不同功率鉺，鉻:釔鈧鎵石榴石激光照射對牙釉質(zhì)表面再礦化效果比較的實(shí)驗(yàn)研究

劉雪陽，劉海江

·口腔醫(yī)學(xué)·

不同功率鉺，鉻:釔鈧鎵石榴石激光照射對牙釉質(zhì)表面再礦化效果比較的實(shí)驗(yàn)研究

劉雪陽，劉海江

目的研究經(jīng)不同功率的鉺，鉻:釔鈧鎵石榴石(erbium， chromium:yttium-scandium-gallium-garnet，Er，Cr:YSGG)激光照射后，牙釉質(zhì)表面經(jīng)唾液再礦化效果的差異。方法將正畸拔除的 66 顆第一前磨牙去除牙根后切開牙冠為頰舌兩側(cè)，制成 132 個樣本，按照 Er， Cr:YSGG 激光照射功率不同分為 6 組，分別為A 組( 對照組) 以及 B 組(0.5 W) 、C 組(0.75 W) 、D 組(1 W) 、E 組(1.5 W) 和 F 組(2 W)5 個實(shí)驗(yàn)組。 各實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過相應(yīng)功率激光照射后，頰側(cè)樣本浸泡于生理鹽水中備用，舌側(cè)樣本浸泡于唾液中進(jìn)行再礦化處理，2周后比較各組樣本經(jīng)唾液再礦化前后顯微結(jié)構(gòu)和顯微硬度的差異。結(jié)果掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，各實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過2 周浸泡后，均出現(xiàn)不同程度的再礦化，其中以 D 組再礦化效果最明顯。 顯微硬度分析顯示，除 A 組外，各實(shí)驗(yàn)組再礦化前后的顯微硬度值均有明顯改變(P＜0.05)，其中以 D 組增加最明顯。結(jié)論經(jīng)不同功率的 Er，Cr:YSGG 激光照射后，牙釉質(zhì)經(jīng)過 2 周的唾液浸泡，均出現(xiàn)再礦化，其中以 1 W 功率組再礦化效果最佳。

鉺，鉻:釔鈧鎵石榴石激光；再礦化；顯微硬度

鉺，鉻:釔鈧鎵石榴石(erbium，chromium:yttiumscandium-gallium-garnet，Er，Cr:YSGG) 激光，又稱水激光，最先由美國 Biolase 公司應(yīng)用于口腔治療[1]。自從 Er，Cr:YSGG 激光應(yīng)用于口腔治療，為口腔治療帶來了重大突破。 它具有微創(chuàng)、安全、方便、無痛等特點(diǎn)，近年來已成為臨床中重要的治療工具。 目前，激光已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域，其中以治療齲病、牙本質(zhì)過敏癥、蓋髓術(shù)、牙髓切斷術(shù)、根管治療術(shù)以及牙周疾病的研究較多[2]。 本實(shí)驗(yàn)利用 Er，Cr:YSGG 對牙齒硬組織去除量少而精確的特點(diǎn)，研究經(jīng)不同功率 Er，Cr:YSGG 照射后牙釉質(zhì)的再礦化能力，以期為臨床早期齲病的預(yù)防提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣本 上海市口腔醫(yī)院因正畸減數(shù)拔除的上頜第一前磨牙 92 顆，根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)挑選66 顆。 納入標(biāo)準(zhǔn):①患者年齡 14～16 歲；②患者口腔衛(wèi)生良好。 排除標(biāo)準(zhǔn):①牙冠不完整，體視顯微鏡下觀察有明顯裂痕；②氟斑牙、四環(huán)素牙以及釉質(zhì)發(fā)育不全；③釉質(zhì)表面齲壞或有充填材料。

1.1.2 設(shè)備 Er，Cr:YSGG 激光、MGG6-6 藍(lán)寶石工作尖( 美國 Biolase 公司) ；HITACHI SU8010 掃描電鏡(日本日立公司)；顯微硬度儀(FM-700，日本FUTURE-TECH 公司)。

