半導(dǎo)體激光運用于口腔正畸治療的研究進(jìn)展

劉竹子，徐宇紅

(遵義醫(yī)科大學(xué)第五附屬(珠海)醫(yī)院口腔科，廣東 珠海 519000)

在我國錯頜畸形發(fā)病率高，接受正畸治療的患者數(shù)量眾多。正畸治療在矯治錯頜畸形的同時具有一定的局限性，如治療時間過長、牙齒的移動伴隨著疼痛、矯治力的施加可能造成牙根吸收、易產(chǎn)生口腔潰瘍等，如何克服這些問題成為正畸醫(yī)師關(guān)注的焦點。激光由于其熱效應(yīng)、切割及凝結(jié)性能、殺菌性能、降低疼痛等特性，被廣泛運用于臨床各學(xué)科的疾病治療[1]。目前臨床常使用的激光包括用于組織切割和脫敏的CO2激光、用于根管消毒和根尖手術(shù)的Er：YAG激光、用于蝕刻和牙周治療的Nd：YAG激光、用于口腔軟組織手術(shù)和牙齒漂白的磷酸鈦氧鉀激光以及半導(dǎo)體激光。自半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生以來就被廣泛運用在通信、印刷及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)用半導(dǎo)體激光多為低能量激光，但高能量激光也有涉及。在口腔方面，半導(dǎo)體激光被用于改進(jìn)手術(shù)后切口的愈合[2]、降低牙周刮治和根面平整后的炎癥水平[3]、促進(jìn)頜骨改建[4]，還對口腔內(nèi)組織具有鎮(zhèn)痛、生物調(diào)節(jié)、減少炎癥等作用[5]。半導(dǎo)體激光在口腔黏膜病、牙體牙髓病、牙周病等方面已有廣泛的運用，但在口腔正畸方面的報道相對較少?，F(xiàn)就半導(dǎo)體激光在口腔正畸治療中的臨床運用及研究進(jìn)展予以綜述。

1 加快正畸牙的移動速度

正畸治療可能持續(xù)2～3年，過長的治療時間會顯著降低患者的依從性，并帶來其他諸多不良反應(yīng)，如何縮短正畸療程受到人們的關(guān)注。目前已經(jīng)有很多方法被嘗試用于加速正畸治療進(jìn)程，包括減少矯治器摩擦力、使用骨支抗等。牙周輔助加速成骨正畸治療(periodontally accelerated osteogenic orthodontics，PAOO)產(chǎn)生的局部加速現(xiàn)象可以有效地持續(xù)加速正畸牙的移動，但PAOO作為一種侵入性手術(shù)，術(shù)中和術(shù)后會帶來疼痛、腫脹等問題，限制了PAOO在臨床的廣泛運用[6]。其他加速牙齒移動的方法還包括局部注射藥物、激光、超聲波、機械振動、微生物電流等，而激光照射是最能體現(xiàn)無創(chuàng)化、舒適化治療理念的一種方法。

半導(dǎo)體激光(940 nm，100 mW，GaAlAs激光)能夠增加大鼠牙齒移動速度，提高細(xì)胞核因子κB受體活化因子(receptor activator of nuclear factor kappa B，RANK)、核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor kappa B ligands，RANKL)、骨保護(hù)素(osteoprotegerin，OPG)以及Runx2基因的表達(dá)，促進(jìn)正畸牙受力移動過程中的頜骨組織改建[7]。Cifter等[8]的研究同樣顯示，大鼠在接受半導(dǎo)體激光(830 nm，100 mW，GaAlAs激光)照射后，牙齒的移動速度在全部時間點均高于對照組，且RANKL和OPG的表達(dá)顯著高于對照組。在臨床試驗方面，Sedky等[9]和Varella等[2]均證明，接受半導(dǎo)體激光照射患者的齦溝液內(nèi)RANKL和白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β的含量均顯著升高。OPG、RANK和RANKL信號通路在骨改建過程中起著重要作用，與破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的功能息息相關(guān)[10]，這可能是半導(dǎo)體激光促進(jìn)頜骨改建、提高正畸牙移動速率的機制之一。值得注意的是，激光可以加快牙齒移動速度，但牙齒的移動速度與激光照射功率并不完全呈正相關(guān)，提示激光可能會對口腔內(nèi)組織產(chǎn)生潛在的危害[11]。還需進(jìn)一步明確激光對人體組織的作用機制，確定產(chǎn)生最佳效果的激光使用參數(shù)。

