专题笔谈激光在牙周疾病诊疗中的应用
2021-12-15 来源：不详 浏览次数：次点击“蓝色字” 陈武，南京医院医院牙周病科主任、主任医师、硕士研究生导师。兼任中华口腔医学会牙周病学专业委员会常务委员、口腔激光医学专业委员会常务委员，江苏省口腔医学会牙周病学专业委员会副主任委员，多本杂志编委及审稿专家等职。主要研究方向为牙菌斑生态系、牙周与种植周骨缺损的再生、激光在牙周和种植治疗中的应用等方面。曾主持、参与多项国家级、部省级及横向合作课题。发表科研论文数十篇。主编、参编专著5部。
作者姓名：秦子玥，陈武
基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目（-87）
作者单位：南京医院牙周病科，南京医科大学口腔疾病研究江苏省重点实验室，江苏南京
通信作者：陈武，电子信箱：chenwu
njmu.edu.cn摘要：微创牙周治疗以创伤小、风险低、恢复快等优点成为慢性牙周炎常见的重要治疗方法。与牙周炎的传统机械治疗方法相比，激光的辅助或替代治疗具有诸多优点，是微创牙周治疗的主要发展方向和研究热点。文章就牙周治疗常用激光对菌斑、牙石和病变组织的去除，对牙周组织再生、疼痛控制的作用，以及在牙周疾病的诊断预防中的研究进展做一阐述，旨为激光在牙周领域的应用和研究提供新思路。
关键词：牙周病；激光；微创治疗；预防；诊断
牙周病是发生在牙龈、牙槽骨、牙周膜等牙周支持组织的各种疾病，多为慢性炎症。菌斑微生物是其始动因素，清除菌斑、控制炎症为牙周治疗的基础与重点。牙周基础治疗包括菌斑控制、龈上洁治、龈下刮治、药物治疗等。然而，传统的机械治疗，无论是手工还是超声龈下刮治都无法彻底地清除根面上的污染物，尤其是特殊的解剖结构如根分叉、根面沟、根面凹陷等部位，同时其技术敏感性、产生的噪音与震动、给患者带来的疼痛和不安感均较高。全身或局部的药物治疗又因抗生素使用带来的耐药性及相关不良反应而具有一定的局限性。激光具有简便、高效、微创、舒适等优点，是微创牙周治疗的主要发展方向和研究热点。近年来许多研究探讨了激光在牙周疾病治疗中的应用机制及其作为传统牙周治疗辅助或替代疗法的价值。本文就激光在牙周领域的临床应用做一阐述，为其在牙周诊疗中的应用提供一定的参考。
1 常用激光的类型及临床特点
随着激光技术的发展，越来越多种类的激光被应用于牙周病的治疗中，目前应用较多的主要包括CO2激光（carbondioxidelaser）、半导体激光（diodelaser）、钕激光（Nd∶YAG和Nd∶YAP）和铒激光家族（Er∶YAG和Er，Cr∶YSGG）等。
1.1 CO2激光 CO2激光波长为nm，能被水分子强烈吸收，可应用于含水量较高的软组织手术。相较于其他激光，CO2激光对牙齿硬组织成分如羟基磷灰石等具有最高的吸收峰。因此，在应用于软组织手术时要避免接触到硬组织，防止产生的瞬时热量积聚导致严重的热损伤，造成无机和有机成分的熔蚀和碳化。与传统的手术刀相比，CO2激光的主要优点在于其止血和杀菌效果好，术后创口及瘢痕轻，在组织中穿透力较弱（约0.2mm），多应用于牙龈切除术及牙龈成形术中。
1.2 半导体激光 半导体激光是一种由镓、砷等元素产生的固体激光，波长为~nm，功率约为1~4W。水分子对这种激光的吸收很弱，而在人体组织中其主要被血红蛋白或其他色素吸收。半导体激光在软组织切除时能够利用“热梢”效应，将热积聚在末端的纤维，使组织表面形成厚凝固层，可封闭毛细血管，减少术中出血，常用于临床软组织切开和凝固；也可作用于牙本质敏感部位，能起到封闭牙本质小管的作用，减轻患者的敏感疼痛，用于牙本质敏感症的治疗。
