磷酸鈦氧鉀激光應用于口腔疾病治療的研究進展

姜雪 黃淡遠 廖文

口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心四川大學華西口腔醫(yī)院正畸科 成都 610041

激光作為一種新型的臨床治療手段，可對組織進行凝結(jié)、切割、燒灼、氣化等操作，較傳統(tǒng)的治療方法具有微創(chuàng)、簡便、高效的優(yōu)點。目前臨床常用的激光主要有摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）激光[1]、摻鉺釔鋁石榴石（Er:YAG）激光[2]、CO2激光[3]、半導體激光[4]、氬離子激光[5]、磷酸鈦氧鉀（KTiOPO4，簡稱KTP）激光[6-7]等。

KTiOPO4晶體，是中小功率固體綠光激光器優(yōu)良的倍頻材料。KTP激光器可將波長為1 064 nm的Nd:YAG激光光束通過KTP晶體，從而得到波長減半、頻率倍增的532 nm的KTP激光[6-7]。

1986年，KTP激光首次被應用于皮膚科[8]，隨后逐漸應用于泌尿外科[9]和血管外科[10]。20世紀90年代初被引入口腔領(lǐng)域，由于它的軟組織切割和凝結(jié)能力較高[11]，所以主要用于口腔外科的治療。近年來的研究表明其在牙齒美白、牙體牙髓等口腔領(lǐng)域也具有良好效果。

1 在口腔治療中的特性

1.1 熱損傷性能

激光可通過其光熱效應對目標組織和周圍組織造成不同程度的熱損傷，其損傷程度不僅與激光的波長和設置（功率、頻率、時間、工作模式和能量密度）有關(guān)[12]，還與組織的特征有關(guān)。體外實驗[13-14]表明，對牙髓和牙周組織造成不可逆熱損傷的溫度升高閾值分別為5.5 ℃和7.0 ℃。Nam mour等[15]研究表明，KTP激光在照射時間15 s、功率為0.5 W的條件下，牙髓溫度升高（1.97±0.31）℃，牙周組織溫度升高6.0 ℃左右，均小于各自的損傷閾值。Zhang等[16]研究發(fā)現(xiàn)，半導體激光、KTP激光、發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）激光加載30 s即可分別可使牙髓溫度升高7.7、3.8、2.9 ℃，可見KTP的熱損傷遠小于半導體激光。Zan等[17]研究表明，KTP激光與Nd:YAG激光對根管根尖1/3處的熱損傷最大，對根冠1/3熱損傷最小，在連續(xù)脈沖模式、照射時間為5 s的條件下，功率為1.0、1.5、2.0 W的KTP激光分別引起根尖1/3根管溫度升高2.11、2.54、4.87℃，而相同功率條件下的Nd:YAG激光則分別引起根尖1/3根管溫度升高4.47、6.96、11.60 ℃，因而KTP激光對根管的熱損傷遠小于Nd:YAG激光，可更安全地被運用于根管治療中。

此外有研究[18]表明，功率為1.0 W的KTP激光運用于外科手術(shù)時使軟組織溫度升高不超過5.80 ℃，這是因為KTP激光的波長與氧合血紅蛋白吸收峰接近，所以氧合血紅蛋白可高度吸收KTP激光能量，因而在較低的能量密度下即可有效切除口腔軟組織和血管組織。可見KTP激光對于牙髓和口腔軟組織的熱損傷都較小，保證了臨床應用的安全性。

1.2 切割及凝結(jié)性能

KTP激光兼具切割、汽化、凝結(jié)的性能[19]。Kacker等[20]研究表明，使用KTP激光治療血管瘤可能優(yōu)于CO2激光，因為KTP激光器以短波長發(fā)射能量，可迅速被氧合血紅蛋白吸收從而使組織更快凝結(jié)，減少出血[21]及術(shù)后組織水腫，但KTP切割性能不及CO2激光。由于KTP激光幾乎不被水吸收，而被氧合血紅蛋白高度吸收，因而可選擇性地使組織中水分汽化進而去除異常增生及炎癥組織[22]。而Nd:YAG激光僅具有凝結(jié)性能，不具備切割及汽化性能，且Nd:YAG激光可穿透深部組織易引起組織損傷[23]。因而總體而言KTP激光具有較佳的組織切割及凝結(jié)性能，引起較少的不良反應。

