牙周与牙龈病治疗专题｜不同的洁治及抛光技术对牙釉质和牙骨质表面改变的体外研究（奥）
作者：
Behrouz Arefnia（奥）
牙科医生，奥地利格拉茨医科大学口腔医学及健康系。撰写文献
Martin Kollerb（奥）
牙科医生，奥地利格拉茨医科大学口腔医学及健康系。负责体外测试
Gernot Wimmerc（奥）
牙科医生，奥地利格拉茨医科大学口腔医学及健康系。对文献“讨论”部分有实质性贡献
Adrian Lussid（德）
教授，德国弗莱堡大学牙科手术及口腔健康系，口腔医学中心。撰写文献
Michael Haase（奥）
教授，奥地利格拉茨医科大学口腔医学及健康系。课题指导
目的：明确目前可用的洁治和根面平整技术在单独使用时或与其他抛光技术同时使用，对牙釉质和牙骨质组织厚度和表面粗糙度的影响。
材料与方法：拔除第三磨牙阻生齿后，进行标志点预备，并使用非研磨性粉末喷砂、超声洁治或手工器械进行表面处理。3种技术均单独使用或组合使用，共有9个治疗组。对照组为未经处理的牙齿表面。使用光学三维表面形貌测量，分别评估牙釉质和牙骨质组织的损失、平均粗糙度深度（Rz）和平均粗糙度（Ra）。使用配对样本t检验对Rz结果进行分析。
结果：单独使用喷砂、喷砂结合橡胶抛光杯（使用抛光膏）是仅有的两种不会造成牙釉质损失的方法。两组的牙骨质损失（≤20μm）也比其他7组中的任意一组更少，并且其牙釉质Rz结果是很好的。单独使用喷砂是为数不多一组与未经处理的牙骨质相比Rz无显著变化的方法（p=0.999）。其他8种方法牙骨质的表面粗糙度出现了统计学上的显著降低（p≤0.017）。
结论：非研磨性粉末喷砂能较好地保留硬组织。任何洁治技术联合额外抛光技术应用均会产生不利影响；相反的是，联合应用会对牙釉质和牙骨质的硬组织造成更大的磨损。
关键词：牙骨质、牙釉质、手工器械、组织损失、表面粗糙度、超声喷砂
牙周病是一种由牙支持组织的细菌感染引起的炎症性疾病。在成年人中，牙周炎的患病率超过46%，是一个严重的的牙科公共卫生问题。牙周炎与口腔微生物的微生态失调有关。口腔为微生物定殖提供了多种生境；到目前为止，通过人们发展的新型测序方法，文献中已经报道了770多中定居在口腔和人气道及消化道中的原核分类群。口腔微生物种群失调对系统性疾病的直接影响尚未完全清楚，但是，良好的口腔卫生和使用不同技术和设备进行专业维护对于防止细菌传播到身体其他部位非常重要。20世纪80年代中期，由于研究证明龈下刮治和根面平整与开放式翻瓣清创术一样有效，牙周炎的治疗发生了根本性的变化。这在当时是一个革命性的发现，它引发了牙周治疗理念的范式转变，为更好地保留牙周组织铺平了道路。如今，龈下清创术是牙周病非手术治疗的一个组成部分，除了在这些一线治疗中应用外，它在牙周手术和支持性牙周治疗中也得到了应用。任何用于去除牙齿表面生物膜的器械均会导致一定量的牙体组织损失。理想情况下，除生物膜外，牙骨质的损失应局限于内毒素侵犯的表面3-7μm层内。众所周知，牙骨质层的厚度随牙根面积、牙齿类型和患者年龄的不同而变化。据报道，在牙颈部水平，牙骨质的厚度范围与年龄有关，从11−20岁时的54±2μm到51−76岁时的128±4μm不等。一般来说，我们认为牙骨质的厚度为250μm。从这些数据中可以明显看出，任何过度的机械预备均可以迅速减少牙骨质层厚度并导致愈合不良。研究表明，传统的根面平整方法会导致超声刮治器造成6.3–55.9μm的牙根部组织损失，声波刮治器造成93μm损失，刮治器或旋转仪器造成的损失超过100μm。近年来，基于甘氨酸、赤藓糖醇和氯己定的非研磨性粉末、或海藻糖的发展，引发了喷砂技术的复兴。与超声洁治相比，喷砂方法在去除生物膜方面同样有效，且每个牙釉质或牙骨质表面的暴露时间仅为5秒，即使在长期使用后也不会导致牙骨质组织的显著损失，且研究已经表明，喷砂至少在单根牙的治疗中与超声洁治获得的临床参数相当。除了根面平整术对牙根表面造成的潜在损伤外，通过根面平整获得的表面粗糙度是影响牙周愈合的另一关键因素。