扫描电镜观察不同方法去腐后牙本质玷污层的形态变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.38.004

摘要/Abstract

摘要：

背景：目前去除牙本质玷污层的方法主要有机械去腐法、化学机械去腐法、激光去腐法、空气喷砂去腐法、臭氧去腐法等，但对各去腐方法去腐后效果的研究有限，目前还没有对Er:YAG激光、Carisolv化学机械、传统高速涡轮牙法3种方法去腐后玷污层的效果比较的研究。
目的：应用电子扫描电镜观察Er:YAG激光、Carisolv化学机械、传统高速涡轮牙钻3种方法去腐后，观察人牙本质玷污层的形态变化。
方法：选择新近拔除的中度龋坏的30颗人前磨牙或磨牙，分为3组，每组10颗，分别用Er:YAG激光、Carisolv化学机械、传统高速涡轮牙钻去腐后，用肉眼观察洞底表面，然后用电子扫描电镜放大1 000，2 000倍进行观察。
结果与结论：3组去腐后用探针检查窝洞，质地均坚硬，Er:YAG激光组牙本质表面凸凹不平，似山峰状；Carisolv化学机械组牙本质表面光泽较暗，底面较平；传统高速涡轮牙钻组牙本质表面平整，光亮，并有明显的切割痕迹。Er:YAG激光组表面无玷污层，牙本质小管清晰可见；Carisolv化学机械组可见大部分牙本质小管，表面覆盖较少的玷污层；传统高速涡轮牙钻组表面覆盖厚厚的一层玷污层，未见牙本质小管，3组间牙本质玷污层清洁度比较差异均有显著性意义(P < 0.05)。表明Er:YAG激光能有效去除玷污层，且较Carisolv化学机械、传统高速涡轮牙钻法效果好，传统高速涡轮牙钻法效果最差。

关键词: 生物材料, 组织工程口腔材料, Er:YAG激光, 玷污层, 去腐, 扫描电镜, Carisolv, 高速涡轮牙钻, 牙本质

Abstract:

BACKGROUND: The methods to remove the smear layer mainly include mechanical, Carisolv chemomechanical, laser, ozone methods and so on. But studies after caries removal are limited. At present, there is no research for the observation of the smear layer after caries removal using Er:YAG laser, Carisolv chemomechanical and traditional dental turbine.
OBJECTIVE: To observe the morphologic changes of the dentin smear layer after treated with the three methods of Er:YAG laser, Carisolv chemomechanical and traditional high speed dental turbine under a scanning electron microscope.
METHODS: Thirty newly removed premolars or molars with moderate caries were divided into three groups, 10 teeth in each group. The bottom surface of the tooth cavity was observed with the naked eyes after caries removal with Er:YAG laser, Carisolv chemomechanical and traditional dental turbine, respectively. Then, the surface was observed using the scanning electron microscope (magnification ×1 000 and ×2 000).
RESULTS AND CONCLUSION: The texture of the tooth cavity was hard in the three groups. After caries removal, the dentin surface of Er:YAG laser group was rough and uneven, and showed a peak-like shape; The dentin surface of Carisolv chemomechanical group was dark and the bottom was flat; The dentin surface of traditional dental turbine group was smooth and bright, and there was an obvious cutting trace. It was found that the surface of Er:YAG laser group did not have the smear layer, and the dentinal tubule was clearly visible. The most dentinal tubules were visible in the Carisolv chemomechanical group, and the surface was covered with a less smear layer. The surface of the traditional dental turbine group was covered with a thick smear layer, and the dentinal tubule was unseen. The differences in dentin smear layer cleanliness were significant between the three groups. These result indicate that Er:YAG laser can effectively remove the smear layer, which is better than Carisolv chemomechanical method and traditional dental turbine. Traditional dental turbine group is the worst among the three methods.

