GaAlAs半導(dǎo)體激光治療牙本質(zhì)過敏癥的研究進(jìn)展

陳 曦，霍麗珺

(昆明醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，昆明 650106)

牙本質(zhì)過敏癥是一種常見的口腔疾病癥狀，患者不適感明顯、治療效果差。由于暴露的牙本質(zhì)受到化學(xué)、熱、觸覺或滲透性刺激而產(chǎn)生的牙本質(zhì)短促而尖銳的反應(yīng)，且不能解釋為其他特定原因引起的牙體缺損或病變[1]。目前，牙本質(zhì)過敏癥的病因尚不明確，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)可的流體動力學(xué)理論認(rèn)為，牙本質(zhì)小管暴露后，外界刺激引發(fā)牙本質(zhì)小管內(nèi)液體的異常流動導(dǎo)致神經(jīng)纖維興奮而產(chǎn)生痛覺[2-3]。因此，封閉暴露的牙本質(zhì)小管對于治療牙本質(zhì)過敏癥至關(guān)重要[4]。

目前，藥物脫敏在臨床上應(yīng)用最多，其作用機(jī)制為通過機(jī)械阻塞降低牙本質(zhì)敏感，如牙本質(zhì)黏結(jié)劑、硝酸銀、氟化鈉、氟化亞錫、生物活性玻璃和硝酸鉀等[5]。由于僅在牙齒表面形成一薄層封閉物，不易抵抗咬合、機(jī)械刷洗等物理作用，導(dǎo)致治療效果不佳或僅能維持短期療效，常需多次用藥[6]。

1985年，激光首次被用于牙本質(zhì)過敏癥的治療[7]。根據(jù)能量的高低，目前常用于治療牙本質(zhì)過敏癥的高能量輸出激光有釹：釔-鋁石榴石激光、鉺：釔-鋁石榴石激光、鉺，鉻：釔-鈧-鎵石榴石激光、二氧化碳激光；低能量輸出激光有氦-氖激光、半導(dǎo)體激光，波長632.8 nm(氦-氖激光)～10 600 nm(鉺：釔-鋁石榴石激光、二氧化碳激光)[8]。其中，半導(dǎo)體激光器因波長范圍廣、重量輕、體積小、容易操作等特點(diǎn)而被廣泛研究。最常用鋁(Al)-鎵(Ga)-砷(As)半導(dǎo)體激光治療牙本質(zhì)敏感?，F(xiàn)就GaAlAs半導(dǎo)體激光應(yīng)用于牙本質(zhì)過敏癥的研究進(jìn)展、作用機(jī)制以及影響脫敏效果的因素等予以綜述。

1 GaAlAs半導(dǎo)體激光治療牙本質(zhì)過敏癥的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

最初半導(dǎo)體激光的應(yīng)用僅限于砷化鎵系統(tǒng)，在其發(fā)展早期，芯片過熱導(dǎo)致砷化鎵系統(tǒng)很難在連續(xù)波模式下長時(shí)間運(yùn)行。隨后，使用水性GaAlAs晶體的新芯片可產(chǎn)生720～904 nm的各種波長，所有波長均在紅外光譜范圍內(nèi)，可以產(chǎn)生連續(xù)波，且不會過熱。GaAlAs半導(dǎo)體激光屬于低功率激光，介質(zhì)主要由Al、Ga、As等元素組成，以發(fā)射能量低、溫度上升幅度小于0.1 ℃、刺激循環(huán)和細(xì)胞活性為特點(diǎn)。