2 降低疼痛

疼痛是正畸治療中最常見的不良反應(yīng)，放置分牙簧、施加矯治力、拆除矯治器等操作均會給患者帶來疼痛不適感。據(jù)報道，疼痛在患者接受正畸治療前的恐懼因素中排名第四[12]。8%～30%的患者因為疼痛而放棄正畸治療[13]。正畸治療產(chǎn)生疼痛的機制可能是矯治力作用于牙齒，牙周膜細(xì)胞釋放組胺、5-羥色胺、前列腺素E2、白三烯等物質(zhì)，從而引發(fā)疼痛反應(yīng)[14]。目前已有不少關(guān)于減少正畸疼痛的手段，如口服非甾體抗炎藥、麻醉凝膠、激光療法以及機械振動等。與其他方法相比，激光具有使用方便、不良反應(yīng)小等優(yōu)點。半導(dǎo)體激光(940 nm，200 mW，GaAlAs激光)照射可以顯著減少患者放置彈性分牙簧后感覺到的咀嚼痛和持續(xù)性疼痛[15]。Lo Giudice等[16]研究顯示，使用半導(dǎo)體激光(980 nm，1 W)照射后，患者放置正畸初始弓絲感受到疼痛的劇烈程度和持續(xù)時間均顯著降低，且牙列的擁擠度與激光照射后疼痛降低的程度無顯著相關(guān)性。另外，運用半導(dǎo)體激光(635 nm，400 mW)可以減少上頜擴弓時產(chǎn)生的疼痛[17]。Qamruddin等[18]研究顯示，半導(dǎo)體激光(940 nm，100 mW，7.5 J/cm2，GaAlAs激光)可以減少正畸牙受力時產(chǎn)生的疼痛，并顯著加速牙齒移動。

從技術(shù)層面講，激光的干預(yù)措施在研究中尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此，半導(dǎo)體激光在同一方面出現(xiàn)相反的研究結(jié)果可能是由于非標(biāo)準(zhǔn)化的激光使用方式所致。激光波長、功率、照射頻率均可能對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致最終結(jié)論不同。波長大小影響激光的穿透性，且波長大的激光不太可能產(chǎn)生直接的光化學(xué)效應(yīng)，能量也較低，因而不能產(chǎn)生熱效應(yīng)；另外，功率和激光照射的頻率也會影響照射組織吸收的總能量[19]。例如，同樣是研究半導(dǎo)體激光對下頜第一磨牙放置彈性分牙簧后疼痛的影響，Gupta等[15]的研究顯示，激光(940 nm，200 mW，GaAlAs激光，4 J/次，共16 J)照射后疼痛顯著減輕；而Martins等[20]的研究則顯示，激光(830 nm，100 mW，GaAlAs激光，3 J/次，共24 J)照射前后疼痛比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.132)；兩者除了激光的波長、功率與照射時間不同外，其他的試驗條件均類似，研究結(jié)果卻不一致，除臨床異質(zhì)性外，還應(yīng)考慮激光參數(shù)造成的異質(zhì)性。以目前的研究水平，還不能明確臨床使用激光的推薦參數(shù)。

3 促進(jìn)潰瘍愈合

正畸過程中托槽、弓絲、牽引鉤、結(jié)扎絲等可能造成唇頰黏膜潰瘍，使患者產(chǎn)生疼痛不適感，影響講話發(fā)音，產(chǎn)生對治療的不滿情緒。除了使用自鎖托槽、結(jié)扎圈、正畸保護(hù)蠟等方法外，激光照射也能減少疼痛，促進(jìn)潰瘍愈合。激光(660 nm，5 J/cm2，GaAlAs激光)能抑制牙周膜細(xì)胞內(nèi)腫瘤壞死因子-α、IL-1β、IL-6和IL-8的表達(dá)，并增加細(xì)胞內(nèi)環(huán)腺苷酸的濃度；另外，成纖維細(xì)胞在接受激光照射后，血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)顯著升高，證明激光照射具有促進(jìn)血管增殖、降低炎癥反應(yīng)的作用[21]。口腔黏膜炎大鼠接受半導(dǎo)體激光(810 nm，300 mW，18.75 J/cm2)照射后，血小板衍生生長因子BB和堿性成纖維細(xì)胞生長因子的表達(dá)水平均顯著升高[22]。激光對成纖維細(xì)胞有顯著的增殖作用，可促進(jìn)潰瘍愈合，對于正畸創(chuàng)傷性潰瘍來說，半導(dǎo)體激光可以減輕黏膜炎癥反應(yīng)，加速組織修復(fù)，是一種減輕潰瘍疼痛、促進(jìn)愈合的有效方法[23]。

