專利名稱：激光治療齲齒的方法、實(shí)現(xiàn)該方法的生物材料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于牙科學(xué)領(lǐng)域，特別是兼具預(yù)防和矯正作用的牙腔臨床治療。
背景技術(shù)：
牙釉質(zhì)是最堅(jiān)硬、最礦化的人體組織；其力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)取決于其 相應(yīng)包括的礦物組成和其結(jié)構(gòu)順序([1])。牙釉質(zhì)在去礦化作用和再礦化作用([4]和[5])中均很重要；這些動(dòng)態(tài)性質(zhì)取決 于其多孔性和電化學(xué)特性([6]和[7])。羥磷灰石形式的磷酸鈣磷灰石是牙釉質(zhì)的基本成分([2])。羥磷灰石晶體是緊密 排列的棱柱狀結(jié)構(gòu)，且垂直于外表面設(shè)置。這一結(jié)構(gòu)排列使牙齒具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械抗力(圖 1和圖2)。位于棱柱間空間的釉質(zhì)中少量的有機(jī)物質(zhì)(結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，脂質(zhì)和碳水化合物)可 能在這樣一種剛性結(jié)構(gòu)的塑性中起重要作用([3])。然而，釉質(zhì)同時(shí)也是一個(gè)有機(jī)組織，其既參與了從唾液中轉(zhuǎn)運(yùn)離子與溶液，也參與 了去礦化和再礦化的過(guò)程([4]和[5])。此類動(dòng)態(tài)性質(zhì)取決于釉質(zhì)的多孔性和電化學(xué)特性，S卩，其膜電位和固定電荷的電 化學(xué)特性([6]和[7])。關(guān)于始于上個(gè)世紀(jì)70年代的激光輻射對(duì)牙釉質(zhì)影響的研究領(lǐng)域，其近年來(lái)成為 了許多研究項(xiàng)目的主題([2]、[8]、[9]和[10])。一些先前的牙科學(xué)刊物使用了若干種激 光，主要有二氧化碳(CO2),釹釔鋁柘榴石(Nd:YAG)，氬(Ar)或鉺釔鋁柘榴石(Er:YAG)激 光，它們均根據(jù)期望的結(jié)果在各種場(chǎng)合中使用([11Γ[17])。對(duì)于釹釔鋁柘榴石激光，其通常用于軟組織(外科手術(shù))而極少用于硬組織，因 為，當(dāng)其以這種方式使用時(shí)，為增加吸收能量，需要事先用著色劑對(duì)其應(yīng)用的釉質(zhì)進(jìn)行涂層 上色。由于這些著色劑會(huì)殘留在堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)上，就造成了極不美觀的效果，更有甚者，在暴露 和激光輻射之后牙釉質(zhì)上會(huì)產(chǎn)生眾多裂縫([18]，[19]和[20])(圖2-10)。這些不良效果限制了對(duì)那些本可以用于硬組織牙科應(yīng)用的激光的科學(xué)研究進(jìn)程， 特別是釹釔鋁柘榴石激光。對(duì)此，必須意識(shí)到一個(gè)事實(shí)，即釹釔鋁柘榴石激光在牙科學(xué)上的 應(yīng)用一直以來(lái)僅限于在待處理組織上的直接應(yīng)用，且之前從未被用于輻射以及牙科粘合和 修復(fù)材料的微熔合。在本發(fā)明中，通過(guò)使用特定改進(jìn)與新參數(shù)，事前在牙齒上用吸收性著色劑進(jìn)行涂 層上色已變得不再必要，同時(shí)也阻止了在用釹釔鋁柘榴石激光治療后在牙釉質(zhì)上出現(xiàn)裂縫。對(duì)于牙腔的矯正治療，人類牙齒的修復(fù)與粘合通常采用那些在組成、硬度、抗磨損 性及美觀性等方面與牙齒性質(zhì)不同的材料(銀汞合金、復(fù)合樹(shù)脂、復(fù)合材料、玻璃離聚物) ([21])。如眾多作者所述，目前使用的所有材料對(duì)牙髓多少都有毒性，且其中的一些對(duì)人體也有毒性([22])；因此，存在關(guān)于銀汞合金中汞蒸氣的毒性以及樹(shù)脂、裂縫、密封劑和復(fù) 合材料的雌激素特性的爭(zhēng)論。目前，汞合金和復(fù)合材料分別以機(jī)械保持和粘合的方式通過(guò)固定應(yīng)用于牙齒 ([23]和[24])。羥磷灰石是天然存在且應(yīng)用于工業(yè)中的一種礦物質(zhì)，其化學(xué)組成與牙釉質(zhì)相同且 與牙本質(zhì)十分類似，兩者的成分同屬磷灰石家族，因此其組成、硬度、耐磨性和美觀性等方 面都與牙齒實(shí)際上相同([24])。此外，礦物羥磷灰石是無(wú)任何毒性的，這就避免了現(xiàn)有材料可能引起的臨床上的 失敗([25])?；谏鲜隼碛桑V物羥磷灰石被認(rèn)為是理想的修復(fù)和粘合用新材料，因?yàn)檠例X就 是由該礦物質(zhì)構(gòu)成的(釉質(zhì)和本質(zhì))，盡管這些在釉質(zhì)中結(jié)晶為棱晶形式。因此可采用微熔合的方式(激光輻射)實(shí)現(xiàn)到牙齒的固定，即，通過(guò)熔合到牙齒使 其成為牙齒的一部分；該固定要遠(yuǎn)優(yōu)于汞合金、玻璃離聚物和復(fù)合材料的機(jī)械保持與粘合 固定([24]和[26])。