激光活化蕩洗在根管預(yù)備中的作用

蔡辰，江千舟

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院·廣州口腔疾病研究所·口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510140

根管治療術(shù)是治療牙體牙髓及根尖周疾病的主要方法，其核心在于清除根管內(nèi)的炎癥牙髓及感染物質(zhì)，如糞腸球菌，牙組織碎屑等。傳統(tǒng)的機(jī)械預(yù)備和化學(xué)預(yù)備方法對(duì)感染的清除仍不徹底，激光的應(yīng)用為更高效完善的根管清潔提供了可能。自1960年由Maiman引入第1臺(tái)紅寶石激光器，1971年被Weichman應(yīng)用于牙體牙髓病學(xué)領(lǐng)域 之后，激光在牙體牙髓病治療中的起著越來越重要的作用。 其中，以Er:YAG激光為主要媒介的激光活化蕩洗(laser-activated Irrigation,LAI)技術(shù)在根管預(yù)備環(huán)節(jié)展現(xiàn)了良好的清潔效果，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。該文回顧了近年來LAI應(yīng)用于根管治療的相關(guān)文獻(xiàn)，論述了LAI的作用原理，作用效果的影響因素，臨床參數(shù)的設(shè)置和配伍沖洗劑的選擇，以期對(duì)LAI的臨床應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 激光活化蕩洗概述

激光活化蕩洗（laser-activated irrigation,LAI）是指在根管治療中利用激光激活蕩洗液，提升殺菌清效率果并使其在根管內(nèi)產(chǎn)生高速流體運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到清除菌斑生物膜，牙本質(zhì)碎屑和玷污層之效果的一種根管沖洗方式[1]。LAI相較于傳統(tǒng)的超聲蕩洗和注射器沖洗，可以達(dá)到更為理想的清潔效果，其原因主要在于LAI可以在根管內(nèi)產(chǎn)生更大范圍，更高流速的流體運(yùn)動(dòng)[2]，并有效激活根管沖洗劑，提升沖洗劑的消毒殺菌效果[3]。

在臨床實(shí)踐中，LAI所使用的激光主要為Er:YAG激光（波長2 940 nm）和Er,Cr:YSGG激光（波長2 780 nm）。其中，Er:YAG激光的波長與水的吸收峰值（3 000 nm）最為接近，其能量能夠被沖洗液劇烈吸收產(chǎn)生大量氣泡，故較常用于LAI操作。

光子引導(dǎo)的光聲流效應(yīng)(photon-initiated Photoacoustic Streaming,PIPS)是LAI的的一種改進(jìn)形式，其本質(zhì)是Er:YAG激光在低能量設(shè)置模式下（20 mJ，15 Hz，脈沖時(shí)長50μs）通過光聲流和光機(jī)械作用在根冠內(nèi)產(chǎn)生空穴效應(yīng)和沖擊波，并擴(kuò)散到根管系統(tǒng)；其特點(diǎn)在于在Er:YAG激光裝置上安裝了特殊的錐形工作尖，使得激光能量在根管中主要以橫向傳播，有效減輕了LAI操作中沖洗液根尖孔溢出和牙體硬組織熱損傷（溫度升高<1.5℃）等問題，并可以有效提升根管沖洗的效率[4]。此外，PIPS在根管再治療術(shù)中也可起到輔助蕩洗，清理根充糊劑等作用[5]。

2 激光活化蕩洗的作用機(jī)制

2.1 光熱效應(yīng)

激光聯(lián)合沖洗劑進(jìn)行化學(xué)預(yù)備產(chǎn)生的光機(jī)械作用可迅速激活沖洗劑，顯著提升沖洗劑的滲透性和化學(xué)性能。LAI所產(chǎn)生的光化效應(yīng)能使多種生物大分子的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂并形成新鍵，使得其原本的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，達(dá)到去除細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物的效果[6]。此外，脈沖發(fā)射產(chǎn)生的熱效應(yīng)可使根管壁牙本質(zhì)熔融和重結(jié)晶，暴露牙本質(zhì)小管，增加牙本質(zhì)通透性并殺滅根管內(nèi)的細(xì)菌[7]。

