激光如何只精准去除龋齿
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激光使用能被水和羟基磷灰石(构成牙齿的无机矿物质)强烈吸收的波长。龋坏组织比健康牙齿含水量更高,会吸收更多激光能量,组织内的水分瞬间沸腾,像微小爆炸一样将组织炸开去除。与用旋转刀头磨削的钻头不同,这种方式只在含水量高的部位发生汽化,因此相对较少触及健康组织,也不会产生摩擦热。
牙科激光的应用不止于去除龋齿。治疗种植体周围炎的激光用于减少牙龈内的细菌,减轻正畸疼痛的低强度激光则只用光刺激组织而不切削组织。这项研究讨论的正是其中直接切削龋坏组织的用途。
与钻头相比,精度与速度出现分化
研究团队用人工脱矿的牙齿切片和实际患有龋齿的牙齿两种样本,对比了激光与钻头。在人工牙齿样本中,脉冲较长(300微秒)、频率为每秒20次的最保守激光设置,将健康牙齿的损失降低到钻头的八分之一水平。缩短脉冲、提高照射频率的设置下,这一差距有所缩小。在实际患龋齿的牙齿中,激光与钻头造成的健康牙齿损失没有差异。不过时间上,激光比钻头多花费2.6至3.3倍。
决定速度差异的是脉冲长度
研究团队测试了多种激光设置后发现,仅将重复频率从每秒20次提高到40次,并不能显著缩短治疗时间。真正大幅缩短治疗时间的是脉冲长度。将300微秒的脉冲缩短为50微秒,并同时提高重复频率后,治疗时间缩短了约35%,而健康牙齿的损失并未增加。这一设置还降低了龋坏组织开始被切削的最低能量(阈值能量)。十颗牙齿中约有七颗的阈值能量下降了5至10毫焦耳,部分情况下最多下降了20毫焦耳。
研究团队使用的能量为60至70毫焦耳,远低于临床常用的150至250毫焦耳。此前的研究报告称,100毫焦耳以下对牙髓(含有牙神经和血管的组织)细胞存活没有影响,但200毫焦耳以上时存活率明显下降。这一结果的意义在于,即便是靠近神经的深龋,也能以较低能量实现更快的治疗速度。
这项研究并非发明了新的激光设备,而是确认了在已有激光设备上,以何种参数照射会决定速度与组织保存效果的差异。即使采用优化后的设置,激光仍比钻头多花费两倍以上的时间。因此可以预见,未来的角色分工仍将是:在处理靠近神经的深龋、减轻疼痛与麻醉负担时使用激光作为辅助工具,而快速处理大面积龋齿的工作仍由钻头承担。