該方法是本發(fā)明應(yīng)用的一方面。基于上述考量，本文提供一種兼具預(yù)防和矯正作用的新方法，可替換現(xiàn)有技術(shù)用 于口腔治療，因?yàn)槠淇朔爽F(xiàn)有技術(shù)的缺陷。一方面，本發(fā)明包括將一種新技術(shù)，釹釔鋁柘 榴石激光，用于牙齒表面或釉質(zhì)以預(yù)防齲齒。另一方面，所述激光還可用于優(yōu)選包含羥磷灰 石的生物材料，所述羥磷灰石用作一種新的牙科修復(fù)和粘合材料，且其在使用激光之前施 用于待治療的牙齒表面。在這兩種情況下，激光輻射都在特定條件和參數(shù)下進(jìn)行，以使其與 其他發(fā)明相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在這方面，歐洲專利申請(qǐng)EP0392951A2公開(kāi)了一種類似于本發(fā)明的口腔治療方 法。然而，兩種方法具有明顯的差異，且本發(fā)明相較所述歐洲專利申請(qǐng)的成就具有明顯的進(jìn) 步；此外，兩篇文獻(xiàn)中公開(kāi)的方法和材料之間也可觀察到明顯的技術(shù)差異。其主要區(qū)別總結(jié) 如下
-ΕΡ03 ^951Α2公開(kāi)的方法與儀器是特別針對(duì)牙腔的矯正治療設(shè)計(jì)的，這與不
發(fā)明不同，本發(fā)明還進(jìn)一步展示了預(yù)防治療的功能。-ΕΡ039^51Α2所述結(jié)果不如通過(guò)本發(fā)明所得到的有說(shuō)服力(前者有時(shí) 沒(méi)有獲得預(yù)期的結(jié)果)。-ΕΡ0392951Α2公開(kāi)的發(fā)明的激光束不具備可變的聚焦好散焦系統(tǒng)，即， 其總是聚焦的。-ΕΡ0392951Α2公開(kāi)的方法會(huì)產(chǎn)生此類牙科治療具有的所有不良副作 用
1 其熔化疊加片形式的牙釉質(zhì)和羥磷灰石， 1 在其施用的表面形成凹陷， 1 由于生物材料和牙齒的驟熱驟冷形成大裂縫， 1 由于俘獲雜質(zhì)和著色劑，其使治療材料的外形不美觀。-ΕΡ03^951Α2公開(kāi)的方法導(dǎo)致牙齒脆性增加。-ΕΡ03^951Α2的方法導(dǎo)致菌斑容易累積，且乳酸將滲透濾過(guò)進(jìn)入產(chǎn)生的 裂縫中；為此，更大尺寸的牙腔將反復(fù)產(chǎn)生并復(fù)發(fā)。
-EP0392951A2公開(kāi)的方法導(dǎo)致激光輻射的強(qiáng)烈反射，由于其未把待處理 的礦物表面進(jìn)行分離，這將導(dǎo)致隨后需調(diào)高激光強(qiáng)度，伴隨而來(lái)的是更明顯的副作用。-EP0392951A2公開(kāi)的牙腔矯正治療用糊劑的組成為80%陶瓷(該材料 與形成牙齒的材料在結(jié)構(gòu)與組成上有很大區(qū)別)，以及僅20%的礦物羥磷灰石，其應(yīng)該是糊 劑組合物中最重要的組分，因?yàn)檠例X全部是由該礦物(來(lái)自磷灰石家族)構(gòu)成的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種治療牙腔的方法，其特征在于包含至少一個(gè)步驟，其中牙齒表面 或牙釉質(zhì)用釹釔鋁柘榴石激光進(jìn)行輻射。優(yōu)選地，牙齒表面或牙釉質(zhì)在多焦點(diǎn)多焦距的條 件下受釹釔鋁柘榴石激光輻射，所述焦點(diǎn)是可變的且可從激光束的最大聚焦到完全散焦的 范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)?？勺兊木劢股⒔箍呻S意調(diào)節(jié)，且發(fā)生在釹釔鋁柘榴石激光傳導(dǎo)的光纖上?？稍诩?光束上隨意使用不同種類的聚焦和調(diào)焦這一事實(shí)有助于消除并預(yù)防許多在驟熱變(加熱 和冷卻)時(shí)發(fā)生的不良副作用，而所述驟熱變是由對(duì)牙釉質(zhì)表面的輻射引起的(同時(shí)，正如 在下文優(yōu)選實(shí)施方式中可以看的那樣，對(duì)所述表面施用的生物材料進(jìn)行輻射同樣會(huì)引發(fā)驟 熱變)。該不良副作用會(huì)在激光束聚焦時(shí)發(fā)生，最嚴(yán)重的副作用如下
1.由于驟熱，在治療表面的熔融釉質(zhì)形成疊加片的過(guò)程中出現(xiàn)凹陷。2.由于驟冷，在同一表面出現(xiàn)大小不定的裂縫。3.雜質(zhì)和著色劑被俘獲并摻入釉質(zhì)中，導(dǎo)致外形的不美觀。任意調(diào)節(jié)激光束焦點(diǎn)或聚焦的這一可能性將使針對(duì)牙腔的預(yù)防性或矯正性治療 及其應(yīng)用擺脫所有的不良副作用，從而得到微觀、均一、平滑、防水且十分美觀的微熔合，所 有這些都會(huì)增強(qiáng)釉質(zhì)的硬度和微硬度(同時(shí)，正如在下文中即將看到的那樣，同樣適用于 施用于釉質(zhì)的生物材料)。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘榴石激光輻射的密度為 3-30J/mm2，包括兩個(gè)界限值，且更優(yōu)選地，4J/mm2。