Bühler等报道了使用非研磨性粉末进行喷砂后的粗糙度达7μm，与未经处理的牙根表面相当，并在对17项研究的一项系统综述中证实了这一发现的临床有效性。Camboni和Donnet在人牙釉质上给出了类似的结果，他们报道了赤藓糖醇加氯己定能够实现完美的菌斑清洁，并讨论了额外涂抹抛光膏的有效性。我们设计了这项体外研究，旨在（i）明确所有主要的洁治和根面平整技术对牙釉质和牙骨质的表面粗糙度和组织厚度的影响，并（ii）分别评估进行额外抛光后的表面质量。本研究使用了5颗手术拔除的第三磨牙阻生齿。使用金刚石车针，在每个牙齿的釉质和牙根表面上制备点状标记作为参考点，从而获得尺寸为2 x 2 mm的操作区域（图1）。共有5个未经处理的参考表面和45个处理表面；每个治疗组有5个表面可供分析。牙齿在无菌盐水中保存最多3周。在此期间，我们单独使用各种清创技术或结合额外抛光对其进行处理和分析。
图1：分析区域示意图。
所有操作均由经验丰富的牙医（MK）进行。使用数显仪对器械（超声、手动和弯机手柄）施加到表面的力（单位：牛顿，N）进行连续的检查者自身校准，从而确保不会施加过大的压力。为使喷砂装置保持2mm的工作距离，我们使用自凝丙烯酸模具材料（GC Pattern Resin LS，GC；Tokyo，Japan）和一个金属钉将距离保持器连接至喷砂装置上。表1列出了所有治疗组，包括洁治流程以及每种技术和设备的相关细节。研究使用的材料如下：表1：各种技术单独使用或联合额外的橡胶杯抛光（含抛光膏）和/或喷砂（使用非研磨性粉末）的概览• 喷砂：EMS Airflow Master，以及7 μm粒度的非研磨性抛光粉末（Perio Plus；EMS Electro Medical Systems；Munich, Germany）• 超声洁治：广泛使用的Piezon Master（EMS 公司），带有合适的工作尖（PS Perio Slim，EMS 公司）• 手动器械：洁治器（M23通用洁治器，Deppeler，瑞士）和刮治器（13/14号 Rigid Gracey刮治器，Hu Friedy，美国）。• 橡胶抛光杯：弯机，带有Hawe Prophey抛光杯（科尔，美国），使用RDA值依次为170、120、40的抛光膏（PropheCare，Directa，瑞典），最后使用RDA值为 7的抛光膏（Proxyt，义获嘉伟瓦登特，列支敦士登）。每次操作后，使用无菌生理盐水（NaCl 0.9%，Fresenius Kabi Austria，奥地利）彻底冲洗表面30 s。此外，研究还纳入了未经处理的釉质和未经处理的牙骨质的对照组，并与各种洁治和额外抛光方法进行比较。我们按照DIN 4768德国表面粗糙度标准的要求对试样进行了比较，使用光学三维表面形貌测量仪（InfiniteFocus G5，Alicona Imaging，奥地利）对表面粗糙度和组织损失的参数进行了评估。该设备是一种非接触式光学系统，基于焦距变化的三维测量原理，其分辨率低至10 nm。我们从前述定义的测量表面获得了平均粗糙度深度（Rz）和平均粗糙度（Ra）的参数。Rz是根据这些表面的很大峰谷距离（即最高峰和最深谷的总和）计算得出的（图2a），Ra表示与中心线的平均形貌偏差（图2b）。
图2a：测得Rz参数（平均粗糙度深度）的示意图。Rz表示粗糙度曲线的平均峰谷距离，并根据连续采样长度的很大峰谷距离（Rmax）计算得出（由Alicona Imaging提供）。
图2b：测得Ra（平均粗糙度）的示意图。Ra是粗糙度曲线纵坐标很好值的算术平均值。例如使用图中阴影面积除以采样长度（l1）可以得到Ra（由Alicona Imaging提供）。