1.1.3 唾樣采集 采集唾液前征得患者同意，簽署知情同意書。 共采集唾液 6 份，每份 15 mL。 唾液收集時間均為 16:00～17:00，在安靜的環(huán)境中進(jìn)行。收集前 1 h 禁食、禁水。 放松、靜坐且無任何刺激的情況下，將頭前傾，向預(yù)冷的燒杯內(nèi)吐唾液。 收集的非刺激性唾液倒入冰塊預(yù)冷的 15 mL 離心管中，密封后放入冰盒，30 min 內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。 唾液樣本每毫升分裝在 1.5 mL 的離心管內(nèi)，封口膜封口，在-80 ℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)樣本制備 先將符合標(biāo)準(zhǔn)的 66 個離體牙進(jìn)行編號(1～66 號)，切片機(jī)截去牙根，并切開牙冠頰舌兩側(cè)，分制成 132 個釉質(zhì)塊，同時按頰舌側(cè)進(jìn)行編號(1B，1L～66B，66L)。 每個釉質(zhì)塊的厚度不小于 3 mm。 在樣 本 表 面中央預(yù)留 3 mm × 3 mm 釉質(zhì)，其余部分涂布指甲油隔離。 將釉質(zhì)塊用自凝塑料包埋，暴露釉質(zhì)面。 暴露的釉質(zhì)面應(yīng)和底面盡量保持平行，保存于 20 ℃生理鹽水中。

1.2.2 分組 將制備好的實(shí)驗(yàn)樣本根據(jù) Er，Cr: YSGG 激光不同的處理?xiàng)l件分成 6 組，同一牙的頰舌面2個樣本保證在同一組。A組為對照組。以Er，Cr:YSGG 激光不同照射功率分為 5 個實(shí)驗(yàn)組，B組(0.5 W) 、C 組(0.75 W) 、D 組(1 W) 、E 組 (1.5 W)、F 組(2 W)，各實(shí)驗(yàn)組其他條件相同，均為 30 Hz、30%水量。

1.2.3 樣本的處理 按照實(shí)驗(yàn)分組，各實(shí)驗(yàn)組每個樣本釉質(zhì)表面使用 Er，Cr:YSGG 激光以相應(yīng)功率均勻照射 10 s，照射后樣本拋光，以上操作均由同一人完成。 完成后，按照實(shí)驗(yàn)分組，頰側(cè)樣本放入 20 ℃生理鹽水中備用；舌側(cè)樣本放入前面取好的唾液中進(jìn)行再礦化處理，37 ℃，時間為 2 周。

1.2.4 釉質(zhì)表面顯微結(jié)構(gòu)的觀察 各實(shí)驗(yàn)組每組取出同一顆牙的頰側(cè)樣本和舌側(cè)樣本(再礦化2周后)，經(jīng)常規(guī)方法固定，酒精梯度脫水，干燥，噴金，HITACHI SU8010 掃描電鏡( 工作電壓 10 kV) 觀察牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)并拍照。

1.2.5 顯微硬度測量 各實(shí)驗(yàn)組相應(yīng)的頰舌側(cè)樣本分別進(jìn)行顯微硬度測量。 使用 FM-700 型顯微硬度儀，將樣本置于載物臺上，使用維氏壓頭，載荷200 g，保持壓力 15 s 條件下形成壓痕。 沿暴露面的橫中線隨機(jī)測量5個點(diǎn)，在光鏡下測量壓痕對角線的長度，記錄相應(yīng)的維氏硬度值，取 5 個點(diǎn)的均值作為該樣本的顯微硬度值。通過比較各組間同一牙頰側(cè)樣本和舌側(cè)樣本再礦化后顯微硬度變化均值的情況，觀察各組牙釉質(zhì)再礦化效果。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用 SPSS 17.0 軟件，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用最小顯著差異法，檢驗(yàn)水準(zhǔn) α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 掃描電鏡 經(jīng)過 Er，Cr:YSGG 激光處理后，各實(shí)驗(yàn)組樣本牙釉質(zhì)表面均出現(xiàn)邊緣銳利且不規(guī)則的彈坑樣凹陷，凹陷底部起伏不平，遍布牙釉質(zhì)碎屑，且凹陷深度隨 Er，Cr:YSGG 激光功率的增強(qiáng)而加深(圖 1)。