1.3 殺菌性能

Zan等[24]使用參數(shù)為2.0 W、100 mJ、20 Hz的KTP激光和Er:YAG激光以及臭氧水溶液處理前磨牙根管，結(jié)果表明，對糞腸球菌的殺菌效率依次為66.0%、70.2%、90.4%。Romeo等[25]利用半導體激光和KTP激光在根管治療中的殺菌效能進行了對比，激光參數(shù)均設為2.5 W、15 s，二者各自聯(lián)合次氯酸鈉處理后對根管內(nèi)糞腸球菌的殺菌率分別達到93%和96%，提示二者均有較高的殺菌效能。Sancakli等[26]研究表明，KTP激光和Er:YAG激光殺滅感染牙本質(zhì)表面的變異鏈球菌的效果相似，二者聯(lián)合臭氧可取得更佳的效果。以上研究均表明，KTP激光具有殺菌性，且聯(lián)合化學方法可顯著提高殺菌性能，從而應用于根管治療。

1.4 疼痛

Fornaini等[18]在未使用局部麻醉的情況下，利用KTP激光對52名患者進行口腔軟組織手術(shù)，結(jié)果表明患者在術(shù)中無疼痛以及不適感。Bargiela-Pérez等[27]利用KTP激光對20名口腔黏膜增生性病變患者進行手術(shù)，患者在術(shù)后24 h、14 d、28 d也均未感到疼痛及炎癥反應。此外，KTP激光聯(lián)合黏膜保存技術(shù)在功率為1.5 W的參數(shù)下可成功切除患者口腔黏液囊腫，術(shù)后僅有輕微腫脹而無疼痛或出血[28]。其疼痛較少的原因主要歸為其對氧合血紅蛋白的親和力高于其他激光，因而在低功率下便可以有效的工作，產(chǎn)生較低的熱損傷和組織損傷。

2 牙齒漂白

牙齒漂白是通過氧化還原反應實現(xiàn)的，漂白劑降解釋放的自由基可將釉質(zhì)牙本質(zhì)組織中長鏈、深色分子團轉(zhuǎn)變?yōu)槎替?、淺色、分散的分子，起到美白效果[29]。KTP激光可加熱漂白凝膠，催化氧化還原反應而加快漂白進程；其還可與牙本質(zhì)中的四環(huán)素分子、卟啉發(fā)生光化學反應從而發(fā)揮漂白作用，此種效應可使過氧化氫在堿性環(huán)境下轉(zhuǎn)化為過羥基離子，提高漂白效率。

研究[30]表明，KTP激光降低牙齒黃色指數(shù)的效果優(yōu)于傳統(tǒng)漂白方法以及CO2激光、Nd:YAG激光、LED等激光漂白技術(shù)。Fornaini等[31]利用功率為2.0 W的KTP激光和半導體激光配合過氧化氫漂白劑進行牙齒漂白，結(jié)果表明KTP激光漂白效果約為半導體激光的1.5倍、為單獨使用漂白劑的2.0倍，且此實驗表明利用二氧化鈦作為催化劑，可使過氧化氫轉(zhuǎn)變?yōu)檫^氧化鈦吸收激光后可形成強氧化自由基，增強漂白效果。Bennett等[32]表明，KTP激光+凝膠狀漂白劑較LED+凝膠狀漂白劑漂白四環(huán)素牙的效果更好，且當漂白1個月后其顏色變化較LED小，說明KTP激光漂白效果較穩(wěn)定。但當KTP激光連續(xù)照射超過750 s時，可對釉質(zhì)造成損傷[33]。但目前對于KTP激光漂白牙齒的長期療效的研究尚少，并不清楚其長期的治療效果及不良反應。

