MPa for the control group (),  MPa for high speed drill treatment (),  MPa for Er,Cr:YSGG laser irradiation (), and  MPa for Er:YAG laser irradiation (). Independent Student’s -tests showed no significant difference between each two groups (). Within the parameter settings and the limits of the experimental setup used in this study, both lasers systems as well as the high speed drill do not significantly weaken coronal dentin after surface treatment."> 高速钻头表面处理后牙本质的断裂力比较Er:YAG和Er,Cr:YSGG激光照射 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果
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分析细胞病理学
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分析细胞病理学/2016/文章

研究文章|开放获取

体积 2016 |文章的ID 8517947 | https://doi.org/10.1155/2016/8517947

Rene Franzen，Nasrin Kianimanesh，Rudolf Marx，Asma Ahmed，Norbert Gutknecht， ＂高速钻头表面处理后牙本质的断裂力比较Er:YAG和Er,Cr:YSGG激光照射"，分析细胞病理学， 卷。2016， 文章的ID8517947， 7 页， 2016． https://doi.org/10.1155/2016/8517947

高速钻头表面处理后牙本质的断裂力比较Er:YAG和Er,Cr:YSGG激光照射

rene franzen.，1，2 Nasrin Kianimanesh.，2 Rudolf Marx.，3. 阿斯玛·艾哈迈德，2 和 诺伯特·古特克内特1

1保守牙科，牙周病学和预防牙科，亚琛大学医院，Pauwelsstrasse 30,52074 Aachen，德国

2亚琛牙科激光中心，生物医学技术中心，亚琛工业大学校园，Pauwelsstrasse 17, 52074，亚琛，德国

3.医学材料科学，亚琛工业大学医院，德国亚琛52074,Pauwelsstrasse 30

学术编辑：吴克群吉田
已收到 2015年11月13日
接受 2016年1月12日
发表 2016年1月24日

抽象的

牙科修复牙齿程序可能削弱齿的结构完整性，具有导致断裂的可能性。在这项研究中的表面改性的不同的技术之后的冠状牙本质强度我们目前的研究结果。浅表材料去除用细金刚砂车针高速钻头手持件，尔后牙本质的断裂强度光束：YAG（2.94 μ.m，8 j / cm2）和铒，铬：YSGG（2.78 μ.m，7.8 j / cm2）通过四点弯曲装置测量漏气阈值的激光照射。未经处理的牙本质梁作为对照。使用可用牙本质的冠状部分，总共58个牙本质梁由灭菌的人提取的臼齿制成。计算裂缝强度的平均值计算为  MPa for the control group ( ),  MPa for high speed drill treatment ( ),  Er，Cr:YSGG激光辐照的MPa( )，及  Er:YAG激光辐照的MPa( ）.独立学生 -检验显示两组间无显著差异( ）.在本研究使用的参数设置和实验设置的限制范围内，激光系统和高速钻头在表面处理后都没有显著削弱冠状牙本质。

1.介绍

有关牙齿断裂的因素都在不同的研究[被查处1- - - - - -3.]．这是最戏剧性的临床情况之一，可能是牙医和患者的关注，因为它可能最终失去牙齿结构。因此，牙齿在应力作用下的结构完整性以及不同类型的裂纹如何危害牙齿的结构完整性是一个非常重要的问题[4]．最大应力本身并不促进裂纹扩展，但疲劳循环过程导致齿面产生裂纹[5]．人牙本质中的疲劳裂纹生长取决于年龄，管管取向和密度，深度低于牙本质 - 搪瓷结[6- - - - - -8]．

理解不同条件下牙本质的力学行为至关重要。然而，牙齿骨折是多因其的，并且在切割和腔准备期间经历裂缝和损坏的体验和损坏的牙齿骨折是多的。由于牙齿的破裂可以具有严重的临床后果，因此通过在切割过程中引入和启动裂缝来切割技术对齿的机械性能有显着影响[1，5，9- - - - - -11.]．

虽然深度裂缝高达71 μ.， Banerjee et al.(2000)没有发现使用毛刺导致牙本质出现裂纹，但报道声纳磨损和Carisolv凝胶“导致缺陷”[1，3.]另一方面，Yan等人（2009年）未观察到bur治疗后牙本质内的缺陷，但指出材料去除可能与骨折原因有关[12.]．Majd等人。（2012）评估了6-长笛碳化钨BUR和50型磨料空气喷射的影响 μ.M冠状牙齿的力学行为的腔准备磨料颗粒。将结果与完整控制梁的强度进行比较。两种方法显着降低了牙本质的疲劳强度。在同一研究中，对于Bur处理的总体降解在近40％的耐久极限中，随着疲劳寿命的伴随的减少报告。它被认为是一个“关键问题”，因为这可能阻碍牙本林为恢复材料提供合理的基础[13]．当使用机械仪器时，摩擦产生热量，因此升高的温度，这可能对牙齿造成不可逆的损坏，而齿表面表明了与其形成的机械产生的涂片层结合热和机械损坏的迹象技术[14]．