4 減少牙根吸收

正畸導(dǎo)致的牙根吸收被認(rèn)為是一種由牙齒移動導(dǎo)致的不可避免的病理性結(jié)果，是破骨細(xì)胞在清除受壓液化壞死的牙周組織時引起的附加效應(yīng)[24]。約91%的牙齒在正畸中發(fā)生吸收致使牙根變短[25]。牙根吸收的程度與正畸治療時間的長短、牙根發(fā)育狀況、牙齒移動類型以及施力大小和方向等均有關(guān)。

半導(dǎo)體激光可以減少正畸牙牙根的吸收，加速牙齒移動，促進(jìn)骨質(zhì)形成[5,26-27]。動物實驗證明，使用半導(dǎo)體激光(810 nm，100 mW，75 J/cm2，GaAlAs激光)照射后實驗組大鼠的牙齒移動量大于未照射對照組，受力牙齒遠(yuǎn)中頰根表面的吸收凹陷體積顯著小于對照組，同時實驗組頜骨張力側(cè)有更明顯的骨質(zhì)形成[5]。其他報道顯示，激光能夠減少正畸牙牙根吸收[26-27]。但Ang Khaw等[28]的研究指出，目前尚不能認(rèn)為激光(660 nm，75 mW，3.6 J/cm2，GaAlAs激光)對正畸導(dǎo)致的牙根吸收有修復(fù)作用。半導(dǎo)體激光能否減少正畸源性牙根吸收以及有效的激光參數(shù)，還有待進(jìn)一步的研究。

5 輔助牙周病正畸

半導(dǎo)體激光對慢性牙周炎的治療有效[29]。半導(dǎo)體激光(810 nm，250 mW)可以提高牙齦成纖維細(xì)胞中堿性成纖維細(xì)胞生長因子的表達(dá)，而堿性成纖維細(xì)胞生長因子在牙周組織再生中占有重要地位，這可能是半導(dǎo)體激光促進(jìn)牙周組織再生的原因之一[30]。Ren等[31]的臨床隨機對照試驗顯示，半導(dǎo)體激光(940 nm，8.6 J/cm2)可以顯著降低有牙周病損正畸患者齦溝液中IL-1β、前列腺素E2和神經(jīng)肽P物質(zhì)的水平，緩解由正畸所致的疼痛，降低牙周組織炎癥程度。半導(dǎo)體激光對于存在牙周病損的正畸患者是一種有效的輔助治療手段。

6 提高種植體的穩(wěn)定性

自骨支抗系統(tǒng)被發(fā)明以來就在復(fù)雜病例的矯治中擔(dān)任重要角色。微種植體具有諸多優(yōu)點，如降低患者配合需求度、提供最大骨支抗、便于操縱以及容易植入和取出，但如何維持種植體穩(wěn)固是臨床醫(yī)師面臨的挑戰(zhàn)。

動物實驗證實，半導(dǎo)體激光照射可以增加鈦種植體與骨的接觸面積，幫助形成更好的骨結(jié)合[32]。半導(dǎo)體激光運用于種植體周圍黏膜，可有效控制炎癥，減少牙齦出血[33-34]。然而，激光是否能增加種植體穩(wěn)定性還存在爭議。Osman等[35]的臨床試驗顯示，半導(dǎo)體激光(910 nm，700 mW，42 J/cm2)可顯著減輕種植體周圍牙齦的炎癥程度，且半導(dǎo)體激光也可減少種植體的活動度，但數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.1592)，還需進(jìn)一步研究。

7 軟組織切割成形

血紅蛋白對半導(dǎo)體激光的吸收度很高，特別是氧合血紅蛋白，而羥磷灰石晶體對半導(dǎo)體激光的吸收度很低[36]。半導(dǎo)體激光作用于軟組織時，會發(fā)生一系列的反應(yīng)，包括組織的熱效應(yīng)、分解、凝固、蛋白質(zhì)變性及脫水，最終發(fā)生汽化、組織消失或者被切割，并有止血的作用；相比手術(shù)刀，激光可以更容易地切割，更精確地重塑口腔內(nèi)軟組織的形態(tài)，具有出血量少、疼痛感低、基本無需縫合的優(yōu)點[37]。雖然電刀切割同樣出血量少，但由于電刀切割時附帶熱損傷，可能造成牙齦及口腔黏膜下方的骨膜和牙槽骨壞死，存在延遲切口愈合的風(fēng)險[38]。適當(dāng)使用激光，不僅具有減少出血、術(shù)野清晰的優(yōu)點，還可以減少術(shù)中和術(shù)后的疼痛，促進(jìn)切口愈合，增加組織再生。

