Er:YAG激光处理牙釉质后对粘接性能影响的研究.pdf
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1、Stomatology,43(9):786-790YUiersity,Yantai 264000,China)of toothenamelStu786.2023年9 月口腔医学第43卷第9 期Er:YA G 激光处理牙釉质后对粘接性能影响的研究于金宇,车舜?,郭摘要目的探讨不同功率Er:YA C激光辐射牙釉质对粘接性能的影响。方法选择第一磨牙144颗,随机分为A、B、C三组,每组48 颗。A、B、C三组每组再分6 个亚组(n=8),用0、3、4、5、6、7 W等6 种不同功率的激光照射处理过的釉质表面。A组以三点弯曲实验计算最大正应力及最大切应力;B组以Owens二液法测量表面能;C组以纳米压
2、痕仪测量弹性模量及硬度。结果A4组(5W)最大正应力、最大切应力最大(P0.05);B3(4W)组表面能值高(P0.05);C4(5W)组弹性模量数值最高(P0.05);C3(4W)硬度数值最高(P0.05)。结论4W、2 0 H z、2 0 0 m J与5W、2 0 H z、2 50 m J两个激光参数表现出了较好的粘接性能(总应力、表面能、弹性模量及硬度),可用于釉质表面处理增强粘接效果。【关键词Er:YA G 激光;釉质;粘接;表面能;纳米压痕中图分类号 R781.05文献标识码JA文章编号1003-9872(2023)09-0786-05doi10.13591/ki.kqyx.2023
3、.09.004dy onthe effect of Er:YAGlaser on bondingperformance21 Postgraduate Student in Stomatology at Binzhou Medical UnitJinyu,CHE Shun,GUO Wei.(2021 Postgraduate Student in StoAbstract:Objective To investigate the effect of different power of Er:YAG laser on bonding performance of tooth enamel.Meth
4、odsOne hundred and forty-four first molars were selected and randomly divided into three groups:A,B and C,with 48 in each group.Each group of A,B and C was divided into 6 subgroups(n=8),and the treated enamel surface was irradiated with 6 different powerlasers,namely 0,3,4,5,6,and 7 W.Group A was ca
5、lculated by three-point bending test for the large positive stress and the maxi-mum shear stress;group B was measured by the Owens two-liquid method;group C was measured by the nano-indenter for the elasticmodulus and hardness.Results The maximum normal stress and maximum shear stress of A4(5 W)were
6、 the largest(P0.05);B3(4 W)had high surface energy value(P0.05);the elastic modulus of C4(5 W)was the highest(P0.05);C3(4 W)had the highest hardness value(P0.05).Conclusion Two laser parameters of 4 W,20 Hz,200 mJ and 5 W,20 Hz and 250 mJ show good bonding properties(total stress,table Energy,modulu
