激光科论文：激光在口腔科中的临床应用
摘要:介绍了YAG、COZ和半导体激光在口腔科中的临床应用及各自特性及其发展趋势.
关键词:激光;口腔;临床应用
激光应用于临床医学已是路人皆知，但是人们现在到口腔科去治病，或到牙科去治牙，还很少见到激光医疗器械，表明在我国对激光口腔科仪器的研制生产还比较少，临床应用也还没有普及.本文就脉冲Nd:YAG激光、CO:激光和半导体激光牙科治疗机在国内外的发展及其在口腔科临床中应用作一评述.
1国内外激光牙科治疗机的研制和生产
自20世纪80年代末90年代初以来，国外激光牙科治疗机市场一直是吸引制造商们关注和极力开发的新领域，竞争十分激烈。以美国Sunrise技术公司为代表的公司努力发展Nd:YAG脉冲激光牙科机.最早生产的牙科机单脉冲激光输出能量为150mJ、脉冲宽度为150、200娜，激光输出藕合光纤直径为0.2mm、重复频率为1、5、10、15、20、30Hz，售价为7.3万美元一台.90年代初国外激光牙科机销售旺盛，据《LaserFocusWOrld》杂志报道，在1991年Nd:YAG脉冲激光牙科机销售增加了500台，美国Sunrise技术公司生意兴隆.国外专家预测20世纪末在西方国家主要应用硬组织治
疗的第二代激光牙科机，到21世纪初可以替代90%的机械牙钻的市场.现在看来这一估计未免过于乐观，但是激光牙科机仍在逐步发展和完善，口腔科中的临床应用也不断扩展.
另外是低功率半导体激光牙科治疗机，它的输出功率在10、45mw左右，用来作理疗，首先在丹麦和日本研制生产，国内曾有单位购买，单价为8万美元。
2脉冲激光和连续激光的差异
在口腔科中应用的YAG和CO:激光器一般均为脉冲工作状态，而不用连续激光输出状态.因为连续激光照射引起温升可造成牙髓组织的损伤，牙医认为，牙髓温度升高不大于5℃时所引起的牙髓的改变才是可逆的.另外在治疗口腔科的一些疾病，如去除牙垢、汽化腐烂物等，需要的是瞬时的 高峰值功率而不是连续功率有多大.它需要在很短的时间内输出较大的能量，迅速将这些物质加热以至汽化，或产生“爆破”作用而去垢。例如一台脉冲YAG激光器输出脉冲能量300mJ，脉冲宽度为150拼s，那么它的峰值功率就等于2kw，如果15内发射10个脉冲，总共发出3J能量，那么它的平均功率是3W。假如去除牙垢需要2kw的瞬时峰值功率才能打掉，那么用一台连续3W输出的激光器去打牙垢肯定是打不掉的。如果做2kw连续YAG激光器，该仪器不仅庞大、噪音大、需要380V电压，而且造价十分昂贵，2kw连续YAG
激光器是用来切割和焊接金属的，如果真的用它来打牙垢，在短短15内，牙垢烧掉了，可牙齿早已烧坏了。这是因为连续输出2kw的激光器15内输出200OJ(约是脉冲输出的700倍)缘故。反过来峰值功率为2kw的脉冲YAG激光器比较容易做，体积小、造价低、噪音小、只需要220v电压，而且在每个脉冲与每个脉冲之间有较长时间去散热，况且总能量又小，因而既能迅速去除牙垢，又不产生热积累损伤牙齿。
3脉冲YA.G激光牙科机在口腔科中的应用
中国科学院安徽光学精密机械研究所研制生产的MZ型脉冲yAG激光治疗仪的输出能量为30~550mJ可调，脉冲宽度为200拼s，平均功率10W左右可调，用直径为0.2、0.6mm的光纤藕合输出。重复频率有1、5、一。、25、20Hz和1、10、20、35、50Hz两种型号，脉冲激光输出能量由本仪器内激光能量计实测显示。因为YAG输出的激光为不可见光，考虑到医生和患者的人身安全，所以激光输出由半导体激光输出的650nm红光作指示光，有红光作指示光，医生可灵活自如地操作光纤在口腔内任意部位进行治疗和软硬组织切除.
