不同功率水冷激光對不同表面處理種植體結(jié)構(gòu)影響的研究

趙文爽 鄭健 趙國強 劉向東 宋爽 張思佳 宋應(yīng)亮

種植體周圍炎是發(fā)生于種植體周圍組織的一種病理狀態(tài)，以種植體周圍結(jié)締組織炎癥以及支持骨的漸進性喪失為特征[1]。多篇文獻提出由于炎癥及污染物的存在使種植體表面再次成骨能力受限，目前的治療方法雖然可以消除炎癥、修復(fù)骨缺損，但難以實現(xiàn)再次骨結(jié)合[2-3]。實現(xiàn)種植體再次骨結(jié)合首要是在避免損害種植體表面的前提下，盡可能的去除種植體周圍的微生物和感染組織[4]。傳統(tǒng)的清潔方法(如刮治器、氣磨設(shè)備、超聲)都無法達到很好的清潔效果而且會改變種植體表面，而激光治療所具有的去污和消毒作用可能會對種植體周圍的創(chuàng)口愈合產(chǎn)生積極影響，而且比傳統(tǒng)機械治療有更多優(yōu)勢[5]。但高強度激光雖然可以對被污染的種植體表面顯示出相當大的殺菌和消毒作用，但也可能會造成種植體表面熔化和碳化[6]。因此，明確激光的參數(shù)設(shè)置和操作方法非常重要。本研究旨在探討不同功率的激光對于不同種植體表面的影響，從而針對不同的種植體表面制定不同的激光參數(shù)，以指導(dǎo)臨床實踐。

1 材料與方法

1.1 實驗設(shè)備與材料

收集臨床上由于種植體周圍炎拔除的噴砂酸蝕處理(SLA?非親水)的純鈦種植體3 枚(Straumann公司，瑞士)，改良噴砂酸蝕處理(INICELL?)的純鈦種植體3 枚(Thommen公司，瑞士)，陽極氧化處理(Tiunite?)的純鈦種植體3 枚(Nobel公司，瑞典)，微弧氧化處理的純鈦種植體3 枚(MDIC， 西北有色金屬研究院)。水冷激光器(波長1 064 nm Nd∶YAG激光， Genius公司， 丹麥)， 掃描電子顯微鏡(Phenom LE，荷蘭)。

1.2 種植體表面激光處理與分組

水冷激光分別設(shè)定A(2 W)、B(3 W)、C(4 W)三種不同的能量參數(shù)，并控制其他參數(shù)相同(非接觸模式， 50 Hz，水12，氣7， 60 s)，工作尖與種植體表面呈80°角，距離種植體表面1 mm，分別用A、 B、 C三種激光參數(shù)進行表面處理。

