冷熱循環(huán)對(duì)Er:YAG激光以及車(chē)針備洞后牙本質(zhì)和玻璃離子粘結(jié)剪切強(qiáng)度的影響

朱 瓊，王 洋，方溢云，于春梅

(佛山市第一人民醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心，廣東佛山528000)

當(dāng)臨床操作中使用高速手機(jī)磨除牙體組織時(shí)，車(chē)針的震動(dòng)、產(chǎn)熱、冷水等刺激會(huì)使患者產(chǎn)生不適。激光切割牙體組織時(shí)，則能避免傳統(tǒng)渦輪機(jī)鉆震動(dòng)、噪音的不足，其中Er:YAG激光以其安全、高效、精確切割牙體硬組織的能力而成為目前激光牙醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者嘗試用Er:YAG激光切割牙體硬組織，并報(bào)道了Er:YAG激光處理后的牙體與粘結(jié)劑的粘結(jié)效果［1-2］。但在復(fù)雜的口腔環(huán)境中，溫度和濕度變化也會(huì)影響牙科材料的遠(yuǎn)期粘結(jié)效果。本實(shí)驗(yàn)采用Er:YAG激光與車(chē)針備洞兩種方法，并模擬口腔環(huán)境進(jìn)行12 000次冷熱循環(huán)，以評(píng)價(jià)兩種備牙方法對(duì)玻璃離子剪切強(qiáng)度的影響。

1 材料和方法

1.1 樣本制備

選擇2012-06—2012-08就診于我院口腔醫(yī)學(xué)中心因正畸減數(shù)拔除的上頜第一前磨牙40個(gè)，排除標(biāo)準(zhǔn):①體視顯微鏡下觀察牙根有明顯裂痕;②氟斑牙、四環(huán)素牙以及釉質(zhì)發(fā)育不全;③牙根表面齲損或有充填材料。所有離體牙均刮除牙石及根面的牙周膜，放人10 g/L麝香草酚液中備用。

將40個(gè)離體牙用低速金剛圓鋸自釉牙骨質(zhì)界下5 mm截去牙根，并分為頰舌兩半，完全去除頰舌側(cè)釉質(zhì)，暴露牙本質(zhì)，依次使用#320、#400、#600砂紙打磨牙面，形成平滑均一的牙本質(zhì)表面。最后用自凝塑料包埋，制作成80個(gè)試件。

1.2 方法

80個(gè)試件隨機(jī)分為 A、B、C、D 4組(n=20)。

A組:采用Er:YAG激光機(jī)(Kavo公司，德國(guó))照射后粘結(jié)Fuji IX玻璃離子水門(mén)汀(富士公司，日本)。Er:YAG激光波長(zhǎng) 2 940 nm，輸出能量250 mJ、頻率 4 Hz、光斑直徑 1 mm、照射距離12 mm，在有水噴霧的狀態(tài)下垂直照射［3］。Fuji IX粘結(jié)時(shí)壓入內(nèi)徑2 mm、高2 mm的透明塑料管塑形，固化5min后涂布凡士林，浸泡在37℃的恒溫人工唾液中24 h。

B組:采用Er:YAG激光照射后粘結(jié)Fuji IX后，浸泡在37℃的恒溫人工唾液中24周，并進(jìn)行12 000次冷熱循環(huán)。每個(gè)樣本在5℃和55℃水浴中分別浸泡30 s作為冷熱循環(huán)1次，兩個(gè)水浴箱之間的延遲時(shí)間為2 s。每周進(jìn)行500次冷熱循環(huán)，24周共12 000次。

C組:用柱狀金剛砂石車(chē)針在根管顯微鏡下磨除牙本質(zhì)表面0.1 mm后粘結(jié)Fuji IX，之后浸泡在37℃的恒溫人工唾液中24 h;

D組:用柱狀金剛砂石車(chē)針在根管顯微鏡下磨除牙本質(zhì)表面0.1 mm后粘結(jié)Fuji IX，之后浸泡在37℃的恒溫人工唾液中24周，并每周進(jìn)行500次冷熱循環(huán)，24周共12 000次。

1.3 剪切強(qiáng)度測(cè)試

將所有樣本置于萬(wàn)能材料力學(xué)測(cè)試機(jī)(Instron公司，美國(guó))上，刃部厚度為0.5 mm，將加載刃部調(diào)整至與試件粘結(jié)界面緊密貼合，以1 mm/min速度加載至粘結(jié)劑斷裂脫落。自動(dòng)記錄力值(N)，并通過(guò)以下公式轉(zhuǎn)化成剪切強(qiáng)度(MPa)。剪切強(qiáng)度(MPa)=斷裂時(shí)的載荷力值(N)/樹(shù)脂粘結(jié)面積(mm2)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)表示。對(duì)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)使用單因素方差分析(one-way ANOVA)，最小顯著差法(least significant difference，LSD)用作組間比較，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