脉冲YAG激光具有杀菌、消毒作用;能熔融牙本质产生再结晶，有封闭牙本质小管减少牙本质通透性功能;可切割或汽化病变组织或腐烂物;YAG激光对软组织的穿透比CO:激光深，因而有较好的组织凝固、止血和镇痛作用、手术后不
用缝合而且操作简单、手术时视野清楚、切割准确、因而越 来越受得医生欢迎。
脉冲YAG激光牙科机川在临床上可作硬组织上腐烂物汽化、消除牙本质过敏、牙质和牙骨质底切、蚀刻牙釉质及再结晶、牙冠制备脱敏、清除牙垢等;对软组织可作牙凝成形和切除术、眼下刮除术、牙粘膜盖切除术、镶牙牙眼穿透术及处理口腔感染等.台湾中山医学院微生物学科钱佑医生用中国科学院安徽光学精密机械研究所的脉冲激光牙科机在口腔作了大量的病例[z，4]。举一例，用平均功率2、2.5W，在未麻醉情况下，切除肉牙组织和过长的牙眼，在做牙酿沟成形时，也不会出血或疼痛.用同一根光纤和相同的输出能量，作龋齿的汽化清除，从根管中移除，接着在完全干燥无菌且舒适的情况下，进行牙眼切除术、龋齿去除、牙眼造型术和制备牙冠心柱，大约半小时完成(这个步骤按常规做，需要数次门诊)，虽然没有麻醉，患者无任何疼痛和不舒适感。用激光输出能量300mJ、频率20Hz照射55，然后边照射边缓慢均速上提探头至髓腔，并停止照射。反复三次，直至无明显浸出为止，然后作根充，一周观察后作修复。随访三个月至一年，一次根充成功率达95%，与常规治疗相近。但它具有操作简便易行、省时省力、患者痛苦小，因而易于接受，还减少了复诊次数，简化了疗程。合肥市口腔医院牛
方主任用MZ型脉冲YAG激光治疗仪(图1)，在激光输出能量40mJ、频率在15Hz作牙本质表面处理，照射305。由于照射时YAG激光能去除牙本质表面沾污层
，
使牙本质小孔熔
融而部分关闭，减少了液体外流，使牙本质表面干净、干燥，同时使其表面呈广泛的粗糙性改变，表面积明显增大，因而比酸蚀的方法更有利于粘结剂的浸润，使抗剪切强度明显高于酸蚀组(尸
4CO:激光牙科机在口腔科中的应用
敏、牙髓充血、根充后根尖周反应、口腔溃疡、颖领关节炎、三叉神经痛，照射1次或2次，总有效率为90%.治疗牙本质过敏，有效率为100%，对牙馥炎、牙周炎、唇疤疹等有消炎、止血、止痛、加快痊愈的作用.在拔牙和牙周手术前后照射，可减少出血和疼痛，促进伤口愈合.医生认为对口腔溃疡、牙本质过敏等常见病，在临床上无有特效药物，采用半导体激光治疗，操纵简单、见效快、无痛苦、无副作用、易于消毒、使用安全、价格低廉，值得推广.用CO:作为激光发射工作物质的CO:激光器是能量转换效率最高的气体激光器，尤其是国外现采用射频激励的结构使激光器体积大大缩小，而且更容易进行激光输出的脉冲调制.在关节臂激光输出端，温度可高达1700℃，另外它的波长在10.6拼m，处于水的吸收峰.由于其能量很容易被含水组织吸收，因此它不能穿透较深的生物组织，而是在大约50、100#m的生物组织表层迅速产生数百度的温升，使生物组织内水份蒸发，使生物组织凝固、碳化迅速切割.经过脉冲调制的CO:激光，其平均功率与连续的CO:激光输出相同，由于脉冲输出的占空比，实际上每个脉冲的峰值功率比连续的功率要高若干倍，因而更利于切割.由于激光是断续地作用于机体组织，利于机体组织的散热，也可减少机体组织的碳化，尽管它的
止血效果不如YAG激光，穿透深度也不如YAG激光.但它能使小血管和毛细管凝固，比起常规治疗，其手术时间短，反应和副作用小，手术后并发症少.如果能有安全无毒的CO:激光光纤，CO:激光机将有良好的市场前景.
