Er：YAG激光治療種植體周圍炎的研究進展

宋 驍，徐 艷*，李 璐*

1南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院牙周科，2江蘇省口腔疾病研究重點實驗室，3江蘇省口腔轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)工程研究中心，江蘇 南京210029

種植體周圍炎是累及軟、硬組織的炎性損害，可引起種植體周圍進行性骨喪失，是引起種植修復(fù)失敗的主要原因［1-2］。種植體上的菌斑生物膜與宿主之間的免疫炎癥反應(yīng)是種植體周圍炎的主要病因和致病機制。因此，徹底清除種植體表面結(jié)石菌斑是治療種植體周圍炎的首要目標［3］。

傳統(tǒng)采用機械清創(chuàng)和化學(xué)藥物治療種植體周圍炎。機械清創(chuàng)主要包括手工刮治、超聲潔治、噴砂。手工刮治常采用塑料刮治器或鈦刮治器，超聲潔治采用非金屬工作尖。但這兩種方法清除菌斑結(jié)石時效率低下并且會損壞鈦種植體表面微結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生額外的化學(xué)污染。噴砂在狹窄的垂直骨缺損中應(yīng)用受限并可能改變種植體表面微結(jié)構(gòu)，此外還有引起皮下氣腫的風(fēng)險［4-7］。化學(xué)藥物多局部使用四環(huán)素類、甲硝唑類和洗必泰，但長期使用易導(dǎo)致細菌耐藥。為了獲得更佳的療效，激光逐步走進人們視野。當激光照射到組織表面，可以發(fā)生反射、散射、吸收或穿透。其中激光在水中的吸收率對激光在組織中的吸收程度和穿透深度有重要影響。激光在水中的吸收率低，在軟組織中有更大的穿透深度；激光在水中的吸收率高，在軟組織中穿透深度更小。激光可以發(fā)揮殺滅細菌、滅活細菌內(nèi)毒素、止血及光生物調(diào)節(jié)等作用［8］。根據(jù)激光在組織中的穿透深度，口腔中常用激光可以分為表面吸收型激光（激光被組織表層吸收，不能穿透進入組織深部）：CO2激光、Er：YAG激光；組織穿透型激光（激光可以穿透進入組織深部）：摻釹釔鋁石榴石（neodymium-doped yttrium aluminum garnet，Nd：YAG）激光、二極管激光。Nd：YAG激光、CO2激光、二極管激光可有效殺菌，但是可能對種植體表面造成熱力學(xué)損害，改變鈦種植體的表面微貌［9-11］。Er：YAG激光可有效切除軟硬組織，有較強的殺菌以及清除內(nèi)毒素和外毒素的作用。此外，由于其在水中有較高的吸收率，可減少對周圍組織熱損傷［8］。因此Er：YAG激光在種植體周圍炎的治療中有廣闊應(yīng)用前景。

本文就目前Er：YAG激光治療種植體周圍炎的體外研究以及臨床研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 Er：YAG激光對種植體周圍組織的熱損傷

種植體與周圍骨組織形成骨結(jié)合且種植體周圍血運很少，激光照射種植體產(chǎn)生的熱可通過種植體傳導(dǎo)給骨組織而造成骨組織熱損傷。Eriksson等［12］通過一系列研究指出骨組織溫度升高10℃且持續(xù)10 s會導(dǎo)致骨結(jié)構(gòu)永久改變。因此骨組織的升溫幅度需控制在10℃以內(nèi)。

現(xiàn)有研究表明，Er：YAG激光對種植體表面及種植體周圍組織不會造成明顯熱損傷。Monzavi等［10］比較了利用CO2激光、二極管激光、Nd：YAG激光、Er：YAG激光進行種植體表面清創(chuàng)時種植體表面的溫度變化。研究者將種植體植入羊下頜骨骨塊，每個種植體的頰側(cè)做一垂直骨缺損，骨塊放入37℃水浴中模擬體內(nèi)口腔情況。用K型熱電偶記錄種植體3個位點（根尖部/根中部/根冠方）的溫度變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Er：YAG激光照射下，種植體表面溫度變化保持在10℃以內(nèi)。但是在CO2、Nd：YAG和二極管激光照射下，種植體根尖部溫度變化超過10℃。研究者指出Er：YAG激光用于種植體周圍炎的治療是較為安全的。但是在應(yīng)用Nd：YAG、二極管，特別是CO2激光時應(yīng)注意預(yù)防熱損傷。