2.2 空穴效應(yīng)

氣泡使根管內(nèi)沖洗液的體積急劇膨脹，根管內(nèi)壓力升高使沖洗液流出根管，此為初級(jí)空穴效應(yīng)。初始?xì)馀萜屏押?，其周圍沖洗液的壓力發(fā)生急劇變化，氣體流入根管，較小的氣泡凝結(jié)成形，此為次級(jí)空穴效應(yīng)。初級(jí)和次級(jí)空穴效應(yīng)的空化氣泡都可發(fā)出沖擊波和微噴氣，對(duì)牙本質(zhì)表面施加剪切應(yīng)力，以達(dá)到去除碎屑和玷污層的效果。

2.3 蕩洗作用

激光與沖洗劑作用產(chǎn)生大量氣泡。氣泡的產(chǎn)生和破裂都伴隨有根管內(nèi)液體體積的變化以及復(fù)雜的流體力學(xué)效應(yīng)，使沖洗液在根管內(nèi)劇烈震蕩。值得指出的是，激光產(chǎn)生的氣泡和高速流體具有特殊的力學(xué)性質(zhì)。脈沖會(huì)加速氣泡的產(chǎn)生及破裂進(jìn)程，伴隨有根管內(nèi)的壓力瞬變。每一次脈沖都會(huì)使流體獲得新的加速度，導(dǎo)致流體內(nèi)的慣性力不斷升高。相比之下，注射器沖洗和超聲沖洗只能產(chǎn)生粘性應(yīng)力[8]。在流體力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，PIPS組蕩洗液的流速在根冠部分>3 m/s，在根管中段及根尖區(qū)域也有0.3 m/s；相比之下，超聲蕩洗組蕩洗液的流速在根冠部僅為約0.03 m/s，且在距超聲工作尖2 mm以外的范圍檢測不到流體運(yùn)動(dòng)。此外，PIPS組中檢測到了在根管內(nèi)上下兩個(gè)方向的大范圍流體運(yùn)動(dòng)，漩渦狀流體的產(chǎn)生以及局部顯著的流速差，可以導(dǎo)致剪切應(yīng)力的產(chǎn)生[9]。綜上，LAI可在根管中產(chǎn)生可觀的蕩洗作用，其效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)沖洗方式。

2.4 摩西效應(yīng)（Moses Effect）

激光可以產(chǎn)生電磁場。在電磁場作用下氣泡/流體界面的形變被稱為摩西效應(yīng)[10]。摩西效應(yīng)的作用表現(xiàn)為流體的表面張力減低，粘性增加和蒸發(fā)率的顯著提升。這使得LAI激發(fā)氣泡的效率更高，可獲得更好的根管預(yù)備效果。

3 激光活化蕩洗的影響因素

3.1 氣泡的幾何形態(tài)與分布

氣泡的破裂速率及其發(fā)出的沖擊波大小主要取決于細(xì)胞的幾何形態(tài)。體外實(shí)驗(yàn)顯示，一般情況下氣泡的大小越大，其破裂釋放的能量越強(qiáng)。氣泡的球狀程度（一定半徑范圍內(nèi)的曲率）越高，發(fā)出的沖擊波越強(qiáng)，所呈現(xiàn)的清潔效果越好。此外，氣泡會(huì)附著在臨近組織表面，破裂時(shí)可產(chǎn)生沖擊波。由此可以推斷當(dāng)氣泡產(chǎn)生的范圍越大，分散/覆蓋于組織表面的氣泡越多，對(duì)組織表面的消毒效果越好。

3.2 光纖頭的位置與形狀

研究表明，在根管模型中使用LAI，內(nèi)部柱面（光纖頭）上的剪切應(yīng)力高于外部柱面（根管壁）上的剪切應(yīng)力。且當(dāng)根管直徑隨著高度升高，氣泡產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化幅度及流體的平均流速降低。因此，剪切應(yīng)力在激光光纖頭附近最高，LAI的作用效果在此區(qū)域最為明顯。