5半导体激光在口腔科中的应用
相对于YAG和CO:激光，半导体激光输出功率是很小的，功率相差百倍，操作简便，具有电光转换效率高、体积小、寿命长的特点.目前用在口腔科的半导体激光器中心波长在790、830nm左右，手指头大小的激光器用SV的直流电压供电就可输出几十毫瓦的激光，且寿命长，一般在10000h以上.半导体激光在口腔的适应病症为牙本质过
6口腔激光治疗机的发展趋势
口腔激光医学的发展主要表现在两个方面:一是口腔激光治疗机的开发、生产和推广，尤其是能完全代替牙钻的激光治疗机的开发.二是口腔激光尤其是齿科激光的基础研究及临床应用的范围和深度的研究，如应用于不同组织的激光器选择、照射时间及激光输出能量和功率的大小等因素的确定、多种功能的开发.
(l)激光治疗机的进一步开发和完善
包括:l)研制出具备诊断治疗多种功能的价格便宜的YAG激光治疗机;2)如果将YAG激光器和CO:激光器能组装在
一台机里，用CO:激光切割，再用YAG激光止血，能交替使用可起到互补作用，达到更理想的疗效;3)减小激光机体积或使整机成为口腔综合治疗台的组成部分;4)口腔治疗机应引入计算机和图像处理技术，进行程序控制，使其具备能量控制或功率控制、故障自检、自动保护、脉冲调制等功能.
(2)激光替代牙钻的探索
研制和开发生产出能完全替代常规牙钻的牙科激光机ls]，能去除牙本质、牙釉质、牙槽骨和牙骨质的激光机，达到无痛钻牙。目前，为粘接前牙体预备、去除龋损牙体组织及牙体预备等目的而用激光切除牙体硬组织的临床应用受到广泛关注。其成功的前提是首先获得充足的有关激光与生物组织交互作用的资料，并在此基础上开发出相应的实用型激光机.激光牙钻完全取代常规牙钻是可行的.在国内外研制能替代牙钻的激光机有Nd:YLF、Nd:YAG、Er:YAG以及ArF、XeCI准分子激光机，Er:YAG激光牙钻已获得美国FDA许可证，已在临床应用.Nd:YLF皮秒激光机在去除龋蚀方面被认为是临床有望代替牙钻的激光器.
(3)激光在口腔医学中的应用范围及机理研究大量临床应用证实激光对口腔医学领域内某些疾病治疗获得肯定和满意效果，使口腔医学的诊断治疗水平，尤其是对牙体和牙髓疾病的治疗手段有新的突破。
(4)激光焊接
体外焊接桥体已用于临床，今后则有望将缺失牙直接焊接于自然牙上，这样就可以减少桥体制作时对基牙的需求。
总之，激光早已打开了在口腔科中的应用，今后激光机应该具有多种波长及不同的脉冲宽度等特点，每个波长、脉宽都对应某种特定用途。只有弄清何种指标配比的激光对某种特定口腔软硬组织疾病可取得理想治疗效果，并以此开发出多种指标配比的激光机，为临床应用提供有效手段.开发出生产外观新颖、体积小、造价便宜、操作方便的激光机，我们相信激光在口腔科中的应用将逐步获得推广而造福于人类.
参考文献:
【1】WhiteJM，GoodisHE，HortonJ，e亡
习.Re:Currentstatusoflaserinsoftdentalsurgery!J}.Jperiodontal，1993，64:559~602.
【2】钱佑，等.Nd:YAG激光器在口腔治疗中的应用
【J】·光电子技术与信息，1999，12(3):26、29.
【3】郭启霞.激光在生物医学中的应用研究团.光电子技术与信息，1999，12(4):31~34.