Er：YAG激光照射種植體引起的升溫與種植體的理化特性、激光能量參數(shù)、照射角度、照射時間以及冷卻措施等因素有關(guān)。Matys等［13］將3個直徑為3.2、4.5、6.0 mm的純鈦種植體和3個直徑為3.2、4.5、6.0 mm的鈦合金（由鈦、鋁和釩組成的合金）種植體植入豬肋骨，予以不同強度、不同時間的Er：YAG激光照射，測量種植體的溫度改變。實驗指出隨著激光功率增加、種植體直徑減小，種植體表面溫度升高越快。鈦合金種植體表面升溫較純鈦種植體快。Er：YAG激光能量參數(shù)設(shè)置為100 mJ/pulse、10 Hz，照射30 s時不會引起種植體周圍骨組織熱損傷且能對種植體表面起到有效殺菌消毒的效果。該體外實驗強調(diào)了選擇激光能量參數(shù)時將種植體的理化性質(zhì)（如種植體材料的導(dǎo)熱性和種植體直徑）考慮在內(nèi)的重要性。在另一項研究中［14］，研究者探究了用3種不同能量參數(shù)的Er：YAG激光（激光能量參數(shù)設(shè)置為100 mJ/pulse，10 Hz；150 mJ/pulse，10 Hz；200 mJ/pulse，10 Hz）對種植體表面進行清創(chuàng)時，種植體的溫度變化。該體外實驗激光照射時間為120 s，伴有水冷。研究發(fā)現(xiàn)，由于有水的冷卻作用，種植體激光處理后的溫度低于種植體的初始溫度。在伴有水冷的情況下，激光能量從100 mJ/pulse提高到200 mJ/pulse均具有可靠的安全性。由此可見水冷可顯著降低Er：YAG激光治療種植體周圍炎時發(fā)生熱損傷的風(fēng)險。

2 Er：YAG激光對種植體表面特性的影響

種植體表面特性主要包括表面形貌、粗糙度、親水性。這些因素彼此之間密切關(guān)聯(lián)并且共同影響種植體的生物相容性，對種植體的預(yù)后和成功有重要作用。表面形貌、粗糙度和親水性一方面影響細菌的黏附［15-18］；另一方面亦影響血小板的黏附和活化，血小板活化后選擇性分泌的各種趨化因子、生長因子最終影響骨結(jié)合［19］。軟硬組織的整合主要受親水性的影響，但是菌斑污染種植體表面會降低種植體的表面自由能從而減弱親水性并且對細胞具有毒性作用。因此需要徹底清除種植體表面的菌斑等污染物但是盡量減少對種植體表面形貌和粗糙度的不利影響，同時不對種植體表面造成額外的化學(xué)污染。

2.1 Er：YAG激光對種植體表面形貌和粗糙度的影響

種植體的表面形貌與粗糙度的關(guān)系密切。粗糙度增加可以增加血小板黏附和活化，釋放多種生長因子和細胞因子，深刻影響著種植體周圍新生血管模式，促進創(chuàng)傷愈合及骨結(jié)合［20-22］。但是粗糙度增加亦會促進菌斑附著，增大清除種植體表面菌斑的難度。Albrektsson和Wennerberg將表面粗糙度分為4種：光滑表面，粗糙度值＜0.5 μm；最低限度粗糙表面，粗糙度值0.5～1.0 μm；中等粗糙表面，粗糙度值1.0～2.0 μm；粗糙表面，粗糙度值＞2.0 μm。他們建議種植體理想粗糙度范圍在1.0～1.5 μm之間［23］。