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，激光的輻射頻率 為Ι-lOkHz，包括兩個(gè)界限值，且更優(yōu)選1kHz。同樣優(yōu)選地，牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘榴石激光輻射的脈沖能量為 I-IOmJ/脈沖，包括兩個(gè)界限值，且更優(yōu)選地，2mJ/脈沖。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，激光輻射的光斑尺寸在Imm到6mm之間，包括兩個(gè)界限 值，且更優(yōu)選地，3mm或5mm。在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，公開(kāi)的方法的特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁 柘榴石激光輻射的曝光時(shí)間在1秒到6秒之間，包括兩個(gè)界限值，且更優(yōu)選地為2秒。同樣優(yōu)選地，牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘榴石激光輻射的峰值功率為 70-125kff,包括兩個(gè)界限值，且更優(yōu)選地，120kW。在本方法的另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘榴石激光輻 射的脈寬在100-130ns之間，包括兩個(gè)界限值，其更優(yōu)選地為110ns。另一激光輻射的優(yōu)選條件為其平均能在10-50W之間，包括兩個(gè)界限值，且更優(yōu)選 地為13W。優(yōu)選地，牙齒表面或牙釉質(zhì)接受的釹釔鋁柘榴石激光輻射每次施用的總能量在15-220J之間，包括兩個(gè)界限值，且更優(yōu)選地為^J。在治療牙腔的方法的一個(gè)特定實(shí)施方式中，所述釹釔鋁柘榴石激光輻射具有如下 參數(shù)
-密度3-30J/mm2，包括兩個(gè)界限值，
-頻率l-10kHz，包括兩個(gè)界限值，
-脈沖能量=I-IOmJ/脈沖，包括兩個(gè)界限值，
-光斑尺寸在l_6mm之間，包括兩個(gè)界限值，
-曝光時(shí)間在l_6s之間，包括兩個(gè)界限值，
-峰值功率在70-125kW之間，包括兩個(gè)界限值，
-脈寬在100-130ns之間，包括兩個(gè)界限值，
-平均能在10-50W之間，包括兩個(gè)界限值，且
-每次施用的總能在15-220J之間，包括兩個(gè)界限值。在另一特定實(shí)施方式中，輻射參數(shù)如下所示
-密度4J/mm2，
-頻率1kHz，
-脈沖能量2mJ/脈沖，
-光斑尺寸3mm，
-曝光時(shí)間2s，
-峰值功率120kW，
-脈寬110ns，
-平均能13W，且
-每次施用的總能26J。在另一特定實(shí)施方式中，激光輻射參數(shù)為
-密度4J/mm2，
-頻率1kHz，
-脈沖能量2mJ/脈沖，
-光斑尺寸5mm，
-曝光時(shí)間2s，
-峰值功率120kW，
-脈寬110ns，
-平均能13W，且
-每次施用的總能26J。優(yōu)選地，在該方法中，在激光輻射前，使用酸將待處理的牙齒表面或釉質(zhì)浸蝕 0. 5-2分鐘，這主要是為了減少其對(duì)光的反射。所述酸優(yōu)選正磷酸，且浸蝕時(shí)間為1分鐘。目前公開(kāi)的方法完全是用于牙腔的預(yù)防治療。如在其中添加一步——在釹釔鋁柘 榴石激光輻射前在牙齒表面或釉質(zhì)或牙本質(zhì)上施用生物材料，則所述方法還可用于牙腔的 矯正治療。所述生物材料優(yōu)選以層的方式使用，厚度在0. 5-2mm之間，包括兩個(gè)界限值，且 更優(yōu)選地，厚度為1mm。若在待治療的牙齒表面或釉質(zhì)上施用了生物材料，則兩者(生物材料和牙齒表面)受到的釹釔鋁柘榴石激光輻射是多焦點(diǎn)多焦距的，其是可變的且可隨意的從激光束的 最大聚焦到完全散焦進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣，生物材料覆蓋到牙齒表面或牙本質(zhì)上接受輻射和聚 焦，直至通過(guò)微熔合得到完全固定。正如上文在牙腔預(yù)防治療中提及的那樣，變化的聚焦散 焦可隨意調(diào)節(jié)，且發(fā)生在釹釔鋁柘榴石激光傳導(dǎo)的光纖上。可在激光束上隨意使用不同種 類的聚焦和焦點(diǎn)的這一事實(shí)有助于消除和避免上文在描述預(yù)防治療特性時(shí)中列舉過(guò)的那 些不良副作用。在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，激光輻射的參數(shù)為
-密度28J/mm2，
-頻率 ! ,
-脈沖能量8mJ/脈沖，
-光斑尺寸3mm，
-曝光時(shí)間5s，
-峰值功率72kW，
-脈寬120ns，
-平均能40W，且
