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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童口腔科

自1960年Maiman發明第一臺紅寶石激光器開始，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）激光可用于牙體硬組織預備；第二年又批準了鉺，鉻∶釔鈧鎵石榴石（Er，Cr∶YSGG）激光可用于軟硬組織治療。

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。相較于其他去腐方法，激光具有噪音小、無振動、熱副反應小的特點，易被兒童、青少年以及牙科恐懼癥患者接受。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床研究進展做一綜述。

1.鉺激光的作用原理

Er∶YAG激光與Er，Cr∶YSGG激光波長分別為2940nm與2780nm，與牙體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。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50%、30%、20%。相較于其他激光，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5～7μm，Er，Cr∶YSGG激光為15～21μm。

由于水對鉺激光的吸收系數很大，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較小，是一種安全高效的激光。鉺激光的作用機制有2種，包括：熱效應和熱機械效應。熱效應是指牙體組織中的水吸收激光能量，產生超高溫汽化，組織內壓力超過結構耐受強度后，硬組織發生微爆破。

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

2.鉺激光的作用效果

鉺激光的作用效果主要取決于能量、脈沖寬度、照射時間和水冷卻4個因素。激光對牙體組織的作用效果分為組織切割和組織處理。組織切割是指去除齲壞的牙體組織，只有超過切割閾值才能切割組織。目前認為，鉺激光對牙釉質的切割閾值為10～20J/cm2 ，牙本質為2.8～14J/cm2 。組織處理是指通過低切除能量（指稍高于切割閾值能量）照射牙體組織，對牙釉質和牙本質表面進行改性。具體介紹如下。

2.1組織切割

鉺激光能量被組織吸收后產熱，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、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后一步。因為激光預備牙體組織的效率顯著低于傳統渦輪機。

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

當能量進一步升高（350mJ，10Hz，178J/cm2），表面將產生無晶柱的不規則表面，表面溝裂分割，過于光滑。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，缺少恒牙特有的釉質典型結構，即晶柱大而無序，表面有無晶柱層。因此，視覺上乳牙更白、不透明。激光照射后，乳牙牙釉質與恒牙變化相似，但更不規則，晶柱中心及周圍都有部分破壞，牙釉質表面不規則。

切割牙本質時，考慮到牙本質組成中水及有機物含量上升，能量選擇要低于牙釉質。鉺激光作用于牙本質主要是水介導的光機械作用和產生的沖擊波去除碎屑和玷污層。激光照射后牙本質表面粗糙、起伏不平；牙本質小管開放，表面干凈，無玷污層。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，激光照射后去除組織更多，出現選擇性熔融，表現為管周牙本質凸起，管間牙本質凹陷的袖口樣改變（cuff-like）。

Zhang等發現，一定范圍內，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。但過高功率激光會損傷牙本質，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，含水量大于恒牙。因此推薦乳牙激光參數低于恒牙。

相較于傳統渦輪去腐方式，鉺激光還有一個優勢在于其安全性。鉺激光可有效控制熱副反應，使牙髓最小幅度升溫。傳統渦輪鉆去腐過程中噴水不到位可對牙髓產生不良熱反應。當牙髓組織升溫5.5℃，可對牙髓造成不可逆的損傷。?ztürk等報道，高速渦輪手機備洞后即刻牙髓急劇升溫，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，水霧冷卻系統可直接作用于預備牙面，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，然后預備牙本質。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，Er∶YAG激光備洞能量下是安全的，不會造成髓腔溫度顯著上升。相較于激光使用頻率，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。對于一些齲壞近髓的患牙有一定的優勢。

2.2 組織處理

低能量（指稍高于切割閾值能量）鉺激光可粗化、清理牙釉質，處理后表面形成微空泡結構。同時，也可用于窩洞預備完成后處理牙本質，減少熱效應。臨床上，組織處理這個操作可用于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面是表面有均質的晶體，中心杯裝凹陷，四周隆起的微結構。這種形態與37%磷酸酸蝕20～30s后的效果相似。很少有中紅外激光照射后能產生類似表現。激光處理后釉質更多表現為表面較光滑，伴少量釉突。研究報道，鉺激光處理后充填體會出現邊緣微滲漏問題。