目前用于硬组织准备的激光已经被研究，因为它们有能力烧蚀人类的牙釉质、牙本质和骨。在目前商业可用的激光系统中，铒激光器的辐射(Er:YAG 2.94μ.m和Er,Cr:YSGG 2.78μ.m） 在水和矿物质成分中有很强的吸收能力，因此可以以微创的概念去除硬组织、龋齿和制备龋齿。这些激光可以消融硬牙组织，而不会造成牙髓损伤或严重的热副作用，例如只要使用正确的激光参数和喷水，相邻组织的开裂、熔化或炭化速率可与高速牙钻媲美，疼痛和振动更少[15- - - - - -20.]．

在Maung等人的一项研究中，用激光烧蚀的15个样品中只有2个显示了小裂纹的形成，而用牙手片的15个样品中有9个显示了裂纹的形成[21]．Sehy和Drummond（2004）使用带有粗金刚石BAR或ER的高速手件的高速手件制备I类或II级MOD腔磨牙：YAG激光器。然后将制剂放置在树脂复合物中，散装固化以最大化界面应力，并进行通过扫描电子显微镜的牙齿复合界面的评价。既不是牙本质中的一致或显着的微裂纹的方法[22]．

Staninec等人比较了自由运行的脉冲Er:YAG激光器(脉冲持续时间135μ.s） 使用调q Er，Cr:YSGG激光器（脉冲宽度0.5 μ.年代)。135μ.S脉冲没有在辐照表面上产生任何可见的裂纹，而脉冲持续时间短270倍的q开关系统，在没有空气/水喷雾的情况下额外操作，产生了显著的表面裂纹，在试样弯曲下形成了断裂[23]，指出脉冲持续时间（纳秒与微秒域）和足够的水喷雾的重要性。

本研究探讨了在自由运行模式(微秒域)下，使用接近消融阈值的激光表面处理是否会导致牙本质的弱化。

2.材料和方法

收集无龋的人臼齿并完全清洁微积分和碎片，然后通过灭菌γ.-射线(有限公司60.)最小吸收剂量为29 这些牙齿是由合作的牙科诊所出于正畸原因拔除的，并捐赠给了科学。