-每次施用的總能200J。優(yōu)選地，在施用生物材料前，需清除腐爛組織；且更優(yōu)選地，所述清除使用水冷渦 輪機(jī)帶動(dòng)的金剛鉆和碳化鎢進(jìn)行。優(yōu)選地，在清除腐爛組織后、施用生物材料之前，待治療的牙齒區(qū)域采用優(yōu)選正磷 酸的酸進(jìn)行輕微浸蝕，持續(xù)時(shí)間在20秒到1分鐘之間，優(yōu)選牙釉質(zhì)30秒，牙本質(zhì)15秒。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，目前公開(kāi)的牙腔的矯正治療方案包含如下步驟
-清除腐爛組織；
-使用正磷酸輕微浸蝕待治療的牙釉質(zhì)表面或牙本質(zhì)；
-在上述表面上施用生物材料，且
-采用具有如下參數(shù)的釹釔鋁柘榴石激光輻射
-密度28J/mm2，
-頻率 ! ,
-脈沖能量8mJ/脈沖，
-光斑尺寸3mm，
-曝光時(shí)間5s，
-峰值功率72kW，
-脈寬120ns，
-平均能40W，且
-每次施用的總能200J。本發(fā)明還涉及用于上述矯正治療的牙科粘合和修復(fù)的生物材料，其特征在于其至 少由礦物羥磷灰石構(gòu)成。優(yōu)選地，羥磷灰石的重量含量至少為75%。為了便于應(yīng)用，所述生物材料優(yōu)選由一種糊劑組成，所述糊劑至少包含與明膠混 合的、致密的、粉末狀的且微?；牡V物羥磷灰石。
在一具體實(shí)施方案中，羥磷灰石可與利于其施用的其他物質(zhì)混合，且在釹釔鋁柘 榴石激光輻射后沒(méi)有殘留。其中一個(gè)實(shí)例為使用明膠。


圖1掃描電鏡(SEM)照片人牙釉質(zhì)的正常外觀。結(jié)構(gòu)分布為垂直于外表面的棱 柱形式。圖2. SEM:人牙釉質(zhì)的正常外觀。羥磷灰石棱柱的分布是垂直于外釉質(zhì)表面的， 其使牙齒具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械抗力。圖3.為增加激光吸收能量而浸透著色劑的牙齒(門牙)。該牙齒上使用的著色 劑為墨汁。圖4.在環(huán)氧樹(shù)脂上制備的具有吸收性著色劑(墨汁)的牙齒。圖5.激光輻射后釉質(zhì)的不美的外觀。著色劑殘留在牙釉質(zhì)的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)中。圖6. SEM:以片層形式經(jīng)激光熔合的釉質(zhì)的重疊效應(yīng)。產(chǎn)生的裂縫的外觀。圖7. SEM:激光輻射后出現(xiàn)的釉質(zhì)裂縫的外觀。圖8. SEM 熔合、壓緊的釉質(zhì)片層狀的外觀，以及激光輻射后產(chǎn)生的裂縫。圖9. SEM:使用激光后在釉質(zhì)中產(chǎn)生的裂縫的外觀。圖10. SEM 熔合釉質(zhì)的外觀和使用激光后立即產(chǎn)生的裂縫。圖11. SEM:制備牙齒樣品后正常釉質(zhì)表面的外觀。圖12.完全被耐酸蠟覆蓋并在釉質(zhì)上留出兩個(gè)窗口的牙齒(犬齒)，一個(gè)是對(duì)照 窗，一個(gè)是釹釔鋁柘榴石激光用窗口。圖13.事先從牙根處分離出的牙冠(白齒)，其上全部由耐酸蠟涂覆，僅在釉質(zhì)上 留出兩個(gè)窗口，一個(gè)對(duì)照窗口，一個(gè)釹釔鋁柘榴石激光用窗口。圖14. SEM 在經(jīng)激光處理(微熔合釉質(zhì))的上部區(qū)域出現(xiàn)了釉質(zhì)表面結(jié)構(gòu)特征 的消失，而在未經(jīng)處理的下部區(qū)域則保留了該結(jié)構(gòu)特征。使用激光后未出現(xiàn)裂痕。圖15. SEM 在經(jīng)激光處理(微熔合釉質(zhì))的上部區(qū)域出現(xiàn)的釉質(zhì)表面結(jié)構(gòu)特征 消失的情況，而在未經(jīng)處理的下部區(qū)域則保留了該結(jié)構(gòu)特征。使用激光輻射后未出現(xiàn)裂痕。圖16. SEM:經(jīng)激光處理的下部區(qū)域上釉質(zhì)微熔合的外觀。其未伴隨裂縫的形成。圖17. SEM 牙釉質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)分布，由釉面橫紋表示，即形成小波浪狀。圖18. SEM 牙釉質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)分布，由釉面橫紋表示，即形成小波浪狀。圖19. SEM 牙釉質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)分布，由釉面橫紋表示，即形成小波浪狀。圖20. SEM 牙釉質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)分布，由釉面橫紋表示，即形成小波浪狀。圖21. SEM 環(huán)氧樹(shù)脂中的牙齒(臼齒)，用于粗糙度測(cè)量。圖22. SEM 激光產(chǎn)生的釉質(zhì)棱柱的表面微融合以及粗糙度和表面粗糙度的消失。圖23. SEM 由于釹釔鋁柘榴石激光處理產(chǎn)生的微熔合，造成釉質(zhì)棱柱表面結(jié)構(gòu)的 消失。有粗糙度和表面粗糙度的消失。圖24.牙齒樣品(a)，(b)和(c)的粗糙度分布圖。