Er，Cr:YSGG 激光處理后的各組樣本，經(jīng)唾液再礦化 2 周后，掃描電鏡下，缺損邊緣圓鈍、凹陷中牙本質(zhì)碎屑消失，且各實(shí)驗(yàn)組中均出現(xiàn)了明顯的魚鱗樣結(jié)構(gòu)，顯示出明顯的再礦化效果(圖 2)，其中以1 W 的魚鱗樣結(jié)構(gòu)最為典型即再礦化效果最佳。

2.2 牙釉質(zhì)顯微硬度分析 各實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過 Er，Cr: YSGG 激光照射后，牙釉質(zhì)的顯微硬度都出現(xiàn)明顯下降，且隨著功率的增強(qiáng)，下降越多。 經(jīng)過再礦化后，除 A 組外，各實(shí)驗(yàn)組釉質(zhì)的顯微硬度均明顯提高，其中以 D 組增高最多，與其他各實(shí)驗(yàn)組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05，表 1)。

圖 1 不同功率 Er，Cr:YSGG 激光照射后牙釉質(zhì)表面變化(電鏡×600)

圖 2 不同功率 Er，Cr:YSGG 激光照射的牙釉質(zhì)表面經(jīng)唾液再礦化 2 周后(電鏡×600)

表1 各組再礦化前后顯微硬度值及其差值( ˉx±s，kg/mm2)

3 討論

Er，Cr:YSGG 激光是近年來口腔科最為常用的一種新型水動力激光系統(tǒng)，其處理牙體硬組織不會產(chǎn)生玷污層及熱損害，去除牙體硬組織快捷有效。正是由于 Er，Cr:YSGG 激光這一系列優(yōu)點(diǎn)，有學(xué)者將之用于處理非齲性硬化牙本質(zhì)并取得了較好的臨床黏接效果[3]。 但是，預(yù)先使用 Er，Cr:YSGG 激光照射牙釉質(zhì)的點(diǎn)隙窩溝，或直接去除早期齲壞，利用口腔內(nèi)的環(huán)境，僅僅依靠唾液的再礦化能力預(yù)防齲病的發(fā)生，鮮見研究。 雖然都是利用 Er，Cr:YSGG激光在牙釉質(zhì)上進(jìn)行照射，但兩者對釉質(zhì)切割深淺、范圍的要求卻有著明顯不同。 因而，Er，Cr:YSGG激光的照射功率參數(shù)也會有所區(qū)別。

本實(shí)驗(yàn)旨在發(fā)現(xiàn)一個 Er，Cr:YSGG 激光適宜的照射條件，使得釉質(zhì)表淺的齲損或釉質(zhì)表面一些齲病易發(fā)的部位或結(jié)構(gòu)在經(jīng)過激光照射后，通過和口腔中唾液的充分接觸，就可以實(shí)現(xiàn)再礦化的效果，而不需其他處理，達(dá)到預(yù)防齲病的目的，從而降低就醫(yī)成本，提高治療效率。

本實(shí)驗(yàn)通過掃描電鏡觀察和顯微硬度測量，發(fā)現(xiàn)在選定的不同功率，使用 Er，Cr:YSGG 激光照射牙釉質(zhì)，均會造成釉質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的破壞，并且破壞程度(主要指深度)隨功率的增大而增大。 同時，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過唾液的浸泡，各實(shí)驗(yàn)組均出現(xiàn)不同程度的再礦化，其中以 1 W 再礦化效果最佳。

