作者：杜晴，王霄，北京大學第三醫院口腔科；張筍，北京大學口腔醫院兒(er) 童口腔科

自1960年Maiman發明第一台紅寶石激光器開始，激光在醫療領域的應用被廣泛研究。1997年，美國食品藥品監督管理局（FDA）首次批準鉺∶釔鋁石榴石（Er∶YAG）激光可用於(yu) 牙體(ti) 硬組織預備；第二年又批準了鉺，鉻∶釔鈧镓石榴石（Er，Cr∶YSGG）激光可用於(yu) 軟硬組織治療。

隨著技術的進展及微創保守治療理念的推廣，鉺激光在齲病治療中的研究日益成熟。臨(lin) 床上，口腔科醫生采取各種去腐手段（如高速渦輪手機、慢速手機、空氣噴磨、激光等）去除齲壞組織、備洞，應用充填材料充填窩洞來治療齲齒。相較於(yu) 其他去腐方法，激光具有噪音小、無振動、熱副反應小的特點，易被兒(er) 童、青少年以及牙科恐懼症患者接受。不同能量參數下，鉺激光可進行組織切割和組織處理，實現選擇性去腐、殺菌等效果。本文就近年來鉺激光在齲病治療中的基礎和臨(lin) 床研究進展做一綜述。

1.鉺激光的作用原理

Er∶YAG激光與(yu) Er，Cr∶YSGG激光波長分別為(wei) 2940nm與(yu) 2780nm，與(yu) 牙體(ti) 組織中的水和羥基磷灰石的吸收峰接近。牙釉質和牙本質的主要組成部分都是羥基磷灰石晶體(ti) 。健康的牙釉質是高度礦化組織，含85%的羥基磷灰石、3%的有機物和12%的水。牙本質中礦物含量降低，無機物、有機物、水的含量約為(wei) 50%、30%、20%。相較於(yu) 其他激光，鉺激光穿透能力低。Er∶YAG激光對牙釉質和牙本質穿透深度為(wei) 5～7μm，Er，Cr∶YSGG激光為(wei) 15～21μm。

由於(yu) 水對鉺激光的吸收係數很大，周圍組織吸收能量較少，因此鉺激光照射對鄰近組織熱損傷(shang) 較小，是一種安全高效的激光。鉺激光的作用機製有2種，包括：熱效應和熱機械效應。熱效應是指牙體(ti) 組織中的水吸收激光能量，產(chan) 生超高溫汽化，組織內(nei) 壓力超過結構耐受強度後，硬組織發生微爆破。

熱機械效應緊隨其後。能量擴散的瞬間，周圍礦化組織爆破崩解，實現了切割牙體(ti) 硬組織的效果。牙齒發生齲壞後，組織中含水量顯著上升。激光照射時齲壞組織會(hui) 先爆破崩解，從(cong) 而達到選擇性去腐的效果，最大限度保存健康的牙體(ti) 組織。

2.鉺激光的作用效果

鉺激光的作用效果主要取決(jue) 於(yu) 能量、脈衝(chong) 寬度、照射時間和水冷卻4個(ge) 因素。激光對牙體(ti) 組織的作用效果分為(wei) 組織切割和組織處理。組織切割是指去除齲壞的牙體(ti) 組織，隻有超過切割閾值才能切割組織。目前認為(wei) ，鉺激光對牙釉質的切割閾值為(wei) 10～20J/cm2 ，牙本質為(wei) 2.8～14J/cm2 。組織處理是指通過低切除能量（指稍高於(yu) 切割閾值能量）照射牙體(ti) 組織，對牙釉質和牙本質表麵進行改性。具體(ti) 介紹如下。

2.1組織切割

鉺激光能量被組織吸收後產(chan) 熱，在噴水的調節下，一旦達到特定的閾值即可實現切割硬組織的作用。組織切割的能量值隨不同品牌激光儀(yi) 、不同操作條件而有所不同。切割牙釉質時，鉺激光處理應該是備洞的最後一步。因為(wei) 激光預備牙體(ti) 組織的效率顯著低於(yu) 傳(chuan) 統渦輪機。