圖25. SEM 由激光熔合后的礦物羥磷灰石的無(wú)定形態(tài)、致密、緊湊的結(jié)構(gòu)，其用于 牙齒粘合和修復(fù)材料。圖沈.SEM 左側(cè)區(qū)域?yàn)榻?jīng)由激光熔合的礦物羥磷灰石及其與右側(cè)未處理區(qū)域牙釉質(zhì)間的連接，右側(cè)區(qū)域具有正常的表面特性。處理區(qū)完全未發(fā)現(xiàn)裂縫。圖27. SEM 下側(cè)區(qū)域?yàn)榻?jīng)由激光熔合的礦物羥磷灰石及其與右側(cè)未處理區(qū)域牙 釉質(zhì)間的連接，上側(cè)區(qū)域具有正常的表面特性。處理區(qū)完全未發(fā)現(xiàn)裂縫。圖28. SEM 由激光熔合的礦物羥磷灰石，其具有無(wú)定型的表面外觀。圖四.SEM 經(jīng)激光處理過(guò)的上部區(qū)域未出現(xiàn)裂縫；可以觀察到經(jīng)由羥磷灰石熔 合與下部區(qū)域的正常牙釉質(zhì)的連接。圖30. Zeiss偏振光光學(xué)顯微鏡(德國(guó))，用于牙齒的低倍放大研究。圖31.光學(xué)顯微鏡(0/M)可以觀察到熔合礦物羥磷灰石的微熔合連接區(qū)域(箭 頭)和兩種粘合材料(其中一種用藍(lán)色膠標(biāo)示)中的牙齒結(jié)構(gòu)(牙本質(zhì)和牙釉質(zhì))。圖32. 0/M 可以觀察到熔合礦物羥磷灰石的微熔合連接區(qū)域(箭頭)和一種粘 合劑中的牙齒結(jié)構(gòu)(牙本質(zhì)和牙釉質(zhì))。未觀察到糊劑中的明膠殘留。圖33. 0/M 可以觀察到熔合礦物羥磷灰石的微熔合連接區(qū)域(箭頭)和一種粘 合劑中的牙齒結(jié)構(gòu)(牙本質(zhì)和牙釉質(zhì))。未觀察到糊劑中的明膠殘留。圖34. 0/M 可以觀察到熔合礦物羥磷灰石的微熔合連接區(qū)域(箭頭)和一種粘 固劑中的牙齒結(jié)構(gòu)(牙本質(zhì)和牙釉質(zhì))。圖35. 0/M 可以觀察到熔合礦物羥磷灰石的微熔合連接區(qū)域(箭頭)和一種粘 固劑中的牙齒結(jié)構(gòu)(牙本質(zhì)和牙釉質(zhì))。圖36. 0/M 可以觀察到熔合礦物羥磷灰石(H)的微熔合連接區(qū)域(箭頭)和修復(fù) 中的牙齒結(jié)構(gòu)(牙本質(zhì)和牙釉質(zhì))。圖37. 0/M 可以觀察到熔合礦物羥磷灰石(H)的微熔合連接區(qū)域(箭頭)和修復(fù) 中的牙齒結(jié)構(gòu)(牙本質(zhì)和牙釉質(zhì))。
具體實(shí)施例實(shí)施例1牙腔的預(yù)防治療
對(duì)在人牙齒表面或釉質(zhì)上使用釹釔鋁柘榴石激光的效果的研究 樣本的特性和處理
為了實(shí)施本發(fā)明的方法，通過(guò)正畸理由選取并基于一定依據(jù)仔細(xì)選定一個(gè)由400個(gè)健 康人的牙齒組成的樣本，所述依據(jù)為這些牙齒不存在任何能夠掩蓋治療帶來(lái)的形態(tài)學(xué)效果 的損傷。牙齒在4°C下用含2. 5%戊二醛的0. IM磷酸鈉緩沖液(pH 7. 02)固定12小時(shí)。然 后，用同一緩沖液沖洗3次，每次10分鐘，隨后再用蒸餾水沖洗([28])。隨后，用1 次氯酸鈉沖洗1小時(shí)，以去除表面的有機(jī)物，最后，所有牙齒都用0. 5M 正磷酸溶液輕微浸蝕1分鐘，隨后用足量蒸餾水沖洗([觀]、[29]、[30]和[31])(圖11)。上述樣本中的400顆牙齒用耐酸蠟涂覆，并在每顆牙齒的釉質(zhì)上留出兩塊未涂覆 的正方形窗口 其中一個(gè)用作對(duì)照，另一個(gè)則用釹釔鋁柘榴石激光輻射(圖12和13)。完成上述操作后，每顆牙齒都在37°C下單獨(dú)置于50ml去礦化溶液中60天，以形成 人工齲洞損傷，所述去礦化溶液包含5%羥乙基纖維素，0. IM乳酸，1. 5mM氯化鈣和1. 5mM骨 磷酸鈉。釹釔鋁柘榴石激光輻射條件試樣中400顆牙齒每個(gè)上相應(yīng)的窗口接受Quanta-Ray (英國(guó))公司的DCR-2 Nd =YAG 實(shí)驗(yàn)室激光系統(tǒng)的輻射。激光輻射采用如下參數(shù)
-密度4J/mm2，
-頻率1kHz,
-脈沖能量2mJ/脈沖，
-光斑尺寸3mm，
-曝光時(shí)間2s，
-峰值功率120kW，
-脈寬110ns,
-平均能13W，
-每次施用的總能26J。處理后測(cè)量
采用掃描電子顯微鏡分析儀觀察
全樣本中，根據(jù)常規(guī)SEM檢查方法隨機(jī)處理300顆牙齒，在型號(hào)為SC5. 000 (荷蘭) Bio-Rad金屬處理儀中用金涂覆或處理。該牙齒樣本用Philips 515 SEM(荷蘭)在20kV下檢查，同時(shí)使用的還有 Philips (荷蘭)公司SEM用的Edax化學(xué)元素分析儀。硬度測(cè)量
使用另一個(gè)由100顆牙齒組成的樣本，它們未進(jìn)行SEM檢查。每顆牙齒都嵌入環(huán)氧樹(shù) 脂中，以使得損傷與正常釉質(zhì)內(nèi)層的一部分橫截面暴露出來(lái)。該表面使用金相紙格連接至Buehler Motopol 8拋光機(jī)(德國(guó))。隨后，依次使用15ml·!、6ml·!和1 my的Buehler金剛石磨料(德國(guó))對(duì)它們進(jìn)行拋 光，其后再在Buehler拋光布(德國(guó))上用Buelher Metadi金剛石噴霧(spray)(德國(guó)) 進(jìn)行拋光。在Matsuzawa MTH-I (日本)上使用負(fù)載10_g的金剛石針尖。使用下式計(jì)算KDN 硬度結(jié)果