牙齿嵌入树脂（Technocit 4000/4002：Heraeus-Kulzer，Wehrheim，Germany）中，并在颊孔方向上切开，然后在短iCISTAL方向上制备牙本质束约1.5mm×1.5mm×9mm。梁大致用400粒组成，用800个砂砾完成。采用Staninec等人的描述中采用制备牙本质梁的方法。[23]．抛光后的最终尺寸列于表1- - - - - -4．颊面被标记以供以后的标本定位。牙和梁样品在0.9% NaCl的蒸馏水中保存。
数量 厚度/毫米 宽度/毫米 打破力/ n 弯曲强度/ MPa
1 1.20 1.90 37.90 112.20
2 1.96 1.60 84 110.70
3. 1.36 1.90 32 73.76
4 1.44 1.88 6.58 13.67
5 1.77 1.66 55.30. 86.13
6 1.58 1.86 45.20 78.85
7 1.37 1.85 37.20 86.78
8 1.40 1.86 38.00 84.43
9 1.30 1.75 34.40 94.21
10. 1.88 1.77 61.40 79.50.
表1
未处理对照组(组1)的精确尺寸、断裂力和弯曲强度。弯曲强度的平均值为82.02 MPa，标准差为27.25 MPa。
数量 厚度/毫米 宽度/毫米 打破力/ n 弯曲强度/ MPa
1 1.49 1.90 35.70. 68.55
2 1.65 1.80 59.80 98.84
3. 1.54 1.87 67.70 123.65
4 1.83 1.46 89.10 147.61
5 1.16 1.88 21.20 67.88
6 1.64 1.95 72.10 111.35
7 1.27 1.75 37.30 107.04
8 1.38 1.89 33.10 74.49
9 1.50 1.83 61.20 120.39
10. 1.20 1.80 18.00 56.25
11. 1.44 1.74 27.40 61.51
12. 0.93 1.70 20.30 111.83
13 1.07 1.86 27.90 106.12
14 1.14 1.87 21.20 70.66
15 1.68 1.88 79.30. 121.05
16 1.55 1.73 76.50 149.09
17 1.14 1.90 24.90 81.68
18 1．13 2.37 25.50 68.25
19 1.98 1.00 53.70. 110.95
20. 1.65 1.80 48.20. 79.67
表2.
精确的尺寸，断裂力，和弯曲的铒，铬强度：YSGG照射试样（组2）。The mean value of the bending strength is 96.08 MPa with a standard deviation of 28.08 MPa.
数量 厚度/毫米 宽度/毫米 打破力/ n 弯曲强度/ MPa
1 1.27 1.76 33.00 94.16
2 1．02 1.86 36.00 150.69
3. 1.24 1.88 25.90 72.57
4 2 1.22 70.50 117.02
5 1.86 1.22 30.70 58.92
6 1.57 1.70 60.00 115.98
7 1.45 1.92 60.10 120.59
8 1.64 1.85 38.60 62.84
9 1.26 1.90 27.70 74.38
10. 1.75 1.84 43 61.81
11. 1.59 1.50 62.40 133.29
12. 1.14 1.60 18.40 71.68
13 1.75 1.57 31.50. 53.07
14 1.97 1.80 90.60 105.05
15 1.94 1.04 29.00 60.01
16 1.98 1.65 118.00 147.76
17 1.81 1.80 63.10 86.67
18 2 1.42 38.90 55.47
表3
Er:YAG辐照试样(第2组)的精确尺寸、断裂力和弯曲强度。弯曲强度的平均值为89.12 MPa，标准差为36.32 MPa。
数量 厚度/毫米 宽度/毫米 打破力/ n 弯曲强度/ MPa
1 1.15 2.12 39.90 115.27
2 1.75 1.05 34.20. 86.15
3. 1．12 1.89 24.40 83.36
4 1.55 1.81 44.10 82.15
5 1.56 1.67 49.10 97.86
6 1.35 1.79 48.20. 119.68
7 1.40 1.79 33.60 77.57
8 1.65 1.87 55.90 88.94
9 2 1.09 78.70 146.21
10. 1.57 1.86 83.50 147.52
表4.
通过精细金刚石BAR在高速手件（第1组）处理的标本的确切尺寸，断裂力和弯曲强度。弯曲强度的平均值为104.47MPa，标准偏差为26.31MPa。

将梁分配给两个激光基团，每个激光组含有20个样品（组3和4）和两个对照组，每个对照组含有10个样品（组1和2）。在对照组中，将梁保持未处理（第1组），用作阴性对照，或用在水冷（第2组）的高速手件中用细金刚石Bur处理，用作阳性对照。

激光组3和4束分别用自由运行的Er:YAG激光系统2.94照射μ.m(光行者系统，Fotona d.d，斯洛文尼亚)或自由运行的Er,Cr:YSGG 2.79μ.m（iPlus系统，Biolase Inc.，Irvine，CA，USA），两者的总辐射暴露时间均为10秒，同时其激光束沿牙本质束的整个长度进行扫描，在近碘方向来回移动一次，反之亦然。

组中使用的参数如下：（一世）第1组：未经处理的控制（阴性对照）。（ii）第2组:在高速手持式水冷件中使用优质钻石钻(阳性对照)。(3)第3组：Er，Cr:YSGG与a“黄金”型手片，MZ6玻璃头(直径600μ.M)，脉宽60μ.s, 25 mJ, 10 Hz, water 80%, air 50% (adjustable spray), and fluence 8 J/cm2在标本表面。（iv）第4组：二：与使用的YAG激光器“H14“手片，玻璃头(直径800μ.米），脉冲持续时间100 μ.s、 四十 乔丹，10岁 赫兹，水60%，空气40%（可调喷雾），通量7.8 J/cm2在标本表面。请注意，在第2组和第3组中选择了不同的脉冲能量，以补偿激光系统不同的玻璃尖直径，以获得相似的注量。4 J /厘米左右2据报道，牙本质的消融阈值为ER：YAG激光照射[23，24]．