7、s of elasticity and hardness),and can be used toenhance the bonding effect of enamel surface treatment.Key words:Er:YAG laser;enamel;bonding;surface energy;nano-indentation牙釉质粘接技术是指采用机械预备、酸蚀、喷砂等方法处理釉质表面进而增强粘接效果的技术,在口腔临床治疗中应用广泛。Er:YA G 激光因其对水分子和羟基磷灰石晶体极好的吸收率,且不会对作用区域以外部位产生损伤的优势,成为近年来处理牙体硬组织并促进粘接界面粘接效
8、果的一项新技术2 。有研究表明,Er:YA G 激光处理牙釉质后可基金项目:滨州医学院研究生教育教学改革研究项目(BYYJSG2021-002)作者单位:1滨州医学院口腔医学院2 0 2 1级研究生,山东烟台(2 6 40 0 0);2 滨州医学院口腔医学院2 0 2 2 级研究生,山东烟台(2 6 40 0 0);3滨州医学院附属烟台口腔医院激光综合门诊,山东烟台(264000)通信作者:郭威Tel:(0 535)6 2 0 517 3E-mail:xyd_gw 得到类似酸蚀的表面结构,粘接强度亦与酸蚀处理后相似3,但因Er:YA G 激光辐射受能量、功率、脉宽、工作时间、工作距离等因素影响
9、,是否可以实现最佳的粘接效果尚缺乏试验证据4。有文献研究表明功率为1、2、3W的Er:YA G 激光预备对牙釉质表面性能及树脂粘接强度影响无明显差异5。Er:YAG激光功率为频率乘以能量,实验中所使用的Er:YA G 激光治疗仪(Fotona,德国)工作尖最高承载不超过350 mJ,频率为2 0 Hz,经计算最高使用功率不超过7 W,另外有研究表明功率超过7 W时粘接强度增加不明显3.6 。本实验使用0、3、4、5、6、7 W不同能量参数激光处理牙釉质表面后,观察牙釉质的粘接效能(最大正应力、最大切应力)、表面能、弹性模量和硬度等与粘接性能相关的力学指标分析,787.于金宇,等.EI:YAG激
10、光处理牙釉质后对粘接性能影响的研究以期得出临床Er:YA G 激光处理牙釉质并达到最佳粘接效果的参数依据并指导临床。1材料与方法1.1样本收集收集经烟台市口腔医院伦理委员会批准(伦理审查号:2 0 2 10 52),选择2 0 2 1年9月至2 0 2 2 年9月就诊于烟台市口腔医院因牙周疾病拔除的第一磨牙作为研究对象。纳人标准:牙齿表面无龋坏、无脱矿、无隐裂、无着色、无牙结石。1.2仪器设备与材料Er:YAG激光治疗仪(Fotona,德国);AG-IS系列高精度电子万能材料试验机(SHIMADZU,日本);C200型纳米压痕仪(Agilent,美国);DSA10接触角测量仪(Kruss,德国
11、);IsoMet1000精密切割机(BU EH LER,美国);EVOLS15扫描电镜(ZEISS,德国);离子溅射仪(Q150RS,英国);VALOCordless无绳LED光固化灯(Ultradent,美国);AdperEasyOne第七代单瓶自酸蚀粘接剂(3M,美国);ESPEFiltekP60复合树脂(3M,美国)1.3实验分组与方法1.3.1样本处理及分组按实验要求选择离体牙144颗,随机分为A、B、C三组(n=48),A 组用于做三点弯曲实验、B组用于做表面能实验、C组用于做纳米压痕实验。A、B、C三组又依据激光参数设置各分为6 个亚组(n=8),即A1、A 2、A 3、A 4、A
12、 5、A 6;B1、B2、B3、B4、B5、B6;C1、C2、C3、C4、C5、C6。所有牙齿于颊面冠上1/3开窗(3.0 mm3.0mm),打磨抛光直至暴露新鲜釉质为止。激光工作尖端距离窗面1.5cm照射30 s,频率2 0 Hz,水量6 档、气压4档(参数依据Er:YA G 激光处理牙釉质并保证工作尖在安全阈值范围内的要求设定,水量和气压在0 8档之间分别选择水量为6 档、气压为4档)。窗口表面处理及分组见表1。表1牙釉质受试窗口表面处理Tab.1Parameters used for enamel testing分组激光功率/W激光能量/mJA1,B1,C100A2,B2,C23150A
13、3,B3,C34200A4,B4,C45250A5,B5,C56300A6,B6,C673501.3.2试件制备A组样本需于受试窗口涂自酸蚀粘接剂2 0 s,吹干5s,光固化10 s,复合树脂分层粘接,精密切割机切割成lxbxh=14.0mm2.5mm2.5mm的试件(试件高度与粘接树脂高度相等,各为7.0mm)后备用。B、C两组则直接将受试窗口朝上略突出于石膏表面且与水平面平行包埋于超硬石膏中,干燥后备用。1.3.3三点弯曲实验测试粘接效能万能材料试验机设置跨度(L)=7.0 m m,选择荷载传感器的容量为10 0 0 N,荷载范围90 0 10 0 0 N,初始荷载:5N,精度:50%,等
