Nd:YAG激光在根管治疗中的研究进展

【关键词】 Nd:YAG激光;根管预备;根管消毒;根管充填

　　Nd:YAG(neodymium:yttrium aluminum garnet，掺钕钇铝石榴石)激光是波长为1064nm的近红外激光，不可见，输出功率可达100W，以柔韧的石英光导纤维传输光束，同时用红色光指示光路，定位准确，穿透力强。1990年美国率先推出脉冲Nd:YAG牙科治疗激光机，以间断方式发射激光，大大减少了热量积累，避免温度过度升高而减少了损伤邻近组织的几率，拓宽了Nd:YAG激光的应用范围。由于脉冲Nd:YAG激光具有可弯曲的光纤输出末端，能够插入根管至根尖孔区，操作方便，价格相对较低，因此，在根管治疗中独具优势，是目前应用研究最多的一种激光类型。本文就其在根管治疗各步骤特别是在根管消毒中的研究及应用进展做一综述。

　　1 脉冲型Nd:YAG激光在根管治疗的作用机制

　　激光在作用过程中与生物体产生多种效应，主要为光热效应、光压效应、光化学效应、光电磁效应和光激活效应等，可使组织瞬间汽化、熔融或凝固。光热效应是激光生物学中最重要的一种效应，激光照射牙体组织时瞬间产生的热量可使温度高达几百甚至上千摄氏度，能使根管壁牙本质熔融并再结晶，杀灭根管内的细菌并灭活其代谢产物。光化效应是指生物物质吸收激光能量后将光能转换成化学能的现象，可使原有化学键断裂并形成新键，造成生物大分子原有结构的改变和破坏。光压强效应是指生物物质吸收激光能量后将光能转换成机械能的现象，它对根管的成形和清洁起一定作用，其直接作用还可引起细胞破裂。激光因其能量在空间和时间上高度集中，有足够的光功率密度从而有足够高的电场强度，它与生物组织的作用实质是电磁场与生物组织的作用。当场强超过105V/cm，可致生物物质电离，超过106V/cm可破坏原子间结合力而引起组织损伤[1]。

　　2 脉冲型Nd:YAG激光在根管预备中的作用

　　2.1 Nd:YAG激光去除根管壁玷污层的作用

　　根管机械预备后在根管壁上仍贴附一层由坏死组织、细胞、扩锉下的牙本质碎屑混合组成的涂层，即玷污层，厚度约2～5μm。玷污层的存在可阻塞牙本质小管，不利于根管消毒和根充材料与根管壁的密合，造成微渗漏[2]，玷污层也可成为根管充填后细菌滋生和繁殖的场所，造成再感染从而降低根管治疗的成功率。Nd:YAG激光通过高能量照射能气化根管壁残存碎屑和玷污层及根管内残留的坏死牙髓组织，使牙本质无机成分熔融、再结晶封闭牙本质小管，阻塞根管侧支，并在根管壁产生光压效应，协助根管清理、成形。

　　Harashima等[3]将36颗单根管下颌离体切牙机械预备后分为3组，即非激光照射组，1W、20Hz和2W、20Hz Nd:YAG激光照射组，采用扫描电镜观察根管壁清洁情况。结果发现前两组根管壁表面残留碎屑和玷污层，覆盖牙本质小管开口，后一组根管壁清洁，碎屑和玷污层蒸发，牙本质小管口闭合，表明达到一定剂量参数后，Nd:YAG激光可有效去除玷污层。Kaitsas等[4]用扫描电镜观察根管预备后2.5%次氯酸钠冲洗、根管预备后1.5W、15Hz Nd:YAG激光照射5s两组根管壁清洁情况，发现前者根管壁上覆盖碎屑和玷污层，后者根管壁呈现清洁的表面，部分牙本质小管口开放和部分表面出现裂痕，提示Nd:YAG激光可去除碎屑和玷污层，但不恰当使用剂量参数和作用时间，将导致一定程度热损伤和牙本质结构形态学的改变。 Gurbuz等[5]比较研究5种冲洗液即无菌生理盐水、5.25%次氯酸钠、3%双氧水、15%EDTA、2%洗必泰冲洗及1.5W、15Hz Nd:YAG激光照射后根管牙本质壁形态学和无机矿物质含量改变的情况。采用扫描电镜观察根管壁表面情况，采用X射线荧光光谱法分析无机矿物质含量，结果发现使用EDTA冲洗组根管壁最为清洁，无碎屑和玷污层，牙本质小管口开放，其次为激光照射组，但激光照射组比EDTA冲洗组更能减少根管壁无机矿物质含量丧失。刘南等[6]的研究也肯定了Nd:YAG激光清除根管壁玷污层的效果。

