口腔光固化燈臨床應(yīng)用進(jìn)展

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摘要：隨著光固化材料的發(fā)展，光固化燈已成為口腔臨床中必不可少的設(shè)備之一，但要正確且高效地應(yīng)用并不簡單。文章結(jié)合復(fù)合樹脂的固化特性，就口腔光固化燈的臨床應(yīng)用做一綜述，為口腔醫(yī)生正確使用光固化燈提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：光固化燈；光固化；復(fù)合樹脂

1光固化燈及樹脂固化的簡述

光固化燈主要分為鹵素?zé)?、等離子弧光燈、氬激光燈和發(fā)光二極管（LED）光固化燈［1］。等離子弧光燈及氬激光燈因性能差被淘汰，而后鹵素?zé)舫蔀橹髁鳎?］。隨著LED光固化燈的發(fā)展，因其具有獨(dú)特的發(fā)射光譜、固化效率高、壽命長等優(yōu)勢，逐步取代其他類型光固化燈，成為樹脂材料固化設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備［3］。光固化燈是影響聚合效率的主要因素之一，其光源性質(zhì)及作用形式影響著樹脂固化的效果。光固化樹脂所含的光引發(fā)劑通過吸收光子引起分子結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而促使樹脂單體轉(zhuǎn)化為聚合網(wǎng)絡(luò)，而光固化燈起著激活光引發(fā)劑，繼而引發(fā)聚合反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)固化的作用［4］。其中，單體轉(zhuǎn)化率是影響聚合反應(yīng)的關(guān)鍵因素，樹脂的功能特性（如機(jī)械性能、體積收縮和單體洗脫等）與之顯著相關(guān)［5］。

2光固化燈的光源及作用特性

2.1光照強(qiáng)度與均勻性

充足及適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度可保證樹脂單體充分轉(zhuǎn)化，這是樹脂獲得理想物理性能的前提。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，光照強(qiáng)度越高固化越充分，而新一代LED光固化燈的光照強(qiáng)度已超過5000mW/cm2［6］。Jain等［7］發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度光照可補(bǔ)償光源通過牙齒結(jié)構(gòu)時(shí)光能的損失，但光照強(qiáng)度過高可導(dǎo)致樹脂硬度下降，并促進(jìn)聚合收縮，使窩洞與樹脂界面無法緊密貼合而發(fā)生微滲漏。由于在過高光照強(qiáng)度下樹脂表層迅速形成高度交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，使通過的光線面積減小，造成聚合鏈交聯(lián)頻率低，從而導(dǎo)致彈性模量及硬度降低［8］。因此，光照強(qiáng)度過高或過低均不利于聚合反應(yīng)。光固化燈的光照強(qiáng)度通常被默認(rèn)為是單一數(shù)值，但事實(shí)上燈頭處的光輸出是不均勻的，這可導(dǎo)致樹脂局部固化不足或固化過度，從而減少使用壽命［9-10］。研究顯示，光固化燈燈頭光照強(qiáng)度不均會導(dǎo)致固化后復(fù)合樹脂表面硬度不均，并認(rèn)為光照強(qiáng)度不均問題可通過延長光照時(shí)間或增大光照強(qiáng)度來改善［10-11］。

2.2光譜范圍

樟腦醌（CQ）作為光引發(fā)劑在口腔樹脂材料中的應(yīng)用最為廣泛，但其含難漂白的有色基團(tuán)可致樹脂發(fā)黃，影響美觀；且其吸收峰位于可見光區(qū)域（470nm），在自然光下聚合迅速，不利于醫(yī)生操作［4］。相比之下，新型光引發(fā)劑酰基膦氧化物（TPO）和苯丙二酮（PPD）的色彩穩(wěn)定性更好，可避免樹脂發(fā)黃現(xiàn)象，吸收波長為380~425nm，主要在近紫外光至可見光區(qū)域［12］。由于光引發(fā)劑的光吸收過程是提高光化學(xué)反應(yīng)效率的根本，故選擇合適的光固化燈，使其光譜范圍覆蓋光引發(fā)劑的吸收光譜是非常重要的。單峰光固化燈的光譜范圍為420~490nm，與CQ的吸收光譜相匹配；而雙峰或?qū)捁庾V的新型LED光固化燈（385~515nm）更適于新型光引發(fā)劑，故并不是所有復(fù)合樹脂都能在藍(lán)光下（400~490nm）充分聚合［13］。目前，光固化樹脂生產(chǎn)廠家并未將具體的光引發(fā)劑類型納入材料說明書中，這可能會影響口腔醫(yī)生對光固化燈類型的選擇，導(dǎo)致光固化燈發(fā)射光譜與樹脂吸收光譜不匹配，引發(fā)樹脂固化不全。雖寬光譜光固化燈適用范圍更廣，但也并不是最佳選擇。Price等［11］發(fā)現(xiàn)，配備多個(gè)發(fā)光器的寬光譜光固化燈，其燈頭不同區(qū)域的光譜范圍不盡相同，最終也可導(dǎo)致固化不均。由此可見，光源不均勻性對樹脂固化的影響不容忽視，而這也將指導(dǎo)未來光固化燈的光源設(shè)計(jì)。