14、级(level):5%,加载速度:5.0 0mm/min,测试模式:单向(single),测试类型:对比(c o mp),力极性(forcepolarity):反向(reverse),力的方向(force direction):向下(down)。A 组试件分别放置于夹具上,工作头位于粘接截面的正上方,向下加压。测试每个试件断裂时的最大荷载F(N)。M3FL计算最大正应力(max/MPa)max与最大切W26h23F应力(Tmax/MPa)A示意图见图1)。2bhFF1/2L1/2Lh截面cFFB6截面c图1万能材料试验机操作原理示意图(支反力FB、FA,FA=F=1/2F)Fig.1 Sche
15、matic diagram of operating principle ofuniversal material testing machine(bearing reactionforceFB,FA,F=F,=1/2F)1.3.4接触角测量仪测量表面能接触角测量仪选择水、二甲基硅油为Owens二液法计算表面能的两种不同极性的液体,B组试件置于测量仪工作盘上,设置滴度为1L,工作室温为2 5。每个试件先用微量进样器将水滴至试件处理面,测量仪测量水的接触角6,吹干后再以相同的方法测量二甲基硅油的接触角6,每个试件、每种溶液测量3次取平均值。示意图见图2。以Owens二液体法(WORK几何平均法)
16、计算表面能7 。水的色散分量()为2 1.8 mJm,极性分量()为51mJm;二甲基硅油的色散分量(2)为2 1.7 mJm,极性分量(/2)为 1.1 mJ m-28)根据Young-Dupre方程可列方程9(1+cos0,)=2(/*/+/*/)(2(1+cos02)=2(/*/+/*/)。由该方程组可求得和。7882023年9 月口腔医学第43卷第9 期液体釉质表面图2接触角示意图Fig.2Schematic diagram of contact angle measurement釉质表面的表面能:()=+1.3.5纳米压痕仪测量弹性模量及硬度C组试件粘接于专用模具上。纳米压痕仪设置牙
17、釉质的泊松比0.30 10 ,以Oliver-Pharr法1 确定接触面积,卸载曲线顶部的50%部分进行测试。每个试件进行10次压痕测试,取平均值。每个测试点之间保证至少2 0 m的间距1.4统计学分析用SAS20.0软件对数据进行完全随机设计的方差分析,两两比较用t检验,以P0.05),但与其余各组有统计学差异(P0.05)。详细结果见表2、图3。表2各组截面最大正应力、最大切应力Tab.2Measured maximum normal and shear stress分组激光功率/W最大正应力/MPa最大切应力/MPaA10816.361.572.920.28A23820.153.753.
18、600.67A34845.275.278.090.94A45848.423.418.650.61A56822.542.604.020.47A67822.452.174.010.392.2表面能的比较接触角测量情况如表3。所有试件其表面接触角均 90,即均为亲水表面(hydrophilic surface)。B1组(OW,未做任何处理的釉质)的表面能为(37.0260.657)m Jm。B3(4W)组表面能值高,与各组差异显著(P0.05),B6 组(7 W)表面能减低最明显表3各组表面能结果Tab.3Measured surface energies分组激光功率/Wn表面能/(mJm-2)B1
19、0837.0260.657B23864.3340.740B34872.0610.808B45870.5780.616B56863.4210.718B67850.3891.049ABB1(OW)B2(3W)B1(OW)B2(3W)B3(4W)B45W)B3(4W)B4(5W)B5(6W)B6(7W)B5(6W)B6(7W)A:水的接触角测试;B:二甲基硅油的接触角测试图3水和二甲基硅油的接触角测试Fig.3Contact angle tests usingwater anddimethicone789于金宇,等.EI:YAG激光处理牙釉质后对粘接性能影响的研究2.3弹性模量及硬度的比较C组实验结
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