为更好地展现并明确每种清创技术引起的表面改变，我们基于粗糙度的平均峰谷距离（Rz）进行统计学评估。将所有通过各种技术处理得到的结果（包括未经处理的牙釉质和牙骨质对照组）进行细分，分别反映牙釉质和牙骨质部位的算术平均值。在SPSS（version 25.0；IBM，美国）软件中使用单因素方差分析和Bonferroni事后比较对所有数据进行统计学分析。表2和表3列出了所有治疗组中测得的平均粗糙度（Ra）和组织损失的很大值，以及所有治疗组和未治疗牙齿上测得的平均粗糙度深度，如图3和图4所示。图5展示了所有组的牙釉质和牙骨质的超微结构图像，以及未经处理的牙釉质和牙骨质的表面形貌。表2：不同处理组的平均粗糙度（Ra）和很大组织损失概览表3：处理组的平均粗糙度深度（Rz）概览，以及单独使用一种洁治技术与额外使用抛光膏的统计学比较结果图3：各组平均釉质粗糙度（Rz）值及其标准差的须线图。与对照组相比，未发现统计学上的显著差异（p≥0.134）。图4：各组平均牙骨质粗糙度（Rz）值及其标准差的须线图。除喷砂组（1A）（p=0.999）外，其余所有治疗组的表面粗糙度与对照组相比均有统计学的显著差异（p≤0.017）。图5a：放大20倍的牙釉质：（1a）单独使用喷砂或（1b）喷砂加橡胶杯抛光；（2a）单独使用超声洁治或（2b）超声加喷砂或（2c）超声加橡胶杯抛光；（3a）单独使用手工洁治或（3b）手工洁治加喷砂或（3c）手工洁治加橡胶杯抛光或（3d）手工洁治加喷砂加橡胶杯抛光。图5b：放大20倍的牙骨质：（1a）单独使用喷砂或（1b）喷砂加橡胶杯抛光；（2a）单独使用超声洁治或（2b）超声加喷砂或（2c）超声加橡胶杯抛光；（3a）单独使用手工洁治或（3b）手工洁治加喷砂或（3c）手工洁治加橡胶杯抛光或（3d）手工洁治加喷砂加橡胶杯抛光。使用非研磨性粉末进行喷砂时，单独使用时粗糙度结果为6.2μm（Rz）和1.2μm（Ra）（1A），相比之下，使用抛光膏进行额外橡胶杯抛光后粗糙度结果为7.1μm（Rz）和1.5μm（Ra）（1B）。Rz的差异无统计学意义（p=0.999）。在喷砂组的亚组（1A，1B）中均未发现牙釉质组织的损失。单独使用超声洁治时（2A）牙釉质的粗糙度值分别为3.4μm（Rz）和0.6μm（Ra）。额外使用喷砂时（2B）粗糙度提高到了4.0μm（Rz）和0.7μm（Ra）。超声洁治与橡胶杯抛光（2C）联合应用时，粗糙度结果为3.1μm（Rz）和0.8μm（Ra）。2B组和2C组之间未出现表面变化（p=0.999）。在涉及超声洁治的3组（2A、2B、2C）中，牙釉质层的很大表面磨损均<3μm。手工器械单独使用时（3A）粗糙度值分别为5.0μm（Rz）和1.0μm（Ra）。额外使用喷砂时（3B）粗糙度降低到了4.2μm（Rz）和0.9μm（Ra）。手工洁治与橡胶杯抛光联合应用时（3C），粗糙度结果为4.7μm（Rz）和0.9μm（Ra）。3种技术（3D）联合应用时粗糙度结果分别为6.0μm（Rz）和1.2μm（Ra）。在涉及手工洁治的任意亚组之间，均未观察到Rz值的统计学显著差异（p=0.174）。所有涉及手工洁治的亚组（3A至3D）的牙釉质损失均<3μm。未经处理的牙釉质的平均很大粗糙度深度（Rz）为3.0−6.0μm。与未经处理的牙釉质相比，所有处理在Rz方面均未出现统计学显著变化（p≥0.134）。单独使用喷砂（1A）时牙骨质的平均粗糙度结果为6.6μm（Rz）和1.6μm（Ra）。用抛光膏（1B）进行额外的橡胶杯抛光后，粗糙度降低到了2.9μm（Rz）和0.6μm（Ra）。在两个喷砂亚组（1A、1B）中，牙根组织的损失仍处于≤20μm的有利范围内。单独使用超声洁治时（2A）平均粗糙度结果为2.4μm（Rz）和0.5μm（Ra）。额外进行喷砂后（2B），平均粗糙度提高到了3.7μm（Rz）和0.9μm（Ra）。超声洁治联合橡胶杯抛光时（2C）平均粗糙度结果为1.5μm（Rz）和0.3μm（Ra）。在涉及超声洁治的所有亚组中，牙根组织损失均≥20μm（2A、2B、2C）。单独使用的手工器械时（3A）平均粗糙度结果为3.8μm（Rz）和1.0μm（Ra）。额外进行喷砂后（3B），平均粗糙度结果为4.5μm（Rz）和1.3μm（Ra）。手工洁治联合橡胶杯抛光时（3C）平均粗糙度结果为2.54μm（Rz）和0.4μm（Ra）。3种技术联合应用时（3D），平均粗糙度结果为1.08μm（Rz）和0.6μm（Ra）。在所有的手工洁治亚组中，牙根组织损失≥40μm（3A至3D）。