　　2.2 Nd:YAG激光去除根管内充填材料和折断器械的作用

　　在根管再治疗中，去除根管内原有充填材料和折断器械，疏通和清理根管，是再治疗成功的关键，也是技术难点。有学者尝试用激光去除充填材料和折断器械，效果值得肯定。Anjo等[7]将牙胶尖及封闭剂、Ah36分别充填根管后，比较研究Nd:YAG激光、传统的G钻和手用K锉去除这2种充填材料的能力。结果显示参数为900mJ、5Hz Nd:YAG激光能更快、更有效地清除根管内充填材料，扫描电镜提示激光照射组部分牙本质小管口被熔融的牙本质封闭，玷污层及充填材料被去除，仅有少量碎屑。G钻和手用K锉清理组根管壁覆盖玷污层和碎屑，无牙本质小管口可观察到。Takashina等[8]用参数为900mJ、10Hz Nd:YAG激光去除45个牙根内分别由ZOP、GIC、树脂粘结剂粘固的3种金属桩，结果全部牙根内金属桩均可被融解、汽化、蒸发，无牙根出现穿孔、折裂。完全去除金属桩所需时间最短为110s，最长为812s。但同时指出为防止激光照射后牙根表面温度上升对周围牙周支持组织的影响，应选择好适应证及采取控制温度上升的措施，比如在照射时使用水冷却。

　　3 Nd:YAG激光在根管消毒中的作用

　　3.1 Nd:YAG激光的根管消毒机制

　　激光照射牙体组织时瞬间产生的高温，能杀灭根管内的细菌，灭活其代谢产物，同时激光能量被生物物质吸收后，将光能转换成化学能，造成微生物大分子原有结构的改变或破坏，导致微生物死亡。

　　3.2 Nd:YAG激光较传统的根管消毒方式具备的优势

　　细菌感染是牙髓病和根尖周病的主要病因。根管系统解剖形态复杂，感染除累及主根管外，还可扩散到根管侧支、牙本质小管、管间吻合等区域，而传统的机械预备、化学冲洗及药物消毒均难以彻底清除根管内特别是位于上述区域内的细菌[9-11]。同时，传统的根管内封药消毒容易产生耐药性、抗原性及多次封药带来的不便。Nd:YAG激光利用其产生的光热效应、光化效应等可对根管进行快速、高效的消毒，激光束可作用于根管的深部，对侵入牙本质小管深处、侧支根管、弯曲根管内的细菌杀菌作用优于传统的治疗方式。Berkiten等[12]分别将溶血链球菌、中间普氏菌接种于离体切牙建立两组感染模型后，采用1.8W、2.4W激光照射30s，照射后的标本经切割后行光学显微镜观察，结果发现溶血链球菌组1.8W激光消毒率为86.3%，2.4W激光消毒率为98.5%，最大消毒深度为850μm，而中间普氏菌组经激光照射后所有切片中无一观察到细菌存在，消毒率达100%，提示随剂量增大，激光杀菌能力也增强，而不同菌种对激光的敏感性也不一样。Bergmans等[13]将磨牙牙冠切割成1mm厚度的牙本质盘块，接种同等比例的放线菌和链球菌，培养2h后以1.5W、15Hz的激光间接照射1～3次，每次5s，用扫描电镜观察，发现随照射次数的增加，细菌形态改变显著，重复照射3次后，牙本质小管1mm内的细菌完全被清除或被破坏。Klinke等[14]研究了Nd:YAG激光对根管不同深度牙本质的杀菌效能，在牙本质100～1000μm的不同深度切割成切片，接种4μL变形链球菌，经1.5W、15Hz激光照射10～20s后，根管内细菌培养CFU计数结果显示：对此深度范围内各层次的细菌清除效果明显优于未照射组，虽然在1000μm深度穿透力有所下降，但仍可有效杀灭细菌。但也有学者认为Nd:YAG激光对根管内粪肠球菌感染模型的杀菌效果低于2.5% NaOCl[15] 。

