鉺激光在口腔種植中的應(yīng)用

昝世蒙 天津市河?xùn)|區(qū)中山門(mén)街社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心口腔科 （天津 300181）

內(nèi)容提要： 鉺激光是一種波長(zhǎng)為2.94μm的固體脈沖激光，其波長(zhǎng)恰好位于水的最高吸收峰值，理論上可以理想地引起淺層皮膚的快速升溫，從而達(dá)到剝除表皮、祛斑祛皺、切割軟硬組織等效果。近年來(lái)，隨著激光物理技術(shù)的不斷進(jìn)步和新型治療理念的催生，激光醫(yī)學(xué)已廣泛應(yīng)用于臨床診斷，治療和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中。鉺激光在口腔種植方面的研究已逐步深入，且鉺激光的相關(guān)實(shí)用性和安全性已得到多方面的認(rèn)證，在口腔修復(fù)治療領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用。與超聲設(shè)備相比，鉺激光具有不可替代的作用，在臨床取得了良好的治療效果。與目前臨床上其他常用的手段相比，如二氧化碳激光療法、嵌體植入等，鉺激光具有精確度高、損傷小、無(wú)需麻醉、愈合速度快、殺菌性強(qiáng)、增強(qiáng)骨增加及促進(jìn)骨整合等優(yōu)勢(shì)，成為了較為理想的口腔種植治療輔助工具，獲得了越來(lái)越大的應(yīng)用。鑒于此，本文詳細(xì)介紹了鉺激光的工作原理，綜述了鉺激光在口腔種植中和治療種植體周?chē)椎膽?yīng)用進(jìn)展，以期為鉺激光的臨床應(yīng)用提供參考與比照。

在種植體制造及修復(fù)工藝中，激光技術(shù)已被較為成熟的應(yīng)用，且十分廣泛。早在1989年，便有相關(guān)研究指出Er:YAG激光具有牙體硬組織切割的功能[1]，并于1997年正式應(yīng)用于臨床實(shí)踐，并在口腔種植領(lǐng)域迅速發(fā)展。近年來(lái)激光在口腔種植中更是得到了普遍的應(yīng)用及認(rèn)可。目前，在市場(chǎng)中有兩種較為常見(jiàn)的鉺激光，鉺激光作為一類(lèi)硬組織激光，波長(zhǎng)主要在紅外線區(qū)域，臨床上主要用于牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)、齲壞組織和軟組織的切割。其中波長(zhǎng)為2940nm的Er:YAG激光（鉺、釔、鋁、石榴石）和波長(zhǎng)為2780nm的Er，Cr:YSGG激光（鉺、鉻、釔、石榴石、鎵、鈧）。兩種激光均為固態(tài)激光，作用期間都存在水的參與，水不僅僅能夠冷卻作用的區(qū)域，還參與參與了口腔種植等操作的機(jī)械預(yù)備機(jī)制。鉺激光能夠被水強(qiáng)烈吸收，產(chǎn)生的光電解效應(yīng)將水的溫度急劇提高，從組織分子內(nèi)釋放的蒸汽壓可以發(fā)生微小的爆炸，從而讓溫度升高的靶組織呈爆裂性除去。牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)內(nèi)的羥基磷灰石對(duì)于鉺激光亦有較強(qiáng)的吸收率，雖然牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)內(nèi)含有20%到50%的水分，但仍能夠吸收足夠的能量來(lái)讓牙體硬組織被激光除去；足夠多的激光能量在手術(shù)過(guò)程中被吸收，入射的能量不會(huì)存在較多的殘留，無(wú)法通過(guò)高溫?fù)p害周?chē)M織。目前，鉺激光在口腔領(lǐng)域的安全性和實(shí)用性已得到口腔醫(yī)生的認(rèn)證，并得到了美國(guó)食品及藥品管理局批準(zhǔn)。

1.鉺激光工作原理

波長(zhǎng)為2940nm的Er:YAG激光、波長(zhǎng)為2780nm的Er,Cr:YSGG激光和牙體組織內(nèi)的羥基磷灰石和水的吸收峰比較接近。而牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)的主要組成成分均為羥基磷灰石晶體。人類(lèi)健康的牙釉質(zhì)為高度的礦化組織，其中包含了羥基磷灰石（占比85%為）、有機(jī)物（占比為3%）和水（占比為12%）。牙本質(zhì)內(nèi)的礦物含量下降，有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、水的含量分別占比為30%、50%、20%；和其他激光相比較，鉺激光的穿透能力并不高。其中Er:YAG激光穿透牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)的深度范圍在5～7μm之間，Er, Cr:YSGG激光則在15～21μm范圍之間。由于組織中的水對(duì)鉺激光具有很大的吸收系數(shù)，導(dǎo)致周?chē)慕M織吸收能量下降，因此，鉺激光照射損傷鄰近組織的概率并不大，是一類(lèi)較為安全且高效的激光。鉺激光存在兩種作用機(jī)制，主要為熱機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。其中熱效應(yīng)主要為牙體組織內(nèi)的水可以吸收激光的能量，發(fā)生超高溫的汽化，組織中的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的耐受強(qiáng)度后，硬組織出現(xiàn)了微爆破；熱機(jī)械效應(yīng)則緊隨其后，在能量擴(kuò)散的一剎那，周?chē)牡V化組織接連發(fā)生爆破崩解，從而實(shí)現(xiàn)牙體硬組織切割的效果。研究發(fā)現(xiàn)，水與羥磷灰石的OH-對(duì)紅外線吸收峰值的波長(zhǎng)分別是3000nm以及2800nm。鉺激光波長(zhǎng)與之十分接近。若將鉺激光作用于口腔組織中，水分子可吸收90%左右的激光能量，該能量作用于激光照射區(qū)的組織，增大其內(nèi)部壓力。待壓力超過(guò)組織可承受的閾值后，組織分子釋放蒸汽壓，導(dǎo)致局部出現(xiàn)微爆炸，從而實(shí)現(xiàn)組織切割[2]。鉺激光用于組織切割具有傷口小、出血少、定位精準(zhǔn)、且無(wú)需麻醉等優(yōu)點(diǎn)，常用于切割血管或其他易出血的組織部位，大大降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。但是為避免熱效應(yīng)造成的組織損傷，在切割過(guò)程中應(yīng)選擇合適波長(zhǎng)的激光以及作用時(shí)間[3]。