有研究提出，進行等量組織預備時，鉺激光操作時間是傳(chuan) 統渦輪機的3倍。所以臨(lin) 床上，可使用快速渦輪機完成齲損洞緣開敞，然後使用鉺激光照射，實現精確的微創預備。考慮到釉柱的排列，照射時，激光工作頭應與(yu) 牙長軸呈25°角，並指向窩洞。切割時，周圍牙釉質會(hui) 呈現白堊色。掃描電鏡下觀察，經典的鉺激光切割牙釉質樣本為(wei) 微爆破而非溶解，即：表麵幹淨、起伏不平、布滿坑狀或鱗片狀。一定範圍內(nei) 能量升高時（Er∶YAG激光250mJ，20Hz，88J/cm2；Er，Cr∶YSGG激光275mJ，20Hz，97J/cm2），牙釉質表麵可出現微破裂或表麵熔融，但晶柱完好。

當能量進一步升高（350mJ，10Hz，178J/cm2），表麵將產(chan) 生無晶柱的不規則表麵，表麵溝裂分割，過於(yu) 光滑。此時將影響牙釉質性能。乳牙牙釉質較恒牙牙釉質結構混亂(luan) ，缺少恒牙特有的釉質典型結構，即晶柱大而無序，表麵有無晶柱層。因此，視覺上乳牙更白、不透明。激光照射後，乳牙牙釉質與(yu) 恒牙變化相似，但更不規則，晶柱中心及周圍都有部分破壞，牙釉質表麵不規則。

切割牙本質時，考慮到牙本質組成中水及有機物含量上升，能量選擇要低於(yu) 牙釉質。鉺激光作用於(yu) 牙本質主要是水介導的光機械作用和產(chan) 生的衝(chong) 擊波去除碎屑和玷汙層。激光照射後牙本質表麵粗糙、起伏不平；牙本質小管開放，表麵幹淨，無玷汙層。此外，管間牙本質和管周牙本質中水含量不同，前者水含量更多，激光照射後去除組織更多，出現選擇性熔融，表現為(wei) 管周牙本質凸起，管間牙本質凹陷的袖口樣改變（cuff-like）。

Zhang等發現，一定範圍內(nei) ，隨Er∶YAG激光能量升高，洞底牙本質成波浪狀起伏程度增加，牙本質小管開口清晰，排列層次分明。但過高功率激光會(hui) 損傷(shang) 牙本質，出現牙本質熔融、裂隙、碳化等。乳牙牙本質小管較恒牙直徑更小，牙本質小管密度低、間隙更大，含水量大於(yu) 恒牙。因此推薦乳牙激光參數低於(yu) 恒牙。

相較於(yu) 傳(chuan) 統渦輪去腐方式，鉺激光還有一個(ge) 優(you) 勢在於(yu) 其安全性。鉺激光可有效控製熱副反應，使牙髓最小幅度升溫。傳(chuan) 統渦輪鑽去腐過程中噴水不到位可對牙髓產(chan) 生不良熱反應。當牙髓組織升溫5.5℃，可對牙髓造成不可逆的損傷(shang) 。Öztürk等報道，高速渦輪手機備洞後即刻牙髓急劇升溫，可較牙髓溫度（37℃）升高20℃，若噴水降溫不足可超過70℃。相較之下，Er∶YAG激光作用組織表淺、穿透能力低，通常使用非接觸式治療，水霧冷卻係統可直接作用於(yu) 預備牙麵，充分降溫，降低熱副反應。

