口腔光固化灯临床应用进展

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摘要：随着光固化材料的发展，光固化灯已成为口腔临床中必不可少的设备之一，但要正确且高效地应用并不简单。文章结合复合树脂的固化特性，就口腔光固化灯的临床应用做一综述，为口腔医生正确使用光固化灯提供参考依据。

关键词：光固化灯；光固化；复合树脂

1光固化灯及树脂固化的简述

光固化灯主要分为卤素灯、等离子弧光灯、氩激光灯和发光二极管（LED）光固化灯［1］。等离子弧光灯及氩激光灯因性能差被淘汰，而后卤素灯成为主流［2］。随着LED光固化灯的发展，因其具有独特的发射光谱、固化效率高、寿命长等优势，逐步取代其他类型光固化灯，成为树脂材料固化设备的标准设备［3］。光固化灯是影响聚合效率的主要因素之一，其光源性质及作用形式影响着树脂固化的效果。光固化树脂所含的光引发剂通过吸收光子引起分子结构变化，进而促使树脂单体转化为聚合网络，而光固化灯起着激活光引发剂，继而引发聚合反应，以实现固化的作用［4］。其中，单体转化率是影响聚合反应的关键因素，树脂的功能特性（如机械性能、体积收缩和单体洗脱等）与之显著相关［5］。

2光固化灯的光源及作用特性

2.1光照强度与均匀性

充足及适当的光照强度可保证树脂单体充分转化，这是树脂获得理想物理性能的前提。传统观点认为，光照强度越高固化越充分，而新一代LED光固化灯的光照强度已超过5000mW/cm2［6］。Jain等［7］发现，高强度光照可补偿光源通过牙齿结构时光能的损失，但光照强度过高可导致树脂硬度下降，并促进聚合收缩，使窝洞与树脂界面无法紧密贴合而发生微渗漏。由于在过高光照强度下树脂表层迅速形成高度交联的聚合物网络，使通过的光线面积减小，造成聚合链交联频率低，从而导致弹性模量及硬度降低［8］。因此，光照强度过高或过低均不利于聚合反应。光固化灯的光照强度通常被默认为是单一数值，但事实上灯头处的光输出是不均匀的，这可导致树脂局部固化不足或固化过度，从而减少使用寿命［9-10］。研究显示，光固化灯灯头光照强度不均会导致固化后复合树脂表面硬度不均，并认为光照强度不均问题可通过延长光照时间或增大光照强度来改善［10-11］。

2.2光谱范围

樟脑醌（CQ）作为光引发剂在口腔树脂材料中的应用最为广泛，但其含难漂白的有色基团可致树脂发黄，影响美观；且其吸收峰位于可见光区域（470nm），在自然光下聚合迅速，不利于医生操作［4］。相比之下，新型光引发剂酰基膦氧化物（TPO）和苯丙二酮（PPD）的色彩稳定性更好，可避免树脂发黄现象，吸收波长为380~425nm，主要在近紫外光至可见光区域［12］。由于光引发剂的光吸收过程是提高光化学反应效率的根本，故选择合适的光固化灯，使其光谱范围覆盖光引发剂的吸收光谱是非常重要的。单峰光固化灯的光谱范围为420~490nm，与CQ的吸收光谱相匹配；而双峰或宽光谱的新型LED光固化灯（385~515nm）更适于新型光引发剂，故并不是所有复合树脂都能在蓝光下（400~490nm）充分聚合［13］。目前，光固化树脂生产厂家并未将具体的光引发剂类型纳入材料说明书中，这可能会影响口腔医生对光固化灯类型的选择，导致光固化灯发射光谱与树脂吸收光谱不匹配，引发树脂固化不全。虽宽光谱光固化灯适用范围更广，但也并不是最佳选择。Price等［11］发现，配备多个发光器的宽光谱光固化灯，其灯头不同区域的光谱范围不尽相同，最终也可导致固化不均。由此可见，光源不均匀性对树脂固化的影响不容忽视，而这也将指导未来光固化灯的光源设计。

2.3光照距离及作用角度

光照强度在空气中随照射距离增加呈对数衰减，故随树脂表面和灯头之间的距离或倾斜角度逐渐增大，光照强度会明显下降［14］。相关研究测试光固化灯在距树脂不同距离下光能传递达到16J/cm2的时间，发现距离越远，光能传递越少，达到16J/cm2的时间越长［15-16］。Konerding等［17］在MARC（有限元分析软件）病人模拟器上测试发现，随着光导管倾斜角度的增大，光能量随之下降。事实上，虽说光固化灯灯头与复合树脂直接接触是最理想的，但在临床操作中有时难以实现，牙尖高度、斜度及窝洞深度这些因素往往迫使两者距离增加［18-19］。因此，对于如何最大限度缩短灯头与树脂的距离，还需不断地改进设备及临床训练。

2.4光照时间

临床中，最大限度提高转化率和减少单体洗脱主要是通过增加固化时间来实现的［5］。目前，市售复合树脂的说明书中，强调当光照时间为20~40s时，可尽量减少洗脱物质的数量［20-22］。但Polydorou等［21］发现，光照40s不能完全防止高单体释放现象。事实上，光固化灯厂商往往基于“理想病例”来建议光照时间而忽略临床情况的复杂性，其建议的光照时间是单一且较实际短的。Zorzin等［23］发现，光照时间超出推荐时间10~20s对树脂的显微硬度和单体转化率有积极影响。有制造商称，新一代高功率LED光固化灯可在1~3s内完成固化［6］。但Selig等［24］认为，所谓最短光照时间是需保证单体转化率达标，他们发现，光照2.6s和5.7s并不能达到标准，而光照大于10s可获得47%以上的单体转化率。因此，除了参考光照时间的推荐值，也应考虑具体的临床情况，以避免树脂固化不全。