Key words: organism forms, mouth, dentin, lasers

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 3

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引言

龋病是一种以细菌为主要病原体，多因素作用下的，发生在牙齿硬组织的慢性进行性破坏性疾病，发生过程是不可逆的，其治疗方式主要是充填治疗。为了修复缺损恢复咀嚼功能，临床上采用银汞、复合树脂、玻璃离子等充填材料进行充填治疗。但是银汞颜色影响美观，与牙体的生物相容性较差，目前临床上较少应用。龋病若不及时治疗或治疗失败，可能引起牙髓病、根尖周病等一系列并发症，影响患者健康以致于造成身心的痛苦。

造成充填治疗失败的原因有很多种，继发龋的发生，材料硬度不够，不良咀嚼习惯等。去腐是治疗龋病的关键，长久以来，临床上常用的去腐方法是传统高速或低速涡轮牙钻，其优点是牙体预备快、操作简单，但该方法还有很多缺点，如：①去腐过程中常引起疼痛，牙钻的振动声音常常给患者造成恐惧、害怕的心理，影响治疗的进程。②牙钻去腐靠肉眼，同时去腐范围不能很好的界定，造成去除过多的牙体硬组织，降低了牙体的抗力。③去腐过程中产生的热和压力刺激牙髓，导致牙髓炎的发生。④去腐过程中产生大量的玷污层，增加了继发龋发生的可能性，同时降低了黏结强度。

去腐的方法很多，包括机械去龋法、化学机械去腐法、激光去腐法、空气喷砂去腐法、臭氧去腐法、酶去腐技术等^[1-2]。随着微创预备新概念的提出，Er:YAG激光、Carisolv化学机械法逐渐被应用起来，微创预备技术要求可以达到控制感染物质和清除软化牙本质，又能保留健康牙体硬组织，做到给患者最小的不适。Er:YAG激光、Carisolv化学机械法能较好的去除玷污层，在去腐过程中降低了热的产生，对牙髓有保护作用，但去腐过程中产生的玷污层增加了继发龋的可能性，同时也阻止了树脂突的形成，对树脂黏结有不良的影响，所以去除玷污层是去腐过程的关键^[1-9]。

临床上最常用的去腐方法是传统高速涡轮牙钻，其牙体预备快、操作简单，但易去除过多的牙体组织或去腐不全，增加了牙体劈裂及继发龋发生的概率，同时，对牙髓及牙龈可能产生不良的刺激，诱发牙髓炎及牙周病的发生。有研究发现涡轮牙钻在窝洞内预备时与切割牙本质相连的牙髓区域牙髓损伤明显，引起了较多的病变：炎症细胞浸润，牙髓充血，细胞排列紊乱等^[5]。因此有必要在这个快速发展，有前景的牙科领域定期更新研究^[3]。随着科学技术的发展，Er:YAG激光、Carisolv化学机械去腐法以其无痛、微创预备及较少的产生玷污层得到了广泛的应用。因此对Er:YAG激光、Carisolv化学机械法去除牙本质玷污层的研究也渐渐多了起来。Er:YAG激光、Carisolv化学机械法在去腐过程中降低了热的产生，对牙髓有保护作用。患者没有感觉不适和疼痛。有实验对比研究了涡轮牙钻与Carisolv化学机械法的去腐过程，得出结论是化学机械技术去腐过程中无不适和疼痛症状出现，避免了牙髓的损伤，术后问题得以降低^[4]。但产生的玷污层增加了继发龋的可能性，同时也阻止了树脂突的形成，对树脂黏结有不良的影响，所以去除玷污层是去腐过程的关键。目前，国内对Er:YAG激光、Carisolv化学机械法及传统高速涡轮牙钻3种方法去除玷污层的比较分析较少。实验旨在通过扫描电镜观察评价3种方法去腐过程中玷污层的变化，为临床及科研提供依据。

材料方法

设计：对比观察实验。

时间及地点：于2011年6月至2012年9月在大庆油田总医院口腔内科、佳木斯大学口腔医学院、佳木斯大学材料学院完成。

材料：

牙标本：来源于2011年6月到2012年8月大庆油田总医院集团所属各级医院口腔颌面外科门诊的新近因正畸拔牙或重度牙周病拔牙或阻生牙拔除的中度龋坏的前磨牙或磨牙共30颗。收集离体牙过程经患者知情并同意用于实验。