1.3 掃描電鏡觀察

種植體選擇同一截面作為實驗區(qū)，通過不同參數(shù)的激光處理后，將種植體在掃描電子顯微鏡下觀察種植體不同照射區(qū)域表面清潔程度和損傷程度的差異。

2 結(jié) 果

掃描電鏡觀察可見： SLA?非親水表面在用2 W的激光處理時，去污效果較差； 3 W和4 W的激光處理既能很好的去污又不會造成表面損傷(圖 1)。

INICELL?表面在2～4 W的激光處理中均未表現(xiàn)出任何損傷，但2 W時清潔效果欠佳， 3 W和4 W均可以達到較好的清潔效果(圖 1)。

Tiunite?表面4 W時表面可見明顯裂隙，其中2 W去污效果欠佳， 3 W與4 W去污效果相當(圖 1)。

微弧氧化表面(MDIC種植體)在2 W的激光處理時去污效果不佳； 3～4 W時組織基本去凈，但4 W時可見明顯裂隙(圖 1)。

3 討 論

種植體周圍炎是一種由細菌生物膜導(dǎo)致的多微生物厭氧感染[7]。近年來已經(jīng)有多種治療方法可以對種植體表面進行清潔，比如鈦/碳纖維刮治器、鈦刷、超聲等。然而文獻提示種植體周圍病的治療在短期內(nèi)效果顯著，但炎癥持續(xù)存在和復(fù)發(fā)的概率很高[8]。原因可能在于相對粗糙的種植體表面，一方面利于形成穩(wěn)定的骨-種植體界面；但另一方面，粗糙表面在其初始可逆結(jié)合期間保護細菌免受剪切力的影響，或可促進表面和細菌之間的相互作用，從而影響其形態(tài)和微生物特征[9]。如何徹底的凈化種植體表面，為再次骨結(jié)合創(chuàng)造一個穩(wěn)定的微環(huán)境，成為了治療種植體周圍炎的亟待解決的問題。

激光具有許多有利的特性，例如消融或汽化、止血、生物刺激以及微生物抑制和破壞，這些特性可誘導(dǎo)各種有益的治療效果和生物反應(yīng)[10]。因此，近年來激光被嘗試用于治療各種炎癥和感染性口腔疾病。其中Nd∶YAG激光器的介質(zhì)是摻釹釔鋁石榴石晶體，波長為1 064 nm，它在色素組織中滲透深度從0.5～4 mm不等[11]。根據(jù)Goncalves等[12]的體外研究，Nd∶YAG激光能夠促進污染種植體表面糞腸球菌和牙齦卟啉單胞菌的全面減少。然而這類激光主要原理是產(chǎn)生“溫熱”效應(yīng)，而溫度的升高可能會導(dǎo)致種植體表面微結(jié)構(gòu)的熔融、崩解和碳化。種植體表面的微結(jié)構(gòu)對于成骨細胞的黏附、分化有著極其重要的意義，表面結(jié)構(gòu)的變化或可直接影響到種植體再次骨結(jié)合，因此，為了安全治療，應(yīng)嚴格控制激光參數(shù)。Vassalli等[13]證明，當使用能量較低的30 mJ Nd∶YAG激光器時，種植體沒有形態(tài)改變。因此，在其規(guī)范范圍內(nèi)使用Nd∶YAG激光器的安全性得到了確認。而激光與組織的作用原理包括反射、吸收、透射和散射[14]，因此不同的表面形態(tài)勢可能也會影響激光效果。而臨床上常用的種植體種類可達數(shù)十種，隨著表面微結(jié)構(gòu)的不同，是否意味著臨床上選擇激光治療時其參數(shù)應(yīng)該隨著不同種植體表面進行調(diào)整？本研究探索了不同參數(shù)的水冷激光(Nd∶YAG激光)對不同種植體表面的去污能力和損傷的差異，發(fā)現(xiàn)噴砂酸蝕類種植體表面(SLA?非親水和INICELL?)在激光治療過程種表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性，而氧化類表面如(微弧氧化和陽極氧化)種植體表面則更容易崩解。這可能是因為噴砂酸蝕表面是將鈦先用噴砂處理后再在強酸中進行酸蝕，從而產(chǎn)生大小不同的孔洞，也就是說其表面依然是粗糙處理化的純鈦；而微弧氧化技術(shù)的主要原理是純鈦表面上原位生成氧化陶瓷膜層[15]，因此在激光的處理下更容易剝脫(圖 2)。

圖 2 4 W Nd∶YAG激光照射微弧氧化表面種植體后的剝脫區(qū)(SEM， ×1 000)

4 結(jié) 論

本研究通過探討不同參數(shù)的水冷激光(Nd∶YAG激光)對不同種植體表面去污和損傷效果的差異，發(fā)現(xiàn)隨著激光功率的增大，去污效果逐漸加強，對于不同表面2 W的水冷激光去污效果均欠佳，而3 W和4 W均能達到較好的去污效果。此外，不同激光參數(shù)對于不同種植體表面的影響不同，其中氧化類表面更易崩解，而噴砂酸蝕表面耐受激光的能力更強。提示臨床使用激光進行種植體表面去污過程中應(yīng)該考慮到激光參數(shù)對不同種植體表面的影響差異，從而針對不同的種植體表面處理方式選擇適合的激光參數(shù)，以最大程度避免種植體表面的破壞。