2.3光照距離及作用角度

光照強(qiáng)度在空氣中隨照射距離增加呈對數(shù)衰減，故隨樹脂表面和燈頭之間的距離或傾斜角度逐漸增大，光照強(qiáng)度會明顯下降［14］。相關(guān)研究測試光固化燈在距樹脂不同距離下光能傳遞達(dá)到16J/cm2的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)距離越遠(yuǎn)，光能傳遞越少，達(dá)到16J/cm2的時(shí)間越長［15-16］。Konerding等［17］在MARC（有限元分析軟件）病人模擬器上測試發(fā)現(xiàn)，隨著光導(dǎo)管傾斜角度的增大，光能量隨之下降。事實(shí)上，雖說光固化燈燈頭與復(fù)合樹脂直接接觸是最理想的，但在臨床操作中有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)，牙尖高度、斜度及窩洞深度這些因素往往迫使兩者距離增加［18-19］。因此，對于如何最大限度縮短燈頭與樹脂的距離，還需不斷地改進(jìn)設(shè)備及臨床訓(xùn)練。

2.4光照時(shí)間

臨床中，最大限度提高轉(zhuǎn)化率和減少單體洗脫主要是通過增加固化時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的［5］。目前，市售復(fù)合樹脂的說明書中，強(qiáng)調(diào)當(dāng)光照時(shí)間為20~40s時(shí)，可盡量減少洗脫物質(zhì)的數(shù)量［20-22］。但Polydorou等［21］發(fā)現(xiàn)，光照40s不能完全防止高單體釋放現(xiàn)象。事實(shí)上，光固化燈廠商往往基于“理想病例”來建議光照時(shí)間而忽略臨床情況的復(fù)雜性，其建議的光照時(shí)間是單一且較實(shí)際短的。Zorzin等［23］發(fā)現(xiàn)，光照時(shí)間超出推薦時(shí)間10~20s對樹脂的顯微硬度和單體轉(zhuǎn)化率有積極影響。有制造商稱，新一代高功率LED光固化燈可在1~3s內(nèi)完成固化［6］。但Selig等［24］認(rèn)為，所謂最短光照時(shí)間是需保證單體轉(zhuǎn)化率達(dá)標(biāo)，他們發(fā)現(xiàn)，光照2.6s和5.7s并不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，而光照大于10s可獲得47%以上的單體轉(zhuǎn)化率。因此，除了參考光照時(shí)間的推薦值，也應(yīng)考慮具體的臨床情況，以避免樹脂固化不全。

2.5固化模式

光固化燈常用的固化模式有軟啟動模式、連續(xù)式模式、臺階式模式、脈沖延遲模式、高光模式。在固化過程中，樹脂單體互相反應(yīng)，伴隨分子密集堆積，最后形成復(fù)雜的長聚合鏈，導(dǎo)致樹脂總體積減小，從而產(chǎn)生聚合收縮，這也是樹脂材料的主要缺點(diǎn)［25］。由于在聚合階段存在凝膠點(diǎn)，復(fù)合樹脂作為黏性流體，可在預(yù)凝膠階段釋放部分張力，在凝膠點(diǎn)之后轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬狀態(tài)，缺乏足夠的流動性以釋放張力［25］。軟啟動模式指先以低光照強(qiáng)度作用一段時(shí)間（5s），然后再施以高光照強(qiáng)度。Oliveira等［26］發(fā)現(xiàn)，此方式是通過延長預(yù)凝膠時(shí)間以進(jìn)一步釋放張力，降低單體轉(zhuǎn)化速度及聚合引起的收縮應(yīng)力，減緩到達(dá)凝膠點(diǎn)的時(shí)間，使得有更充分的時(shí)間利用樹脂自身的流動性來彌補(bǔ)聚合反應(yīng)所產(chǎn)生的體積收縮。

3光固化燈臨床應(yīng)用的常見問題

3.1不全固化與過度固化

適當(dāng)?shù)木酆戏磻?yīng)是復(fù)合樹脂獲得良好物理性能的重要因素，聚合不足會影響復(fù)合樹脂的物理性能，降低其生物相容性及牙體與樹脂之間的粘接力［27］。為了良好的治療效果，避免樹脂固化不全，口腔醫(yī)生可通過選擇合適的光固化燈和固化模式、適當(dāng)增加光照時(shí)間和減少光照距離以及提高操作技能等方式來獲得理想的固化效果。在固化過程中，樹脂雙鍵轉(zhuǎn)化和輻射本身均會產(chǎn)生熱量，故復(fù)合樹脂聚合過程中光照區(qū)牙體及口腔黏膜溫度上升是不可避免的［28］。有研究指出，牙本質(zhì)具有良好的絕緣性能，可防止牙髓組織過熱，但過熱風(fēng)險(xiǎn)仍存在，特別在窩洞深的情況下［28-29］。Eberhard等［30］發(fā)現(xiàn)，當(dāng)髓腔溫度升高5.5℃或達(dá)到39℃以上時(shí)，白細(xì)胞三烯B4（Leukotri⁃eneB4，LTB4）合成增加，這可致牙髓細(xì)胞死亡。2012年就報(bào)道了3例疑似LED光固化燈燒灼患者唇部的病例［31］。Khaksaran等［32］認(rèn)為，臨床治療中遵循說明書建議的光照時(shí)間出現(xiàn)溫度過高的危險(xiǎn)性較低。Mouhat等［33］通過比較光照時(shí)間、距離、光照強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，過長光照時(shí)間最有可能引起牙髓組織的損傷，且光照強(qiáng)度超過1200mW/cm2的情況下；牙髓溫度上升顯著，特別在牙本質(zhì)薄的情況下，建議臨床醫(yī)生充分了解光固化燈設(shè)置，并重視可能產(chǎn)生的高溫問題。