按照收集顺序将离体牙编号，从随机数字表中第27行第1列开始向右连续取30个两位数，最后将这30个两位数分别除以3，余数0，1，2分别对应于A、B、C组，见表1，即Er:YAG激光组、Carisolv化学机械组、传统高速牙钻组。排除龋坏已达牙本质深层甚至接近髓腔，牙冠缺损达1/3者。将符合实验标准的呀标本洗净后放入盛有生理盐水的小瓶里，放入4℃温度下冰箱保存，1周内备用。

实验方法：

Er:YAG激光法去腐：将卡瓦KEY 3 Er:YAG激光调至频率15 Hz，需要水、汽和聚焦，90°垂直方向，距离控制在距牙体组织1.5 mm以内，呈不接触的扫描式移动，在照射过程中随时探查去龋情况，直至去净龋坏组织为止。去腐完成后将离体牙放入2%戊二醛液中固定保存，1个月内待用。

Carisolv化学机械法去腐：Carisolv由两种化学成分组成，一种是次氯酸钠溶液，一种是3种氨基酸混合而成，两组分凝胶按要求混合均匀后，用Carisolv专用工具滴入龋洞，确保所有龋坏组织完全被凝胶浸润。30 s后龋坏牙本质开始软化，此时选用合适的Carisolv工具轻柔地挖刮或旋转去腐，再用干棉球擦去腐质，确保离体牙不沾水，保持干燥，倘若龋坏组织尚未清除干净，可再放入一些凝胶继续挖刮，等30 s后继续轻轻地挖刮，直至凝胶不再出现混浊，凝胶保持透明清亮状态后停止以上操作，此时视为去腐干净。去腐完成后将离体牙放入2%戊二醛液中固定保存，1个月内待用。

传统高速涡轮牙钻去腐：用传统高速涡轮牙钻，选用适当的球钻，常规去尽龋坏组织并制洞，去除薄壁弱尖，用探针探触窝洞内牙本质，直至探到硬的牙本质，无染化的牙本质末出现，此时去腐过程结束。去腐完成后将离体牙放入2%戊二醛液中固定保存，1个月内待用。

3组去腐后制备模型用低速切片机切割成 0.8 cm×0.5 cm×0.3 cm左右大小的模块，固定，乙醇逐级脱水，喷金，然后用电子扫描电镜放大1 000，2 000倍观察，每个牙各选择2个典型视野，记录图像，按照3级分类法标准^[5]：0级(差)：有大量碎屑或站污层，牙本质小管等结构无法辫认；1级(中)：碎屑或站污层较明显，但牙本质小管等结构较清晰；2级(优)：碎屑或站污层极少，牙本质小管全部开放。所有图像请2位不清楚实验分组的观察者根据上述标准盲评，以数字形式表示，每个部位取2人评分的均数，2个部位评分之和为1个牙去龋后的清洁指标，以数字形式表示去腐后牙本质表面清洁度。

主要观察指标：3组去腐后的大体及扫描电镜观察结果。

统计学分析：收集原始数据，两个部位评分之和作为一个牙去腐后的清晰指标，3组数据采用非参数资料Kruskal-Wallis H检验，两两比较进行组间多重比较的Nemenyi检验，采用SPSS 16.0软件分析。P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

当用器械切割牙体组织时，在牙本质表面形成一种混合有水、牙本质液、唾液及钻磨的碎屑的一层物质，成为“玷污层”。对玷污层的研究，国外起步较早，20世纪80年代就开始了关于玷污层的研究，并研究出不同的去除玷污层的方法。Pai等^[6]光谱分析显示传统高速钻头及Carisolv化学去腐在化学结构上无明显的不同，而电镜观察发现Carisolv组的牙本质表面无玷污层，牙本质小管开放；传统高速手机组牙本质表面覆盖少量玷污层；Carisolv组树脂标签较传统高速手机组深，Carisolv组及传统高速手机组剩余牙本质表面保持着化学与形态学的完整性。