　　3.3 Nd:YAG 激光与其他种类激光消毒能力比较

　　Wang等[16]将60颗单根管离体牙根管预备及消毒后接种粪肠球菌培养3周，分别使用Er，Cr:YSGG激光和Nd:YAG激光照射，结果发现1.5W Nd:YAG激光杀菌率为98%，Er，Cr:YSGG激光为96%;1W 时Nd:YAG激光杀菌率为97%，Er，Cr:YSGG激光为77%，提示Nd:YAG激光杀菌效果更佳。Moritz等[17]比较研究Nd:YAG、Ho:YAG、Er:YAG 3种激光系统对根管内大肠杆菌和粪肠球菌感染模型抗菌效果，发现1.5W剂量时Er:YAG激光的杀菌率达到99.64%，效果最佳，其次为Nd:YAG激光，杀菌率为99.16%。而前者根管应用较少，且价格昂贵。

　　3.4 影响Nd:YAG激光消毒作用的因素

　　影响激光消毒作用的因素有激光照射剂量[18]、照射时间、光纤头与管壁的夹角[19]、照射距离等。此外，是否使用光敏剂也可影响激光的杀菌效果[20]。因黑色素对脉冲Nd:YAG激光的吸收能力强，根管壁涂光敏剂如墨汁后再照射，用较低的剂量也可明显提高激光的杀菌率[21]。Moritz等[22]对Nd:YAG激光根管内照射G-代表菌大肠杆菌和G+代表菌粪肠球菌的敏感性差异和细菌的形态变化作了研究，发现随剂量增大，Nd:YAG激光对2种细菌的损伤作用加大，G-菌照射即刻产生结构破坏而死亡，而G+菌需重复照射才能破坏其结构使其死亡，因此认为细菌细胞壁结构是影响激光杀菌作用的关键因素。

　　4 Nd:YAG激光在根管充填中的作用

　　根管致密的三维充填是评价根管充填效果的标准之一，通过严密的充填可以防止细菌再度进入已完成预备的清洁根管造成根管的再感染，防止根管内残余细菌穿过根尖孔进入根尖周组织，以及防止根尖周组织液渗入根管内未充填严密的空隙成为残余细菌的良好培养基。因此，充填后根管壁和根尖区的微渗漏将影响根管治疗的效果。脉冲Nd:YAG激光的高能量光能被根管壁组织吸收后转化成热能，使牙本质无机成分熔融、再结晶，封闭牙本质小管，降低牙本质的渗透性，利于根充材料与管壁密合，并在管壁产生等离子光化学效应，封闭根尖孔，减少根尖微渗漏的产生。Meire等[23]将单根管离体牙根管预备及清洗后，以1.5W、15Hz Nd:YAG激光照射4次，每次5s，分别采用冷牙胶侧方加压充填技术、热机械加压技术充填根管，并以未采用激光照射而直接进行根管充填作为对照组，采用染料渗入法评价冠部和根尖渗漏的情况，结果发现激光照射与非照射组在6个月、12个月后根尖微渗漏有显著性差异，表明Nd:YAG激光可减少根管微渗漏，有玷污层的根管壁在激光照射后可改善根管封闭性。SousaNeto等[24]研究发现在提高频率和能量设置后，采用Nd:YAG激光或Er:YAG激光根管内照射与单纯使用17%EDTA液根管内冲洗相比，可提高环氧树脂根管封闭剂的粘接力，从而减少根管充填后的微渗漏。Todea等[25]研究也表明了激光照射后采用AHplus和牙胶充填根管根尖微渗漏明显低于非激光照射组。Gekelman等[26]用1W、10Hz的Nd:YAG激光照射根管后发现在没有根尖牙本质填料存在的情况下，根尖1/3封闭性能明显优于非激光照射组。但有学者持反对意见[27]，认为激光照射能去除玷污层，但不能提高根尖封闭能力，即使在激光照射时使用光敏剂如黑墨水。