謝窈等研究了乳牙在Er∶YAG激光去腐備洞后充填的微滲漏效果，認為激光不能替代全酸蝕劑的效果，激光照射后使用自酸蝕粘接系統，充填體邊緣適合性更好，微滲漏小。低能量鉺激光配合噴水對去腐后窩洞牙本質進行處理，激光可去除碎屑、玷污層、細菌，減少熱效應，減少膠原纖維汽化，降低對牙本質的損傷。

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

3.對粘接強度的影響

關于激光預備后牙體硬組織粘接強度的研究一直存在爭論。一些研究提出，滿足以下特定條件，激光預備可提升牙體硬組織的粘接強度：特定激光參數下，激光能選擇性去除齲壞牙本質、殺菌、處理牙面，表面形成適合粘接的超微結構，并且不會造成熱損傷。然而，現有的研究并未發現能滿足以上特性的激光參數。具體分析原因如下。

3.1牙釉質

總體來說，與牙本質相比，鉺激光照射對牙釉質粘接強度影響較小。這主要取決于釉質的粘接機理。Silverstone等提出，牙釉質的粘接界面分為3類，理想的粘接界面屬于Ⅰ類，與37%磷酸酸蝕20～30s后效果相似。鉺激光照射后，牙釉質表面呈現為Ⅱ類，即表面凹凸不平、晶柱凸起、周圍凹陷，該表面不利于粘接。因此，需要在激光照射后再次酸蝕處理表面，以達到理想的粘接效果。研究對比傳統渦輪手機預備與激光照射后牙釉質的粘接強度，發現激光照射可部分提高粘接強度。

3.2牙本質

相較于牙釉質，鉺激光照射對牙本質粘接強度的影響較大，目前尚無定論。這也是由于牙本質粘接機理所致。眾所周知，理想的牙本質粘接源于混合層的形成。酸蝕可去除牙本質表層的礦物質，暴露膠原纖維網，親水性單體浸入并聚合，形成良好的嵌合結構，提高粘接強度。然而，激光照射后牙本質表面發生微爆破，形成不規則表面，牙本質小管開放，沒有玷污層。表層下的牙本質由于激光的影響也發生熱變性，出現微裂隙等影響粘接強度。

常規酸蝕后，牙本質表面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，并非理想的漏斗狀、伴有側枝的樹脂突。因此，大部分研究認為，激光照射后，牙本質粘接強度下降。

另一部分認為鉺激光處理可增加牙本質粘接強度的學者提出，在去腐后，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（稍高于切割閾值的激光能量）處理牙本質表面，以此對牙本質表面改性，使之利于粘接。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于傳統方法。

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，有待于進一步研究。同時，部分研究認為，與傳統方法相比，激光照射對牙本質粘接強度沒有影響。在一項關于激光去腐的Cochrane系統綜述中，激光照射后充填體壽命以及邊緣完整性（6個月內）與傳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，學者們還測試了不同粘接系統、粘接材料對激光照射后牙本質粘接強度的影響，大部分結果傾向于負向作用。原因是激光照射后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，這將影響酸蝕后表層礦物質溶解以及樹脂粘接劑滲透進入表層下的管內牙本質小管。不充分的混合肯定會影響粘接強度。至今，激光照射后牙本質粘接強度的變化仍無定論。首先源于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。其次是粘接劑系統和粘接材料品牌眾多，沒有統一。最后是缺乏高質量的臨床隨機對照研究。對牙本質粘接強度的進一步研究需要對激光處理后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，為患者提供良好的就診體驗。同時能殺菌、處理牙面、控制熱副反應。盡管激光照射后牙本質粘接強度的變化仍無定論，但相較于其他激光，鉺激光仍具有眾多優勢，可作為傳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].中國實用口腔科雜志,2020,13(03):178-183.