激光的发展史

                     
    激光：现状与进展

    自从1960年人们首次认识激光以来，无论是科学家与公众，都对激光在牙科的应用给予了很大的关注。虽然目前还有一些有关激光的梦想还没有实现，但是毕竟有许多的设想已经成为现实，例如，最早梦想的无痛或无接触的去腐已变成可能，另外激光已经开始应用在龋病学、牙体牙髓病学、牙周病学、口腔外科学和诊断学方面。特别是近十年，激光在牙科应用方面的研究已经变成热点学科。下面我们就激光的现状与进展做一个初步概括总结。
应用于牙科的激光系统

    依据激光在牙科应用的不同作用，分为几种不同的激光系统。区别激光的重要特征之一是：光的波长，不同波长的激光对组织的作用不同，在可见光及近红外光谱范围的光线，吸光性低，穿透性强，可以穿透到牙体组织较深的部位，例如氩离子激光、二极管激光或Nd：YAG激光(如图1)。而Er：YAG激光和CO，激光的光线穿透性差，仅能穿透牙体组织约0．01毫米。区别激光的重要特征之二是：激光的强度(即功率)，如在诊断学中应用的二极管激光，其强度仅为几个毫瓦特，它有时也可用在激光显示器上。

    用于治疗的激光，通常是几个瓦特中等强度的激光。激光对组织的作用，还取决于激光脉冲的发射方式，以典型的连续脉冲发射方式的激光有：氩离子激光、二极管激光、CO2，激光；以短脉冲方式发射的激光有：Er：YAG激光或许多Nd：YAG激光，短脉冲式的激光的强度(即功率)可以达到1,000瓦特或更高，这些强度高、吸光性也高的激光，只适用于清除硬组织。

    激光在龋齿的诊断方面的应用

    在龋齿诊断中，激光辅助诊断龋齿的理论，基于龋坏组织的光学特性改变，若被测区域的光线有少量的散射的增加，则表示有脱矿；浅龋的最初表现有也是缺少钙化，随后由于细菌直接或间接产生的色素使龋坏区变成黑色，因此就会增加光的吸收，表示有龋坏。在荧光被诱激光的光线作用在牙齿上。来自于红和近红外线的光谱范围的光线穿透牙体组织较深，甚至能达到牙髓。因此它适用于隐匿组织的诊断。另一方面，吸光性较强的光线可用于切割。导产生之前，红光不会改变健康牙体对光线吸收少的状况。产生荧光是可吸光分子的特性，如果牙齿在红光照射下产生荧光，则表明有非正常的牙体组织存在，所以红光诱导产生的荧光可被应用于区分不同组织。

    1．脱矿、浅龋

    为了了解脱矿的程度，用氩离子激光的绿光或用装有适合过滤器的卤素灯照射牙齿，健康牙齿会反射出荧光，由照相机拍摄的图象中得知，这种荧光来自牙本质。如光的散射增加，来自牙本质的荧光的就会在牙釉质表面出现阴影，阴影区域的牙釉质表面就是脱矿，而在牙釉质表面出现黑色时，表示该区域的牙釉质表面有浅龋。通过计算机对图象的辅助评估，确定脱矿区的大小将来是可能的，这种方法就是我们所知的QLF(对激光产生的荧光进行量化分析)，但这种方法仅能用于光滑表面(颊面)，因此这种方法仅用于检测浅龋，不可能象临床研究所用的器械那样应用广泛，还可以定量评价预防龋齿的不同方法。

    目前，光学连续断层技术(OCT)，是用超冷光二级管激光或超短波脉冲激光完成的，它在牙科方面的应用还只是处于初级发展阶段；这种方法如果能被应用，意味着将来有可能完成三维的釉质图象。在眼科，已经有了光学连续断层的设备，但是否能确实应用于牙科还有待进一步研究论证。

2．隐匿龋

    光在硬组织表面的散射掩盖了来自深层的光学信息，牙本质龋被完整的釉质覆盖，因此不能被肉眼识别(所谓隐匿龋)，然而，目前用激光产生荧光的原理，有可能到探测合面隐匿龋。荧光是由红光(655纳米)诱导产生的，它有几个优点：红光对健康组织与龋坏组织产生的作用是相反的，健康的釉质与牙本质产生的荧光很弱，而龋坏产生荧光却很强(图2)，只需探测出荧光强的区域，便可诊断隐匿龋，红光有强的穿透力，可以探测较深区域的龋坏；红光可由二级管激光产生，目前已有成品的光学纤维头。

    虽然龋坏的荧光分子源目前还没有完全认定，但从图2的图象中可以清楚的看到产生荧光的区域不是脱矿，而是有细菌侵袭的龋坏组织。最近的调查显示，细菌产生的噗啉物质是一种荧光源，但荧光将来是否可以成为一种龋齿的诊断依据，还一直不能确定，因为某些情况下，牙齿上的沉积物如黑色的茶垢也会出现红光诱导荧光产生的现象。