Gojkov-Vukelic等[9]應(yīng)用半導(dǎo)體激光作用于18例患者共82顆敏感牙齒的牙頸部，使用視覺模擬量表，3次治療后分別評價(jià)牙本質(zhì)的敏感程度顯示，牙頸部對觸覺刺激的敏感度顯著降低。Raichur等[10]比較半導(dǎo)體激光(940 nm)與氟化亞錫和硝酸鉀凝膠治療牙本質(zhì)過敏癥療效的研究表明，激光組治療前和治療后1周的疼痛評分差異最大。Praveen等[11]通過視覺模擬量表評價(jià)和比較半導(dǎo)體激光和戊二醛治療牙頸部敏感的臨床療效發(fā)現(xiàn)，治療后1周和3個(gè)月隨訪時(shí)，激光組平均視覺模擬量表評分顯著低于戊二醛組。Pesevska等[12]比較半導(dǎo)體激光與傳統(tǒng)氟化物治療潔刮治術(shù)后牙本質(zhì)過敏癥治療效果的研究發(fā)現(xiàn)，在第3次隨訪時(shí)，86.6%的激光治療患者完全無疼痛，而只有26.6%的氟化物治療患者完全無疼痛。Patil等[13]通過體外試驗(yàn)觀察半導(dǎo)體激光與0.33%氟化鈉凝膠對牙本質(zhì)小管的封閉效果的掃描電鏡結(jié)果顯示，氟化鈉凝膠組開放小管數(shù)量占51.32%，而激光組僅為31.1%。Reddy等[14]比較了半導(dǎo)體激光與脫敏牙膏對牙本質(zhì)小管封閉效果的掃描電鏡顯示，脫敏牙膏處理組牙本質(zhì)小管封閉率明顯低于半導(dǎo)體激光照射組，后者的牙本質(zhì)小管口大部分被封閉，且出現(xiàn)牙本質(zhì)熔融現(xiàn)象。

Matsumoto等[7]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)半導(dǎo)體激光治療后，85%牙本質(zhì)過敏癥的敏感牙齒得到改善。Yamaguchi等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，激光治療組接受30 mW的GaAlAs半導(dǎo)體激光(790 nm)照射后，有效改善指數(shù)為60%，而空白對照組未接受任何治療，有效改善指數(shù)為22.2%。Gerschman等[16]通過，以視覺模擬評分為指標(biāo)評價(jià)GaAlAs半導(dǎo)體激光(830 nm)脫敏效果的雙盲試驗(yàn)顯示，實(shí)驗(yàn)組(激光輸出功率為30 mW)對熱刺激和觸覺刺激的靈敏度分別下降了67%和65%，而對照組(輸出功率僅為0.1 mW)對熱刺激和觸覺刺激的靈敏度分別降低了17%和21%。Ladalardo等[17]的研究表明，半導(dǎo)體激光具有即刻鎮(zhèn)痛的效果。

2 GaAlAs半導(dǎo)體激光應(yīng)用于牙本質(zhì)過敏癥的作用機(jī)制

GaAlAs半導(dǎo)體激光屬于近紅外線固態(tài)激光，以連續(xù)波模式或脈沖模式輸出能量。有研究表明，半導(dǎo)體激光輸出功率的范圍不同，其治療牙本質(zhì)過敏癥的機(jī)制也不同，高功率激光通過熔融管周牙本質(zhì)發(fā)揮效能，而低功率激光則通過抗炎作用以及增加成牙本質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞代謝活性發(fā)揮作用[18]。

2.1介導(dǎo)與神經(jīng)傳導(dǎo)抑制有關(guān)的鎮(zhèn)痛作用 半導(dǎo)體激光可抑制抑制軸突的快速流動和牙髓內(nèi)C類神經(jīng)纖維傳入的去極化，阻斷了牙髓神經(jīng)的痛覺傳導(dǎo)，從而緩解牙本質(zhì)敏感引起的慢性持續(xù)性疼痛，并非傳統(tǒng)脫敏治療所引起的暴露牙本質(zhì)表面的改變。Cotler等[19]發(fā)現(xiàn)，激光發(fā)射足夠的能量時(shí)，通過抑制動作電位在照射后10～20 min內(nèi)大約形成30%的神經(jīng)阻滯。