1.3 钕激光 Nd∶YAG激光是以钕∶钇铝石榴石为活化介质，波长为nm，在水中吸收率很低，能量易于散射或穿透生物组织，吸收的物质主要为血红蛋白和黑色素。龈下牙石常有较深的色素沉着，使用Nd∶YAG激光可去除或破坏其结构，但应避免长时间地接触牙根面或骨组织，以防止热损伤。Gold等［1］指出低功率（功率1.25~1.75W，频率20Hz）的Nd∶YAG激光可选择性清除牙周袋内的炎性上皮及肉芽组织，不会导致牙周袋内深层的结缔组织坏死或碳化，对牙周致病菌也有很强的杀伤能力。与半导体激光类似，Nd∶YAG激光在照射软组织时，能在组织表面形成较厚的凝固层，凝固可能出血的软组织。同时研究发现，当功率为0.3~2.0W的连续波或脉冲波、频率为10~20Hz时，可使患者的神经反应降低，从而达到缓解疼痛及麻醉的效果［2］。
1.4 铒激光家族 Er∶YAG激光的波长为nm，能被水分子强烈吸收，可用于牙体硬组织切割，也能作用于牙周致病菌。由于Er∶YAG激光能被所有含水分子的生物组织很好地吸收，因此它不仅用于软组织的治疗，还可用于硬组织的消融，去除牙根表面的玷污层及病变牙骨质。同时，冷却水还能在治疗的过程中冷却器械和照射区域，减少了辐照组织中对周围环境产生的热效应，不易对牙根面、牙髓及牙周软组织造成热损伤。铒激光家族的另一种激光Er，Cr∶YSGG的波长为nm，对于水分子和羟基磷灰石吸收峰值相近，各种理化性质及生物学行为均与Er∶YAG激光类似。
2 激光在牙周病治疗中的作用
2.1 对菌斑牙石等致病因素及炎性组织的去除 口腔中细菌等微生物在牙体表面及牙周袋内形成复杂的生物膜——牙菌斑，发挥直接毒害及免疫破坏作用，引起牙周软硬组织的损伤。同时，生物膜阻碍了抗生素等化学药物的浸润。因此，破坏这层生物膜，根面清创是牙周治疗中的基础与重点。
殷艳丽等［3］的研究显示，Nd∶YAG激光能有效杀伤牙周致病微生物，如牙龈卟啉单胞菌、福赛坦纳菌、齿垢密螺旋体等，从而减少龈下菌斑中红色复合体比例。Talebi等［4］对于半导体激光的研究发现，通过消融、热变形等方式，半导体激光能有效破坏多种牙周致病菌，如牙龈卟啉单胞菌、中间普氏菌、伴放线聚集杆菌等。但Everett等［5］的研究发现，半导体激光对具核梭杆菌的效果并不显著。与其他激光相比，Er∶YAG激光对水分子有很强的吸收特性，使其能在低能量的水平高效去除牙石，清除牙根表层浸润的内毒素等毒性物质，并不易对根面造成热损伤。铒激光有效穿透深度远低于超声龈下刮治及根面平整对于根面牙骨质的去除厚度，因而对健康牙骨质的损伤较小。连续波CO2激光器因易导致根面牙骨质碳化、熔蚀等不能用于牙石清除，而散焦模式下的CO2激光则可在不对根表面造成过度损伤的情况下破坏根面微生物菌落，同时能减少玷污层，促进成纤维细胞的附着，起到根面护理的效果。
孙艳等［6］通过网状Meta分析发现，联合应用Nd∶YAG和Er∶YAG作为龈下刮治的辅助疗法，在治疗后3个月和6个月牙周炎患者的探诊深度（PD）和临床附着丧失（CAL）的改善程度优于单纯机械治疗组。但也有学者提出，将Nd∶YAG激光作为超声治疗的辅助治疗与单纯使用超声龈上龈下洁刮治相比，两者对PD和CAL改善的效果未见明显差异［7］。Zhou等［8］也指出，尽管Er∶YAG作为龈下刮治的辅助治疗相对单纯龈下刮治能进一步改善PD和CAL，但其差异无统计学意义，Er∶YAG的辅助疗效缺乏临床应用意义。不同的研究使用的方法差异较大，因而研究结论不尽相同，目前对于激光用于牙周非手术治疗的益处尚不明确。
