激光技術(shù)在口腔疾病治療與口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展

李曉雪 侯曉薇 樊世鋒

激光能夠有效穿透人體口腔的硬組織和軟組織。口腔疾病治療的激光系統(tǒng)分為以下幾種：準(zhǔn)分子激光（308 nm）、氬+激光（488 nm與512 nm）、氦氖激光（633 nm）、二極管激光（780～820 nm）、摻釹釔鋁石榴石（Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet,Nd:YAG）激光（1 064 nm）、摻鉺釔鋁石榴石（Erbium-doped Yttrium Aluminum Garnet,Er:YAG）激光（2 940 nm）和 CO2激光（10 600 nm）[1]。激光使口腔組織或材料升溫、凝固、汽化。激光在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最早開(kāi)始應(yīng)用于普外科、皮膚科、眼科等，研究表明，其可以作為一種用于醫(yī)學(xué)診斷、手術(shù)和生理研究的高效工具[2]。隨著研究人員對(duì)激光理論與技術(shù)的不斷突破，激光已經(jīng)在口腔疾病治療[3-4]與口腔修復(fù)領(lǐng)域[5-6]發(fā)揮著重要的角色。牙體、牙髓、牙周疾病與口腔修復(fù)是口腔醫(yī)學(xué)的兩個(gè)重要分支，因此，筆者結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對(duì)激光在牙體、牙髓、牙周疾病以及口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展作一綜述。

1 激光技術(shù)在牙體、牙髓疾病治療中的應(yīng)用研究

牙體、牙髓疾病主要是因根管系統(tǒng)微生物感染所致，臨床中常采用的根管沖洗法僅能消除牙本質(zhì)中160 μm深度的細(xì)菌，難以有效殺滅殘留牙本質(zhì)深層的細(xì)菌，例如，高度耐藥細(xì)菌（如糞腸球菌）的穿透深度能超過(guò)1 000 μm。同時(shí)，牙體、牙髓術(shù)后引起的疼痛屬于常見(jiàn)的并發(fā)癥，它表現(xiàn)為疼痛、腫脹或兩者兼有。如何有效解決牙體、牙髓治療歷程中的疼痛癥狀是牙科領(lǐng)域面臨的主要問(wèn)題之一。

自從Weichmann等[7]在1972年首次報(bào)道了激光技術(shù)在牙體、牙髓疾病治療中的應(yīng)用以來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始嘗試使用激光治療來(lái)輔助傳統(tǒng)的根管治療。研究表明，激光治療通過(guò)產(chǎn)生局部高溫使細(xì)菌失活，可有效克服消毒液穿透深度不足的問(wèn)題[8]。Romeo等[9]經(jīng)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，二極管激光比常規(guī)根管消毒更能顯著降低附著在根管內(nèi)壁上的糞腸球菌數(shù)量。有學(xué)者通過(guò)將牙體、牙髓疾病患者分組的方式，在對(duì)照組中采用常規(guī)根管治療法，在試驗(yàn)組中使用“常規(guī)根管治療+激光治療”的方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組具有更高的治療有效率、患者滿意度，以及更低的疼痛率[10-11]。這表明在牙體、牙髓疾病的常規(guī)治療基礎(chǔ)上，使用激光治療能夠?qū)崿F(xiàn)更佳的治療效果。

不同波長(zhǎng)的激光系統(tǒng)用途存在著差異。準(zhǔn)分子與氬+激光主要用于根管成形，氦氖與二極管激光系統(tǒng)主要用于激光多普勒血流監(jiān)測(cè)、脫敏與根管消毒。Nd:YAG激光系統(tǒng)除了用于脫敏與根管消毒外，還可以用于牙髓摘除。Er:YAG激光系統(tǒng)用于牙髓切除、根管成型及消毒，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的CO2激光系統(tǒng)則主要用于脫敏、蓋髓與牙髓摘除。

從激光波長(zhǎng)的角度講，近年來(lái)，通過(guò)降低波長(zhǎng)為600～970 nm激光的能量輸出密度的低強(qiáng)度激光療法（low-level laser therapy,LLLT）已在牙科中用于鎮(zhèn)痛、抑制炎癥和促進(jìn)組織愈合[12-13]。多項(xiàng)研究成果表明，LLLT在牙體、牙髓疾病治療中主要通過(guò)促進(jìn)血管舒張、增加三磷酸腺苷和皮質(zhì)醇水平、抑制炎癥從而顯著減輕患者的疼痛癥狀[14-15]。然而，需要說(shuō)明的是，由于激光波長(zhǎng)是影響其穿透深度的主要因素，因此，在牙體、牙髓疾病治療中，LLLT在不同牙組織中是否總能達(dá)到有效的穿透深度仍需進(jìn)一步研究[16]。