【4】GuoQX，
etal.Nd:YAGlaseraPPlieationinmedieineaeliniealrepor
t!J」.SPIE，1999，3863:547、549
激光科论文：激光在口腔科中的临床应用
摘要:介绍了YAG、COZ和半导体激光在口腔科中的临床应用及各自特性及其发展趋势.
关键词:激光;口腔;临床应用
激光应用于临床医学已是路人皆知，但是人们现在到口腔科去治病，或到牙科去治牙，还很少见到激光医疗器械，表明在我国对激光口腔科仪器的研制生产还比较少，临床应用也还没有普及.本文就脉冲Nd:YAG激光、CO:激光和半导体激光牙科治疗机在国内外的发展及其在口腔科临床中应用作一评述.
1国内外激光牙科治疗机的研制和生产
自20世纪80年代末90年代初以来，国外激光牙科治疗机市场一直是吸引制造商们关注和极力开发的新领域，竞争十分激烈。以美国Sunrise技术公司为代表的公司努力发展Nd:YAG脉冲激光牙科机.最早生产的牙科机单脉冲激光输出能量为150mJ、脉冲宽度为150、200娜，激光输出藕合光纤直径为0.2mm、重复频率为1、5、10、15、20、30Hz，售价为7.3万美元一台.90年代初国外激光牙科机销售旺盛，据《LaserFocusWOrld》杂志报道，在1991年Nd:YAG脉冲激光牙科机销售增加了500台，美国Sunrise技术公司生意兴隆.国外专家预测20世纪末在西方国家主要应用硬组织治
疗的第二代激光牙科机，到21世纪初可以替代90%的机械牙钻的市场.现在看来这一估计未免过于乐观，但是激光牙科机仍在逐步发展和完善，口腔科中的临床应用也不断扩展.
另外是低功率半导体激光牙科治疗机，它的输出功率在10、45mw左右，用来作理疗，首先在丹麦和日本研制生产，国内曾有单位购买，单价为8万美元。
2脉冲激光和连续激光的差异
在口腔科中应用的YAG和CO:激光器一般均为脉冲工作状态，而不用连续激光输出状态.因为连续激光照射引起温升可造成牙髓组织的损伤，牙医认为，牙髓温度升高不大于5℃时所引起的牙髓的改变才是可逆的.另外在治疗口腔科的一些疾病，如去除牙垢、汽化腐烂物等，需要的是瞬时的 高峰值功率而不是连续功率有多大.它需要在很短的时间内输出较大的能量，迅速将这些物质加热以至汽化，或产生“爆破”作用而去垢。例如一台脉冲YAG激光器输出脉冲能量300mJ，脉冲宽度为150拼s，那么它的峰值功率就等于2kw，如果15内发射10个脉冲，总共发出3J能量，那么它的平均功率是3W。假如去除牙垢需要2kw的瞬时峰值功率才能打掉，那么用一台连续3W输出的激光器去打牙垢肯定是打不掉的。如果做2kw连续YAG激光器，该仪器不仅庞大、噪音大、需要380V电压，而且造价十分昂贵，2kw连续YAG
激光器是用来切割和焊接金属的，如果真的用它来打牙垢，在短短15内，牙垢烧掉了，可牙齿早已烧坏了。这是因为连续输出2kw的激光器15内输出200OJ(约是脉冲输出的700倍)缘故。反过来峰值功率为2kw的脉冲YAG激光器比较容易做，体积小、造价低、噪音小、只需要220v电压，而且在每个脉冲与每个脉冲之间有较长时间去散热，况且总能量又小，因而既能迅速去除牙垢，又不产生热积累损伤牙齿。
3脉冲YA.G激光牙科机在口腔科中的应用
中国科学院安徽光学精密机械研究所研制生产的MZ型脉冲yAG激光治疗仪的输出能量为30~550mJ可调，脉冲宽度为200拼s，平均功率10W左右可调，用直径为0.2、0.6mm的光纤藕合输出。重复频率有1、5、一。、25、20Hz和1、10、20、35、50Hz两种型号，脉冲激光输出能量由本仪器内激光能量计实测显示。因为YAG输出的激光为不可见光，考虑到医生和患者的人身安全，所以激光输出由半导体激光输出的650nm红光作指示光，有红光作指示光，医生可灵活自如地操作光纤在口腔内任意部位进行治疗和软硬组织切除.