正畸治療患者佩戴托槽后，由于菌斑堆積、口腔內(nèi)菌群改變等，導(dǎo)致牙齦腫脹增生，肥大的牙齦進(jìn)一步妨礙口腔衛(wèi)生的維持，造成美觀方面的問題，并且影響牙齒移動，增加矯治后復(fù)發(fā)率[39]。常見處理方法為口腔衛(wèi)生宣教和齦上潔治，廣泛的、難以消除的牙齦增生往往需要手術(shù)切除。半導(dǎo)體激光可用于切除增生的部分牙齦，幫助維持口腔健康。激光切除多余的牙齦同樣能幫助暴露萌出不足的牙冠，輔助準(zhǔn)確地定位和黏接托槽[40]。在治療過程中或者去除托槽結(jié)束矯治時，正畸醫(yī)師常發(fā)現(xiàn)個別牙齒不符合微笑美學(xué)，原因可能是牙冠高度過短、齦緣形態(tài)不佳、牙齒長寬比例不協(xié)調(diào)以及齦乳頭腫脹等，為了美觀，患者可能需要接受冠延長或牙齦成形術(shù)。當(dāng)患者美觀要求高或需要精確細(xì)微的修復(fù)時，由于術(shù)野清晰、出血量少、便于精確操作，激光是較傳統(tǒng)手術(shù)刀片更好的選擇[41-42]。

8 暴露埋伏牙

半導(dǎo)體激光也可運用于埋伏牙的暴露。上頜尖牙的阻生率約為0.92%，是口腔內(nèi)除了第三磨牙以外埋伏率最高的牙齒[43]。上頜埋伏尖牙約有85%是腭側(cè)阻生，15%為頰側(cè)阻生，準(zhǔn)確定位阻生牙的方向和位置非常重要[44]。對于埋伏牙，常見的正畸處理方法是定位埋伏牙位置后，從唇頰側(cè)或者腭側(cè)切開翻瓣，暴露埋伏牙牙冠并黏接矯治器后進(jìn)行開放式或閉合式牽引。傳統(tǒng)方法是使用手術(shù)刀片切開翻瓣，導(dǎo)致大量出血，而黏接正畸附件時需要一個干燥清潔的環(huán)境，從手術(shù)切口滲出的血液會污染處理過后干燥的牙面，提高矯治器的脫落率。一旦黏接的矯治器在治療過程中脫落，患者不得不忍受痛苦，重新接受一次暴露埋伏牙的手術(shù) 。

當(dāng)埋伏牙位置比較表淺時，或是已經(jīng)通過其他方法使埋伏牙牙冠位于表淺位置時，推薦使用半導(dǎo)體激光照射埋伏牙區(qū)域后，再切除周圍軟組織暴露牙冠，黏接矯治器加力牽引[45]。使用激光照射后，患者疼痛感降低，而且出血量顯著減少，有利于黏接矯治器，降低脫落率[46]。但半導(dǎo)體激光在暴露埋伏牙方面的運用存在局限性，不適用于完全被骨質(zhì)覆蓋的埋伏牙，對于完全埋于骨組織的牙齒，仍然需要翻起頰側(cè)或腭側(cè)黏骨膜，去除覆蓋骨組織暴露牙冠[40]。

9 小 結(jié)

半導(dǎo)體激光具有止血、減少疼痛、控制炎癥、促進(jìn)組織再生等優(yōu)良性能，可以提升患者的就診體驗，提高治療效率，促進(jìn)牙齦美學(xué)，在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。激光對人體的治療機制和治療效果目前尚不明確。雖然功效眾多，但在已有的研究中，半導(dǎo)體激光也顯示出了一些不足。例如，半導(dǎo)體激光對降低正畸治療產(chǎn)生的疼痛效果不如機械振動[47]，在加速牙齒移動、促進(jìn)頜骨改建方面效果不如骨皮質(zhì)松解術(shù)[8]。由于半導(dǎo)體激光用于口腔疾病治療的時間較短，對其機制和功能方面的研究還不完善，缺乏足夠的證據(jù)支撐其療效，且目前尚無統(tǒng)一的使用參數(shù)和操作準(zhǔn)則，因此激光在正畸方面的運用和使用規(guī)范還有待進(jìn)一步研究。