牙釉質(zhì)是人體硬組織中最硬的部分，沒有神經(jīng)和血管，受損后不能再生[4]。 其主要成分是磷灰石晶體及少量磷酸鹽晶體，含量高達(dá) 95%～97%，另有2% ～ 4%的結(jié)合水及 1%的有機(jī)物[5]。

牙釉質(zhì)表層的溶解(脫礦)和再建(再礦化)是一個動態(tài)的交替進(jìn)行的過程，當(dāng)脫礦占優(yōu)勢時，早期的齲損即發(fā)展為齲洞，但若及時采取再礦化措施便可阻止齲損的進(jìn)展，避免充填治療[6]。

牙釉質(zhì)再礦化是指鈣、磷和其他礦物離子沉積在正常或者部分脫礦的釉質(zhì)表面的過程。研究表明，牙釉質(zhì)的形成過程是一個非常復(fù)雜的生物礦化過程，牙釉質(zhì)的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白在牙釉質(zhì)的礦化過程中發(fā)揮了重要作用[7-8]。 ①某些蛋白質(zhì)提供礦化的模板，進(jìn)而在其表面或者間隙進(jìn)行礦化。 ②某些蛋白質(zhì)可提供形核位點(diǎn)，成為礦化首先發(fā)生的地方。這些蛋白的一級結(jié)構(gòu)中含有很多可以結(jié)合或吸附鈣的官能團(tuán)，例如磷酸化的絲氨酸、帶有羥基的谷氨酸及連續(xù)的天冬氨酸、谷氨酸等。 這些氨基酸的官能團(tuán)能夠結(jié)合溶液中的鈣磷，在蛋白表面形成過飽和狀態(tài)，便于鈣磷鹽的成核、沉積。 蛋白的磷酸化位點(diǎn)很大程度上決定了這種蛋白的形核能力。③蛋白質(zhì)進(jìn)一步調(diào)控礦物的生長，包括調(diào)控礦物的形態(tài)、尺寸、生長速率、生長方向、結(jié)晶程度等。 在某些具有折疊結(jié)構(gòu)的多肽或蛋白中的生物礦化研究中，相鄰磷酸化的絲氨酸間距與羥基磷灰石的c軸方向相鄰鈣離子之間間距吻合，因而可以調(diào)控礦物的定向生長。

雖然牙釉質(zhì)的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白在釉質(zhì)形成時發(fā)揮了非常重要的作用，但其在牙體成熟后酶解代謝消失，且不可再生[9]。 釉質(zhì)發(fā)育完成后，釉質(zhì)蛋白在表層完全消失，只存在于釉質(zhì)內(nèi)部釉柱之間。 本實(shí)驗(yàn)通過 Er，Cr:YSGG 激光照射，在一定程度上破壞了釉質(zhì)表層，從而暴露出釉質(zhì)內(nèi)部釉柱間的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，這些蛋白質(zhì)在釉質(zhì)的再礦化過程中起到了重要作用。 近幾年來，對釉原蛋白的結(jié)構(gòu)、功能、基因表達(dá)模式、釉質(zhì)形成過程中礦化期本質(zhì)的認(rèn)識以及釉質(zhì)有機(jī)基質(zhì)之間的相互作用認(rèn)識的發(fā)展，對蛋白質(zhì)自組裝和同時發(fā)生的鈣磷結(jié)晶調(diào)控的研究，使得人們能夠在實(shí)驗(yàn)室中利用一些技術(shù)在無細(xì)胞條件下合成像釉質(zhì)樣的材料[10]。 至于不同功率激光照射所得到的再礦化效果之間的差異，可能與不同功率照射下，釉柱間蛋白質(zhì)暴露的程度和范圍有關(guān)。

