Er:YAG激光激活下沖洗劑在根管內(nèi)滲透效果的實(shí)驗(yàn)研究

馬麗鑫 王曉娜 石 晶

成功的根管治療需要清除所有壞死的牙髓組織、微生物及其毒素和玷污層，以實(shí)現(xiàn)充分的根管消毒[1]，然而根管系統(tǒng)，尤其是根尖1/3 的復(fù)雜性給根管清潔、消毒帶來了挑戰(zhàn)[2，3]。Peters 等發(fā)現(xiàn)即使進(jìn)行了認(rèn)真的根管機(jī)械預(yù)備，超過35%的根管表面未被處理，特別是根尖1/3 區(qū)[4，5]。微生物及其產(chǎn)物可能會(huì)持久地存在于這些區(qū)域且阻礙沖洗劑滲透入牙本質(zhì)小管，從而導(dǎo)致根管內(nèi)的感染物質(zhì)不能被徹底清除[6]。次氯酸鈉（NaClO）是公認(rèn)的根管沖洗液，它在溶解牙髓腔和根管系統(tǒng)中的有機(jī)組織時(shí)會(huì)生成氨氣和二氧化碳小氣泡，這些氣泡會(huì)被困在根管的封閉端從而形成氣鎖效應(yīng)，進(jìn)而阻礙沖洗液到達(dá)根尖1/3 區(qū)[7]。有研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能夠進(jìn)入牙本質(zhì)小管約300～500 μm，而NaClO 在牙本質(zhì)小管的滲透深度約為130 μm[8，9]。注射器與針頭組合的傳統(tǒng)針頭沖洗(conventional needle irrigation，CNI）是目前使用最廣泛的沖洗技術(shù)，然而在沖洗過程中沖洗液只能在針尖外不超過1 mm處產(chǎn)生沖洗劑交換，并且在沒有輔助激活方法的情況下，對(duì)根尖1/3 區(qū)碎屑沖洗是無效的[10∽12]。由于有聲流和空化作用的存在，被動(dòng)超聲沖洗(passive ultrasonic irrigation，PUI)在去除碎片和玷污層方面與CNI 相比更有效，并且可以更好地將沖洗液輸送到根尖區(qū)及牙本質(zhì)小管中，但是超聲工作尖一旦進(jìn)入根尖氣鎖區(qū)，接觸不到?jīng)_洗液時(shí)聲流和空化作用就無法實(shí)現(xiàn)[13∽16]。

近年來，激光激活技術(shù)在根管沖洗中得到了應(yīng)用。波長(zhǎng)為2940 nm 的鉺釔鋁石榴石(erbium:yttrium aluminium garnet, Er:YAG)激光在水中的吸收率最高，其產(chǎn)生的沖擊波可增強(qiáng)根管的清潔效果[17]。有研究發(fā)現(xiàn)Er:YAG 激光的光子引導(dǎo)光聲流技術(shù)（photon-induced photoacoustic streaming，PIPS）在去除玷污層和碎屑方面比超聲激活更有效[18]。而Er:YAG 激光中的光波增強(qiáng)光聲流技術(shù)（shock wave enhanced emission photoacou sticstreaming，SWEEPS)是根管沖洗技術(shù)的最新進(jìn)展，此種方法在狹窄的根管內(nèi)可產(chǎn)生巨大的沖擊波，增強(qiáng)了根管的清潔和消毒能力[19]。本研究通過比較CNI、PUI 和PIPS-Er:YAG、SWEEPS-Er:YAG 四種沖洗方式將沖洗劑輸送到根尖區(qū)的深度及四種沖洗方式作用下沖洗液在牙本質(zhì)小管的滲透深度，以評(píng)估Er:YAG 激光沖洗技術(shù)是否比常用的沖洗技術(shù)更有效，從而為選擇有效的根管沖洗方法提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