Krmek等檢測Er∶YAG激光備洞時髓腔溫度變化，設置100μs的脈寬、水霧50mL/min的條件，先預備牙釉質，然後預備牙本質。結果發現，預備牙釉質時，400mJ，15Hz參數下髓腔升溫最高［（1.99±0.28）℃］，320mJ，10Hz參數下髓腔升溫最低［（0.70±0.18）℃］；預備牙本質時，340mJ，10Hz參數下髓腔升溫最高［（1.37±0.42）℃］，200mJ，5Hz參數下髓腔升溫最低［（0.43±0.18）℃］。結論認為(wei) ，Er∶YAG激光備洞能量下是安全的，不會(hui) 造成髓腔溫度顯著上升。相較於(yu) 激光使用頻率，能量對溫度影響更大。此外，接近牙髓處，可通過降低輸出能量，調高水汽降溫來實現對牙髓的保護。對於(yu) 一些齲壞近髓的患牙有一定的優(you) 勢。

2.2 組織處理

低能量（指稍高於(yu) 切割閾值能量）鉺激光可粗化、清理牙釉質，處理後表麵形成微空泡結構。同時，也可用於(yu) 窩洞預備完成後處理牙本質，減少熱效應。臨(lin) 床上，組織處理這個(ge) 操作可用於(yu) 充填前對備洞邊緣和牙本質洞底進行處理。低能量鉺激光對牙釉質的處理不能代替酸蝕。

理想的牙釉質粘接界麵是表麵有均質的晶體(ti) ，中心杯裝凹陷，四周隆起的微結構。這種形態與(yu) 37%磷酸酸蝕20～30s後的效果相似。很少有中紅外激光照射後能產(chan) 生類似表現。激光處理後釉質更多表現為(wei) 表麵較光滑，伴少量釉突。研究報道，鉺激光處理後充填體(ti) 會(hui) 出現邊緣微滲漏問題。

謝窈等研究了乳牙在Er∶YAG激光去腐備洞後充填的微滲漏效果，認為(wei) 激光不能替代全酸蝕劑的效果，激光照射後使用自酸蝕粘接係統，充填體(ti) 邊緣適合性更好，微滲漏小。低能量鉺激光配合噴水對去腐後窩洞牙本質進行處理，激光可去除碎屑、玷汙層、細菌，減少熱效應，減少膠原纖維汽化，降低對牙本質的損傷(shang) 。

一些研究認為(wei) ，利用鉺激光對牙本質表麵進行組織處理，可提高粘接強度。當然，也有研究對此持反對觀點，具體(ti) 將在下文進行闡述。

3.對粘接強度的影響

關(guan) 於(yu) 激光預備後牙體(ti) 硬組織粘接強度的研究一直存在爭(zheng) 論。一些研究提出，滿足以下特定條件，激光預備可提升牙體(ti) 硬組織的粘接強度：特定激光參數下，激光能選擇性去除齲壞牙本質、殺菌、處理牙麵，表麵形成適合粘接的超微結構，並且不會(hui) 造成熱損傷(shang) 。然而，現有的研究並未發現能滿足以上特性的激光參數。具體(ti) 分析原因如下。

3.1牙釉質

總體(ti) 來說，與(yu) 牙本質相比，鉺激光照射對牙釉質粘接強度影響較小。這主要取決(jue) 於(yu) 釉質的粘接機理。Silverstone等提出，牙釉質的粘接界麵分為(wei) 3類，理想的粘接界麵屬於(yu) Ⅰ類，與(yu) 37%磷酸酸蝕20～30s後效果相似。鉺激光照射後，牙釉質表麵呈現為(wei) Ⅱ類，即表麵凹凸不平、晶柱凸起、周圍凹陷，該表麵不利於(yu) 粘接。因此，需要在激光照射後再次酸蝕處理表麵，以達到理想的粘接效果。研究對比傳(chuan) 統渦輪手機預備與(yu) 激光照射後牙釉質的粘接強度，發現激光照射可部分提高粘接強度。