2 激光技術(shù)在牙周治療中的應(yīng)用研究

牙周炎是指因局部因素（細(xì)菌侵犯）引起牙周組織的慢性炎癥，嚴(yán)重者將不能保留牙齒。激光最早于1991年被引入到牙周治療領(lǐng)域中。隨著激光技術(shù)與臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展，激光輔助治療已逐漸成為牙周炎非手術(shù)治療的一部分。與傳統(tǒng)牙周手術(shù)相比，激光治療能夠?qū)崿F(xiàn)組織消融、汽化、止血和袋內(nèi)消毒。目前，激光在牙周炎治療中有較多臨床應(yīng)用，包括非手術(shù)和手術(shù)牙周治療、種植體周圍疾病的治療、牙齦切除和牙冠延長(zhǎng)術(shù)[17-18]。已有研究表明，包括二極管和CO2激光在內(nèi)的紅外激光，能夠有效促進(jìn)牙周傷口的愈合和再生，實(shí)現(xiàn)徹底清創(chuàng)[19]。有臨床試驗(yàn)已經(jīng)證明，Er:YAG激光能夠有效去除體外結(jié)石與毒素，改善牙周健康指標(biāo)和炎性指標(biāo)水平[20]。同時(shí)，通過(guò)采用激光治療輔助根管治療的方法，能夠有效提升患者牙周體感功能、抑制術(shù)后炎癥的發(fā)生[21]。

2.1 在牙周疾病的類型方面 當(dāng)激光治療被單獨(dú)或輔助慢性牙周炎的常規(guī)治療時(shí)，一些研究證明了激光治療的有效性。在中度與重度牙周炎治療中，Nd:YAG或Er:YAG激光輔助的常規(guī)治療，在發(fā)病牙周健康指標(biāo)方面具有良好效果[22]。范崇巍[23]指出使用激光聯(lián)合牙周翻瓣術(shù)的方案，能夠促進(jìn)患者牙周組織與牙根面的貼合，顯著提升重度牙周炎的治療效果。這表明激光輔助牙周炎治療比常規(guī)牙周治療更有效。

然而，根據(jù)美國(guó)牙周病學(xué)會(huì)公布的調(diào)查顯示，在激光輔助的中度與重度牙周炎治療中，患者的修復(fù)與再生反應(yīng)是否有更好的益處仍然沒(méi)有定論[24]。

2.2 在種植體周圍疾病方面 筆者通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)目前缺乏關(guān)于激光輔助治療種植體周圍黏膜炎患者的研究。尚無(wú)充分的證據(jù)來(lái)支持激光在該類疾病治療中的優(yōu)勢(shì)。在有限的文獻(xiàn)中，僅能表明激光輔助治療在短期內(nèi)對(duì)于種植體周圍炎癥具有臨床益處，但長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)尚不明確[25]。同時(shí)，激光在治療種植體周圍疾病中也存在著爭(zhēng)議，其原因主要為：（1）種植體周圍感染是由多種因素導(dǎo)致的，其中包括種植體的宿主因素；（2）激光的基本屬性（波長(zhǎng)、功率、波形、入射角度等）和治療次數(shù)，也將對(duì)最終治療結(jié)果造成較大影響[2]。

2.3 在牙齦清創(chuàng)方面 一般認(rèn)為激光能夠?qū)崿F(xiàn)牙根表面的清創(chuàng)，但不能有效作用于牙周袋軟組織。例如，根據(jù)美國(guó)牙周病學(xué)會(huì)公布的研究效果，無(wú)論將激光作為單一治療還是輔助根面平整治療，目前的醫(yī)學(xué)證據(jù)仍不足以說(shuō)明激光能有效用于牙齦清創(chuàng)[26-27]。同時(shí)，在一項(xiàng)涉及10個(gè)臨床試驗(yàn)的報(bào)道中，只有2個(gè)試驗(yàn)表明Nd:YAG激光能夠有效減少牙齦下的微生物數(shù)量（相比于根面平整），而其余試驗(yàn)則表現(xiàn)為差異不顯著[28]。

上述研究結(jié)果表明，在將激光治療與根面平整進(jìn)行單獨(dú)比較時(shí)，有時(shí)臨床數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)矛盾。一些結(jié)果表明激光治療比根面平整有明顯的優(yōu)勢(shì)，但另一些試驗(yàn)結(jié)果卻顯示兩者的差異并不明顯[28]。因此，仍需要進(jìn)一步的研究來(lái)確定激光治療輔助的根面平整是否能實(shí)現(xiàn)令人信服的效果（相比于單獨(dú)一種療法）。