2.5固化模式

光固化灯常用的固化模式有软启动模式、连续式模式、台阶式模式、脉冲延迟模式、高光模式。在固化过程中，树脂单体互相反应，伴随分子密集堆积，最后形成复杂的长聚合链，导致树脂总体积减小，从而产生聚合收缩，这也是树脂材料的主要缺点［25］。由于在聚合阶段存在凝胶点，复合树脂作为黏性流体，可在预凝胶阶段释放部分张力，在凝胶点之后转变成坚硬状态，缺乏足够的流动性以释放张力［25］。软启动模式指先以低光照强度作用一段时间（5s），然后再施以高光照强度。Oliveira等［26］发现，此方式是通过延长预凝胶时间以进一步释放张力，降低单体转化速度及聚合引起的收缩应力，减缓到达凝胶点的时间，使得有更充分的时间利用树脂自身的流动性来弥补聚合反应所产生的体积收缩。

3光固化灯临床应用的常见问题

3.1不全固化与过度固化

适当的聚合反应是复合树脂获得良好物理性能的重要因素，聚合不足会影响复合树脂的物理性能，降低其生物相容性及牙体与树脂之间的粘接力［27］。为了良好的治疗效果，避免树脂固化不全，口腔医生可通过选择合适的光固化灯和固化模式、适当增加光照时间和减少光照距离以及提高操作技能等方式来获得理想的固化效果。在固化过程中，树脂双键转化和辐射本身均会产生热量，故复合树脂聚合过程中光照区牙体及口腔黏膜温度上升是不可避免的［28］。有研究指出，牙本质具有良好的绝缘性能，可防止牙髓组织过热，但过热风险仍存在，特别在窝洞深的情况下［28-29］。Eberhard等［30］发现，当髓腔温度升高5.5℃或达到39℃以上时，白细胞三烯B4（Leukotri⁃eneB4，LTB4）合成增加，这可致牙髓细胞死亡。2012年就报道了3例疑似LED光固化灯烧灼患者唇部的病例［31］。Khaksaran等［32］认为，临床治疗中遵循说明书建议的光照时间出现温度过高的危险性较低。Mouhat等［33］通过比较光照时间、距离、光照强度发现，过长光照时间最有可能引起牙髓组织的损伤，且光照强度超过1200mW/cm2的情况下；牙髓温度上升显著，特别在牙本质薄的情况下，建议临床医生充分了解光固化灯设置，并重视可能产生的高温问题。

3.2感染控制与质量控制

口腔临床中，光固化灯常与血液、唾液发生接触，若消毒灭菌措施不到位，病原菌可经污染器械传播而发生交叉感染。美国疾病预防控制中心表示，口腔医疗机构对诸如光固化灯这类难以清洗的医疗设备表面应采取屏障保护以避免污染［34］。现临床中常于灯头处使用一次性塑料薄膜保护，Coutinho等［35］发现，这种做法会减弱光输出并削弱聚合反应，建议临床医生若想进一步保证固化效果，可通过刮削试验加以评估。deMoraes等［36］也认为，屏障保护会降低树脂的固化深度，但其不影响临床治疗效果仍可采用。因此，目前保护屏障膜对光固化灯光输出的影响还有待研究，探寻既起到保护作用又不影响光输出的感染控制方法具有很大意义。随着光固化灯使用次数及年限的增加，输出强度会逐渐下降，故其应被定期维护［37］。灯头冷热交替及材料意外沾染后可致发光变暗，这可通过清洁或更换灯头来维持标准输出强度。目前很多光固化灯配备了相应的辐射计用于监测输出强度。Shimokawa等［38］发现，市售辐射计与实验室级测量仪所测光输出值之间存在一定误差，测量值不可完全相信，但手持式辐射计仍可用于监测随时间变化的光输出情况。

3.3光危害

为了减少椅旁操作时间，兼顾各类树脂，新型光固化灯光照强度更高且波长范围更宽。蓝光（400~490nm）属于短波长光，可引起视网膜损伤［39］，这正是目前光固化灯普遍存在的波长输出范围。虽每次操作时间短暂，但对于易受蓝光影响的患者或医生，视网膜损伤可能在很短的曝光时间下发生。光固化灯光谱中紫外光区域属于长波紫外光（315~400nm），紫外光可导致人皮肤细胞DNA氧化损伤，这种损害有致突变和致癌潜力，而其波段与可见光中短波长光段相近，可引起角膜、晶状体及视网膜的光化学损伤［40-41］。因此，在使用光固化灯时，口腔医生应按照规定佩戴护目镜及手套，这既起到保护作用又利于在固化期间对固化位点的准确定位。

4光固化灯的应用展望

目前，光固化灯在口腔临床应用的研究已较为透彻。随着光固化灯研发技术不断进步，新型光固化灯在光照强度、波长范围及人性化设计等方面都有很大提高，但光源均匀性不佳、高光照强度导致的高产热及光源危害等问题仍有待改善，相应出现的临床应用问题也仍未有完善的应用指导或准则。因此，针对目前的应用问题以实现性能优化将是未来光固化灯的发展趋势。另外，现今提供给口腔医生和学生关于正确使用光固化灯的教育指导远远不够，好的教学指导可促进光固化灯的正确应用，所以开展口腔光固化灯的相关临床应用培训也是非常必要的。

作者：杨沫扬 吴哲 单位：广州医科大学附属口腔医院 广州口腔疾病研究所 口腔医学重点实验室