鈦種植體表面微貌受Er：YAG激光熱效應(yīng)的影響。以往一系列研究探究了低脈沖頻率10 Hz的Er：YAG激光對種植體表面微貌和粗糙度的影響。Er：YAG激光能量參數(shù)設(shè)置為60 mJ/pulse、10 Hz，照射時間2 min時陽極氧化種植體表面形貌較穩(wěn)定；設(shè)置為140 mJ/pulse、10 Hz，照射時間2 min時噴砂酸蝕種植體表面形貌較穩(wěn)定；設(shè)置為100 mJ/pulse、10 Hz，照射時間1 min時羥磷灰石涂層和氟化物改性TiO2噴砂種植體表面形貌較穩(wěn)定［24-25］。Takagi等［26］研究了脈沖頻率20 Hz的Er：YAG激光對種植體表面微貌的影響。Er：YAG激光能量參數(shù)設(shè)置為40 mJ/pulse、20 Hz，在伴水冷非接觸式照射噴砂酸蝕表面的種植體時，可以在不改變種植體表面微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上有效清除種植體表面的鈣化沉積物。Tanjguchi等［27］研究了高脈沖頻率30 Hz的Er：YAG激光對鈦種植體表面微貌的影響。Er：YAG激光能量參數(shù)設(shè)置為50 mJ/pulse、30 Hz，照射時間10 s時噴砂酸蝕種植體表面出現(xiàn)明顯的熔融改變。由于鈦的熔點為1 668℃，這個現(xiàn)象意味著高脈沖頻率激光被鈦表面吸收，在照射點產(chǎn)生非常高的溫度。但在同樣能量參數(shù)設(shè)置以及更長的照射時間下，伴有水冷的種植體表面無明顯改變。Matys等［28］將Er：YAG激光能量參數(shù)設(shè)置為50 mJ/pulse、30 Hz，照射時間1 min，但是伴有水冷時，種植體表面未見明顯熔融及裂紋。這兩項研究強調(diào)應(yīng)用高脈沖頻率30 Hz的Er：YAG激光治療種植體周圍炎時，水冷對于減少激光對種植體表面熔融改變有重要作用。

臨床中患有種植體周圍炎的種植體表面黏附有菌斑生物膜。為模擬體內(nèi)的情況，研究者構(gòu)建了伴放線聚集桿菌黏附于噴砂酸蝕表面種植體的體外模型，用以探究Er：YAG激光（100 mJ/pulse，10 Hz，照射時間1 min）清創(chuàng)對種植體表面的改變。結(jié)果顯示，該能量參數(shù)設(shè)置下的Er：YAG激光并不會改變種植體表面微貌［29］。

總結(jié)現(xiàn)有的體外研究可以發(fā)現(xiàn)，低脈沖頻率的Er：YAG激光對種植體表面微貌及粗糙度無明顯改變。此外，配合水冷，可以明顯減少高脈沖頻率的Er：YAG激光對種植體表面微貌的改變。

2.2 Er：YAG激光對種植體表面親水性的影響

種植體表面的親水性利于血小板的黏附與活化［30］，血小板活化后選擇性分泌的各種趨化因子、生長因子，會影響早期炎癥反應(yīng)和骨再生并最終影響與骨結(jié)合有關(guān)的骨愈合過程［31-32］。種植體的親水性用接觸角的大小來度量，接觸角越小親水性越好。Nader等［33］在體外研究了激光對未被細菌污染的噴砂酸蝕種植體表面親水性的影響，發(fā)現(xiàn)Er：YAG激光在能量參數(shù)100 mJ/pulse、10 Hz，照射時間60 s，伴水冷的情況下可以增加種植體表面親水性。然而該實驗針對的是未被細菌污染的種植體，對于已被細菌污染的種植體，Er：YAG激光照射是否可以恢復(fù)甚至改善親水性還無法知曉，有待日后進一步探索。