脉冲YAG激光具有杀菌、消毒作用;能熔融牙本质产生再结晶，有封闭牙本质小管减少牙本质通透性功能;可切割或汽化病变组织或腐烂物;YAG激光对软组织的穿透比CO:激光深，因而有较好的组织凝固、止血和镇痛作用、手术后不
用缝合而且操作简单、手术时视野清楚、切割准确、因而越 来越受得医生欢迎。
脉冲YAG激光牙科机川在临床上可作硬组织上腐烂物汽化、消除牙本质过敏、牙质和牙骨质底切、蚀刻牙釉质及再结晶、牙冠制备脱敏、清除牙垢等;对软组织可作牙凝成形和切除术、眼下刮除术、牙粘膜盖切除术、镶牙牙眼穿透术及处理口腔感染等.台湾中山医学院微生物学科钱佑医生用中国科学院安徽光学精密机械研究所的脉冲激光牙科机在口腔作了大量的病例[z，4]。举一例，用平均功率2、2.5W，在未麻醉情况下，切除肉牙组织和过长的牙眼，在做牙酿沟成形时，也不会出血或疼痛.用同一根光纤和相同的输出能量，作龋齿的汽化清除，从根管中移除，接着在完全干燥无菌且舒适的情况下，进行牙眼切除术、龋齿去除、牙眼造型术和制备牙冠心柱，大约半小时完成(这个步骤按常规做，需要数次门诊)，虽然没有麻醉，患者无任何疼痛和不舒适感。用激光输出能量300mJ、频率20Hz照射55，然后边照射边缓慢均速上提探头至髓腔，并停止照射。反复三次，直至无明显浸出为止，然后作根充，一周观察后作修复。随访三个月至一年，一次根充成功率达95%，与常规治疗相近。但它具有操作简便易行、省时省力、患者痛苦小，因而易于接受，还减少了复诊次数，简化了疗程。合肥市口腔医院牛
方主任用MZ型脉冲YAG激光治疗仪(图1)，在激光输出能量40mJ、频率在15Hz作牙本质表面处理，照射305。由于照射时YAG激光能去除牙本质表面沾污层
，
使牙本质小孔熔
融而部分关闭，减少了液体外流，使牙本质表面干净、干燥，同时使其表面呈广泛的粗糙性改变，表面积明显增大，因而比酸蚀的方法更有利于粘结剂的浸润，使抗剪切强度明显高于酸蚀组(尸
4CO:激光牙科机在口腔科中的应用
敏、牙髓充血、根充后根尖周反应、口腔溃疡、颖领关节炎、三叉神经痛，照射1次或2次，总有效率为90%.治疗牙本质过敏，有效率为100%，对牙馥炎、牙周炎、唇疤疹等有消炎、止血、止痛、加快痊愈的作用.在拔牙和牙周手术前后照射，可减少出血和疼痛，促进伤口愈合.医生认为对口腔溃疡、牙本质过敏等常见病，在临床上无有特效药物，采用半导体激光治疗，操纵简单、见效快、无痛苦、无副作用、易于消毒、使用安全、价格低廉，值得推广.用CO:作为激光发射工作物质的CO:激光器是能量转换效率最高的气体激光器，尤其是国外现采用射频激励的结构使激光器体积大大缩小，而且更容易进行激光输出的脉冲调制.在关节臂激光输出端，温度可高达1700℃，另外它的波长在10.6拼m，处于水的吸收峰.由于其能量很容易被含水组织吸收，因此它不能穿透较深的生物组织，而是在大约50、100#m的生物组织表层迅速产生数百度的温升，使生物组织内水份蒸发，使生物组织凝固、碳化迅速切割.经过脉冲调制的CO:激光，其平均功率与连续的CO:激光输出相同，由于脉冲输出的占空比，实际上每个脉冲的峰值功率比连续的功率要高若干倍，因而更利于切割.由于激光是断续地作用于机体组织，利于机体组织的散热，也可减少机体组织的碳化，尽管它的
止血效果不如YAG激光，穿透深度也不如YAG激光.但它能使小血管和毛细管凝固，比起常规治疗，其手术时间短，反应和副作用小，手术后并发症少.如果能有安全无毒的CO:激光光纤，CO:激光机将有良好的市场前景.