3 根管治療

Zan等[24]和Romeo等[25]均表明KTP激光可有效殺滅糞腸球菌，但殺菌效果不及次氯酸鈉溶液。Oznurhan等[34]比較氯己定、臭氧水、KTP激光、蜂膠對根管進行消毒后對復合樹脂與牙本質(zhì)粘接的影響，得出臭氧水和KTP可顯著增強復合樹脂的微拉伸粘接強度，從而增強兩者的結(jié)合，減少微滲漏的產(chǎn)生。

KTP激光對糞腸球菌的殺菌效果仍不及次氯酸鈉，但其可殺滅傳統(tǒng)消毒藥物及沖洗劑不能除去的牙本質(zhì)深層細菌，因而可考慮聯(lián)合傳統(tǒng)藥物使用，從而保證根管治療的成功進行。

4 正畸輔助治療

4.1 輔助酸蝕釉質(zhì)

在正畸治療中，由于牙面酸蝕效果不佳和粘接劑的聚合收縮、界面破壞性應力等，可造成釉質(zhì)-粘接劑界面及粘接劑-托槽界面微滲漏[35]，引起菌斑堆積進而形成白斑病灶[36]；長期固定治療則可導致正畸托槽附近和下方釉質(zhì)脫礦及形成齲等不良后果。Kustarci和Sokucu[37]的研究比較了37%磷酸酸蝕+2%氯己定，37%磷酸酸蝕+1.0 W、11 J·cm-2的KTP激光照射以及僅使用自酸蝕劑3種對釉質(zhì)的處理方法對正畸金屬托槽微滲漏的影響，結(jié)果表明，KTP激光輔助酸蝕釉質(zhì)處理組和自酸蝕劑組引起的微滲漏小于氯己定處理組，從而降低齲及其他過敏癥狀的發(fā)生。

因關(guān)于KTP激光用于輔助酸蝕釉質(zhì)的研究較少，所以其對微滲漏的確切影響及具體機制尚不清楚。根據(jù)其他常用激光的文獻推測，激光減少微滲漏的原因可能是因為激光照射可產(chǎn)生適合于樹脂滲透的微觀改變[38-39]，且激光處理用時較短因而可減少唾液的污染[40]，但也有研究[41]表明激光蝕刻釉質(zhì)并沒有降低微滲漏。多項研究[42-43]表明，激光處理可以降低齲齒發(fā)生率。Wen等[44]研究表明Nd:YAG激光可熔融并固化釉質(zhì)表面，增強了釉質(zhì)表面的顯微硬度和抗酸性，防止脫礦，降低齲齒的形成。因而推測KTP降低齲齒的機制可能與之類似。

4.2 清洗正畸托槽

在治療過程會因臨床操作失誤或患者護理不佳導致托槽脫落，臨床常應用打磨[45]和噴砂[46]方法去除托槽底板上的粘接劑以便回收使用，但會對托槽造成機械損傷影響其性能，且會殘留部分粘接劑。目前研究發(fā)現(xiàn)，激光可有效清除粘接劑且不影響托槽性能。凌晨等[47]利用激光清洗金屬托槽，將KTP皮秒激光的功率定為19～21 W，照射時間為6 s時，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)托槽基板的粘接劑被完全去除，且激光照射后金屬托槽固位底板上會出現(xiàn)微淺凹坑，可增強再粘接時的機械嵌合作用。

但目前對KTP激光可否加速牙齒移動，可否縮短正畸療程等方面的研究較少，其具體作用效果未知。

5 口腔軟組織手術(shù)

KTP激光在口腔軟組織外科手術(shù)應用中具有高切削性、出血少、無痛、麻醉藥用量低等優(yōu)點。與Nd:YAG激光相比而言，KTP激光僅在口腔組織表面被吸收而不滲透到深層組織，因而更加安全[23]，可用于軟組織取活檢，治療白斑、頰黏膜腫瘤、血管畸形及血管瘤等疾病。