3.2牙本質

相較於(yu) 牙釉質，鉺激光照射對牙本質粘接強度的影響較大，目前尚無定論。這也是由於(yu) 牙本質粘接機理所致。眾(zhong) 所周知，理想的牙本質粘接源於(yu) 混合層的形成。酸蝕可去除牙本質表層的礦物質，暴露膠原纖維網，親(qin) 水性單體(ti) 浸入並聚合，形成良好的嵌合結構，提高粘接強度。然而，激光照射後牙本質表麵發生微爆破，形成不規則表麵，牙本質小管開放，沒有玷汙層。表層下的牙本質由於(yu) 激光的影響也發生熱變性，出現微裂隙等影響粘接強度。

常規酸蝕後，牙本質表麵形成不規則的混合層，影響樹脂滲透，電鏡下可以見到樹脂突細短，並非理想的漏鬥狀、伴有側(ce) 枝的樹脂突。因此，大部分研究認為(wei) ，激光照射後，牙本質粘接強度下降。

另一部分認為(wei) 鉺激光處理可增加牙本質粘接強度的學者提出，在去腐後，使用低能量激光處理牙本質，這種“處理”（conditioning）是上文提到的使用低能量激光（稍高於(yu) 切割閾值的激光能量）處理牙本質表麵，以此對牙本質表麵改性，使之利於(yu) 粘接。Ramos等在自酸蝕粘接前，使用Er，Cr：YSGG激光（50mJ，30Hz，4.5J/cm2）處理被腐蝕牙本質，結果顯示粘接強度優(you) 於(yu) 傳(chuan) 統方法。

Chen等提出，使用低能量Er∶YAG激光處理牙本質或磷酸酸蝕牙本質均可提升牙本質的拉伸粘接強度。Nahas等應用Er∶YAG激光（80mJ，12.58J/cm2）也得出類似結果。目前，這種“牙本質處理”的激光能量參數尚不統一，有待於(yu) 進一步研究。同時，部分研究認為(wei) ，與(yu) 傳(chuan) 統方法相比，激光照射對牙本質粘接強度沒有影響。在一項關(guan) 於(yu) 激光去腐的Cochrane係統綜述中，激光照射後充填體(ti) 壽命以及邊緣完整性（6個(ge) 月內(nei) ）與(yu) 傳(chuan) 統渦輪相比無顯著差異，但作者同時指出，既往研究證據水平較低，需要進一步高質量的隨機對照研究來證實。

此外，學者們(men) 還測試了不同粘接係統、粘接材料對激光照射後牙本質粘接強度的影響，大部分結果傾(qing) 向於(yu) 負向作用。原因是激光照射後牙本質表層及表層下結構和組成將發生變化，研究發現表層牙本質抗酸性增加，這將影響酸蝕後表層礦物質溶解以及樹脂粘接劑滲透進入表層下的管內(nei) 牙本質小管。不充分的混合肯定會(hui) 影響粘接強度。至今，激光照射後牙本質粘接強度的變化仍無定論。首先源於(yu) 鉺激光在組織切割和組織處理上的參數設定沒有金標準，不同研究之間難以進行比較。其次是粘接劑係統和粘接材料品牌眾(zhong) 多，沒有統一。最後是缺乏高質量的臨(lin) 床隨機對照研究。對牙本質粘接強度的進一步研究需要對激光處理後牙本質變化有深入了解，分析牙本質變化的方法可借鑒材料分析方法。

綜上，鉺激光在齲病治療中應用廣泛，它可以精確地微創預備，溫和無振動，為(wei) 患者提供良好的就診體(ti) 驗。同時能殺菌、處理牙麵、控製熱副反應。盡管激光照射後牙本質粘接強度的變化仍無定論，但相較於(yu) 其他激光，鉺激光仍具有眾(zhong) 多優(you) 勢，可作為(wei) 傳(chuan) 統渦輪手機的替代品，實現微創保守的治療理念。

來源：杜晴,王霄,張筍.鉺激光在齲病治療中的應用研究進展[J].中國實用口腔科雜誌,2020,13(03):178-183.