2.2光動力生物調(diào)控效應(yīng) 除直接鎮(zhèn)痛作用外，激光與牙髓的相互作用會產(chǎn)生光生物調(diào)節(jié)效應(yīng)，增加成牙本質(zhì)細(xì)胞的代謝活性，隨著修復(fù)性牙本質(zhì)的形成而封閉牙本質(zhì)小管[17]。激光發(fā)射能量后會刺激正常的生理細(xì)胞，隨后，牙髓組織的損傷和炎癥減少，從而最大限度地減少疼痛，并減輕炎癥過程。Rizzante等[20]通過X線能譜對經(jīng)半導(dǎo)體激光照射后的牙本質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，鈣離子和磷離子比例增加，表明激光處理后牙齒表面成分發(fā)生了改變，可能是由于修復(fù)性牙本質(zhì)形成導(dǎo)致開放的牙本質(zhì)小管數(shù)目減少，鈣鹽大量沉著，又進(jìn)一步堵塞牙本質(zhì)小管，阻止小管內(nèi)的液體流動，使牙齒脫敏。

2.3半導(dǎo)體激光的熱效應(yīng) 黑色素中半導(dǎo)體激光的吸收率高，將牙本質(zhì)片表面涂黑后，激光的能量轉(zhuǎn)化為熱能，瞬間產(chǎn)生高熱，使牙本質(zhì)小管熔融，通透性降低，從而緩解牙齒敏感引起的疼痛，此即半導(dǎo)體激光的熱效應(yīng)。Liu等[21]利用半導(dǎo)體激光(980 nm)的熱效應(yīng)，通過體外試驗(yàn)對不同參數(shù)照射后牙本質(zhì)超微結(jié)構(gòu)變化的研究，觀察成牙本質(zhì)細(xì)胞和牙髓組織的形態(tài)變化，以確定最適的能量參數(shù)；通過構(gòu)建體外牙本質(zhì)敏感模型，實(shí)驗(yàn)組照射參數(shù)分別設(shè)置為2 W/CW、166 J/cm2；3 W/CW、250 J/cm2；4 W/CW、333 J/cm2，結(jié)果顯示，2 W/CW、166 J/cm2能有效封閉暴露的牙本質(zhì)小管，且對成牙本質(zhì)細(xì)胞和牙髓組織無損傷；掃描電鏡照片顯示，對照組牙本質(zhì)表面光滑，牙本質(zhì)小管開放，分布均勻，直徑為2～5 μm；2 W/CW組牙本質(zhì)表面熔融，未見裂縫和凹坑，牙本質(zhì)小管大部分被封閉，直徑為0～2 μm；3 W/CW組牙本質(zhì)表面熔融程度增加，可觀察到小管的雙層結(jié)構(gòu)；4 W/CW組牙本質(zhì)表面全部熔融，管周牙本質(zhì)似鱗片。臨床上，常采用2B鉛筆涂黑牙面敏感部位的方法，將半導(dǎo)體激光的能量轉(zhuǎn)化為熱能集中于牙面表層，最大限度地熔融牙本質(zhì)小管，以達(dá)到理想的脫敏效果。

3 影響GaAlAs半導(dǎo)體激光脫敏效果的因素

3.1激光的參數(shù)設(shè)定 不同波長的半導(dǎo)體激光可產(chǎn)生不同的作用，如抗炎、鎮(zhèn)痛和組織愈合等。目前，主要有3種波長(780 nm、830 nm和900 nm)的GaAlAs激光被用于脫敏治療，具體參數(shù)設(shè)置為，波長780 nm的GaAlAs激光，輸出功率30 mW、照射時(shí)間0.5～3 min，治療效果85%～100%；波長830 nm的GaAlAs激光，輸出功率20～60 mW、照射時(shí)間0.5～3 min，治療效果30%～100%；波長900 nm的GaAlAs激光，輸出功率2.4 mW、照射時(shí)間2.5 min，治療效果73.3%～100%[22]。