材料與方法

1. 樣本收集與處理

本實(shí)驗(yàn)選取的下頜前磨牙均來自2021 年1 月至2021 年10 月期間就診于山西省人民醫(yī)院口腔科因正畸治療需要拔除的患牙，共計(jì)115 顆，經(jīng)三個(gè)不同角度的X 線檢查證實(shí)，所選取的離體牙均有一個(gè)根管為單一的橢圓形根管。本實(shí)驗(yàn)已通過山西省人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號(hào)：（2022）省醫(yī)科倫審字第26號(hào)），所有患者均已簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①根尖孔閉合，牙根發(fā)育完全；②根管通暢，無鈣化；③無根折、根裂、牙根外吸收。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①牙齒齲壞；②根管彎曲大于10°；③有根管治療，充填治療史。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中使用的注射器均為27 號(hào)側(cè)方開口注射器，沖洗劑為3%NaClO。在向根管內(nèi)輸送沖洗劑時(shí)，針頭均放置在距離工作長(zhǎng)度2 mm 的位置。所有實(shí)驗(yàn)程序由同一名操作人員進(jìn)行，同時(shí)嚴(yán)格遵守制造商的建議。

首先使用超聲波潔治器將所有離體牙上的牙石和根尖周組織去除，隨后放置在4 ℃、0.9%氯化鈉溶液中保存至使用。將保存的離體牙取出后，開髓，揭頂，10#K 銼放入根管，直到在放大鏡下可在根尖外看到銼尖時(shí)，將該長(zhǎng)度減去1 mm，此時(shí)的長(zhǎng)度為工作長(zhǎng)度(working length，WL)。使用ProTaperNext 鎳鈦銼(Dentsply Sirona，Pennsylvania，美國(guó))參照說明書進(jìn)行根管預(yù)備，所有離體牙預(yù)備至40#，均到達(dá)工作長(zhǎng)度，每換一次銼均用27 號(hào)側(cè)方開口沖洗針頭配合5 mLNaClO 進(jìn)行根管沖洗[20，21]。根管預(yù)備完成后用5 mL17%EDTA 液和5 mLNaClO 沖洗根管去除玷污層，最后用5 mL蒸餾水沖洗根管以去除殘余的EDTA 和NaClO，吸潮紙尖干燥根管，紙巾干燥根管外表面。

2. 實(shí)驗(yàn)分組

（1）沖洗劑在牙本質(zhì)小管內(nèi)的滲透深度

在上述操作完成的離體牙中隨機(jī)選取59 顆，在室溫下將其浸泡在10 mL 結(jié)晶紫溶液（Solarbio，中國(guó)）中72 h，每12 h 更換一次結(jié)晶紫溶液。染色完成后用蒸餾水沖洗20 min，干燥。為了更好地模擬臨床環(huán)境，形成封閉的根管系統(tǒng)，用復(fù)合樹脂封閉根尖孔[17，21]。隨機(jī)選取3 顆染色牙不進(jìn)行NaClO 沖洗（陰性對(duì)照組），以確認(rèn)牙本質(zhì)染色充分；其余56 顆染色牙根據(jù)不同沖洗方式隨機(jī)分為4組(n=14)。

CNI組：2 mLNaClO沖洗30 s，重復(fù)3次。

PUI 組：使用注射器向根管內(nèi)注入2 mLNaClO，使用超聲治療儀（賽特力，法國(guó)），選擇第5 檔，關(guān)閉水量，將15 號(hào)超聲工作尖置于距離工作長(zhǎng)度2 mm的位置上下移動(dòng)，持續(xù)30 s，重復(fù)3次。

PIPS 組：使用Er:YAG 激光(LightWalkers ATS，F(xiàn)otona，斯洛文尼亞) 治療儀，選擇SSP 模式，脈沖20 mJ，頻率15 Hz，功率0.3 W，波長(zhǎng)2.94 μm，水汽關(guān)閉，激活30 s，激活期間使用注射器持續(xù)向根管內(nèi)輸送2 mLNaClO溶液，重復(fù)3次。