2010年有研究发现使用钢和金刚石钻头预备的牙体硬组织扫描电子显微镜显示表面覆盖着一厚层玷污层，可能影响到龋洞后来黏合修复材料的黏结^[7-8]。采用涡轮金刚石钻头预备的表面玷污层薄，并且在有水流动的区域部分牙本质小管口开放。采用Carisolv无色凝胶辅助的牙体硬组织预备，扫描电镜分析显示表面粗糙，坚硬，一些牙本质小管腔被胶原蛋白和表面的污物堵塞。Er:YAG激光预备后的表面无玷污层，清晰的暴露牙本质小管口，表面非常坚硬^[9-10]。

国内起步也较早，20世纪80年代开始了对玷污层的研究。2008年欧晓艳等研究发现传统高速牙钻去龋后窝洞洞底牙本质表面平整、光亮而且透明；Carisolv^TM化学机械去腐牙本质表面光泽较暗。扫描电镜下观察，CarisolvTM化学机械法去龋后牙本质小管附近玷污层少，牙本质小管栓塞率仅为4.4%，明显低于传统高速牙钻及空气喷砂2种方法(P均<0.05)^[11-14]；传统高速牙钻组牙本质小管清晰度较差，周围玷污层大量分布，牙本质小管栓塞率明显高于空气喷砂法及CarisolvTM化学机械法2种方法(P均< 0.05)。玷污层可进入牙本质小管形成管塞。用一般的冲洗方法不能除去。临床上去除玷污层的方法很多，传统的慢速及高速涡轮牙钻法、Carisolv机械化学去腐法、激光去腐法、空气喷砂去腐法及臭氧去腐法等，但各方法原理、优缺点等各不相同。目前是否应该去除玷污层一直是人们争议的问题。虽然玷污层可以在牙本质小管内形成栓子，阻塞牙本质小管的开口，降低牙本质的渗透性，阻止口腔细菌的渗入，但值得注意的是玷污层内的微生物可能诱发继发龋的形成和刺激牙髓，同时玷污层限制了黏结剂、封闭剂等进入牙本质小管。所以去除玷污层增加牙的表面积和粗糙度，以产生微机械固位作用。实验结果显示Er:YAG激光法较Carisolv化学机械法及传统高速牙钻法能更好地去除玷污层，差异具有统计学意义，这说明Er:YAG激光法能有效的去腐，值得临床推广^[15-19]。

Er:YAG激光是一种红外线激光，波长为2 940 nm，与水和羟基磷灰石的吸收峰值比较接近。由于激光中携带的能量被组织中的水分子及羟基磷灰石吸收，温度迅速升高，产生微爆炸，同时配合水的冷却系统，有效的降低了温度，减少了热损伤对牙髓的刺激^[20-22]。Er:YAG激光照射过的牙髓有成纤维细胞及修复性牙本质生产，这使牙髓更早的产生恢复。Er:YAG激光在牙周病治疗中应用也非常广泛，激光可有效去除龈下结石，抑制菌斑滋生，在牙周手术中Er:YAG激光有助于成纤维细胞的附着，增加牙周手术的成功率，是安全有效的牙周病治疗技术^[23-24]。与传统手动机械相比，无噪音、无振动，又因为无接触而减少了交叉感染。同时去腐过程中，激光束呈点状扫射龋坏牙体，有针对性的去除龋坏牙体组织，并且可以根据腐质部位改变方向，而不会去除过多的牙体组织^[25-26]。Krmek等^[26-28]评估牙髓腔温度的改变，最终得出牙髓腔的温度没有上升趋势，保持在安全阈值内。Louw等^[29-30]研究发现，Er:YAG激光照射过的牙髓有显著的成纤维细胞增殖和修复性牙本质形成，牙髓产生了更早的恢复。从实验可见龋坏的组织去除后牙本质表面呈现点坑状，鳞片状或锯齿状，这与郑向明等^[31]的研究相似。总体来说，洞型不规则，没有严格的几何图形。扫描电镜观察显示表面无玷污层，可见清晰的牙本质小管，管间牙本质较管周牙本质脱落的多，形成了牙本质小管微突的外观。这些变化与Eberhard等^[32]对Er:YAG激光的研究相似，但是没有见到其他一些体外研究描述的，表面溶解或牙本质裂缝。Ceballos 等^[33-36]称Er:YAG激光去腐可以提高黏结能力，Er:YAG激光治疗后增加了牙本质的显微硬度，但是Ramos等^[37]发现Er:YAG照射的牙本质与传统酸蚀方法处理的牙本质，其黏结强度在统计上没有显著差异。

