硬组织激光的作用原理

每一种化合物都对应着一种发色团，可以选择性吸收激光的光子能量分子。牙体修复治疗中，激光与组织相互作用的关键主要在于不同激光波长对牙体硬组织特定发色团的亲和力[28]。牙齿冠部的牙体硬组织中，牙釉质体积的86%为无机成分、2%为有机物、12%则为分布于釉柱间质内的水；健康牙本质中，无机成分约占重量的70%、有机物约占20%、水为10%[29]。然而，脱矿龋坏的牙体硬组织中，水分占比可高达54%[30]。牙体硬组织中的发色团主要为釉质与牙本质晶体中的羟基磷灰石和水，可以强有力地吸收电磁波频谱中段的红外波长。当入射激光的光子能量高于牙体硬组织的消融阈值，则光子能量可以转换为热能（即光热效应），从而导致牙体硬组织出现结构的改变。

用于去腐备洞的牙科激光波长均在水中有着很高的吸收峰，其中Er：YAG激光的吸收率（13000cm-1）又显著高于Er：YSGG激光（7000cm-1）和Er，Cr：YSGG激光（4000cm-1）[26-27]。应用Er激光即中红外波长去除龋坏牙体组织的过程中，当激光的入射能量直接传导至釉质或牙本质表面，含水量高的部分即脱矿龋坏牙体组织，其中的表层水分子发色团将优先吸收光子能量，并将其迅速转化为热量。温度快速上升，且热量继续向表层下的水分子传递并扩散，超过水分子的汽化温度，进而导致脱矿龋坏的牙体硬组织逐层碎裂崩解，形成窝洞，而健康的牙体组织则几乎不被影响和改变[31-33]。同时，Er激光的穿透深度较浅，极易被体液吸收，对邻近组织的热扩散作用较小，对周围组织的机械损伤和热损伤均较小。(https://www.daowen.com)

牙体硬组织的消融率一定程度上取决于入射激光传递至牙体组织中的能量、波长、脉冲持续时间、脉冲波形状、功率、牙体组织的热弛豫时间（Thermal Relaxation Time，即组织吸收一个激光脉冲中大部分能量所需要的时间）和传输模式等[34-35]。对于理想的龋坏腐质消融，适宜波长的激光脉冲持续时间应大致与牙体组织的热弛豫时间相匹配。若脉冲持续时间明显长于组织热弛豫时间，则会导致组织中不必要的热量积聚并传导至深部牙髓组织，同时组织消融碳化产物堆积[36-38]。此外，充分的喷水冷却在激光去腐中也十分重要。龋坏牙体组织的碎裂崩解合并喷水冲洗，可以将消融碎屑及大部分的热量由窝洞排出，研究发现此时牙髓温度的升高不超过5℃，不会受到显著的热量积聚影响[39-40]。