2.2 对牙周组织再生的作用 牙周治疗的目标之一是牙周细胞在治疗后的牙根表面形成新附着，根面处理后的生物相容性是牙周细胞黏附再生的重要条件。CO2激光最早被用于研究对根面的影响，Sasaki等［9］研究发现CO2激光照射后的根面容易出现碳化和熔蚀，同时产生氰氨化和氰酸酯等毒性产物。这些烧焦层阻碍牙周软组织的再附着，因此聚焦模式的CO2激光不适用于牙周袋内的根面治疗。
Nd∶YAG激光即使在平行投照的角度下照射牙根面也会导致牙根面的碳化和熔蚀，使牙根表面出现斑点和凹坑。大部分研究认为，Nd∶YAG激光处理后的根面并不能帮助牙周细胞再附着。Chen等［10］研究Nd∶YAG激光对牙周膜成纤维细胞的作用发现，即使使用低能量密度（光纤直径μm、能量50mJ、频率10Hz、时间60~s、非聚焦模式），5d后也会出现细胞活性和胶原合成能力的降低，28d后出现坏死细胞的矿化。激光的规范使用是需要注意的首要问题，照射时间过长、照射能量过高、照射面积过大，都会损伤牙周膜细胞的增殖和吸附能力，从而影响组织与根面的结合。
Naghsh等［11］研究发现，Er∶YAG激光照射牙根面后能去除根面的玷污层，形成一个利于纤维蛋白块及血细胞附着的根面。而TsurumakiJdo等［12］比较了手工刮治、超声刮治及Er，Cr∶YSGG激光单独或联合应用对牙根面粗糙度及细胞附着的影响，结果显示，超声和激光相较于手工刮治均会导致根面粗糙度增加，在细胞黏附能力上各组间无显著差异。一些研究证实，通过Er，Cr∶YSGG激光去除5mm深牙周袋外壁牙龈上皮后，可延迟牙周上皮细胞的迁移，有利于牙周膜细胞优先占领根面形成新附着。Gupta等［13］应用Er，Cr∶YSGG激光治疗牙周炎患者5~8mm深牙周袋，与传统翻瓣手术治疗相比，术后3个月和6个月的PD和CAL改善在各组间未见明显差异，提示Er，Cr∶YSGG激光作为牙周微创治疗方法应用于临床可减少手术治疗的可能性。然而，Cheng等［14］研究表明，激光治疗能在短期内（3个月）减少PD，但对于CAL的改善在3个月和6个月都没有明显的差异。目前，对于激光辅助治疗的临床效果尚未得到一致性的意见，不同研究中激光治疗参数的异质性及偏倚不可避免，不合适的研究设计及有限的样本量也会对研究结果造成影响。因此，对于激光辅助治疗的效果评价需要更多高质量的随机对照临床研究来探索。
2.3 对龈沟液内炎症微环境的调控 对于龈沟液内的炎症因子，Teymouri等［15］研究发现，半导体激光治疗可降低龈沟液内的白细胞介素（IL）-1、IL-6、IL-8、IL-13、IL-17的水平，从而促进牙周组织的愈合。对于龈沟液内的生长因子，Hakki等［16］研究发现，使用半导体激光照射人牙龈成纤维细胞可促进细胞分泌胰岛素样生长因子、转化生长因子β和血管内皮生长因子，从而促进牙周组织的愈合过程。对于龈沟液内的成骨相关指标的研究发现，Er∶YAG激光可改善龈沟液中分泌型蛋白Dickkopf-1（DKK1）水平和碱性磷酸酶（ALP）活性［17］。另外，Bozkurt等［18］的研究则发现，半导体激光可促进成牙骨质细胞分泌成骨相关基因Runx2、COL-lαl、BMP-2等的表达。
2.4 对疼痛的控制 传统的超声及手工龈下清创的过程不可避免地会碰到牙周袋壁，造成患者的不适；刮除感染的根面牙骨质会暴露牙本质，造成术中、术后不同程度的牙本质敏感。Nd∶YAG激光作为一种穿透力较强的激光，在洁刮治过程中辅助应用可起到一定的镇痛作用和短期的抗过敏作用，其在减轻牙本质敏感方面的疗效也可与磷硅酸钙钠糊剂相当。而铒激光则可通过抑制局部神经冲动传导，减轻患者的痛感，治疗体验更为舒适。
3 激光在牙周病诊断及预防中的作用