Carisolv化学机械法是一种选择性的软化牙本质及用手工器械挖除软化龋坏牙本质的微创技术方法^[38-41]。获得的氯代氨基酸有选择地破坏牙本质龋胶原纤维，除了变性胶原蛋白，不破坏底层的脱矿物质。感染牙本质由手用器械挖除。牙本质表面粗糙，具有更好的牙本质黏结力，减少充填物脱落的可能性。Carisolv化学机械去腐法对软性龋及继发龋效果更好，避免了去除健康的牙体，又充分去除了软化感染的牙本质^[42-43]。在实验过程中根据龋坏范围大小及部位可以选择大小及功能合适的手用器械挖除，较好保留了健康牙体组织，增加了抗力型。Carisolv去腐对牙髓刺激较小，可以减少牙髓充血等并发症的发生。因为感染牙本质已被软化，不用施加压力，临床上能减少疼痛，同时又因无痛，无噪音，无需麻醉，减少了治疗过程中的恐惧感，易于被患者接受，患者感觉轻松，加强了医患之间的信任感。但其操作时间较长，延长了治疗时间，增加了医生的劳动强度和患者的疲劳度。另一个临床问题是Carisolv无法作用于牙釉质，在去除龋齿的过程中需要结合器械。

在实验中，Carisolv处理的牙本质表面用扫描电镜观察可见较少的玷污层，大部分牙本质小管口开放且袖口较大，较少的牙本质小管形成栓塞，有一些变性的胶原纤维残余。这些与Yazici等^[44]的研究相似；而与Kinoshita等^[45]研究的结果有所差异，他们认为Carisolv几乎完全消除了玷污层，牙本质小管清晰可见或Carisolv无法消除玷污层，没有清晰的牙本质小管。对Carisolv化学机械法去腐后黏结强度的研究结果也存在差异^[46-48]。陈舟等^[49]研究发现用Carisolv去腐后牙体组织与充填材料的结合力比用传统方法去腐后牙体组织与充填材料的结合力要高。而陈小贤等^[50]报道称其两者间无统计学差异。结果的不同有待于以后的跟多的研究。

同一时期研究的结果显示，尽管个别研究之间存在差异，在所有案例中，用Er:YAG激光和Carisolv处理后玷污层的一般数量都较传统高速牙钻预备后的少^[52]，而且表面变化都具有明显粗糙形状的特性，这与实验结果一致，而实验更通过3种方法的两两对比证实了Er:YAG激光和Carisolv机械化学法都能有效去除玷污层，可以替代传统高速牙钻法应用于临床，Er:YAG激光更能达到去除玷污层的理想效果，值得临床推广。Er:YAG激光在进行去腐过程中呈点状扫射，能选择性地去除龋坏牙釉质及牙本质，能保留较多的健康牙本质，不过多的破坏，是一种微创预备技术，提高了牙体的抗力^[53-54]。同时Er:YAG激光由于聚焦激光束的照射点很小，激光的作用将局限在较小区域，辐射将被表层吸收，无法穿过组织的内层，因此尽可能降低了对深层组织及周围区域的加热作用，脉冲时间也非常短，还未达到神经反应的阈值，所以它能进行微痛治疗，一般情况下不需要麻醉，并免去传统治疗方式下的振动及尖锐钻磨噪音的伤害，对牙体组织的热损伤很小，实现了高效冷却组织的作用，是理想降低热损伤的治疗技术。

