病原微生物感染是牙髓病及根尖周病的始动因素之一。根管治疗术（root canal therapy，RCT）是治疗牙髓病及根尖周病的首选方法，其核心内容是彻底清理根管系统中的炎症牙髓及感染物质，包括残留的牙髓组织、生物膜以及微生物毒素等。由于根管系统具有复杂的解剖结构，单纯机械预备时，根管内壁约有35%～53%未被清理，且机械预备会产生玷污层。临床的传统方法是通过化学预备进行根管内玷污层的去除和感染物的进一步清理，但目前的研究表明传统的化学预备方式对感染的清理仍不彻底。
激光应用于牙髓病及根尖周病的辅助治疗始于上世纪70年代，在90年代被广泛使用。激光辅助治疗主要有两种模式：①直接照射干燥的根管壁达到清理消毒的效果；②通过激活荡洗液，加强荡洗液的化学预备作用。近年来的研究显示，短脉宽铒激光可以激活根管内的荡洗液引发光子引导的光声流效应（photon－initiated photo acoustic streaming，PIPS），从而进行充分的化学预备。本文就PIPS辅助根管治疗的研究进展作一综述。
1.激光辅助牙髓病治疗简史
早期研究中，多使用激光直接照射根管内壁以清理感染。但由于水分子对不同波长的激光有不同的吸收系数，如半导体激光（800nm）为0.02、Nd：YAG激光（1064nm）为0.61、二氧化碳激光（10600nm）为860、铒激光（2940nm）为12000，且羟基磷灰石对不同激光的吸收能力也不尽相同，因此，各类激光直接照射的清理效果差异明显。近红外激光（如半导体激光和Nd：YAG激光）对牙本质深层感染的清理效率较高，但会造成牙本质小管口无机物的溶解，导致根管壁形态的破坏。中红外激光（铒激光）直接投照可以很好的去除玷污层和污染物，并且开放牙本质小管口。但由于铒激光对水和羟基磷灰石的吸收系数较大，当大量能量被根管壁吸收，会导致根管壁被切割以及激光渗透的深度不足。
此外，铒激光还受其发射尖及手柄设计的限制，医生常常无法使用光纤直接投照到全部根管内壁。工程师曾改良设计了侧壁开口、尖端封闭的光纤，虽然增加了对根管侧壁的投照范围，但发射尖最小直径也相当于ISO标准60号，也就意味需要切割更多的牙体硬组织才能建立光纤通路。不仅如此，由于光纤尖端为封闭设计，从而会导致根尖部的清理效果较差。
Ozses等在根管内存在次氯酸钠冲洗液的情况下使用铒激光脉冲照射进行根管清理，以期实现既保留铒激光的清理优势，同时又解决其产热和根尖区清理不足的问题；他们偶然发现脉冲式激光可以激活根管内的冲洗液（Laser activated irrigation，LAI），并产生强大的空穴效应，达到良好的感染清理效果。但该方法尚有缺陷，如光纤需要放置于距离根尖孔5mm处；刺激性冲洗液会溢出根尖孔；气泡产生并引起的根管壁瞬时干燥会导致牙体硬组织灼伤等。
DiVito等通过缩短脉宽改良了铒激光辅助荡洗技术，解决了相关的并发症，并将特殊工作尖带来的荡洗效应命名为PIPS。此后的很多研究也已证实，PIPS技术辅助荡洗的感染根管清理效果优于超声被动荡洗。
2.PIPS技术原理
PIPS技术的主要原理是利用脉冲式激光快速激活荡洗液，并使之形成气泡，气泡膨胀后冷却导致的爆破，会对根管壁产生剪切和冲洗。
原理总结为以下3点：①荡洗作用：脉冲激光可使荡洗液产生气泡，并进而引起根管内荡洗液体积变化，从而使其在根管内剧烈震荡；②初级空穴效应：脉冲激光在冲洗液中积累能量并产生大气泡，气泡内向破裂产生的震荡波和微喷气，可对牙本质表面施以剪切力；③次级空穴效应：大气泡破裂之后产生很多微小气泡，重复爆破和冲洗过程。PIPS发射尖的设计主要是为了解决传统铒激光荡洗引起的并发症。
与其他的铒激光技术相比，PIPS工作尖发射的短脉宽激光可以提供较高的脉冲峰值功率。有研究证实，PIPS工作尖放置位置不影响对感染的清理效果。因此，PIPS工作尖不需放置于根管内，仅在髓室中投射激光即可激活荡洗液，以到达清理根管内壁及根尖区的效果。因其工作尖放置于髓腔内，远离了根尖孔，因此荡洗液也不易被推出根尖孔，且更方便荡洗液的注入与循环，从而减少了发热及根管壁的灼伤。
3.PIPS临床应用方法及其参数设置
化学预备是RCT中重要的辅助手段，可以去除机械预备遗留的碎屑、破坏微生物的生物膜及毒素、溶解牙髓内的有机物、清理玷污层及腐化的牙本质、处理机械预备不能到达的峡部，从而全面的清理和控制感染，但目前尚无一种冲洗模式可以完全达到这种效果。传统的根管冲洗方式仅可清除位于牙本质小管内130μm的细菌。但有研究证实，牙本质小管内500μm的位置也可以发现粪肠球菌。另外，传统的冲洗方式难以使冲洗液到达根尖区侧支、侧副根管以及根管峡部，此劣势在弯曲和狭窄的根管病例中更为明显。