激光以其精准、微创或无创等优良性能，越来越多地应用于疾病的早期诊断和预防。利用激光的高强度、单色性、相干性、偏振性等属性结合光作用于各种物质产生的散射、吸收等参数，可测量生物组织的生理状态和微观结构。通过激光实现的诊断技术可在微创的条件下获取生物组织的结构信息和功能状态，辅助判断疾病的发展进程，推动疾病的早期诊断及预防。
3.1 对龈下牙石的探测 随着科技的发展，在激光成像方面涌现了许多如光学相干断层成像（OCT）、激光散斑成像、光声成像、共聚焦成像、多光子显微成像等新技术。OCT作为代表性的光学诊断技术，以无损伤的近红外光及光学干涉原理进行成像，是一种非接触、高分辨率层析和生物显微成像设备，目前广泛应用于眼科多种疾病的诊断。在口腔领域已有研究应用OCT来早期评估诊断龋病、口腔癌和牙周病等［19-20］。
对于龈下牙石的探测，传统方法多为临床牙周探查和X线片检查。牙周探查有技术敏感性，需训练掌握；X线片可确定相关牙槽骨的破坏程度及一些位于牙体邻面的牙石，但对位于颊舌面的牙石并不能很好地将它们与正常牙体组织区分开。因此，传统的检查结果可靠性和可重复性欠佳，影响了诊断的准确性及疗效评价的客观性。近年来，一些新的牙石检测方法已有报道。Hsieh等［21］发现了运用一种nm的激光扫描OCT（SS-OCT）系统来检测龈下牙石，同时测量出了龈下牙石的光折射率。而Rechmann［22］则通过一种nm的倍频紫翠玉激光（fdAlaser），实现了对牙根表面牙石的选择性清除；并通过组织学评估及电镜扫描证实，使用这种激光能够去除98%~99%的牙石，远高于传统超声刮治，同时能够发挥抑菌作用。
3.2 对牙周炎症状态的评估与监测 随着半导体技术的发展，发光二极管（LED）以发光效能高、耗能低、单色性与方向性好及波长范围宽等优点广泛应用于医学诊断和治疗领域，如实时监测血糖、血氧等重要生理指标。而基于激光的光声成像技术，兼具高灵敏度、高分辨率、高对比度等优点，目前已成为微创或无创的新型精准监测手段。Oraevsky等［23］研究表明，与单独应用超声相比，采用nm和nm双波长激光和超声探头联合应用的光声成像技术增加了乳腺肿块的特异度。这种基于激光的精准监测技术成为医学检测和诊断的重要发展方向。在口腔医学领域，光声成像技术有望用于牙周组织炎症水平的监测手段，帮助医生准确评估疾病状态，有针对性地制定诊疗计划及发现牙周病的复发情况，并帮助患者在牙周治疗的维护阶段保持良好的口腔卫生习惯。
4 激光在牙周再生治疗中的应用
4.1 低能量激光疗法 一般将输出功率0.~0.1W、波长~nm、脉冲频率0~Hz、光强0.01~10W/cm2或0.01~J/cm2范围内的激光称为低能量激光。低能量激光疗法的最佳激光波长在红色或近红外光谱范围内（~nm或~1nm）。低能量激光与高能量激光的关键区别就在于其不产生热量。近年来，低能量激光疗法因其良好的生物学效应而被应用于减少牙周手术后的不适感，增强术后组织愈合能力，可起到促进骨再生的效果。Hongbin等［24］采用波长nm、能量密度4J/cm2的半导体激光辅助牙周基础治疗1周及4周后，与传统牙周基础治疗相比，两者的龈沟出血指数均下降，显著改善了牙龈炎症，但半导体激光辅助治疗对PD和CAL的改善效果不明显。Gkogkos等［25］研究发现，利用功率0.5W、频率10Hz、能量50mJ的Nd∶YAG激光能促进人牙龈成纤维细胞的增殖能力，并增加表皮生长因子的分泌。
