口腔光固化燈臨床應用進展

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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備之一，但要正確且高效地應用并不簡單。文章結合復合樹脂的固化特性，就口腔光固化燈的臨床應用做一綜述，為口腔醫(yī)生正確使用光固化燈提供參考依據(jù)。

關鍵詞：光固化燈；光固化；復合樹脂

1光固化燈及樹脂固化的簡述

光固化燈主要分為鹵素燈、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，而后鹵素燈成為主流［2］。隨著LED光固化燈的發(fā)展，因其具有獨特的發(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備的標準設備［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構變化，進而促使樹脂單體轉化為聚合網絡，而光固化燈起著激活光引發(fā)劑，繼而引發(fā)聚合反應，以實現(xiàn)固化的作用［4］。其中，單體轉化率是影響聚合反應的關鍵因素，樹脂的功能特性（如機械性能、體積收縮和單體洗脫等）與之顯著相關［5］。

2光固化燈的光源及作用特性

2.1光照強度與均勻性

充足及適當?shù)墓庹諒姸瓤杀ＷC樹脂單體充分轉化，這是樹脂獲得理想物理性能的前提。傳統(tǒng)觀點認為，光照強度越高固化越充分，而新一代LED光固化燈的光照強度已超過5000mW/cm2［6］。Jain等［7］發(fā)現(xiàn)，高強度光照可補償光源通過牙齒結構時光能的損失，但光照強度過高可導致樹脂硬度下降，并促進聚合收縮，使窩洞與樹脂界面無法緊密貼合而發(fā)生微滲漏。由于在過高光照強度下樹脂表層迅速形成高度交聯(lián)的聚合物網絡，使通過的光線面積減小，造成聚合鏈交聯(lián)頻率低，從而導致彈性模量及硬度降低［8］。因此，光照強度過高或過低均不利于聚合反應。光固化燈的光照強度通常被默認為是單一數(shù)值，但事實上燈頭處的光輸出是不均勻的，這可導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度不均會導致固化后復合樹脂表面硬度不均，并認為光照強度不均問題可通過延長光照時間或增大光照強度來改善［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用最為廣泛，但其含難漂白的有色基團可致樹脂發(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反應效率的根本，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；而雙峰或寬光譜的新型LED光固化燈（385~515nm）更適于新型光引發(fā)劑，故并不是所有復合樹脂都能在藍光下（400~490nm）充分聚合［13］。目前，光固化樹脂生產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，而這也將指導未來光固化燈的光源設計。

2.3光照距離及作用角度

光照強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，光照強度會明顯下降［14］。相關研究測試光固化燈在距樹脂不同距離下光能傳遞達到16J/cm2的時間，發(fā)現(xiàn)距離越遠，光能傳遞越少，達到16J/cm2的時間越長［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)，隨著光導管傾斜角度的增大，光能量隨之下降。事實上，雖說光固化燈燈頭與復合樹脂直接接觸是最理想的，但在臨床操作中有時難以實現(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，還需不斷地改進設備及臨床訓練。

2.4光照時間

臨床中，最大限度提高轉化率和減少單體洗脫主要是通過增加固化時間來實現(xiàn)的［5］。目前，市售復合樹脂的說明書中，強調當光照時間為20~40s時，可盡量減少洗脫物質的數(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。事實上，光固化燈廠商往往基于“理想病例”來建議光照時間而忽略臨床情況的復雜性，其建議的光照時間是單一且較實際短的。Zorzin等［23］發(fā)現(xiàn)，光照時間超出推薦時間10~20s對樹脂的顯微硬度和單體轉化率有積極影響。有制造商稱，新一代高功率LED光固化燈可在1~3s內完成固化［6］。但Selig等［24］認為，所謂最短光照時間是需保證單體轉化率達標，他們發(fā)現(xiàn)，光照2.6s和5.7s并不能達到標準，而光照大于10s可獲得47%以上的單體轉化率。因此，除了參考光照時間的推薦值，也應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，伴隨分子密集堆積，最后形成復雜的長聚合鏈，導致樹脂總體積減小，從而產生聚合收縮，這也是樹脂材料的主要缺點［25］。由于在聚合階段存在凝膠點，復合樹脂作為黏性流體，可在預凝膠階段釋放部分張力，在凝膠點之后轉變成堅硬狀態(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度作用一段時間（5s），然后再施以高光照強度。Oliveira等［26］發(fā)現(xiàn)，此方式是通過延長預凝膠時間以進一步釋放張力，降低單體轉化速度及聚合引起的收縮應力，減緩到達凝膠點的時間，使得有更充分的時間利用樹脂自身的流動性來彌補聚合反應所產生的體積收縮。