活檢不僅要求取材準確且要盡量減少對周圍組織的損傷。Romoe等[48]成功使用KTP激光對豬口腔軟組織進行活檢，并建議將活檢范圍擴大約0.5 mm[49]，這樣不僅可以降低熱損傷，且可保證同時取到病變及正常的組織。

Lim等[50]的臨床試驗表明，CO2激光和KTP激光治療口腔白斑的效果無明顯差異，但其復發(fā)率分別為39.5%和25.0%，因而兩者中應優(yōu)先選擇KTP激光作為治療手段。KTP激光還可安全有效地切除頰黏膜上的良性增生腫瘤[27]和口腔黏液囊腫[28]，且無術(shù)后疼痛或疤痕。

Abukawa等[51]利用功率為2.0 W的KTP激光治療26名患有頜面部慢性血管畸形的患者，治療結(jié)果顯示，病變直徑小于30 mm的血管畸形的患者可被完全治愈或有顯著改善，而對大于30 mm的病變則毫無作用，且舌、嘴唇部位的治愈率最高。但由于表皮黑色素顆?？筛偁幬誎TP激光能量將導致不可控的熱量增加，會引起不良反應，因而膚色較黑的患者不適宜使用激光治療血管及皮膚病變[52]。

6 口腔種植治療

激光不僅可減少種植術(shù)中的感染和出血，還可以縮短種植體骨整合過程[53]。Fornaini等[54]比較了半導體激光、Er:YAG激光、Nd:YAG激光以及KTP激光對豬的種植體Ⅱ期手術(shù)的作用，結(jié)果表明，KTP激光在種植體表面及距表面3 mm下的骨質(zhì)產(chǎn)生的熱效應較Nd:YAG和半導體激光低，KTP激光Er:YAG激光產(chǎn)生的熱效應均在熱損傷閾值下，且KTP激光手術(shù)時間最短。

體外研究[55]證實，4 J·cm-2能量密度的KTP激光可促進骨髓間充質(zhì)干細胞的成骨分化，表現(xiàn)為細胞外基質(zhì)礦化程度以及Ⅰ型膠原蛋白基因、骨涎蛋白2基因和骨形態(tài)發(fā)生蛋白2基因表達的增加。此外，KTP激光還可有效增加嚙齒動物的成纖維細胞增殖[56]。因而推斷KTP激光可通過促進成骨細胞分化以及成纖維細胞的增殖而加快種植體周圍骨整合，但目前尚缺乏臨床試驗證實。

7 討論與展望

KTP激光具有優(yōu)良的性能，可在多數(shù)口腔疾病的治療中發(fā)揮作用。但KTP激光仍存在一些不足，例如上文所述的其殺菌性能不及臭氧水及次氯酸鈉等，因而需與傳統(tǒng)殺菌藥物合用；其穿透力較弱因而僅對淺表的血管病變起作用等。此外，Oznurhan等[57]研究KTP激光對牙本質(zhì)進行預處理時，顯示出低于酸蝕刻方法所得的微拉伸粘接強度，可能與其短波長不能充分蝕刻牙本質(zhì)有關(guān)。且Schoop等[58]認為，KTP激光照射可導致牙本質(zhì)表面融化和再結(jié)晶，從而封閉部分牙本質(zhì)小管，可能會影響?zhàn)ず蟿ρ辣举|(zhì)的滲透。Dilsiz和Sevinc[59]發(fā)現(xiàn)，KTP激光可去除部分牙周微生物及根面的玷污層，但不能去除牙結(jié)石，因而仍需與機械方法協(xié)同治療牙周炎。

綜上，由于KTP激光運用于口腔疾病治療的時間較短，對其功能的研究尚不全面，且多為體外實驗研究，缺乏足量的臨床試驗，尚無統(tǒng)一的臨床操作安全參數(shù)。因此，應進一步研究KTP激光在口腔領(lǐng)域的臨床應用，制定出精準的臨床使用參數(shù)，使其在口腔疾病治療中發(fā)揮重要作用。