而PIPS技术是可通过增加冲洗液的清理感染效率，则可解决上述临床问题。PIPS工作尖长度为9mm，直径为600μm，尖端3mm是不包裹聚酰胺的锥形尖，以增加侧方投照强度。PIPS的使用参数推荐为50μs的脉宽，10～20Hz的频率，0.15～0.5W的输出功率，可提供300～1000W的脉冲峰值功率，以使荡洗液剧烈地震荡。其临床具体操作方式是在无水汽喷雾的情况下，将发射尖置于充满荡洗液的髓腔内，且不与髓室壁接触，然后在以上参数设置下发射铒激光，即可触发强大震荡波和空穴效应，达到清理根管系统的目的。终末化学预备时，先使用170g/L的EDTA激光辅助荡洗30s以去除玷污层，生理盐水反复冲洗后，再用52.5g/L次氯酸钠激光辅助荡洗2次，每次30s，间隔30s。
有研究证实，52.5g/L的次氯酸钠和170g/L的EDTA与水有相同的铒激光吸收系数，可以触发良好的空穴效应；但值得注意的是，因为冲洗液有较高的铒激光吸收系数，可以在1μm的范围内吸收70%的脉冲能量，所以激光发射时局部产热明显，操作过程中需不断注入荡洗液。
4.PIPS的实验研究
已有很多研究分别从流体力学、组织学、微生物学等多个角度对PIPS的感染清理效果进行解析。大量实验证据显示，PIPS辅助荡洗可高效的控制根管内的感染，尤其在控制根尖区感染方面优于其他化学预备方式。
在流体力学研究中发现，PIPS组荡洗液的流速在冠部＞3m/s，在根中段和22mm工作长度的根尖区也有0.3m/s，而超声组荡洗液的流速在冠部仅为0.03m/s，并且在距离超声尖2mm以外的区域检测不到。在组织学研究中，Peters等使用PIPS辅助60g/L次氯酸钠荡洗时发现，PIPS组在根尖1mm处的感染清理效果优于超声荡洗组；但在距离根尖4mm处的组织切片中，两组均能发现残留的组织和细菌。在微生物学的研究中，PIPS辅助60g/L次氯酸钠荡洗对粪肠球菌的杀灭效果明显优于单纯次氯酸钠冲洗。
Azim等用4种不同方式进行终末化学预备，并在激光共聚焦显微镜下观察活、死菌染色的情况，结果显示PIPS组具有最好的感染清理深度，在150μm深的牙本质小管中，PIPS组的杀菌效率明显高于其他化学预备方式。除清理感染外，PIPS技术辅助荡洗在牙髓治疗中还有其他应用。多项研究均发现，PIPS辅助82.5g/L次氯酸钠或170g/LEDTA可以完全清除根尖区的氢氧化钙，且其效果优于超声荡洗和传统冲洗。此外，PIPS荡洗对于甲硝唑、环丙沙星和四环素的三联抗生素封药也有良好地清理效果。
根管再治疗术中，PIPS技术辅助荡洗还可以有效清理MTA、AH－Plus以及EndoBC等多种根充糊剂。DiVito等研究发现，采用PIPS辅助170g/L的EDTA对机械预备后的根管壁玷污层进行清理，结果显示40s的PIPS荡洗可以完全清理根尖区的玷污层，并且保持牙本质原始的胶原结构不会破坏。采用次氯酸钠化对根管进行化学预备后，会降低牙本质与复合树脂的粘结强度。在同样使用次氯酸钠冲洗液的情况下，PIPS组荡洗后牙本质与复合树脂之间的粘结强度强于超声荡洗和传统冲洗，这对RCT术后的树脂修复有一定的意义。
5.PIPS安全性评价
激光辅助荡洗可以解决激光导致的热副反应，持续灌注的荡洗液可以很好地预防激光对根管壁的热损伤。有研究发现，PIPS工作尖在髓室内照射20s后，牙体平均温度上升1.2℃，照射40s后牙体平均温度上升1.5℃。另有研究表明，根管壁表面的温度达到38℃后，会对牙体硬组织和根尖周组织产生灼烧损伤，因此，PIPS连续工作＜40s时无热副反应。虽然Nd：YAG激光根管内直接照射可清除位于牙本质小管内1000μm处的细菌，清理深度优于Er：YAG激光，但其会引起牙本质小管的熔融和阻塞，从而改变根管内壁的形态。而PIPS辅助荡洗技术则可以在不损伤根管内壁的条件下，完全清理玷污层，从而保护牙体组织。
6.小结
许多研究已经证实，PIPS辅助荡洗技术可辅助根管冲洗液达到更好的清理感染的效果，不仅能有效清理牙本质深层的细菌，且不损伤牙体组织、减少了相关并发症。近年来，随着Er：YAG激光辅助荡洗技术不断发展，在PIPS单脉冲发射尖的基础上，研发了Sweeps发射尖连续脉冲发射技术，进一步增强了Er：YAG激光辅助荡洗的效果。尽管已有大量的基础研究报道，但PIPS辅助荡洗技术仍需进一步临床研究证实。