第3组和第4组的激光参数是这样选择的:处理过的牙本质光束的表面暴露在类似于激光创建的龋齿底部的流动液中。而这种空洞的形成显然具有高得多的流畅性(约为60 J/cm)2为典型的临床使用能量300 mJ，横梁截面800μ.M)，消融前停止进入牙本质的点，因此消融过程停止，是新创建的洞底的发现。因此，决定使用略高于消融阈值7-8 J/cm的流速2选择允许轻微的烧蚀材料去除与烧蚀前停止在标本内部。由于试样在断裂试验中尺寸较大，预计只会从试样中去除很少的材料，如果使用较高的流动率或去除率，它们将被激光脉冲损坏或折断。取而代之的是模拟牙本质表面，比如在洞底发现的牙本质表面。此外，牙本质光束只照射到一侧表面，类似于临床牙本质激光准备，牙本质从一侧照射。

以类似的方式，在对照组中使用钻石钻沿着牙本质梁的长度手动移动，允许它移除靠近表面的材料，从而再次模拟钻刺准备的挖掘地面。注意，没有使用EDTA或任何类似的试剂来去除产生的涂片层。此外，我们指出，在我们的研究设计的限制范围内，我们不能考虑其他可能在临床情况下发现的压力来源，如有力的运动造成微骨折或高脉冲能量的激光系统造成类似的发生率;然而，据我们所知，在自由运行脉冲激光器的文献中还没有报道后一种情况。

处理表面垂直于标记的颊面;因此，牙本质小管的方向垂直于处理表面，并平行于弯曲试验的力的方向。这和作用力的方向是一样的。每根牙本质梁放置在机械试验机的四点弯曲仪(Zwick/Roell Z5.0, Zwick GmbH, Ulm, Germany)中，以1 mm/min的位移速率增加载荷，直至失效。弯曲强度 可以计算如下: 使用以下变量: =较低距离的装载点= 7.2 mm，   =加载点的上距离=1.8 嗯，   =样本宽度， =样品的厚度，和 =打破力量。

每根梁置于四点弯曲仪中，与上部加载点距离1.8 mm，与下部加载点距离7.2 mm，直至在荷载作用下发生断裂。断裂时的载荷记录为断裂力 和弯曲力量 相应地计算每个光束。

3.结果

制备后牙本质光束，断裂力，和弯曲强度的最终尺寸示于表1- - - - - -4．

计算弯曲强度的平均值计算为  未准备好的对照组的MPa，  MPa for Er,Cr:YSGG laser irradiation,  MPa for Er:YAG laser irradiation, and  高速钻孔处理表面的MPa。这些值如图所示1．独立的 -测试表明，两组之间没有显著差异( ）.


图1
4点弯曲试验结果的插图显示控制的弯曲强度和3个测试组。

4。讨论

铒族激光在牙腔制备过程中对牙体结构的影响已经有多项研究进行了研究。在这些研究中，我们对牙釉质和牙本质的微观形态、消融速度、深度和/或体积进行了不同的脉冲持续时间和重复频率以及不同的能量和功率参数的研究[15，25- - - - - -31]．

在另一方面，车针齿制剂与金属的噪声和振动可能引起不适和患者的焦虑，以及裂缝和齿弱化[相关联1，13，21]．痛苦小，噪音和振动，已报告有激光腔制备[17，32]．杀菌和抗感染效果是可以预期的另一个方面[33]．

Staninec等人描述了135自由度Er:YAG激光器在弯曲下断裂的差异μ.s和调q的Er,Cr:YSGG激光器0.5μ.S脉冲持续时间。虽然ER：YAG处理的表面没有显示出可见裂缝，ER，Cr：YSGG处理的表面显示出显着的表面裂缝。他们报道称，这导致ER的显着弱化，CR：YSGG处理的标本。这是由Q开关激光产生机械和热冲击波，热膨胀和重塑消融碎片[23]．值得注意的是，除了大大缩短了脉冲持续时间(135 vs . 0.5μ.s） Er，Cr:YSGG激光器的照射也在没有水喷雾的情况下进行，水喷雾是一种不模拟临床情况的实验装置。

因此，本研究脉搏持续时间为50-100，符合牙本质预备的临床要求μ.通常在自由运行的系统(闪光灯运行)上发现。值得注意的是，调q铒激光器目前尚未在牙科临床中使用，而且众所周知，在硬组织制备过程中必须使用水雾。

本研究通过4点弯曲试验，比较了Er:YAG激光和Er,Cr:YSGG激光照射的牙本质光束与未处理的完整牙本质光束的断裂强度。组间无显著差异。4 J /厘米2Er:YAG激光照射已被报道为牙本质预备的消融阈值[23，24]．为了在我们的实验设置范围内模拟牙本质梁表面的空洞地板，我们选择了高于消融阈值的牙本质预备液。在目前的研究中使用的设置下，激光照射并没有削弱牙本质的光束与完整的光束或处理过的光束相比。