    通过医学激光技术与测量技术学院和卡瓦公司的协力合作，利用以上阐述的荧光理论，一种龋齿探测器已经面世(DIAGNOdent)。它的应用包括以下几个方面，颌面隐匿龋的探测、治疗方法的确定、对龋坏处的随时监测、控制牙体切割量和牙齿的清洁。但真正应用在龋病学方面，此技术还有些不足之处，如在轴面龋的探测，对不同诊断技术的评价，特别是区别活动龋与静止龋方面该技术还有待于进一步发展。

    荧光探测的应用目前不仅限于龋齿，因为牙石内含有大量的噗啉物质，它也会产生较强的红光诱导产生荧光的现象，所以这种技术也可用于牙周，监测根面刮治的效果。作为一种光学探测方法，它可以与临床的治疗器械联合使用，在医学激光技术与测量技术学院和卡瓦公司之间的合作项目中，荧光探测系统与Er：YAG激光已经联合使用并融为一体了。利用反馈系统，可以选择性地去除龋坏、清除牙石，甚至可以在肉g艮看不见的情况下仍能进行操作不久会变为现实。

    激光在治疗方面的应用

    1．切割

    人们对激光在牙科中应用的了解，首先是作为切割器械来认识的，这是因为早在1961年，激光刚刚开始应用，许多试验都因激光产生过高的热量，或去除组织过多而失败。三十年过去了，激光的应用才出现重大突破。

    现在已经很清楚地知道，激光要达到良好的切割效果，受两个条件的影响：一是牙体组织对该种激光的吸光性要强，二是脉冲方式的激光功率要大。目前Er：YAG激光是可以满足这两点要求的理想激光，与传统的牙钻相比，激光切割牙体组织，在产热与机械刺激方面的副作用小的多，以至于牙髓神经感受不到激光切割时的这两种刺激，这一观点与一些临床研究结果和日常激光的无痛切割效果一致。第一台这种无痛切割激光机是在1992年科隆国际牙科展销会上展出的(KEYI，卡瓦)。目前铒激光已在世界上不同制造业中广泛应用，铒激光也是唯一由美国食品与医药物管理局批准可以用于切割的激光。

    激光的前景如何?前一段时间，人们对仅在飞秒范围的超短波脉冲激光进行了研究，这种激光有非常高的脉冲功率，每一次脉冲去除组织的量非常少，所以，按照自动扫描好的图象，用极高频率对组织进行切割，达到精确的切割效果应该是可能的(但不能在倒凹区)，但这一技术目前还有一些问题没有解决，如此高频率的切割，产生的热积累、特别是机械刺激积累的副作用，看来超短波脉冲激光系统要比目前应用的激光更为复杂，它能否切实可用还是一个问题。

    要想对组织完成一个具有标准形态的切割，利用微创牙科的医疗器械一激光是有可能的，在几年前，已经完成了这方面的最初工作，是通过有选择地去除龋坏实验研究完成的，选择哪种激光主要是由波长决定的，并且这种激光还要具有龋坏组织对它的吸光性高于健康组织的特性，符合条件的激光波长为：近紫外线波长范围，如双频的紫翠玉激光(377纳米)；通过选择光的密度，可以便龋坏组织吸光变的更强，从而更加快捷地去除龋坏，而不是健康组织，并且切割被严地格控制在龋坏区域；依据切除范围是在釉质内还是牙本质层，可以调整脉冲能量，控制切除率。

    选择性切割的光纤头，能与以上描述的具有荧光探测作用的Er：YAG激光联合使用，当激光的反馈系统启动时，只有龋坏出现时，激光的切割“火”才开始工作。用Er：YAG激光去除龋坏，联合反馈系统保护牙齿结构不被破坏，这样的激光系统现在已有新的产品(结合荧光反馈系统的KEY激光，卡瓦)，这新的激光机让人们进入了激光应用的先进的阶段，图3显示的就是这种新型激光机，用DIAGNOdent探测，然后决定治疗方法，用细小的金刚砂钻打开窝沟处的龋坏表面，然后用细小的光学纤维头深入间隙，Er：YAG激光去除龋坏，诱导荧光产生的红光经过器械同时到达缺损处，此处龋坏组织产生的荧光被记录，荧光成为一个反馈信息，这里的龋坏能在肉眼不可见的情况下被选择性的去除，特别是光纤发出的侧向的光线会通过锁眼外科的方式，将侧面的龋坏进一步清除，用这种方法，龋坏会被完全去除，健康牙釉质被保护，天然牙的合面结构得以保存。

    2．充填物的聚合，窝洞处理

    目前一些激光也被应用于牙体预备，树脂充填与固化。Er：YAG激光不仅用于切割，在能量强度较低时，也可用于对窝洞或窝沟边缘进行类似酸或化学处理的工作，其作用是为提高边缘封闭，另外，它还是一种极有效的表面干燥器。氩离子激光可用于充填物的快速充填与深层充填物的聚合。

    激光技术在充填方面应用的潜能还没有完全被开发，控制聚合，避免或减少充填体的边缘间隙，雕刻形成充填体表面形态，在将来是完全有可能的。