未经处理的牙骨质的平均很大粗糙度深度（Rz）为5.7−10.0μm。单独使用喷砂（1A）是为数不多一种与未经处理的牙骨质相比，Rz无显著变化的处理方法（p=0.999）。其他所有组与未经处理牙骨质的表面相比，均出现了统计学显著差异（p≤0.017）。此前的体外研究已经证明，使用非研磨性粉末进行喷砂是一种可行的方法，它可以去除牙菌斑，同时对牙根表面几乎没有损伤。与超声或声波洁治器相比，使用这种类型的喷砂系统治疗后获得的临床参数结果相当，且能够为患者提供更高的舒适度。我们对表面粗糙度的研究结果与既往研究结果一致。然而，与本研究结果相反的是，最近一项针对50颗切牙和前磨牙牙根的研究表明，手动洁治比超声洁治能够产生更光滑的表面。由于我们只使用了第三磨牙阻生齿，其牙骨质层厚度不一致、且较完全萌出的切牙及前磨牙牙骨质层更厚，同时由于手工器械仅使用了一次，因此研究可比性存疑。使用非研磨性粉末（赤藓糖醇加氯己定）进行喷砂时，牙釉质无组织损失，甚至是牙骨质评价中为数不多一种未发现组织损失的技术。与其他所有组相比，其较高的Rz值可能是由粗糙度曲线中深谷的显著降低导致的，而这可能是由喷砂的清洁能力较为彻底引起的。鉴于本研究的局限性（样本量低，且此前无类似的其他研究），本研究中发现的表面处理对牙齿表面的影响仍未有定论，有待进一步研究。三维表面形貌光学扫描无法区分硬组织和表面的杂质（比如抛光膏中的研磨颗粒）。超声处理组中较低的Rz值可能是由牙釉质和牙骨质上的固有隆起变平导致的。手工器械处理同样导致了牙骨质粗糙度值较低，但这一结果与牙体组织损失较大有关。本研究表明，我们测试的所有技术均可以在较小的表面积（直径1-2 mm）上获得较为有利的粗糙度。由于体外研究设定上的限制，我们未能考虑到每种技术的临床处理方式、以及这些技术对形态复杂区域（如多根）可及性等方面的问题。超声和手工器械通过与牙齿表面的点状接触形成条纹状清洁模式。与之相对的是，当从2mm的工作距离、以45°进行适当的喷砂时，能够形成面状清洁模式，从而有助于在较大表面上获得更均匀的清洁效果。使用超声或手工器械会快速形成凹槽和犁沟，因此很难获得一致的结果。应用上述系统进行任何重复性的机械清洁，再加上过高的压力和较长的暴露时间，都将导致严重的组织损失。本研究表明，手工洁治会导致牙釉质组织的轻度损失（<3μm），从而产生更光滑的表面，而额外进行喷砂和/或橡胶杯抛光无法达到更高的光滑度。在临床实践中，虽然使用抛光膏、毛刷或橡胶杯对牙骨质进行的抛光操作均仅限于暴露的牙齿颈部，但这一场景仍然很有趣，值得纳入我们的研究。值得一提的是，严格来说，抛光意味着通过研磨去除表面的凸起。但由于抛光膏、毛刷或橡胶杯均无法在牙釉质或陶瓷等坚硬表面上实现这种去除效果，而抛光膏可能填充在牙齿表面的凹陷当中，因此我们所感知的光滑度可能只是一种主观的、暂时的感觉。我们将橡胶杯抛光处理过的表面与未处理过的牙齿进行比较，从而证实了这一考量——使用抛光膏进行抛光处理不会导致磨损，其光滑仅仅是由于抛光膏留在了表面的凹陷之中。虽然这种类型的抛光工具能够完全去除生物膜，但现如今的非研磨性粉末喷砂已经成为了更有效的技术。由其他因素导致的表面粗糙度增加（例如口腔副功能引起的磨耗或酸造成的腐蚀），均需要使用粒度逐渐减小的磨料（如氧化铝涂层抛光轮）纠正。喷砂在本研究中使用的各种技术中表现出了最温和的效果，为牙骨质组织提供了充分的保护：20μm的牙骨质组织损失结果已非常接近内毒素侵入3-7μm层这一理想值。这项技术的局限性在于它能否深入牙周袋内部。在该体外研究设计的范围内，我们观察到，无论是在牙釉质还是牙骨质上，将现有可用的任何洁治技术与抛光联合应用对于减少组织损失均无任何益处。我们还发现，联合应用会导致更多的牙齿硬组织磨损。目前还未出现能够照顾到牙齿硬组织所有方面的、理想的一种机械清洁系统。特别是对于牙骨质，本研究发现喷砂能够很好地保护硬组织。然而，需要注意的是，根据目前的数据，喷砂只推荐使用含有甘氨酸或赤藓糖醇的粉末。由于其频繁使用会导致大量的硬组织损失，必须废除任何对于碳酸氢盐或其他研磨性强的粉末的常规使用。