SWEEPS 組：使用Er: YAG 激光( LightWalkers ATS，F(xiàn)otona，斯洛文尼亞) 治療儀，選擇SWEEPS 模式，脈沖20 mJ，頻率15 Hz，功率0.3 W，波長(zhǎng)2.94 μm，水汽關(guān)閉，激活30 s，激活期間使用注射器持續(xù)向根管內(nèi)輸送2 mLNaClO溶液，重復(fù)3次。

（2）沖洗劑在根管內(nèi)的滲透長(zhǎng)度

將剩余56 顆離體牙用復(fù)合樹脂封閉根尖孔。最后，將K 銼放入根管內(nèi)使用平行投照技術(shù)拍攝X線片再次確認(rèn)根尖孔位置。

將標(biāo)本隨機(jī)分為四個(gè)組：（n=14），造影劑碘海醇（司太力，中國(guó)）滲透到的根管長(zhǎng)度被用作評(píng)估沖洗劑滲透深度的方法。

CNI組：使用注射器向根管輸送1.5 mL碘海醇，持續(xù)30 s。

PUI組：用注射器向根管內(nèi)注入1.5 mL碘海醇，使用超聲治療儀（賽特力，法國(guó)），選擇第5 檔，關(guān)閉水量，將15 號(hào)超聲工作尖置于距離工作長(zhǎng)度2 mm的位置上下移動(dòng)，持續(xù)30 s。

PIPS組：使用Er:YAG 激光激活30 s（激光參數(shù)設(shè)置同上）。激活期間持續(xù)向根管內(nèi)輸送1.5 mL 碘海醇。

SWEEPS 組：使用Er:YAG 激光激活30 s（激光參數(shù)設(shè)置同上）。激活期間持續(xù)向根管內(nèi)輸送1.5 mL碘海醇。

3. 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

（1）沖洗劑在牙本質(zhì)小管內(nèi)的滲透深度

所有標(biāo)本進(jìn)行根管沖洗后用蒸餾水沖洗，紙尖干燥。使用金剛砂車針按照根管工作長(zhǎng)度將其分成根上1/3、根中1/3 和根尖1/3 三個(gè)區(qū)段，隨后放置在體視顯微鏡（NiKon，日本）下進(jìn)行觀察，成像。使用ImageJ 圖像處理軟件測(cè)量漂白寬度（μm），NaClO 對(duì)染色牙本質(zhì)的漂白寬度代表沖洗液在牙本質(zhì)小管的滲透深度（圖1a,1b），陰性對(duì)照組中整個(gè)根管壁呈深紫色。

圖1 測(cè)量沖洗劑/造影劑在根管內(nèi)的滲透效果

（2）沖洗劑在根管內(nèi)的滲透長(zhǎng)度

將造影劑置于根管內(nèi)，采用平行投照技術(shù)獲得每顆牙齒的數(shù)字X 線圖像，拍攝角度與曝光度與之前相同，以確保兩個(gè)圖像之間失真最小。由一名未參與實(shí)驗(yàn)的專業(yè)評(píng)估員使用Image J 圖像處理軟件，測(cè)量根尖孔與沖洗液滲透止點(diǎn)之間的距離(圖1c)。

4. 統(tǒng)計(jì)分析

本實(shí)驗(yàn)使用軟件(SPSS 26.0版，IBM)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料服從正態(tài)分布，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述，方差齊時(shí)，組間比較用方差和Tukey 事后多重比較進(jìn)行分析；方差不齊時(shí)，使用Kruskal-Wallis檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

1. 沖洗劑在牙本質(zhì)小管內(nèi)的滲透深度

在所有的沖洗方式中，NaClO 在牙本質(zhì)小管的滲透深度從根管上段到根尖區(qū)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。不論在哪個(gè)區(qū)段，沖洗劑在牙本質(zhì)小管的滲透深度為SWEEPS＞PIPS＞PUI＞CNI，激光組（SWEEPS 組和PIPS 組）作用下沖洗劑在牙本質(zhì)小管的滲透深度顯著大于PUI 組和CNI 組（P＜0.05）。SWEEPS 組的滲透深度比PIPS 組大，PUI 組的滲透深度比CNI 組大，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（表1，圖2）。