5半导体激光在口腔科中的应用
相对于YAG和CO:激光，半导体激光输出功率是很小的，功率相差百倍，操作简便，具有电光转换效率高、体积小、寿命长的特点.目前用在口腔科的半导体激光器中心波长在790、830nm左右，手指头大小的激光器用SV的直流电压供电就可输出几十毫瓦的激光，且寿命长，一般在10000h以上.半导体激光在口腔的适应病症为牙本质过
6口腔激光治疗机的发展趋势
口腔激光医学的发展主要表现在两个方面:一是口腔激光治疗机的开发、生产和推广，尤其是能完全代替牙钻的激光治疗机的开发.二是口腔激光尤其是齿科激光的基础研究及临床应用的范围和深度的研究，如应用于不同组织的激光器选择、照射时间及激光输出能量和功率的大小等因素的确定、多种功能的开发.
(l)激光治疗机的进一步开发和完善
包括:l)研制出具备诊断治疗多种功能的价格便宜的YAG激光治疗机;2)如果将YAG激光器和CO:激光器能组装在
一台机里，用CO:激光切割，再用YAG激光止血，能交替使用可起到互补作用，达到更理想的疗效;3)减小激光机体积或使整机成为口腔综合治疗台的组成部分;4)口腔治疗机应引入计算机和图像处理技术，进行程序控制，使其具备能量控制或功率控制、故障自检、自动保护、脉冲调制等功能.
(2)激光替代牙钻的探索
研制和开发生产出能完全替代常规牙钻的牙科激光机ls]，能去除牙本质、牙釉质、牙槽骨和牙骨质的激光机，达到无痛钻牙。目前，为粘接前牙体预备、去除龋损牙体组织及牙体预备等目的而用激光切除牙体硬组织的临床应用受到广泛关注。其成功的前提是首先获得充足的有关激光与生物组织交互作用的资料，并在此基础上开发出相应的实用型激光机.激光牙钻完全取代常规牙钻是可行的.在国内外研制能替代牙钻的激光机有Nd:YLF、Nd:YAG、Er:YAG以及ArF、XeCI准分子激光机，Er:YAG激光牙钻已获得美国FDA许可证，已在临床应用.Nd:YLF皮秒激光机在去除龋蚀方面被认为是临床有望代替牙钻的激光器.
(3)激光在口腔医学中的应用范围及机理研究大量临床应用证实激光对口腔医学领域内某些疾病治疗获得肯定和满意效果，使口腔医学的诊断治疗水平，尤其是对牙体和牙髓疾病的治疗手段有新的突破。
(4)激光焊接
体外焊接桥体已用于临床，今后则有望将缺失牙直接焊接于自然牙上，这样就可以减少桥体制作时对基牙的需求。
总之，激光早已打开了在口腔科中的应用，今后激光机应该具有多种波长及不同的脉冲宽度等特点，每个波长、脉宽都对应某种特定用途。只有弄清何种指标配比的激光对某种特定口腔软硬组织疾病可取得理想治疗效果，并以此开发出多种指标配比的激光机，为临床应用提供有效手段.开发出生产外观新颖、体积小、造价便宜、操作方便的激光机，我们相信激光在口腔科中的应用将逐步获得推广而造福于人类.
参考文献:
【1】WhiteJM，GoodisHE，HortonJ，e亡
习.Re:Currentstatusoflaserinsoftdentalsurgery!J}.Jperiodontal，1993，64:559~602.
【2】钱佑，等.Nd:YAG激光器在口腔治疗中的应用
【J】·光电子技术与信息，1999，12(3):26、29.
【3】郭启霞.激光在生物医学中的应用研究团.光电子技术与信息，1999，12(4):31~34.
【4】GuoQX，
etal.Nd:YAGlaseraPPlieationinmedieineaeliniealrepor
t!J」.SPIE，1999，3863:547、549