Ladalardo等[17]采用波長為660 nm和830 nm的半導(dǎo)體激光照射40顆牙頸部暴露的牙齒，分別于治療前、照射后15 min和30 min以及治療結(jié)束后15 d、30 d和60 d進(jìn)行隨訪發(fā)現(xiàn)，波長為660 nm的半導(dǎo)體激光比830 nm的更有效，且照射15 min和30 min后的脫敏效果更好。Lopes等[23]對不同劑量半導(dǎo)體激光脫敏效果的研究發(fā)現(xiàn)，與高劑量(參數(shù)為100 mW、90 J/cm2、11 s、810 nm)相比，低劑量(參數(shù)為30 mW、10 J/cm2、9 s、810 nm)半導(dǎo)體激光治療可更快地減輕疼痛，但兩種方法的長期療效無差異。Hashim等[24]使用810 nm、0.5 W的半導(dǎo)體激光對5例牙本質(zhì)過敏癥患者的14顆牙齒分別照射30 s和60 s，照射后15 min顯示，30 s暴露時(shí)間組疼痛明顯減輕，60 s暴露時(shí)間組疼痛完全消失。

此外，有研究表明，GaAlAs激光設(shè)定的最大能量(5 J/cm2)與最小能量(3 J/cm2)輸出的脫敏效果無明顯差異。Marsilio等[25]為了評估制造商推薦最大和最小能量的半導(dǎo)體激光治療牙本質(zhì)過敏癥的療效，分別采用3 J/cm2和5 J/cm2的GaAlAs半導(dǎo)體激光對25例患者共106顆敏感牙齒照射6次，每次間隔72 h，隨訪60 d后，兩種不同能量組的疼痛值無顯著差異。

3.2與脫敏劑的聯(lián)合應(yīng)用 半導(dǎo)體激光的使用分為直接法和間接法兩種形式，直接法為單獨(dú)應(yīng)用激光照射牙面，間接法為激光照射前先使用某種化學(xué)試劑涂抹牙面。目前，激光聯(lián)合藥物治療牙本質(zhì)過敏癥已成為研究熱點(diǎn)，兩者聯(lián)用形成優(yōu)勢互補(bǔ)，通過協(xié)同堵塞作用增加封閉率和封閉深度，從而增強(qiáng)脫敏效果。Miglani等[26]認(rèn)為，激光聯(lián)合應(yīng)用氟化物可以形成氟化鈣晶體，并沉積于開放的牙本質(zhì)小管上，從而增加了封閉牙本質(zhì)小管的可能。Suri等[27]采用視覺模擬量表對半導(dǎo)體激光與5%氟化鈉單獨(dú)以及聯(lián)合應(yīng)用治療牙本質(zhì)過敏癥的療效對比，通過觸覺和吹風(fēng)刺激對30例牙本質(zhì)過敏癥患者的120顆牙齒進(jìn)行評估發(fā)現(xiàn)，兩者聯(lián)合應(yīng)用的療效顯著優(yōu)于單獨(dú)使用。Tevatia等[28]的研究表明，與半導(dǎo)體激光相比，半導(dǎo)體激光與5%硝酸鉀凝膠協(xié)同應(yīng)用更有效；并認(rèn)為激光可以引起牙本質(zhì)表面輕微熔化并迅速封閉暴露的牙本質(zhì)小管，硝酸鉀凝膠則用于減輕疼痛的輔助治療。

激光與藥物聯(lián)用并不能增強(qiáng)脫敏效果。Raut等[29]為了比較半導(dǎo)體激光與0.4%氟化亞錫治療皮瓣術(shù)后根敏感的效果，以視覺模擬量表和口頭評分量表對疼痛進(jìn)行評分的隨機(jī)對照臨床試驗(yàn)表明，治療15 min、15 d、30 d的半導(dǎo)體激光聯(lián)合應(yīng)用氟化亞錫組與單獨(dú)應(yīng)用半導(dǎo)體激光組的治療效果無顯著差異，可能與該試驗(yàn)所用氟化亞錫濃度過低，不足以形成鈣化屏障，且疼痛評分存在誤差有關(guān)。

