漏的發(fā)生。根管壁的含水量主要由附著根管壁的游離水、根管預(yù)備過(guò)程中產(chǎn)生玷污層及根管壁牙本質(zhì)成分內(nèi)的結(jié)合水三者組成，大部分是前兩者組成。在干燥根管手段相同的情況下，玷污層和根管壁牙本質(zhì)內(nèi)的結(jié)合水是影響根管壁含水量的兩大因素。

本研究中A～D組根管上、中、下段含水量依次遞增，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；原因可能是預(yù)備后的根管接近圓錐狀，根管口敞開(kāi)，干燥根管時(shí)根管上段的游離水更易丟失及揮發(fā)。

根管壁上、中、下段PIPS-Er:YAG激光組（A組）的含水量均低于注射器沖洗組（B組）及空白對(duì)照組（D組）（P＜0.05），原因是：1）Er:YAG激光能更有效地清除玷污層；2）游離水及根管壁牙本質(zhì)內(nèi)的結(jié)合水吸收了Er:YAG激光能量后產(chǎn)生的微爆炸導(dǎo)致水分蒸發(fā)；3）沖洗液中的水分子吸收了Er:YAG激光能量后產(chǎn)生的空穴效應(yīng)使得沖洗液活化，增強(qiáng)了根管壁牙本質(zhì)的滲透性，故而牙本質(zhì)小管內(nèi)的液體更易流失。Bachmann等[13]研究了Er:YAG激光照射前后牙本質(zhì)成分的變化，結(jié)果顯示：在Er:YAG激光照射后牙本質(zhì)的水分丟失，有機(jī)物減少。這也支持了本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果。

根管壁上、中、下段超聲蕩洗組（C組）的含水量均低于注射器沖洗組（B組）及空白對(duì)照組（D組）（P＜0.05），是由于超聲蕩洗時(shí)產(chǎn)生的超聲流和空穴效應(yīng)，可以通過(guò)振蕩沖洗液有效地切削并分解根管壁的玷污層，開(kāi)放牙本質(zhì)小管，其沖洗效果優(yōu)于注射器沖洗[14]。但由于超聲不能作用于牙本質(zhì)內(nèi)的結(jié)合水成分和游離水，導(dǎo)致含水量略高于PIPS-Er:YAG激光組（A組）。

根管上、中、下段注射器沖洗組（B組）含水量均顯著低于空白對(duì)照組（D組），主要原因是標(biāo)本制備后B組進(jìn)行了較多的根管沖洗，大量碎屑被沖出根管，根管內(nèi)壁易吸水的牙本質(zhì)碎屑等物質(zhì)更少，含水量更低，這也提示根管預(yù)備中進(jìn)行大量根管沖洗的必要性。

影響牙根抗折性能的因素有以下3點(diǎn)：根管壁的厚度、牙根的應(yīng)力分布和微裂紋。有研究[15]表明：增大根尖終末工作寬度會(huì)降低牙根的抗折強(qiáng)度，預(yù)備量越大，根管壁越薄，牙根抗折強(qiáng)度會(huì)大幅度下降。因此，本研究中經(jīng)過(guò)PIPS-Er:YAG激光處理的A組的牙根抗壓強(qiáng)度與其他3組均無(wú)明顯差異，是因?yàn)镻IPS技術(shù)沖洗根管時(shí)雖然在根面牙本質(zhì)表層形成了較強(qiáng)的剪切力，但僅作用于根管壁表層，不會(huì)磨削過(guò)多的根管壁牙本質(zhì)進(jìn)而減小牙根厚度，故PIPS技術(shù)不會(huì)降低牙根的抗折性能。影響牙根應(yīng)力分布的因素是器械在根管預(yù)備過(guò)程中對(duì)根管壁產(chǎn)生的應(yīng)力，本研究中PIPS-Er:YAG激光技術(shù)沖洗時(shí)活化并推動(dòng)沖洗液在根管系統(tǒng)中快速流動(dòng)，在根管壁表面形成剪切力，這的確會(huì)增加根管壁的應(yīng)力，但由于操作時(shí)間較短（2 min）且低能量參數(shù)下的PIPS-Er:YAG沖洗并未降低牙根的抗壓強(qiáng)度。根管預(yù)備和沖洗過(guò)程中，根管壁牙本質(zhì)產(chǎn)生的微裂紋或微缺陷，在后續(xù)加壓充填或咀嚼受力過(guò)程中可能會(huì)擴(kuò)展并最終發(fā)展成根折或根裂。PIPS-Er:YAG激光沖洗所產(chǎn)生的振動(dòng)和微爆炸是否會(huì)導(dǎo)致根管壁牙本質(zhì)產(chǎn)生微裂紋還有待進(jìn)一步的研究。

綜上所述，PIPS-Er:YAG激光技術(shù)能有效地清理根管壁玷污層，降低根管壁牙本質(zhì)的含水量，但并不影響牙根的抗折性，有良好的臨床應(yīng)用與推廣價(jià)值。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。