4.2 激光辅助形成新附着疗法 激光辅助形成新附着疗法是20世纪90年代由加利福尼亚州的两名口腔医生，在寻找传统牙周手术的替代疗法时提出的［26］。现以Nd∶YAG激光辅助形成新附着疗法为例，介绍其具体步骤如下：（1）在局麻下行骨探测，识别骨缺损深度。（2）局麻后，使用Nd∶YAG激光在~μs的脉冲持续时间、功率3.6~4.0W、频率20Hz的条件下，通过一个脉冲持续时间μs的平行光纤照射牙周袋。使其选择性地移除上皮细胞，而不影响下方的结缔组织，同时破坏牙周病原菌。这就形成了一个类似于通过切除手术后新附着所形成的牙龈组织瓣的过程。（3）使用压电超声工作尖清理根部表面，去除根面牙石及玷污层。（4）翻瓣暴露牙槽骨，修整牙槽骨形态。通过骨髓穿刺使新鲜血液充满牙周袋内，同时释放来自松质骨和牙周韧带的干细胞和生长素。注意此过程中不用特意去除肉芽组织。（5）在其他设置保持不变，脉冲持续时间为~μs的条件下较长时间使用Nd∶YAG激光，加热牙周袋内的血液以获得纤维蛋白凝块。（6）龈瓣由纤维蛋白凝块固定在牙齿和牙槽骨上，因此无需缝合。（7）通过咬合调整来消除过大的力、不良的咬合接触关系和异常动度。
4.3 Er∶YAG激光辅助综合牙周疗法 铒激光可安全有效地去除硬组织，即使在难以到达的骨缺损区域也能在不伤害骨组织的条件下去除病变组织，在重建健康牙周组织的治疗中应用广泛。Aoki等［27］提出了“激光辅助综合牙周疗法”，这种疗法是一种针对伴有垂直骨缺损的中至深牙周袋的微创治疗手段，能够减少常规翻瓣外科手术的必要性。现以Er∶YAG激光辅助综合牙周疗法为例，介绍其具体步骤如下：（1）激光辅助手工或超声刮治清创（或激光单纯清创），去除病变根表面牙石及玷污层。（2）消融牙周袋内壁的衬里上皮和上皮下方及垂直骨缺损处的病变结缔组织，牙周袋内彻底清创并增加骨缺损处的出血，以有利于组织的再生。（3）同期通过低能量激光照射牙周袋发挥光生物调节效应来激活周围的牙龈和骨组织。（4）激光去除牙龈外表面的牙龈上皮组织。根据具体情况，其下面的结缔组织也可少部分去除来帮助减少牙周袋深度。牙龈外表面暴露的结缔组织可延迟上皮组织向牙周袋内的迁移，熔蚀后形成的粗糙表面增强血凝块黏附在牙周袋入口处，从而起到封闭牙周袋的作用。在用高强度激光照射的同时，用低能量激光从外表面刺激周围牙龈组织。（5）在没有水雾的条件下，用散焦模式照射牙周袋入口以凝固血凝块，封闭牙周袋入口的同时激活血凝块和周围的牙龈组织。这一疗法同样适用于种植体周围黏膜炎或种植体周围炎的早期阶段。
5 总结与展望
目前，激光已被认为是最具有潜力的牙周微创治疗方法。激光通过一种单光子人造光对牙周病变部位进行辐射，不仅产热少、震动小，还能高效去除菌斑、病变牙骨质、根面玷污层、炎性肉芽组织及袋内上皮等。激光在牙周病的治疗中具有独特的杀菌、止血、消毒、安全等性能，能够减少牙周袋内的牙周致病菌，延缓上皮的黏附，有利于牙周组织新附着的形成。另外，由于激光的热效应较弱、组织穿透性较低，对牙周组织及根面形态的损害较小，同时降低了治疗过程中的疼痛感。本文重点探讨了应用CO2激光、半导体激光、钕激光及铒激光的辅助或替代疗法在对菌斑生物膜及牙周病变组织的去除和牙周组织再生中的作用。此外，抗菌光动力疗法可作为常规机械清创的辅助治疗帮助杀菌及控制炎症，同时通过光子能量提供生物刺激效应。然而，对于各类激光在牙周治疗中作用的Meta分析发现，资料异质性较高，结果有较大的偏差，对于激光治疗的长期疗效仍需随机对照的大样本临床研究深入分析。另一方面，两种激光的独特治疗技术（低能量激光疗法和Er∶YAG激光辅助综合牙周疗法）可能更适合牙周袋的微创治疗，减少重度牙周炎患者手术治疗的可能性。在以后的研究中，寻找具有特定波长、功率等参数的激光治疗模式和适应证能够帮助确定激光治疗的有效性。未来激光新用途的发展方向为更高效、准确的诊断系统，激光荧光结石检测系统，OCT系统，以及综合探测和选择性去除菌斑牙石系统。
参考文献略
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