表1 不同沖洗系統(tǒng)下沖洗液在牙本質(zhì)小管的滲透深度

圖2 不同沖洗系統(tǒng)下沖洗液在牙本質(zhì)小管的滲透深度

2. 沖洗劑在根管內(nèi)的滲透長(zhǎng)度

沖洗液滲透止點(diǎn)距根尖孔的距離越小表明沖洗系統(tǒng)的沖洗效果越好，各組的典型圖像如圖3 所示。在CNI 組中，根尖孔與沖洗液滲透止點(diǎn)之間的距離最大，平均為1.83±0.45 mm；在PUI 組平均距離為1.23±0.45 mm；PIPS 組平均距離為0.64±0.61 mm；SWEEPS組平均距離為0.44±0.29 mm（表2）。

表2 不同沖洗系統(tǒng)下沖洗液滲透止點(diǎn)距根尖孔的平均距離

圖3 不同沖洗系統(tǒng)下沖洗液在根管滲透長(zhǎng)度的典型圖像

如圖4所示：PUI組沖洗液滲透止點(diǎn)距根尖孔的平均距離小于CNI 組，兩組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；與CNI、PUI 組相比，激光組（SWEEPS 組和PIPS 組）沖洗液滲透止點(diǎn)距根尖孔的平均距離更短，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。SWEEPS 組的平均距離比PIPS組短，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖4 不同沖洗系統(tǒng)下沖洗液滲透止點(diǎn)距根尖孔的平均距離

討論

根管機(jī)械預(yù)備尺寸和錐度影響化學(xué)沖洗的效果[22∽23]；研究表明，為去除更多污染的牙本質(zhì)并且使沖洗劑能夠更好的滲透到根尖1/3區(qū)及牙本質(zhì)小管，從而獲得有效的根管沖洗，根管預(yù)備尺寸應(yīng)至少達(dá)到40#[20，24]。為了不影響不同沖洗方案的效果，實(shí)驗(yàn)中所有根管都是橢圓形并將其預(yù)備至40#。

目前造影劑廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，但它們?cè)诳谇活I(lǐng)域的應(yīng)用是有限的。有學(xué)者使用造影劑進(jìn)行根管可視化研究，研究根管解剖形態(tài)[25]。碘海醇是一種非離子的水溶性碘化物溶液，目前廣泛應(yīng)用于心血管造影，胸腰椎脊髓造影以及增強(qiáng)CT的檢查。由于其密度、粘度和和流動(dòng)性質(zhì)與NaClO 相似[26]，在本研究中，筆者用其作為造影劑，對(duì)預(yù)備好的根管進(jìn)行沖洗后拍攝X線片顯影。

為了評(píng)估NaClO 在牙本質(zhì)小管的滲透深度，筆者參考了Zou 等提出的染色牙本質(zhì)模型[27]。在實(shí)驗(yàn)過程中筆者使用結(jié)晶紫溶液染色，NaClO 溶液進(jìn)行根管沖洗時(shí)由于它的強(qiáng)氧化作用可以將結(jié)晶紫漂白，以便觀察沖洗液在牙本質(zhì)小管的滲透深度。

以往的研究表明CNI 可以有效地消毒根管上1/3和根管中1/3，但由于蒸汽鎖效應(yīng)沖洗劑在根尖1/3區(qū)滲透不足，因此對(duì)根尖1/3 區(qū)的消毒效果欠佳[28]。本實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí)CNI不能有效地將沖洗液輸送到根尖1/3區(qū)，且沖洗劑在牙本質(zhì)小管的滲透深度最小。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與CNI 相比，PUI 技術(shù)使沖洗液在根管的滲透效果更佳，然而PUI 技術(shù)在沖洗時(shí)需要將工作尖插入到根管內(nèi)，其有效性取決于超聲波工作尖距離工作長(zhǎng)度1∽2 mm 的穿透力，這在彎曲的根管中很難實(shí)現(xiàn)，并且其可以激活的沖洗液非常有限[29]。超聲波工作尖在彎曲根管內(nèi)不能自由擺動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致牙本質(zhì)的過度切削、根管變形、臺(tái)階形成，甚至導(dǎo)致工作尖折斷[30]。