3 激光技術(shù)在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

隨著新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，口腔修復(fù)行業(yè)也發(fā)生著數(shù)字化的技術(shù)革新，使修復(fù)體的制造工藝在傳統(tǒng)的失蠟法基礎(chǔ)上，引入了數(shù)字化銑削法（computer-aided design and computer-aided manufacturing,CAD/CAM）[28]。由于CAD/CAM受限于切割工具，且存在著材料浪費(fèi)、刀具磨損的問(wèn)題，不可避免地提高了制造成本。因此，隨著激光技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，具有精度高、制造效率快的選擇性激光燒結(jié)法（selective laser sintering,SLS）被用于種植體的制造[29]。SLS基于材料3D打印的方法，是一種很有前途的制造工藝。它利用聚焦的高能激光束，逐層使粉末材料發(fā)生熔融與凝固，將粉末制造成所需樣品[30]。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以高效利用多種材料，制造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的三維幾何構(gòu)件，其對(duì)于牙科口腔修復(fù)領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值。

3.1 在種植體制造方面 研究表明，SLS與傳統(tǒng)的失蠟法相比，前者得到的成形件所釋放的金屬離子更少，具有更優(yōu)良的生物相容性。同時(shí)，SLS所制造的成形件的抗變形能力與延伸率也更佳[31]。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，基于SLS制造的成形件也具有良好的理化性能、可靠的修復(fù)體邊緣密合度以及較強(qiáng)的耐腐蝕性能[32]。需要說(shuō)明的是，部分研究表明，盡管SLS制造的成形件的金瓷結(jié)合強(qiáng)度弱于傳統(tǒng)失蠟法，但仍滿足牙科學(xué)匹配性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的要求[30]。SLS與CAD/CAM相比，其所得產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)上會(huì)存在少量微孔隙，并存在殘余應(yīng)力[33]。因此，在SLS制造種植體的流程中，應(yīng)優(yōu)化激光燒結(jié)的參數(shù)，從而強(qiáng)化微觀結(jié)構(gòu)與消除氣孔，以確保其滿足口腔修復(fù)要求的綜合性考量。

需要說(shuō)明的是，由于CAD/CAM生產(chǎn)的成形件幾乎不存在孔隙，因而其具有更佳的力學(xué)性能[34]。因此，為了強(qiáng)化由SLS制造種植體的力學(xué)性能，一些研究提出了通過(guò)使用激光束傾斜的方法，能夠使種植體在不同方向上獲得較高的力學(xué)強(qiáng)度[35]，不過(guò)這種方法仍處于初步探索階段。

3.2 在牙冠制造方面 很多研究表明，通過(guò)傳統(tǒng)失蠟法和CAD/CAM所得到的牙冠存在著邊緣間隙值較大的問(wèn)題[36]。因此，研究人員討論了由SLS制造的60個(gè)金屬烤瓷冠的口腔修復(fù)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)飾面陶瓷邊緣剝落的問(wèn)題，綜合分析認(rèn)為SLS制造的金屬烤瓷冠具有不錯(cuò)的臨床應(yīng)用價(jià)值[37]。同時(shí)，考慮到保障牙冠的邊緣擬合是成功固定修復(fù)體的關(guān)鍵，基于此，研究人員將18個(gè)由SLS所得的金屬冠與18個(gè)鑄造金屬牙冠進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由SLS制造的金屬牙冠的邊緣間隙寬度更小，更能滿足臨床口腔修復(fù)應(yīng)用的要求[38]。鑒于口腔醫(yī)學(xué)中缺少關(guān)于激光對(duì)貼面、牙冠和嵌體抗菌效果、修復(fù)體拉伸強(qiáng)度影響的研究，Tisler等[39]通過(guò)對(duì)經(jīng)變形鏈球菌污染后的全瓷貼面、牙冠和嵌體進(jìn)行光動(dòng)力療法（photodynamic therapy,PDT）（二極管激光）處理后，發(fā)現(xiàn)激光照射不僅能夠顯著降低牙科材料表面的鏈球菌數(shù)量，而且能提高嵌體組的粘合強(qiáng)度，強(qiáng)化修復(fù)體的力學(xué)性能。

3.3 在牙橋制造方面 一項(xiàng)電化學(xué)分析表明，相比于鑄造所得到的修復(fù)體，基于SLS法制備的樣品具有更低的腐蝕電流密度和更高的極化電阻，這表明SLS所制造的牙橋修復(fù)體具有良好的耐腐蝕性能[40]。由于在SLS法制造的牙橋修復(fù)體微觀結(jié)構(gòu)上通常會(huì)存在影響其力學(xué)性能的少量微孔隙（缺陷），因此，將牙橋修復(fù)體進(jìn)行燒結(jié)處理可能會(huì)有效去除微孔隙及殘余應(yīng)力。基于這種思路，研究人員將由SLS與CAD/CAM分別制造的牙橋樣品均進(jìn)行燒結(jié)處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SLS不僅能夠強(qiáng)化修復(fù)體抗拉強(qiáng)度（相比于CAD/CAM），而且能夠提高樣品的相對(duì)密度[41]。