3.2感染控制與質(zhì)量控制

口腔臨床中，光固化燈常與血液、唾液發(fā)生接觸，若消毒滅菌措施不到位，病原菌可經(jīng)污染器械傳播而發(fā)生交叉感染。美國疾病預(yù)防控制中心表示，口腔醫(yī)療機(jī)構(gòu)對諸如光固化燈這類難以清洗的醫(yī)療設(shè)備表面應(yīng)采取屏障保護(hù)以避免污染［34］?，F(xiàn)臨床中常于燈頭處使用一次性塑料薄膜保護(hù)，Coutinho等［35］發(fā)現(xiàn)，這種做法會減弱光輸出并削弱聚合反應(yīng)，建議臨床醫(yī)生若想進(jìn)一步保證固化效果，可通過刮削試驗(yàn)加以評估。deMoraes等［36］也認(rèn)為，屏障保護(hù)會降低樹脂的固化深度，但其不影響臨床治療效果仍可采用。因此，目前保護(hù)屏障膜對光固化燈光輸出的影響還有待研究，探尋既起到保護(hù)作用又不影響光輸出的感染控制方法具有很大意義。隨著光固化燈使用次數(shù)及年限的增加，輸出強(qiáng)度會逐漸下降，故其應(yīng)被定期維護(hù)［37］。燈頭冷熱交替及材料意外沾染后可致發(fā)光變暗，這可通過清潔或更換燈頭來維持標(biāo)準(zhǔn)輸出強(qiáng)度。目前很多光固化燈配備了相應(yīng)的輻射計(jì)用于監(jiān)測輸出強(qiáng)度。Shimokawa等［38］發(fā)現(xiàn)，市售輻射計(jì)與實(shí)驗(yàn)室級測量儀所測光輸出值之間存在一定誤差，測量值不可完全相信，但手持式輻射計(jì)仍可用于監(jiān)測隨時(shí)間變化的光輸出情況。

3.3光危害

為了減少椅旁操作時(shí)間，兼顧各類樹脂，新型光固化燈光照強(qiáng)度更高且波長范圍更寬。藍(lán)光（400~490nm）屬于短波長光，可引起視網(wǎng)膜損傷［39］，這正是目前光固化燈普遍存在的波長輸出范圍。雖每次操作時(shí)間短暫，但對于易受藍(lán)光影響的患者或醫(yī)生，視網(wǎng)膜損傷可能在很短的曝光時(shí)間下發(fā)生。光固化燈光譜中紫外光區(qū)域?qū)儆陂L波紫外光（315~400nm），紫外光可導(dǎo)致人皮膚細(xì)胞DNA氧化損傷，這種損害有致突變和致癌潛力，而其波段與可見光中短波長光段相近，可引起角膜、晶狀體及視網(wǎng)膜的光化學(xué)損傷［40-41］。因此，在使用光固化燈時(shí)，口腔醫(yī)生應(yīng)按照規(guī)定佩戴護(hù)目鏡及手套，這既起到保護(hù)作用又利于在固化期間對固化位點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。

4光固化燈的應(yīng)用展望

目前，光固化燈在口腔臨床應(yīng)用的研究已較為透徹。隨著光固化燈研發(fā)技術(shù)不斷進(jìn)步，新型光固化燈在光照強(qiáng)度、波長范圍及人性化設(shè)計(jì)等方面都有很大提高，但光源均勻性不佳、高光照強(qiáng)度導(dǎo)致的高產(chǎn)熱及光源危害等問題仍有待改善，相應(yīng)出現(xiàn)的臨床應(yīng)用問題也仍未有完善的應(yīng)用指導(dǎo)或準(zhǔn)則。因此，針對目前的應(yīng)用問題以實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化將是未來光固化燈的發(fā)展趨勢。另外，現(xiàn)今提供給口腔醫(yī)生和學(xué)生關(guān)于正確使用光固化燈的教育指導(dǎo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，好的教學(xué)指導(dǎo)可促進(jìn)光固化燈的正確應(yīng)用，所以開展口腔光固化燈的相關(guān)臨床應(yīng)用培訓(xùn)也是非常必要的。

作者：楊沫揚(yáng) 吳哲 單位：廣州醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院 廣州口腔疾病研究所 口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室