光纖頭尖端的形狀對(duì)激光脈沖的能量傳遞方向有重要影響。例如，圓錐型的光纖頭尖端可以在流體中產(chǎn)生顯著的攪動(dòng)效果。調(diào)整光纖頭尖端的形狀（如錐形）可以使能量偏向于橫向傳遞，減少光纖頭方向的正面?zhèn)鬟f，以減輕對(duì)根管的正面壓力并提升治療的安全性[11]。

3.3 光纖頭放置的位置

對(duì)于鉺激光而言，有研究表明光纖頭所放置的位置應(yīng)為距解剖根尖2～3 mm處；亦有觀點(diǎn)認(rèn)為應(yīng)放置在距根尖止點(diǎn)5 mm處以減少?zèng)_洗劑溢出根尖孔。

對(duì)于PIPS而言，有研究證實(shí)光纖頭的位置不影響對(duì)根管的清理效果，因此PIPS光纖頭放置在髓腔中即可完成活化蕩洗[12]。

3.4 激光參數(shù)設(shè)置

臨床采用的LAI常用參數(shù)為：0.3～1.8 W，10～20 Hz，20～700 mJ；作用時(shí)間10～60 s，間隔時(shí)間20～30 s。

目前臨床推薦的PIPS參數(shù)為：0.15～0.5 W，10～20 Hz，20 mJ;作用時(shí)間30 s，間隔時(shí)間30 s[13]。

4 激光活化蕩洗配伍沖洗劑的選擇

4.1 次氯酸鈉

次氯酸鈉作為臨床最常用的沖洗劑，具有高效的殺菌作用和良好的有機(jī)組織溶解性能。次氯酸鈉溶液中的有效氯分子直接接觸并氧化消解有機(jī)成分（牙本質(zhì)碎屑，細(xì)菌等）是其產(chǎn)生清潔效應(yīng)的主要機(jī)制。Macedo等[14]的研究證實(shí)不同濃度的次氯酸鈉在LAI作用下，有效氯的反應(yīng)比例（percentage of Chlorine Loss）是相同的。推測在一定濃度范圍內(nèi)，足量，低濃度的次氯酸鈉沖洗可以獲得與高濃度相當(dāng)?shù)臎_洗效果。

4.2 氯己定（CHX）

不同濃度的CHX對(duì)革蘭陽性菌，革蘭陰性菌和多種真菌都有顯著的藥物作用。臨床常用CHX的濃度范圍為0.02%～2%。值得指出的是，CHX與次氯酸鈉可發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生對(duì)氯苯胺；對(duì)氯苯胺是一種致癌劑，且可導(dǎo)致牙本質(zhì)小管封閉。因此，在使用CHX進(jìn)行根管沖洗時(shí)應(yīng)先用過氧化氫或生理鹽水去除次氯酸鈉。

4.3 乙二胺四乙酸（EDTA）

EDTA聯(lián)合鉺激光進(jìn)行激光活化蕩洗可有效去除菌斑生物膜。EDTA是一種金屬螯合劑，通過與羥基磷灰石中的鈣離子形成絡(luò)合物的方式溶解無機(jī)成分，與次氯酸按溶解有機(jī)成分的作用互為補(bǔ)充。Guidotti等[15]的實(shí)驗(yàn)表明Er:YAG激光依次聯(lián)合2.5%次氯酸鈉和17%EDTA沖洗，在根尖1/3區(qū)域仍能取得良好的玷污層去除效果。

目前推薦的臨床操作為：以次氯酸鈉和17%EDTA作為主要沖洗方法進(jìn)行激光活化蕩洗，使用過氧化氫溶液去除有效氯后，以2%CHX作封藥前的最終沖洗[16]。

5 小結(jié)

該文對(duì)LAI的原理機(jī)制，作用過程，影響因素和參數(shù)設(shè)置進(jìn)行了介紹，以期在理論上解釋LAI在化學(xué)預(yù)備過程中所起的作用。此外，由于LAI對(duì)根管清潔作用的多種效應(yīng)皆與氣泡的產(chǎn)生于破裂有密切關(guān)系，該文所作的部分總結(jié)有助于根據(jù)氣泡的特性判斷或預(yù)測其作用效果。