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  • Nd: YAG激光照射对邻面去釉后釉质表面的影响

    发布时间:2023-02-28 来源:未知

    摘    要:目的:研究不同功率532 nm Nd:YAG激光照射对邻面去釉后釉质表面的影响。方法:体外建立邻面去釉后牙齿样本模型,根据处理方式不同分为对照组、氟制剂组与不同功率激光联合增效剂组,釉质表面形貌通过扫描电子显微镜评估,平板计数法测定样本表面细菌黏附量。结果:扫描电镜下2.2 W激光联合增效剂照射组釉质表面较其余组明显平滑。平板计数结果中除2.8 W及3.0 W激光组外,其余各组釉质表面的细菌黏附量均少于对照组(P<0.05),2.4 W激光组细菌黏附量最小,但与2.2 W激光组组间比较差异无统计意义(P>0.05)。结论:2.2 W Nd:YAG激光联合增效剂照射可明显降低邻面去釉后釉质表面粗糙度及细菌黏附量。
     
    关键词: Nd:YAG激光; 邻面去釉;釉质表面形态;细菌黏附;
     
    Effect of 532
    nm Nd:YAG Laser Irradiation on Enamel Surface after
    Interproximal Enamel Reduction
    YI Zhou ZOU Zhaohui WANG Yue XIE Bingxin ZUO Zhigang YU Xin
    Department of Orthodontics, Stomatology Hospital Tianjin Medical University
    Department of Endodontics ,Stomatology Hospital Tianjin Medical University
     
    Abstract:Objective: To evaluate the effect of 532nm Nd: YAG laser irradiation on enamel surface after interproximal enamel reduction. Methods: The tooth models with interproximal enamel reduction were established, and divided into control group, fluorine preparation group, and different power laser combined with synergist groups according to different treatment methods. The enamel surface topography was evaluated by scanning electron microscope(SEM). The amount of streptococcus mutans adhesion was measured by the plate count method. Results: The surface topographies measured by SEM in the 2.2 W laser irradiation group was significantly smoother compared to other groups. The amount of bacterial adhesion on the enamel surface in groups excluding the 2.8 W and 3.0 W laser groups was less than that of the control group(P<0.05), and the 2.4W laser irradiation group had the minimum amount of bacterial adhesion, but the difference was not statistically significant compared with the 2.2 W laser group(P>0.05). Conclusion: 2.2 W Nd: YAG laser irradiation combined with synergist can safely and significantly reduce the surface roughness and bacterial adhesion of enamel with interproximal enamel reduction.
     
    Keyword:Nd: YAG laser; interproximal enamel reduction; enamel surface; bacterial adhesion;
     
    邻面去釉(interproximal enamel reduction, IPR)是通过在牙齿邻面磨除一定量的牙釉质,从而获取少量牙列间隙的一种方法,主要应用于正畸病例中的轻、中度拥挤病例以及Bolton比不协调的病例[1]。目前临床常用的邻面去釉方式主要有3种:高速金刚砂车针去釉、慢速金刚砂片去釉和手用金刚砂纸去釉。然而不管选用哪种去釉方法,去釉后均会破坏牙齿表层矿化程度最高的釉质结构,降低牙齿抗酸性,影响表面性质及增加粗糙度[2,3],进而增加牙齿患邻面龋的可能性。
     
    目前临床常用IPR后防龋技术包括物理抛光、涂布氟保护剂、涂布自酸蚀粘接剂、渗透树脂、再矿化制剂等[4],但各种抛光技术均不能使已受损的釉质表面完全恢复形态,且氟保护剂虽可减轻釉质脱矿,但存在渗透性差,易造成抗氟菌株等缺点,且临床气味大,少数患者难以接受。自酸蚀粘接剂可能有进一步脱矿风险,且酸蚀剂pH低,临床操作不当可能引起牙齿周围软组织坏死,而渗透树脂操作复杂,成本高,会增加釉质表面厚度,影响IPR效果,再矿化制剂效果不稳定,再矿化程度不均匀,因此目前国内外对于IPR后的最佳防龋措施尚未统一。
     
    激光在口腔临床领域近年来得到广泛应用,学者们发现激光在促进釉质再矿化、辅助根管预备及消毒、改变釉质表面形态、影响牙周细胞增殖分化等诸多方面具有明显优势,周雪纯[5]证实了Er: YAG激光联合生物活性玻璃可以有效抑制邻面去釉后的牙齿表面釉质脱矿。Aljdaimi等[6]经研究认为激光照射可降低牙釉质中有机物的含量,改变牙釉质表面的Ca/P比,并在牙釉质表面形成溶解度低、耐酸性强的Ca4(PO4)O,起到保护层的作用。Nd: YAG激光的优越性早已被证实,其可以改变牙齿釉质化学组分及表面形态[7,8],在激光照射牙齿后观察到的表面结构和成分变化可能归因于激光照射引起的温度和高压[9],在该条件下釉质内碳酸盐减少,釉质发生熔融并再结晶现象,进而釉质的抗脱矿及防龋能力得到增强。本研究应用扫描电子显微镜(SEM)评估釉质形貌,平板计数法测定表面细菌黏附量,以期为临床提供一种新的邻面去釉后防龋技术提供参考。
     