關(guān)于釉質(zhì)的再礦化效果，除了受釉質(zhì)蛋白的調(diào)控外，也受外部一定條件的影響。 控制釉質(zhì)晶體穩(wěn)定性的主要因素包括周圍環(huán)境(唾液)的 pH、鈣、磷、氟濃度。 當(dāng) pH 較高時，局部鈣、磷離子達(dá)到一定濃度，就趨向于晶體形成和穩(wěn)定；而當(dāng)局部 pH 降低，則導(dǎo)致晶體溶解。 口腔唾液中除了含有這些無機(jī)成分外，還有少量的有機(jī)成分，如唾液蛋白和溶酶菌等[11]，這些有機(jī)成分在礦化過程中扮演著同樣重要作用[12]。 研究發(fā)現(xiàn)，生物礦化過程中，唾液蛋白質(zhì)對礦化有明顯影響，在很大程度上決定了礦化層的結(jié)構(gòu)和礦化量[13]。 研究表明，唾液對軟化釉面有明顯的再礦化作用[14-15]。 當(dāng)唾液在過飽和狀態(tài)下，唾液中的鈣離子與釉質(zhì)中的鈣存在著動態(tài)平衡，在熱動力學(xué)作用下，可以控制牙齒的脫礦再礦化過程[16]。

綜上所述，Er，Cr:YSGG 激光照射后，牙釉質(zhì)在其微爆破去除齲壞組織的同時，能夠使釉基質(zhì)蛋白得以暴露在口腔充滿唾液的環(huán)境中，從而啟動再礦化的發(fā)生，是一種可能的早期齲病預(yù)防和治療的手段。

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Comparison of different power of the erbium， chromium:yttium-scandium-gallium-garnet laser on the remineralization effect of enamel surface

LIU Xueyang1， LIU Haijiang2
(1.Departement of Stomatology， Pudong New Area Gongli Hospital， Shanghai 200135， China；2.Departement of Endodontics， Shanghai Stomatological Hospital， Shanghai 200001， China)

ObjectiveTo explore the re-mineralization effect on enamel surface after being irradiated by different power of the erbium， chromium:yttium-scandium-gallium-garnet(Er， Cr: YSGG)laser.MethodsSixty-six intact， non-carious first premolars extracted for orthodontic reasons were used in this experiment.Each tooth crown was sectioned into buccal and lingual sides after removing the root， then we got 132 samples which were divided into 6 groups according to the irradiation power of Er， Cr:YSGG laser:the control group， 0.5 W group， 0.75 W group， 1 W group，1.5 W group， 2 W group.After being irradiated by different power of Er， Cr:YSGG Laser， the buccal samples were stored in normal saline solution and the lingual sides were soaked in saliva for 2 weeks.The enamel microscopic structure was imaged and analyzed by scanning electron microscope (SEM)and the microhardness was measured by microhardness tester.ResultsSEM observation confirmed that all the experimental groups appeared to re-mineralization phenomenon， especially the 1 W group which produced the best re-mineralization effect.The microhardness analysis showed that the microhardness values were significant changed after re-mineralization for all the experimental groups(P＜0.05) ， especially the 1 W group which showed the most significant increase.ConclusionBy being soaked in normal saline solution for 2 weeks， all the enamel samples which had been irradiated by different power of the Er， Cr:YSGG laser appeared to re-mineralization phenomenon，especially the 1 W group which produced the best re-mineralization effect.

Erbiumchromium:yttium-scandium-gallium-garnet(Er， Cr:YSGG)laser； Remineralization； Microhardness

R783.6；R454.2

A

2095-3097(2017)01-0022-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.01.006

2016-11-08 本文編輯:徐海琴)

200135 上海，上海市浦東新區(qū)公利醫(yī)院口腔科(劉雪陽)；200001 上海，上海市口腔醫(yī)院牙體牙髓科(劉海江)

劉海江，E-mail:15147664＠qq.com