KHN=14230XF/L2
其中L是金剛石上每個(gè)凹陷的進(jìn)入長(zhǎng)度，以微米為單位，F(xiàn)是以克為單位的作用力。處理結(jié)果
激光處理后最顯著的結(jié)構(gòu)或改變是晶體表面結(jié)構(gòu)特征(棱柱)的喪失，這是由于釉質(zhì) 的熔合(圖14，15和16)。這些改變不會(huì)伴隨裂縫的形成。在對(duì)照組的釉質(zhì)窗口(未處理)中總是會(huì)出現(xiàn)作為損傷的人工齲洞的形成；而在 激光輻射的窗口中完全抑制了該形成的出現(xiàn)。經(jīng)激光處理和未經(jīng)處理的釉質(zhì)的微硬度特征隨硬度值而有所不同，可在經(jīng)激光處 理的窗口的釉質(zhì)中清楚地觀察到KHN的大幅增加，即更高的硬度；同樣地，在未處理窗口的 對(duì)照釉質(zhì)中能觀察到KHN的明顯減少(更低的硬度)。似乎可以接受的是測(cè)量到的硬度值與釉質(zhì)中礦物含量之間存在比例關(guān)系；同時(shí)， 從得到的概況來(lái)看，我們可以假設(shè)對(duì)釉質(zhì)滲透性的改進(jìn)在這些過(guò)程中起重要作用，這一假設(shè)已在多名作者的文章中被廣泛討論([32]、[33]、[34]和[35])。 這一結(jié)果的出現(xiàn)是由滲透性的改變和在溶液中的固有抗酸性的增強(qiáng)聯(lián)合導(dǎo)致的。 因此，在所述條件下經(jīng)釹釔鋁柘榴石激光處理的釉質(zhì)的溶解性降低，消除了孔洞或通向更 深層區(qū)域的路徑空間，故阻止了這些區(qū)域與去礦化溶液(它會(huì)產(chǎn)生人造齲洞損傷)間的離 子交換?；谒羞@些理由，其預(yù)防并避免了齲洞損傷的形成。實(shí)施例2牙腔的預(yù)防治療
在人類牙齒表面或釉質(zhì)上施用的釹釔鋁柘榴石激光的物理_機(jī)械效應(yīng)的研究 樣本性質(zhì)和處理
在本研究中使用了 460顆健康牙齒的總樣本，其中隨機(jī)選擇230顆進(jìn)行測(cè)量，而另外 230顆則用做對(duì)照樣本。如前述實(shí)施例一樣，它們都被謹(jǐn)慎的挑選以確保不會(huì)有掩蓋處理效 果的損傷。選作測(cè)量用的牙齒采用12%次氯酸鈉清潔1小時(shí)，以清除其表面的有機(jī)物質(zhì)。隨 后，用蒸餾水沖洗，切下釉冠并使其與牙根分離。在230顆牙齒中，隨機(jī)取150顆牙冠用于微硬度測(cè)量，且另一個(gè)由80顆牙冠組成 的樣品用于選擇滲透性和滲透性的研究。硬度測(cè)量樣本中的牙齒在Buehler Motopol拋光機(jī)(德國(guó))上采用拋光紙沿著 與棱柱垂直的方向(平行于表面)進(jìn)行拋光，以得到一小塊平臺(tái)，隨后依次使用15 my、6 my和1 my粒徑的Buehler磨料(德國(guó))進(jìn)行拋光，接著在Buehler拋光布(德國(guó))上 用Buehler Metadi金剛石噴霧(德國(guó))進(jìn)行拋光。滲透性研究樣本中的牙齒嵌入環(huán)氧樹(shù)脂中，隨后進(jìn)行拋光。接著，使用Buehler Isometo低速鋸或切割工具(德國(guó))切出一個(gè)800- my的截面并安裝到一個(gè)電池濃縮液中。激光輻射條件
選做測(cè)量樣本的230顆牙齒接受Quanta-Ray (英國(guó))公司的DCR-2 Nd: YAG實(shí)驗(yàn)室激 光系統(tǒng)的輻射。激光輻射采用如下參數(shù)
-密度4J/mm2，
-頻率1kHz,
-脈沖能量2mJ/脈沖，
-光斑尺寸5mm，
-曝光時(shí)間2s，
-峰值功率120kW，
-脈寬110ns,
-平均能13W，
-每次施用的總能26J。處理后測(cè)量 微硬度測(cè)量
為測(cè)量微硬度，在Matsuzawa MTH-I機(jī)器(日本)上使用50_g負(fù)載下的Knoop金剛石。Knoop硬度值基于金剛石上每個(gè)凹陷的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，如下式 KHN=14，230XF/L2其中F是以克為單位的作用力，L是金剛石造成的凹陷的長(zhǎng)度，以微米為單位。 以150πιμ在每顆牙齒的平臺(tái)上做出20個(gè)凹陷，凹陷之間由規(guī)則的空間間隔分開(kāi)。由同一操作人員進(jìn)行經(jīng)激光處理的釉質(zhì)的硬度測(cè)量，且在未處理釉質(zhì)的凹陷附近 處進(jìn)行，以將實(shí)驗(yàn)誤差降低到最小。詵擇滲誘件研究
在所有實(shí)驗(yàn)中，電磁場(chǎng)(e. m. f)用如下類型的電池濃縮液測(cè)量 參照電磁場(chǎng)// 溶液1 /膜-釉質(zhì) / 溶液2 //參照電磁場(chǎng)
Ag+/AgC IIIIII Ag+/AgC.