3 Er：YAG激光對種植體表面生物相容性的影響

種植體表面黏附的菌斑生物膜會降低種植體表面的生物相容性，眾多研究者進行了一系列體外實驗以評估Er：YAG激光對受菌斑污染的種植體表面的清創(chuàng)效果。研究指出，在無螺紋的光滑鈦片表面，Er：YAG激光的菌斑清除效果優(yōu)于塑料刮治器［34］。在無螺紋的噴砂酸蝕鈦片表面，Er：YAG激光的菌斑清除效果弱于各種傳統(tǒng)的器械，如鈦刷、碳纖維刮治器［35］。然而在一項針對有螺紋的種植體表面的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)Er：YAG激光的清創(chuàng)效果優(yōu)于傳統(tǒng)的器械，如各種手工刮治器、鈦刷以及超聲器械［14］。現(xiàn)有結(jié)果提示，在無螺紋的種植體表面，其清創(chuàng)效果并沒有優(yōu)于大部分的傳統(tǒng)清創(chuàng)方式。但是在具備螺紋的種植體表面，激光可能更容易進入螺紋之間的深部進行清創(chuàng)，因此相對于傳統(tǒng)器械有更大優(yōu)勢。因此，針對不同表面類型的種植體，可能需要選擇不同的清創(chuàng)方式以獲得最佳的菌斑清除效果。

眾多Er：YAG激光對種植體表面生物相容性的研究一方面評估Er：YAG激光對種植體表面菌斑的清除效果，另一方面評估Er：YAG激光處理種植體后，細胞對種植體表面再次黏附、生長、分化的影響。此方面的研究較為零散，由于種植體表面特征不一致，使用的激光參數(shù)不一致，使用的細胞種類不一致，難以達成一致結(jié)論。針對噴砂酸蝕處理的種植體表面，實驗表明在伴有水冷的情況下，使用160 mJ/pulse、20 Hz或者80 mJ/pulse、20 Hz的Er：YAG激光處理鈦片后，會改變種植體的表面結(jié)構(gòu)，對MG-63成骨樣細胞的附著和增殖造成不利影響［36］。然而另一項針對黏附有齦下菌斑的中等粗糙鈦片的研究發(fā)現(xiàn)［37］，在伴有水冷的情況下，使用150 mJ/pulse、12 Hz的Er：YAG激光處理鈦片后，菌斑面積控制在0.03%以下，鈦片表面未顯示明顯變化，Saos-2人成骨肉瘤細胞可再次附著生長于鈦片表面，其生長、黏附和成骨分化能力均未受到影響。雖然Er：YAG激光處理后是否可以讓種植體表面保持良好的生物相容性還有爭議，但現(xiàn)有結(jié)果提示，臨床使用Er：YAG激光治療種植體周圍炎時應(yīng)對能量參數(shù)的設(shè)置保持更加謹慎的態(tài)度。后期的研究需要針對激光參數(shù)設(shè)置、種植體表面類型、使用的研究細胞進行分組，獲取更多的證據(jù)，為指導(dǎo)臨床提供可靠依據(jù)。

4 Er：YAG激光治療種植體周圍炎的臨床療效

John等［38］使用Er：YAG激光（能量參數(shù)設(shè)置為100 mJ/pulse、10 Hz）對兩段式鋯種植體進行了種植體周圍炎的非手術(shù)治療，并對長期效果進行了評估，平均隨訪時間達32.8個月。研究者將疾病消退定義為種植體周圍無探診出血、探診深度＜6 mm。隨訪結(jié)果顯示Er：YAG激光在種植體水平上疾病消退率達到50.0%。另一個研究團隊利用Er：YAG激光（能量參數(shù)設(shè)置為50 mJ/mm2）對種植體周圍炎患者進行再生性手術(shù)治療［39］。術(shù)中利用Er：YAG激光進行種植體表面清創(chuàng)以及種植體周圍肉芽組織的清除。研究發(fā)現(xiàn)術(shù)前探診深度超過6 mm的位點，在12個月后平均探診深度減少到3.5 mm。目前臨床研究顯示，使用Er：YAG激光治療種植體周圍炎可以使疾病得到改善。