    1 材料与方法
    1.1 仪器与设备
    波长532 nm的Nd: YAG激光器(DEKA,意大利);扫描电子显微镜(GeminiSEM 300,天津医科大学);激光功率计(Gentec-Eo, 加拿大)。
     
    1.2 邻面去釉牙齿样本模型制备
    本研究经天津医科大学口腔医院伦理委员会(编号:TMUhMEC20211203)审查并批准,在征得患者知情同意后进行相关实验。选取因正畸拔除的前磨牙70颗,要求牙齿健康、牙体完整、没有龋坏,去除牙根面软组织,并使用超声清洗头清除牙齿表面菌斑、牙石及色素,使用高速手机及去釉车针在所有牙冠邻面进行邻面去釉0.3 mm并简单抛光,制备出约5 mm×5 mm的去釉区域,去釉过程中高速手机自带冷水降温措施并通过电子游标卡尺保证去釉精确度。每个样本去釉后的邻面保留3 mm×3 mm的开窗区域作为实验区,抗酸防水指甲油封闭实验区以外的样本表面,封闭时利用3 mm×3 mm塑料片控制开窗区面积大小。
     
    1.3 实验分组
    将样本随机分为10组,分别为:A:阴性对照组:涂布增效剂(黑色墨水),自然干燥后使用75%乙醇擦去增效剂;B:阳性对照组:涂布增效剂,自然干燥后使用75%乙醇擦去增效剂,然后涂布氟制剂于开窗区,自然干燥1 min; 激光结合增效剂照射组:按使用激光功率1.6 W(136 mJ/cm2)、1.8 W(153 mJ/cm2)、2.0 W(170 mJ/cm2)、2.2 W(187 mJ/cm2)、2.4 W(204 mJ/cm2)、2.6 W(221 mJ/cm2)、2.8 W(238 mJ/cm2)、3.0 W(255 mJ/cm2)依次分为C~J 8个亚组。
     
    1.4 激光照射过程:
    样本开窗区均匀涂布增效剂并自然干燥后,532 nm Nd: YAG激光(光斑面积:0.2353 cm2,频率:20 Hz, 脉宽:25 ns)平行移动照射样本20 s, 自然冷却20 s, 再用同样的设置照射样品20 s。照射时,激光光纤末端垂直于釉质表面,距离保持5 mm。照射后使用75%乙醇擦去样本表面增效剂。
     
    1.5 扫描电子显微镜分析
    从每组样本中随机抽取2个样本,用高速手机在开窗区切取约3 mm×3 mm×1 mm牙体组织块。生理盐水冲洗,再依次放入30%、50%、70%、80%、90%、100%乙醇中各15 min梯度逐级脱水,真空干燥后粘台,喷金,SEM评估样本表面形貌。
     
    1.6 细菌黏附量分析
    变异链球菌冻干种常温复苏后,取单菌落于BHI液体培养基培养2 d, 稀释菌液,直至600 nm处菌液吸光度为0.5。将各组经处理后的邻面去釉样本置于6孔板底部,用移液枪取上述配比好的变异链球菌液接种于孔板中,每孔1 mL,再加入BHI液体培养基9 mL,于37 ℃、厌氧环境下培养1 d。将实验区细菌转移至装有1 mL PBS的离心管中,逐级稀释5次后,进行平板计数,并对结果进行对数转换,log10(CFU/mL)。
     
    1.7 统计学分析
    使用SPSS 20.0软件。t检验法检验各组与对照组比较,单因素方差分析及LSD检验比较各组间差异,以P<0.05表明差异有统计学意义。
     
    2 结果
    2.1 扫描电子显微镜分析结果
    各组SEM结果见图1。对照组表面可见明显不规则划痕,釉质表面粗糙,氟制剂组可见颗粒状沉积物,但仍存在较多划痕,与对照组相似,1.8 W与2.0 W激光照射组釉质表面划痕减少,2.2 W激光照射组釉质表面较其余组明显平滑,2.6 W激光照射组釉质表面可见大小不一凹坑,2.8 W及3.0 W组釉质表面结构明显破坏,可见裂隙及不规则晶体形成。
     
    2.2 细菌黏附量测量结果
     
    各组数据进行对数转换后进行正态性检验,数据服从正态分布,因此采用独立样本t检验对各处理组与对照组进行分析。除2.8 W及3.0 W激光照射组细菌黏附量明显增加外,各处理组与对照组相比细菌黏附量均减小(P<0.05),2.4 W激光照射组细菌黏附量最少,为(4.546±0.050)log CFU/mL。各组间进行方差分析及LSD检验,结果示对照组与氟保护剂组,1.6 W激光照射组与1.8 W激光照射组及2.6 W激光照射组,2.2 W激光照射组与2.4 W激光照射组之间细菌黏附量无差异(P>0.05),结果见表1。
     
    表1 各组样本表面细菌黏附量计数结果统计 
    Tab. 1 Statistics of colony count results of each group x¯±s
     