A、B、C 3組間剪切強(qiáng)度未見(jiàn)顯著差異(P＞0.05)，D組剪切強(qiáng)度明顯小于其他3組(P＜0.05)(表1)。

表1 各組剪切強(qiáng)度的方差分析

3 討論

Er:YAG激光技術(shù)在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。如齲洞洞型制備、牙體預(yù)備、修復(fù)體 的 表 面 處 理 等［4-5］。Er:YAG 激 光 波 長(zhǎng)2 940 nm，位于中紅外區(qū)，此段波長(zhǎng)正處于水及羥基磷灰石的吸收峰值，激光照射產(chǎn)生的能量大部分被水吸收，水的溫度和壓力迅速升高，引起水分子微爆裂。牙體硬組織中的羥基磷灰石對(duì)Er:YAG激光的吸收率也很高，牙體硬組織內(nèi)的水分子充分吸收激光能量，導(dǎo)致組織發(fā)生分子斷裂和體積改變，進(jìn)而使牙體硬組織碎裂［1，6］。Krmek 等［7］發(fā)現(xiàn)，在使用Er:YAG激光切割釉質(zhì)時(shí)，牙髓的溫度上升最高只有1.9℃;當(dāng)切割牙本質(zhì)時(shí)，牙髓的溫度上升最高只有0.7℃。從而可以說(shuō)明在備洞過(guò)程中Er:YAG激光的大部分能量被水吸收轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，產(chǎn)熱較少，不會(huì)對(duì)深層組織造成熱損傷。此外，有學(xué)者用Er:YAG激光切割牙體硬組織后，電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)牙體表面沒(méi)有玷污層，牙本質(zhì)小管開(kāi)放，也無(wú)熔融和炭化的現(xiàn)象［8］，說(shuō)明Er:YAG激光對(duì)牙體硬組織有著良好的切割能力。

玻璃離子水門(mén)汀具有良好的生物相容性、對(duì)牙髓刺激性小、粘結(jié)力大、低熱膨脹系數(shù)、顏色較為美觀等優(yōu)點(diǎn)。Fuji IX除具備玻璃離子產(chǎn)品所有的出色性能外，且物理強(qiáng)度高于傳統(tǒng)玻璃離子材料，可用于后牙窩洞充填。它通過(guò)氫鍵與牙體組織中的鈣離子發(fā)生化學(xué)結(jié)合，故產(chǎn)生強(qiáng)有力的粘結(jié)效果，無(wú)需傳統(tǒng)酸蝕、粘結(jié)，可最大程度的保留健康牙體組織，而且接近于牙體組織的熱膨脹系數(shù)，保證良好的邊緣封閉性［9］。

體外冷熱循環(huán)試驗(yàn)和長(zhǎng)期水保存是檢驗(yàn)粘結(jié)耐久性的最常用方法之一［10］。冷熱循環(huán)具體溫度設(shè)置有很多種，其中采用最多的是5℃ ～55℃。冷熱循環(huán)的次數(shù)，至少要模擬2 000次以上才能達(dá)到檢測(cè)耐久性的意義［11］。冷熱循環(huán)產(chǎn)生的熱應(yīng)力與材料的熱膨脹系數(shù)不一致，正好模擬了口腔內(nèi)的情況。本實(shí)驗(yàn)采用每周循環(huán)500次，并持續(xù)24周來(lái)模擬長(zhǎng)期口腔環(huán)境［12］。

有研究顯示Er:YAG激光備洞與車(chē)針備洞對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度沒(méi)有影響［13］。本實(shí)驗(yàn)中，兩組在冷熱循環(huán)之前的剪切強(qiáng)度未見(jiàn)顯著差異。但是在經(jīng)過(guò)冷熱循環(huán)之后，車(chē)針備洞組的剪切強(qiáng)度明顯降低，Er:YAG激光組明顯高于車(chē)針備洞組。說(shuō)明牙本質(zhì)的不同預(yù)備方法影響玻璃離子的遠(yuǎn)期粘結(jié)效果。在形態(tài)學(xué)上，Er:YAG激光處理過(guò)的牙本質(zhì)表面無(wú)玷污層，牙本質(zhì)小管開(kāi)放。這種凹坑狀的表面有利于粘結(jié)材料的結(jié)合，同時(shí)玻璃離子的黏性和流動(dòng)性可以與牙本質(zhì)表面的凹坑有效地結(jié)合［8］。Er:YAG激光產(chǎn)生的熱能還會(huì)造成牙表面化學(xué)組成的變化，牙本質(zhì)表面鈣、磷增多［14］。玻璃離子中的羧基可以與之更好地結(jié)合，因此粘結(jié)強(qiáng)度衰減較慢。

Er:YAG激光安全、高效，在提高牙表面粘結(jié)強(qiáng)度方面有一定作用。但Er:YAG激光窩洞制備也有很多不足之處:與車(chē)針備洞相比，Er:YAG激光手感較差，激光脈沖的點(diǎn)位難以控制，備洞的深度也不易掌握。而且Er:YAG激光對(duì)釉質(zhì)和牙本質(zhì)的切割效率存在差異，切割不同組織時(shí)需要調(diào)換不同的功率，從而影響操作的便捷性。這些問(wèn)題都需要我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦羞M(jìn)一步地研究與探討。

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