3光固化燈臨床應用的常見問題

3.1不全固化與過度固化

適當?shù)木酆戏磻菑秃蠘渲@得良好物理性能的重要因素，聚合不足會影響復合樹脂的物理性能，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、適當增加光照時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，樹脂雙鍵轉化和輻射本身均會產生熱量，故復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，牙本質具有良好的絕緣性能，可防止牙髓組織過熱，但過熱風險仍存在，特別在窩洞深的情況下［28-29］。Eberhard等［30］發(fā)現(xiàn)，當髓腔溫度升高5.5℃或達到39℃以上時，白細胞三烯B4（Leukotri⁃eneB4，LTB4）合成增加，這可致牙髓細胞死亡。2012年就報道了3例疑似LED光固化燈燒灼患者唇部的病例［31］。Khaksaran等［32］認為，臨床治療中遵循說明書建議的光照時間出現(xiàn)溫度過高的危險性較低。Mouhat等［33］通過比較光照時間、距離、光照強度發(fā)現(xiàn)，過長光照時間最有可能引起牙髓組織的損傷，且光照強度超過1200mW/cm2的情況下；牙髓溫度上升顯著，特別在牙本質薄的情況下，建議臨床醫(yī)生充分了解光固化燈設置，并重視可能產生的高溫問題。

3.2感染控制與質量控制

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，病原菌可經污染器械傳播而發(fā)生交叉感染。美國疾病預防控制中心表示，口腔醫(yī)療機構對諸如光固化燈這類難以清洗的醫(yī)療設備表面應采取屏障保護以避免污染［34］?，F(xiàn)臨床中常于燈頭處使用一次性塑料薄膜保護，Coutinho等［35］發(fā)現(xiàn)，這種做法會減弱光輸出并削弱聚合反應，建議臨床醫(yī)生若想進一步保證固化效果，可通過刮削試驗加以評估。deMoraes等［36］也認為，屏障保護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，輸出強度會逐漸下降，故其應被定期維護［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準輸出強度。目前很多光固化燈配備了相應的輻射計用于監(jiān)測輸出強度。Shimokawa等［38］發(fā)現(xiàn)，市售輻射計與實驗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，但手持式輻射計仍可用于監(jiān)測隨時間變化的光輸出情況。

3.3光危害

為了減少椅旁操作時間，兼顧各類樹脂，新型光固化燈光照強度更高且波長范圍更寬。藍光（400~490nm）屬于短波長光，可引起視網膜損傷［39］，這正是目前光固化燈普遍存在的波長輸出范圍。雖每次操作時間短暫，但對于易受藍光影響的患者或醫(yī)生，視網膜損傷可能在很短的曝光時間下發(fā)生。光固化燈光譜中紫外光區(qū)域屬于長波紫外光（315~400nm），紫外光可導致人皮膚細胞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、晶狀體及視網膜的光化學損傷［40-41］。因此，在使用光固化燈時，口腔醫(yī)生應按照規(guī)定佩戴護目鏡及手套，這既起到保護作用又利于在固化期間對固化位點的準確定位。

4光固化燈的應用展望

目前，光固化燈在口腔臨床應用的研究已較為透徹。隨著光固化燈研發(fā)技術不斷進步，新型光固化燈在光照強度、波長范圍及人性化設計等方面都有很大提高，但光源均勻性不佳、高光照強度導致的高產熱及光源危害等問題仍有待改善，相應出現(xiàn)的臨床應用問題也仍未有完善的應用指導或準則。因此，針對目前的應用問題以實現(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)生和學生關于正確使用光固化燈的教育指導遠遠不夠，好的教學指導可促進光固化燈的正確應用，所以開展口腔光固化燈的相關臨床應用培訓也是非常必要的。

作者：楊沫揚 吳哲 單位：廣州醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院 廣州口腔疾病研究所 口腔醫(yī)學重點實驗室