近年來新出現(xiàn)的Er:YAG 激光技術(shù)只需將激光光纖頭置于髓腔內(nèi)而不用進(jìn)入根管內(nèi)，便可以使沖洗液實(shí)現(xiàn)整個(gè)根管的滲透，從而表現(xiàn)出更好的消毒效果[31]。其中Er:YAG 激光的PIPS 模式是使沖洗劑對(duì)鉺波長(zhǎng)強(qiáng)烈吸收，在浸沒的光纖尖末端會(huì)產(chǎn)生氣泡，氣泡的快速膨脹和塌陷會(huì)導(dǎo)致整個(gè)根管系統(tǒng)出現(xiàn)二次空化和流體運(yùn)動(dòng)，從而增強(qiáng)化學(xué)沖洗效率[32]。Er:YAG 激光的新型SWEEPS 模式通過用兩個(gè)超短脈沖模式的激光微脈沖取代了單個(gè)超短脈沖模式的激光脈沖來實(shí)現(xiàn)的。在第一個(gè)激光微脈沖產(chǎn)生的第一個(gè)空化氣泡塌陷之前施加第二個(gè)激光脈沖，由第二個(gè)激光脈沖產(chǎn)生的第二個(gè)空化氣泡的突然膨脹對(duì)初始?xì)馀菔┘恿祟~外的壓力，加速其崩潰，在此過程中會(huì)發(fā)射沖擊波。此外，在激光激活的沖洗過程中，整個(gè)根管長(zhǎng)度內(nèi)第二個(gè)空化氣泡的坍塌也會(huì)發(fā)出沖擊波[31，32]。這可能也解釋了SWEEPS 組比PIPS組表現(xiàn)出更好的滲透效果，但是差異不顯著的原因。

有學(xué)者已經(jīng)證實(shí)了傳統(tǒng)的Er:YAG 激光沖洗技術(shù)表現(xiàn)出優(yōu)于PUI 和CNI 沖洗的消毒效果，激光沖洗技術(shù)將沖洗液擠出根尖區(qū)的量相對(duì)較少[33，34]。本課題組前期也通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了與常規(guī)的沖洗技術(shù)相比，Er:YAG 激光沖洗技術(shù)可以更有效地清除根管內(nèi)糞腸球菌生物膜[35]。近年來研究者們也提議激光沖洗技術(shù)可以輔助或者代替常規(guī)根管沖洗從而實(shí)現(xiàn)充分的根管清潔、消毒[36]。有研究表明在激光沖洗的過程中產(chǎn)熱量在安全范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)根尖周組織造成不可逆的損傷；而且配合使用了沖洗劑可以減少熱負(fù)效應(yīng)[37，38]。隨著激光治療技術(shù)廣泛的應(yīng)用，Er:YAG 不同模式下進(jìn)行化學(xué)預(yù)備時(shí)它的參數(shù)選擇以及操作逐漸規(guī)范，使用起來相對(duì)安全。

本研究結(jié)果證實(shí)，四種不同沖洗系統(tǒng)對(duì)NaClO在牙本質(zhì)小管及根尖1/3區(qū)滲透深度，SWEEPS 組＞PIPS 組＞PUI 組＞CNI 組，PIPS 組和SWEEPS 組與其他兩組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，PIPS 組與SWEEPS 組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?？梢缘贸鼋Y(jié)論，Er:YAG激光沖洗技術(shù)在向根尖區(qū)輸送沖洗劑及促進(jìn)沖洗劑滲透到更深的牙本質(zhì)小管方面比CNI 和PUI 技術(shù)更有效，為臨床醫(yī)生選擇可以增加根管消毒效果的沖洗技術(shù)提供了依據(jù)。