Er：YAG激光價格較為昂貴，為此許多研究者探索相對于傳統(tǒng)的種植體清創(chuàng)方法，Er：YAG激光是否具有更佳的療效。Schwarz等［40］為此進行了一系列手術(shù)治療種植體周圍炎的臨床研究。治療過程包括翻瓣、清除肉芽組織、種植體表面成形，骨內(nèi)種植體表面清創(chuàng)。種植體表面清創(chuàng)隨機選擇①Er：YAG激光（能量參數(shù)設(shè)置為100 mJ/pulse，11.4 J/cm2，10 Hz）；②塑料刮治器結(jié)合棉球擦拭及無菌生理鹽水沖洗。骨內(nèi)缺損用骨粉填充，并用天然膠原膜覆蓋。他們在基線、術(shù)后6個月、術(shù)后1年、術(shù)后2年、術(shù)后7年進行隨訪檢查并記錄臨床參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)術(shù)后6個月、術(shù)后1年、術(shù)后2年、術(shù)后7年隨訪，兩種清創(chuàng)方式在探診出血減輕和臨床附著水平增加方面都無明顯差異。因此，最初的清創(chuàng)方式也許并不會對種植體周圍炎的術(shù)后療效產(chǎn)生較大影響。然而，王鴻烈教授團隊最新的臨床研究發(fā)現(xiàn)，Er：YAG激光輔助清創(chuàng)可以對種植體周圍炎的再生性手術(shù)治療產(chǎn)生額外的臨床獲益［8］。研究者將24例伴有垂直型骨缺損的種植體周圍炎患者隨機分為實驗組和對照組。兩組患者的手術(shù)過程均包括翻瓣、機械清創(chuàng)、種植體成形、骨粉移植，最后用脫細胞真皮基質(zhì)膜進行覆蓋。實驗組相對于對照組額外使用Er：YAG激光對種植體表面及周圍組織進行清創(chuàng)。術(shù)后6個月進行臨床再次評估。結(jié)果顯示實驗組相對于對照組，牙周探診深度顯著減少。這項研究揭示種植體周圍炎的再生治療中，Er：YAG激光診療提供了額外的臨床獲益。這兩項研究中，患者病損部位的基線水平不一致，并且王鴻烈團隊使用Er：YAG激光時，不僅僅局限于種植體表面的清創(chuàng)（能量參數(shù)設(shè)置為50 mJ/pulse、25 Hz），還利用激光進行種植體周圍肉芽組織的清除。此外，低能量激光（30mJ/pulse）的光生物調(diào)節(jié)作用也應(yīng)用種植體周圍組織的處理?；谀壳坝邢薜男畔?，沒有足夠證據(jù)表明激光治療種植體周圍炎比傳統(tǒng)方式在療效上更有優(yōu)勢?，F(xiàn)有的研究存在研究樣本較少、隨訪時間較短、患者病損部位的基線水平不一致、患者種植體種類不一致、以及具體術(shù)式不一致的問題。因此，還需要大量高質(zhì)量的臨床研究揭示這一問題。

5 結(jié)語與展望

Er：YAG激光憑借其獨特的物理特性可以彌補傳統(tǒng)治療方式的不足，有其獨特的優(yōu)勢和價值。在適當參數(shù)設(shè)置和操作規(guī)程下對種植體及種植體周圍組織不會產(chǎn)生明顯損害。臨床上Er：YAG激光治療種植體周圍炎也可以取得一定治療效果。但是現(xiàn)有的證據(jù)無法說明Er：YAG激光是否可以替代傳統(tǒng)的治療方式。此外，一項評估各種非手術(shù)方法治療種植體周圍炎的成本效益研究指出，選擇Er：YAG激光單一療法治療種植體周圍炎相對于噴砂、機械清創(chuàng)以及機械清創(chuàng)聯(lián)合抗生素這三種非手術(shù)治療方法，并不是一個更有經(jīng)濟價值的治療策略［41］。在臨床制定方案的時候，需要針對種植體的表面類型、Er：YAG激光的物理特性、患者經(jīng)濟情況進行綜合考量，以獲得較為滿意的治療效果。