其中雙豎線表示Clk會(huì)聚點(diǎn)的位置。穿膜電勢(shì)用Hipotest高阻抗記錄電勢(shì)計(jì)測(cè)量，型 號(hào)為PE-W(比利時(shí))。所有溶液均采用分析試劑級(jí)的鹽和蒸餾水配制。其中的25用磷酸鈉緩沖至 pH=7. 02，緩沖離子對(duì)電磁場(chǎng)的影響忽略不計(jì)。計(jì)算基于TeorelI-Meyer-Sievers理論(TMS理論)，其描述了離子通過(guò)荷電多孔 膜的傳送，所述多孔膜的表面與含相同電解質(zhì)的溶液間存在平衡關(guān)系?？偟哪る妱?shì)E可按 下式計(jì)算
權(quán)利要求
1.齲齒治療的方法，其特征在于，其包括至少一個(gè)步驟，其中用釹釔鋁柘榴石激光輻射 牙齒表面或牙釉質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受的釹釔鋁柘榴石激光 輻射是多焦點(diǎn)多焦距的，即激光束可變并且其可從最大聚焦到完全散焦隨意調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘榴石激 光輻射的密度范圍為3-30J/mm2，包括兩個(gè)界限值。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘 榴石激光輻射的頻率范圍為Ι-lOkHz，包括兩個(gè)界限值。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘 榴石激光輻射的脈沖能量范圍為I-IOmJ/脈沖，包括兩個(gè)界限值。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘 榴石激光輻射的光斑尺寸范圍為l_6mm，包括兩個(gè)界限值。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘 榴石激光輻射的曝光時(shí)間為l_6s，包括兩個(gè)界限值。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘 榴石激光輻射的峰能量范圍為70-125kW，包括兩個(gè)界限值。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁柘 榴石激光輻射的脈寬范圍為100-130ns，包括兩個(gè)界限值。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁 柘榴石激光輻射的平均能量范圍為10-50W，包括兩個(gè)界限值。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)接受釹釔鋁 柘榴石激光輻射的每次施用的總能量范圍為15-220J，包括兩個(gè)界限值。
12.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于激光輻射密度為4J/mm2。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于輻射頻率為1Hz。
14.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于輻射脈沖能量為2mJ/mm2。
15.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于輻射光斑尺寸為3mm。
16.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于輻射光斑尺寸為5mm。
17.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于輻射曝光時(shí)間2s。
18.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于其特征在于輻射峰能量為120kW。
19.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于輻射脈寬為110ns。
20.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于平均輻射能量為13W。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于每次施用的總輻射能量為沈J0
22.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于激光輻射的參數(shù)為密度3-30J/mm2，包括兩個(gè)界限值，頻率l-10kHz，包括兩個(gè)界限值，脈沖能量=I-IOmJ/脈沖，包括兩個(gè)界限值，光斑尺寸l-6mm，包括兩個(gè)界限值，曝光時(shí)間l_6s，包括兩個(gè)界限值，峰值功率70-125kW，包括兩個(gè)界限值，脈寬100-130nS，包括兩個(gè)界限值， 平均能量10-50W，包括兩個(gè)界限值，且 每次施用的總能15_220J，包括兩個(gè)界限值。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于激光輻射的參數(shù)為 密度4J/mm2，頻率1kHz， 脈沖能量^mJ/脈沖， 光斑尺寸3mm， 曝光時(shí)間2s， 峰值功率120kW， 脈寬:110ns, 平均能量13W，且 每次施用的總能26J。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于激光輻射的參數(shù)為 密度4J/mm2，頻率1kHz， 脈沖能量^mJ/脈沖， 光斑尺寸5mm， 曝光時(shí)間2s， 峰值功率120kW， 脈寬:110ns, 平均能量13W，且 每次施用的總能26J。
25.如權(quán)利要求I-M任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在輻射前，用酸輕微浸蝕待處理 的牙齒表面或牙釉質(zhì)0. 5-2分鐘。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于所述酸為正磷酸。
27.如權(quán)利要求25或沈所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)的浸蝕時(shí)間為1分鐘。
28.如權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其包括如下步驟 用正磷酸輕微浸蝕牙齒表面或牙釉質(zhì)，用釹釔鋁柘榴石激光輻射牙齒表面或牙釉質(zhì)，輻射參數(shù)為 密度4J/mm2， 頻率1kHz， 脈沖能量^mJ/脈沖， 光斑尺寸3mm， 曝光時(shí)間2s， 峰值功率120kW， 脈寬:110ns, 平均能量13W，且每次施用的總能26J。