    3 讨论
    近年来邻面去釉技术应用频率越来越高,尽管国际普遍认为在具有相应资质医生的规范操作条件下,适当的邻面去釉操作是被允许的,且不会对牙齿本身造成较大损伤,但早已有研究证实邻面去釉后的釉质表面结构被破坏,粗糙度增加[10],而粗糙度与细菌黏附有很高的相关性,200 nm粗糙度可能是决定细菌黏附的阈值[11],低于该阈值,粗糙度与细菌黏附呈正相关,粗糙度的增加除了提高了菌群黏附量,另外还使食物残渣更易滞留在IPR后邻面间隙处,加速牙菌斑的形成[10],而牙菌斑正是龋病的始动因子,因此邻面去釉可能会增加牙齿患龋易感性是有理可循的。
     
    以往研究认为激光作用主要存在以下效应:(1)机械效应;(2)热效应;(3)光化效应;(4)电磁场效应;(5)生物刺激效应[12],其中的机械效应及热效应均会引起照射对象表面结构发生改变。虽然有的研究中发现激光照射后釉质表面出现明显划痕甚至裂隙,但这些实验中对照组均为正常牙釉质,且激光作用效果也与实际使用激光参数有关,本实验对照组为邻面去釉后的釉质,表面粗糙度大于正常牙釉质。本实验中样本经532 nm Nd: YAG激光联合增效剂照射后在扫描电子显微镜下观察发现激光照射组的釉质表面存在不同程度的熔融现象,其中2.2 W与2.4 W激光组样本表面虽仍有少量粗糙部分,但较其余组明显平滑。激光的热效应使牙釉质中的水分蒸发及碳酸盐减少,釉质微观结构发生改变,进而形成新的结晶相,这一熔融再结晶现象在Kahvecioglu等[13]研究中同样被提及。
     
    正常牙釉质呈乳白色,Nd: YAG激光直接作用于牙釉质表面时吸收系数小于4×10-2 L/g·cm, 不能被牙釉质有效吸收。以往实验常用墨水作为增效剂增加牙釉质表面吸光度,Boari等[14]发现用等量去离子水和99%无水乙醇稀释氚化煤制作而成的增效剂相比墨水更易从牙釉质表面去除,但实际增效作用与墨水无显著差异。考虑到国内温秀杰等[15]、钟伟英[16]研究中均是直接使用黑色墨水作为增效剂,本实验也采用了相同操作。
     
    532 nm Nd: YAG激光属于可见光,本实验中激光主要发挥热效应,釉质吸收激光能量后温度升高,发生熔融及再结晶,这一过程中,由于实验区域涂布了黑色墨水作为增效剂,而黑色能吸收所有可见光,不论以何种角度照射,均不会因形成反射光而出现能量损耗,因此照射角度对实验区域釉质吸收激光能量程度影响较小。
     
    针对变异链球菌的研究一直是口腔龋病预防的重点,黏附于牙面并形成菌斑是其致龋基础[17],菌斑中的细菌代谢产酸,导致牙齿局部pH降低,造成釉质脱矿,最终形成龋齿。变异链球菌的初始黏附受多种因素影响,比如粗糙度、自由能、电荷性及疏水性等因素[18],其中粗糙度是最直观的影响因素。本实验结果中除2.8 W及3.0 W激光组外,其余各组釉质表面的细菌黏附量均少于对照组,2.4W激光组细菌黏附量最小,2.4 W与2.2 W激光组细菌黏附量比较无统计学差异,这一结果与釉质表面结构扫描电镜结果相互印证。氟制剂由于具备促进釉质再矿化能力在临床被广泛应用于防龋,但通过扫描电镜图像可知氟制剂的应用对釉质表面形态基本无改变,因此氟制剂组细菌黏附量与对照组相比无统计学差异。闾鑫锋等[4]研究同样得出了相似结论:物理抛光、酸蚀剂酸蚀及涂氟等操作无法明显降低去釉后表面粗糙度。激光功率增加至2.6 W及以上时,相应实验组釉质表面逐渐出现许多裂隙、凹坑甚至不规则晶体,细菌黏附量也随之上升,这是因为激光功率过高时,会对牙面产生热伤害,破坏釉质结构,提高细菌对釉质表面黏附力,Yamauchi等[19]的研究显示粗糙的表面更容易引起变异链球菌的附着,这与本实验结果一致。
     
    激光应用于口腔临床时,对于安全的考量是选择激光参数的重要指标之一。激光照射牙齿,其光热作用可以使牙齿升温,进而影响到正常牙髓及牙周组织[20]。本实验扫描电镜图像中2.2 W与2.4 W激光组样本表面形态较其余组均明显平滑,且两组细菌黏附量无统计学差异,考虑到激光应用过程中的安全性及热效应对牙齿髓腔温度的影响,认为2.2 W是最适激光功率。
     
    综上所述,邻面去釉后釉质表面结构被破坏,粗糙度增加,适宜参数的532 nm Nd: YAG激光联合增效剂照射可安全、显著降低邻面去釉后牙釉质表面粗糙度和细菌黏附量,从而降低牙齿患龋易感性,为临床经邻面去釉后正畸患者的防龋提供新方法。
     
    参考文献
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