Er:YAG激光有自动喷水装置，能随着治疗方法的选择自动控制喷水^[55-58]。在去腐过程中，喷水能降低微爆炸产生的热量，剩余的热量较少，牙髓温度变化较小且在牙髓耐受范围之内，不会对牙髓产生伤害。Er:YAG激光具有良好的灭菌效果，这种波长的激光在水中的高吸收率使得这种波长的激光能被细菌中的水分充分吸收，之后迅速蒸发，从而分解、杀死细菌，并能促进创伤的快速愈合。

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延伸阅读

Er:YAG激光是一种红外线激光，波长为2940nm，与水和羟基磷灰石的吸收峰值比较接近。由于激光中携带的能量被组织中的水分子及羟基磷灰石吸收，温度迅速升高，产生微爆炸，同时配合水的冷却系统，有效的降低了温度，减少了热损伤对牙髓的刺激。Er:YAG激光照射过的牙髓有成纤维细胞及修复性牙本质生产，这使牙髓更早的产生恢复。Er:YAG激光在牙周病治疗中应用也非常广泛，激光可有效去除龈下结石，抑制菌斑滋生，在牙周手术中Er:YAG激光有助于成纤维细胞的附着，增加牙周手术的成功率，是安全有效的牙周病治疗技术。与传统手动机械相比，无噪音、无振动，又因为无接触而减少了交叉感染。同时去腐过程中，激光束呈点状扫射龋坏牙体，有针对性的去除龋坏牙体组织，并且可以根据腐质部位改变方向，而不会去除过多的牙体组织。Krmek等评估牙髓腔温度的改变，最终得出牙髓腔的温度没有上升趋势，保持在安全阈值内。Louw研究发现，Er:YAG激光照射过的牙髓有显著的成纤维细胞增殖和修复性牙本质形成，牙髓产生了更早的恢复。从实验可见龋坏的组织去除后牙本质表面呈现点坑状，鳞片状或锯齿状，这与郑向明等的研究相似。总体来说，洞型不规则，没有严格的几何图形。扫描电镜观察显示表面无玷污层，可见清晰的牙本质小管，管间牙本质较管周牙本质脱落的多，形成了牙本质小管微突的外观。这些变化与Eberhard等对Er:YAG激光的研究相似，但是没有见到其他一些体外研究描述的，表面溶解或牙本质裂缝。Ceballos等称Er:YAG激光去腐可以提高黏结能力，Er:YAG激光治疗后增加了牙本质的显微硬度，但是A.C.Ramos等发现Er:YAG照射的牙本质与传统酸蚀方法处理的牙本质，其黏结强度在统计上没有显著差异。Carisolv化学机械法是一种选择性的软化牙本质及用手工器械挖除软化龋坏牙本质的微创技术方法。获得的氯代氨基酸有选择地破坏牙本质龋胶原纤维，除了变性胶原蛋白，不破坏底层的脱矿物质。感染牙本质由手用器械挖除。牙本质表面粗糙，具有更好的牙本质黏结力，减少充填物脱落的可能性。Carisolv化学机械去腐法对软性龋及继发龋效果更好，避免了去除健康的牙体，又充分去除了软化感染的牙本质。在实验过程中根据龋坏范围大小及部位可以选择大小及功能合适的手用器械挖除，较好保留了健康牙体组织，增加了抗力型。Carisolv去腐对牙髓刺激较小，可以减少牙髓充血等并发症的发生。因为感染牙本质已被软化，不用施加压力，临床上能减少疼痛，同时又因无痛，无噪音，无需麻醉，减少了治疗过程中的恐惧感，易于被患者接受，患者感觉轻松，加强了医患之间的信任感。但其操作时间较长，延长了治疗时间，增加了医生的劳动强度和患者的疲劳度。另一个临床问题是Carisolv无法作用于牙釉质，在去除龋齿的过程中需要结合器械。