　　5 Nd:YAG激光在根管治疗一次法中的应用

　　根管治疗一次法可缩短疗程，避免多次法存在的弊端，如疗程长，复诊期间冠部暂封材料的微渗漏，根管反复操作根尖或牙周病菌再次感染根管，根管内多次封药消毒产生的耐药性和抗原性等。根管治疗一次法与多次法的远期治疗效果和成功率无明显差别[28，11]，但一次法术后疼痛发生率较高[29]。根管消毒清理不彻底是疼痛发生的原因之一[30]。国内外学者利用Nd:YAG激光可快速、高效地杀灭细菌，协助根管清理、成形的特性，应用于辅助完成根管治疗一次法中。贺慧霞等[31]将124例慢性根尖周炎患者常规根管预备后，按根管消毒方式分为3组，激光组以2W或1.5W、20Hz剂量根管内照射后即刻根管充填，一次性完成治疗;碘伏组以碘伏液冲洗根管后一次法治疗;甲醛甲酚组封药后多次法治疗。结果表明根充后24h内3组自发痛发生率及程度无显著差异，24周时激光组叩痛发生率最低，临床疗效明显优于甲醛甲酚组。Koba等[32]在常规根管预备后，用脉冲Nd:YAG激光以1W、15Hz剂量照射根管后一次法治疗慢性根尖周炎，与未用激光照射进行比较，结果发现充填术后1周、3个月激光组叩痛发生率明显低于对照组， 6个月后X线片显示激光组根尖病损已愈合或明显减轻者占54.5%，而对照组仅为24.3%，提示临床应用Nd:YAG激光将有利于感染根管的治疗。王大维等[33]的研究也表明了Nd:YAG激光辅助一次性根管治疗可减轻术后的疼痛反应。

　　6 Nd:YAG激光根管内照射对牙根周围组织的影响

　　激光在根管治疗中应用时，其有效性及安全性是两个需同时考虑的方面[34]。如何提高激光辅助根管治疗的效果，又不致于对牙根周围组织造成损伤是众多学者关注的问题。过量的激光照射会造成根管壁牙本质层的分解[11]，根尖区牙周膜细胞的坏死[35]。热效应是激光在根管治疗中的主要效应，激光在根管内照射时产生的热量，将传送到牙根表面，影响临近的牙周、根尖周组织，牙根表面温度上升程度是反映其安全性的主要指标之一。Lan[36]测定了90颗单根牙根尖1/3区在50、80、100、150、200mJ/pulse，20、25、30pulses/s条件照射时，牙根表面温度上升情况，发现只要能量小于100mJ/pulse、20pulses/s，牙根表面温度上升不会超过10℃。而Eriksson等[37]报道骨组织损伤的临界温度是47℃，高于正常体温10℃。因此，在此能量设置下牙根表面温度上升不超过10℃，也就不会对根周骨组织造成热损伤。刘鲁川等[38]将5只健康成年犬共90颗牙常规根管预备后依次分正常对照组(I)20/s、1.5W加墨汁组(Ⅱ)，20/s、2.0W加墨汁组(Ⅲ)， 20/s、2.0W(Ⅳ) 和20/s、2.5W(Ⅴ)共5组分别进行Nd:YAG激光根管内照射，分期处死动物制作牙颌组织石蜡和超薄切片观察照射后根尖周组织学和超微结构变化，结果发现照射1d后，Ⅲ、Ⅴ组有急性炎症表现，15d后呈慢性炎症表现并累及牙骨质和牙槽骨，而Ⅱ、Ⅳ组无明显改变。提示激光剂量设置为20/s、2.0W或20/s、1.5W加增效剂对牙周组织是安全的，大剂量可导致根尖周组织的热损伤。

　　减少激光对牙根周围组织的热损伤除了输出能量控制、使用光敏剂外，还可采用间歇照射方法，减少每次照射持续时间[39]，以防止根面温度过度升高。或利用水分吸收大量热能，在根管湿润状态下照射，以及在照射时采用水冷切等[8，40]。临床上可以通过多种多样的方法来避免激光照射造成牙周组织的损伤，只要选择合适的参数及方法，Nd:YAG激光用于根管治疗是安全的。

　　7 结语和展望

　　Nd:YAG激光兼具根管消毒、清理、成形和根尖封闭作用，显示了较传统的根管治疗方式具有更多的优势，为根管治疗提供了新的途径，是对传统治疗方式的有效补充。利用Nd:YAG激光辅助完成一次性根管治疗残髓炎、牙髓坏死、慢性根尖周炎，在根管预备、根管消毒、根管充填的连续性操作中发挥其特有的作用，减轻了术后疼痛反应，提高治疗效果。Nd:YAG激光辅助完成根管治疗具有良好的临床应用价值和广阔的前景。

　　但以往的关于脉冲Nd:YAG激光辅助根管治疗的研究主要在离体牙或利用动物进行，选择的强度、实验方法各不相同，参数的选择也没有统一标准，在临床应用上经验还较少，有待更多更深入的研究和更广泛的临床应用。

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