4 GaAlAs半導(dǎo)體激光應(yīng)用于牙本質(zhì)過敏癥的安全性保障

激光的能量施加不當(dāng)會對牙髓產(chǎn)生不利的熱效應(yīng)，應(yīng)謹(jǐn)慎操作。有研究表明，當(dāng)髓腔溫度升高5.5 ℃時(shí)，牙髓組織的活力喪失15%；如果溫度升高11 ℃，60%的牙髓組織壞死[30]。由此可見，能量與牙髓組織的健康的關(guān)系密切。髓腔壓力和溫度隨激光能量的增加而升高。成牙本質(zhì)細(xì)胞位于髓腔近牙本質(zhì)側(cè)，在牙髓防御反應(yīng)中起重要作用。因此，成牙本質(zhì)細(xì)胞可能是最先接觸輻射能量而被破壞的細(xì)胞。

Sicilia等[31]的研究指出，波長<780 nm、輸出功率<30 mW、照射時(shí)間<3 min的情況下，半導(dǎo)體激光對牙髓無損害。Arrastia等[32]的體外研究表明，當(dāng)半導(dǎo)體激光參數(shù)設(shè)置為780 nm、30 mW(連續(xù)波)和830 nm、60 mW(連續(xù)波)以及900 nm、10 W(脈沖)時(shí)，激光照射不會導(dǎo)致髓腔內(nèi)溫度顯著升高。有研究顯示，功率為60 mW的半導(dǎo)體激光照射牙齒時(shí)不會影響牙釉質(zhì)或牙本質(zhì)的表面形態(tài)，但激光能量的一小部分會通過牙釉質(zhì)或牙本質(zhì)傳輸?shù)窖浪杞M織[22]。Umana等[33]通過體外試驗(yàn)評估不同參數(shù)下(810 nm和980 nm)半導(dǎo)體激光對牙本質(zhì)表面的影響，輸出功率分別設(shè)置為0.8 W、1 W、1.6 W和2 W，掃描電鏡分析表明，0.8 W和1 W的半導(dǎo)體激光照射引發(fā)牙本質(zhì)小管阻塞或變窄，但不會導(dǎo)致裂縫或裂紋；牙髓溫度測量表明，連續(xù)模式下功率為0.8 W和1 W的半導(dǎo)體激光照射時(shí)間為10 s時(shí)，牙髓溫度升高不超過2 ℃，故認(rèn)為，連續(xù)使用10 s的功率為0.8 W或1 W的半導(dǎo)體激光(810 nm和980 nm)能夠有效封閉牙本質(zhì)小管，且不對牙髓造成損傷。

5 小 結(jié)

GaAlAs半導(dǎo)體激光作為一種新型脫敏技術(shù)的臨床應(yīng)用，使牙本質(zhì)過敏癥的臨床癥狀得到有效緩解，遠(yuǎn)期效果良好，獲得了廣大醫(yī)師的認(rèn)可和患者的普遍接受。對GaAlAs半導(dǎo)體激光作用原理和效果的研究，使該技術(shù)不斷細(xì)化和完善，基于相關(guān)作用機(jī)制，常采用激光與脫敏藥物聯(lián)合的方法來加強(qiáng)脫敏效果，但由于半導(dǎo)體激光自身的熱效應(yīng)，術(shù)者需嚴(yán)格掌握工作參數(shù)、操作手法和作用時(shí)間，以避免造成牙髓損傷，從而達(dá)到滿意的效果。目前，不同學(xué)者對GaAlAs半導(dǎo)體激光脫敏工作參數(shù)的研究結(jié)果不同，有待進(jìn)一步的臨床及體外研究。期待早日達(dá)成有關(guān)GaAlAs半導(dǎo)體激光治療牙本質(zhì)過敏癥的研究共識，以便更好地指導(dǎo)臨床工作。