29.如權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其包括如下步驟 用正磷酸輕微浸蝕牙齒表面或牙釉質(zhì)，用釹釔鋁柘榴石激光輻射牙齒表面或牙釉質(zhì)，輻射參數(shù)為密度4J/mm2，頻率1kHz，脈沖能量^mJ/脈沖，光斑尺寸5mm，曝光時(shí)間2s，峰值功率120kW，脈寬:110ns,平均能13W，且每次施用的總能26J。
30.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的治療齲齒的方法，其特征在于，在輻射前，在待處 理的牙齒表面或牙釉質(zhì)或牙本質(zhì)上使用生物材料。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于生物材料至少由礦物羥磷灰石構(gòu)成。
32.如權(quán)利要求30或31所述的方法，其特征在于羥磷灰石的重量比至少為75%。
33.如權(quán)利要求30-32中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于生物材料包括一種糊劑，所述 糊劑至少含有一種致密的、粉末狀的、微粉化的礦物羥磷灰石，其與明膠相混合。
34.如權(quán)利要求30-33中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于應(yīng)用于牙齒表面或牙釉質(zhì)或 牙本質(zhì)的生物材料以涂層的形式施用。
35.如權(quán)利要求30-34中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于應(yīng)用于牙齒表面或牙釉質(zhì)或 牙本質(zhì)的生物材料每涂層的厚度為0. 5-2mm，包括兩個(gè)界限值。
36.如權(quán)利要求30-35中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于施用的生物材料每涂層厚度 為 Imm0
37.如權(quán)利要求30-36中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)和礦物羥 磷灰石接受的釹釔鋁柘榴石激光輻射是多焦點(diǎn)多焦距的，即激光束可變并且其可從最大聚 焦到完全散焦隨意調(diào)節(jié)。
38.如權(quán)利要求30-37中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于激光輻射參數(shù)為 密度28 J/mm2,頻率 , 脈沖能量8mJ/脈沖， 光斑尺寸3mm， 曝光時(shí)間5s， 峰值功率72kW， 脈寬:120ns, 平均能量40W，且 每次施用的總能200J。
39.如權(quán)利要求30-38中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在生物材料施用前，要清除腐爛組織。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于使用水冷渦輪機(jī)上的金剛鉆和碳化鎢來(lái)清 除所述組織。
41.如權(quán)利要求30-40中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在清除腐爛組織后施用生物 材料前，待處理的牙齒區(qū)域用酸輕微浸蝕20秒到1分鐘。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于所用酸為正磷酸。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于牙齒表面或牙釉質(zhì)的浸蝕時(shí)長(zhǎng)為牙釉質(zhì)30 秒，牙本質(zhì)15秒。
44.如權(quán)利要求30-43中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于包含如下步驟 清除腐爛組織，用正磷酸輕微浸蝕待處理的牙釉質(zhì)表面或牙本質(zhì)， 在所述表面上施用生物材料，且 以如下參數(shù)輻射釹釔鋁柘榴石激光 密度 d8J/mm2， 頻率 , 脈沖能量8mJ/脈沖， 光斑尺寸3mm， 曝光時(shí)間5s， 峰值功率72kW， 脈寬:120ns, 平均能量40W，且 每次施用的總能200J。
45.牙科粘合及修復(fù)用的生物材料，其特征在于其至少由礦物羥磷灰石構(gòu)成。
46.如權(quán)利要求44所述的生物材料，其特征在于羥磷灰石的重量比為至少75%。
47.如權(quán)利要求45或46所述的生物材料，其特征在于其由糊劑構(gòu)成，所述糊劑含有至 少一種致密的、粉末狀的、微粉化的礦物羥磷灰石，其與明膠混合。
48.如權(quán)利要求1- 中任一項(xiàng)所述的方法的應(yīng)用，其用于牙腔的總的預(yù)防治療。
49.如權(quán)利要求30-44任一項(xiàng)所述的方法的應(yīng)用，其用于牙腔的矯正治療。
50.如權(quán)利要求45-47任一項(xiàng)所述的生物材料的應(yīng)用，其用于牙腔矯正治療中的粘合 以及修復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明的目的涉及既可進(jìn)行預(yù)防又可進(jìn)行矯正的牙腔治療方法。所述方法基本包括采用釹釔鋁柘榴石激光對(duì)需治療的牙表面進(jìn)行輻射，所述釹釔鋁柘榴石激光具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的特定參數(shù)與條件。在進(jìn)行以矯正為目的的齲洞治療時(shí)，以下應(yīng)用亦是必要的于其他階段，在牙釉質(zhì)表面或牙本質(zhì)上使用牙科粘合和修復(fù)生物材料，以使激光輻射能令兩者間產(chǎn)生微熔合。本發(fā)明還涉及在所述方法中使用的生物材料，優(yōu)選基于羥磷灰石，以及在牙腔治療中此過(guò)程及生物材料的應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61C17/00GK102105117SQ200980129206
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者維森特·曼努埃爾·托里斯·薩拉格薩 申請(qǐng)人:何塞·路易斯·何塞·查弗爾, 維森特·曼努埃爾·托里斯·吉爾達(dá)