為了進(jìn)一步優(yōu)化SLS法制造牙橋修復(fù)體的綜合性能，部分研究人員也基于一系列的力學(xué)測(cè)試及微觀結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)SLS制造的合金牙冠、牙橋經(jīng)打磨與噴砂處理后，能夠顯著強(qiáng)化樣品力學(xué)強(qiáng)度、金屬-瓷的化學(xué)結(jié)合力，從而提升金屬烤瓷修復(fù)體的各項(xiàng)性能[42]。同時(shí)，為了構(gòu)建SLS制備口腔修復(fù)體的全流程方法，Tulica等[43]在一項(xiàng)研究中詳細(xì)介紹了制造種植體、牙冠、牙橋過(guò)程中的相關(guān)操作及所需參數(shù)。

需要說(shuō)明的是，在使用SLS制造種植體、牙冠、牙橋的流程中，激光發(fā)射器的設(shè)置參數(shù)是十分重要的，不合理的激光參數(shù)將會(huì)對(duì)修復(fù)體表層的結(jié)構(gòu)致密度、三維結(jié)構(gòu)的精確性造成影響。

4 小結(jié)和展望

目前，口腔疾病治療多采用激光輔助常規(guī)療法的方式。究其原因，除了考慮到治療效果外，激光治療的成本相對(duì)較高也是一個(gè)重要因素。影響激光治療是否僅以輔助方式用于口腔疾病治療的關(guān)鍵問(wèn)題便是，激光是否可以提供比傳統(tǒng)治療法更好的效果與可接受的醫(yī)療費(fèi)用。對(duì)于激光治療效果而言，目前醫(yī)學(xué)界對(duì)于激光治療的認(rèn)識(shí)，整體上仍處于初級(jí)階段。具有不同波長(zhǎng)和脈沖寬度的激光可能會(huì)存在差異化的口腔適用場(chǎng)景，因此未來(lái)應(yīng)當(dāng)更進(jìn)一步研究對(duì)于不同口腔疾病的最佳激光使用參數(shù)，從而提供更加合理化的治療方案。（2）對(duì)于較高的激光治療成本而言，在口腔疾病治療中，需要考慮一個(gè)問(wèn)題是，相比于傳統(tǒng)的口腔疾病治療方法，激光是否能夠提供更佳的預(yù)期效果？如果是，則需要考慮使用激光技術(shù)，反之亦反。同時(shí)，從醫(yī)保角度講，盡管不同地區(qū)的醫(yī)保報(bào)銷范圍具有差異化，但隨著我國(guó)醫(yī)保政策的持續(xù)深化發(fā)展，相信在口腔疾病中使用低費(fèi)用的激光治療方案的時(shí)候也會(huì)很快到來(lái)。

根據(jù)本文所涉及的研究結(jié)果可知，在激光用于種植體周圍黏膜炎的治療中，激光在短期內(nèi)具有明顯的臨床益處。然而，其是否存在長(zhǎng)期的臨床益處，現(xiàn)有的臨床研究仍不能有效解決這一問(wèn)題。因此，在未來(lái)的試驗(yàn)探索中，為了獲取更準(zhǔn)確的臨床結(jié)果，治療方案應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，并結(jié)合對(duì)照試驗(yàn)組，對(duì)激光是否具有長(zhǎng)期性的臨床優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綜合性評(píng)估。

激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一是能夠在最大限度上減少制造過(guò)程中的人為因素，從而保證與預(yù)期一致的修復(fù)質(zhì)量。伴隨著牙科數(shù)字化和口腔掃描技術(shù)的不斷發(fā)展，激光制造將會(huì)在個(gè)性化口腔修復(fù)中起到重要角色。相比于失蠟法和CAD/CAM，利用激光制造的口腔修復(fù)體具有精度高與優(yōu)良的理化性能、生物兼容性的特點(diǎn)。筆者認(rèn)為在未來(lái)的種植體制造中，為了探索出一個(gè)更佳的口腔修復(fù)方案，應(yīng)該將SLS與CAD/CAM有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)既能強(qiáng)化成形件力學(xué)強(qiáng)度，又能提高產(chǎn)品制造效率的目的。同時(shí)，從制造粉末角度講，研究粉末的諸如粒度分布、流動(dòng)性特征、堆積密度等參數(shù)對(duì)修復(fù)體各項(xiàng)性能的影響，可能也是提升SLS普適性的有效思路。