Sehy和Drummond将Er:YAG激光与粗金刚石钻进行比较，制备了通过大块固化复合材料修复而未发现可见微裂纹的I类和II类MOD腔体[22]．

然而，在Nalla等人的疲劳裂纹生长率研究中。在人类牙本质中，它的结论是，在模拟的生理条件下，牙齿的小缺陷，大约为250 μ.M，不会从根本上影响它们的结构完整性，因为预测的疲劳寿命将超过患者的寿命[34]．由于这个原因，我们纳入了组2(在高速手件与水冷却的细金刚石钻)作为积极控制，以包括在表面机械处理下结构弱化的可能影响。Bosa等人利用调q Er:YSGG激光的另一项研究报告了在高通量下观察机械损伤时对试样的最小热损伤[35]．

靠近由工业标记激光照射的搪瓷样品的红外成像，在波长9.3的波长下操作 μ.m的重复频率为300赫兹，比较了由标准牙科手片与高速空气涡轮与激光产生的外围热和机械损伤。据报道，15个辐照样品中有2个(13.3%)在烧蚀坑附近有小裂纹[21]．如果没有喷水，发生机械以及热损伤。与此相比，用高速钻制备15 9（60％）的样品显示出在裂化和热损伤的证据的形式机械损伤[21]．

在本研究中，Er:YAG激光器和Er,Cr:YSGG激光器在激光照射的整个过程中都使用了持续的喷水，因为它也用于牙釉质和牙本质的临床治疗，无论是用于腔体准备还是其他表面修饰。达令等人也证实了连续喷洒的重要性，他们观察到烧蚀坑“非常干净，没有大裂纹”，且没有伴随热副作用[19]．水喷雾作为有效消融的介质，最大限度地减少牙髓组织的不良热影响的风险。Er:YAG激光消融对干燥牙齿的影响，主要是由于髓内温度过高和对坚硬牙齿组织可能产生的热损伤。因此，在Er:YAG激光临床应用中，水喷雾对于减少温度升高对生物组织的副作用至关重要[36- - - - - -39]．已经表明，水冷是必不可少的，以避免破坏性温度，增加铒激光器或高速手件是否用于腔体制剂[40]．水喷雾用于清洁辐照表面，提供冷却效果，并协助烧蚀过程[41，42]．此外，有报道称，使用没有水喷雾的Er:YAG激光器会导致非磷灰石磷酸钙相的形成，这可能容易发生酸溶解和脱矿，最终可能导致修复结合不充分[43]．

在通过Arola和鲁兰研究疲劳裂纹扩展速率在牙质小管取向和小管密度方面进行评价。他们得出结论：在该牙本质疲劳裂纹生长依赖于细管取向[7]．由于这个原因，在我们的研究中，牙本质梁的处理表面被标记为小管垂直于处理表面，并且所有样本的方向相同。在弯曲试验中，样品的处理表面被定位在拉伸侧，因此载荷的施加方向与自然发生的方向相同。

但是，需要注意的重要，提出的研究，是其考虑的局限性来解释。我们研究了其预期影响材料接近地表模拟标准化腔底的原因，治疗和辐照的影响。不过，这种情况不包括可能存在于临床腔准备所有效果。例如，效果，如震动或压力波产生具有较高fluencies和脉冲功率是不存在于我们的模型。对于闪光灯泵浦铒激光这些冲击波不太可能产生作用，如果存在的话，如通过Hibst和Keller [描述44].当脉冲持续时间降至1以下时，冲击波更受关注 μ.使用Q开关激光器时的情况如此[23]．另一个在体外情况下没有模拟的影响是在实际的牙洞准备过程中机械钻牙的行为;然而，这可能是部分补偿的机械应力时，牙齿所经历的锯开，以制造牙本质梁标本。此外，还必须考虑到钻牙的热影响与临床参数。虽然物质的热削弱原则上是可能的,适当的使用水喷雾不同步的铒激光防止热增加,实验证实的Rizoiu等人的情况下,Cr: YSGG类型系统,甚至在大约温度降低。观察到2°C [45]．

5.结论

在本研究中使用的条件和限制内，在用ER：YAG和ER，CR：YSGG激光射击或通过精细金刚石BAR处于高速处理或机械地，可以在牙本质梁的断裂强度中观察到牙型梁的断裂强度没有统计学上显着的差异。手件。另外，在处理和未经处理的标本之间没有观察到统计学上显着的差异。

利益冲突

提交人声明没有关于本文的出版物的利益冲突。

参考文献

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