2.鉺激光在口腔種植中的應(yīng)用

2.1 鉺激光處理種植體表面

種植體表面主要是通過(guò)激光刻蝕或者激光酸蝕，在多數(shù)種植體的牙本質(zhì)及釉質(zhì)的處理中，低能量的鉺激光能夠提高硬組織的粘接強(qiáng)度，從而能夠更好的取代傳統(tǒng)的酸蝕。處理牙本質(zhì)粘接的表面難度明顯高于釉質(zhì)，但通過(guò)Er:YAG處理后牙本質(zhì)的表面會(huì)存在較多的微觀粗糙面，這會(huì)提高牙本質(zhì)的粘接效果。目前，臨床上關(guān)于鉺激光實(shí)施表面處理效果存在較大的爭(zhēng)議，可能是因?yàn)榧す鈪?shù)差異、種類(lèi)差異、照射方式差異、處理表面的差異等均會(huì)造成處理結(jié)果產(chǎn)生很大的差異[4]。Er:YAG表面處理后的粘接強(qiáng)度比常規(guī)的酸蝕更高，但Er, Cr:YSGG表面處理后的粘接強(qiáng)度和常規(guī)的酸蝕差異并不大。此外，鉺激光還能夠處理窩溝封閉中的表面，其不僅可以增加釉質(zhì)的表面粗糙情況，還能夠清潔窩溝中存在的碎屑，減少微滲漏。目前，臨床上在多數(shù)種植體在使用之前應(yīng)進(jìn)行表面粗化，即采用理化手段在種植體表面構(gòu)建同位結(jié)構(gòu)，增大與骨的接觸面積，提高其自由能。鉺激光水霧冷卻可有效提高噴砂加酸蝕表面粗化（SLA）后鈦表面的生物相容性及骨結(jié)合能力，進(jìn)而增大義齒種植成功率。

2.2 鉺激光輔助口腔種植骨組織手術(shù)

與現(xiàn)有手段相比，Er:YAG激光進(jìn)行骨組織切割時(shí)產(chǎn)生的碎片最少、創(chuàng)傷最小、愈合速度最快、且具有殺菌作用。溫度超過(guò)53°C時(shí)，骨組織開(kāi)始出現(xiàn)壞死；溫度超過(guò)60°C時(shí)，骨組織壞死程度增大。鉺激光切割骨組織的局部溫度低于47°C，故骨組織不會(huì)出現(xiàn)熱損傷。Stübinger等在利用鉺激光輔助進(jìn)行上頜竇提升時(shí)，出現(xiàn)了100%的上頜竇黏膜損傷[5]。因此在臨床使用鉺激光也需謹(jǐn)慎控制操作深度，避免局部過(guò)熱潛在的損害。此外，利用Er:YAG激光對(duì)骨組織進(jìn)行切割，具有較高的精確度，極少發(fā)生周?chē)M織的碳化，不易發(fā)生熱損傷且局限于切口的邊緣比較整齊，不會(huì)發(fā)生熔融現(xiàn)象，照射后的骨組織愈合能力好，其原因可能是鉺激光照射后，骨組織表面為明顯的不規(guī)則形態(tài)，進(jìn)而增加了愈合初期血液成分對(duì)骨組織的黏附作用。

2.3 鉺激光輔助種植體植入手術(shù)

鉺激光預(yù)處理種植窩洞可顯著提高骨愈合速度以及骨結(jié)合率（BIC）[6]，但很難準(zhǔn)確控制窩洞深度和寬度，故種植窩與種植體的匹配度略低于傳統(tǒng)的機(jī)械鉆。針對(duì)此問(wèn)題，有學(xué)者指出，在術(shù)前可利于鉺激光進(jìn)行非接觸式定位，運(yùn)用傳統(tǒng)設(shè)備預(yù)備種植窩。不僅保證了種植體匹配度，還提高了種植位點(diǎn)的精確性，有效避免二次損傷。

2.4 鉺激光應(yīng)用于埋入式種植體二期暴露

埋入式種植體二期手術(shù)前需清理掉種植體頂端的骨及軟組織，且不損傷現(xiàn)有骨結(jié)合。與口腔臨床現(xiàn)有手段相比，鉺激光具有無(wú)需麻醉、控制出血，減少對(duì)軟硬組織的機(jī)械損傷，防感染，減緩術(shù)后炎癥和疼痛，促進(jìn)愈合及降低術(shù)后菌血癥發(fā)生率等優(yōu)點(diǎn)。鉺激光進(jìn)行二期手術(shù)可有效縮短術(shù)后愈合時(shí)間，但鉺激光輔助進(jìn)行種植體二期暴露是否為理想的翻瓣技術(shù)仍待商榷，這仍需要大量的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明。

3.鉺激光在種植體周?chē)字械膽?yīng)用

口腔臨床中，菌斑聚集而成的種植體周?chē)能浻步M織炎癥反應(yīng)，即種植體周?chē)?，發(fā)生率較高。種植體周?chē)资且环N在種植體周?chē)浻步M織發(fā)生的炎癥損害，其在累及軟組織的基礎(chǔ)上還會(huì)進(jìn)一步損傷種植體的牙槽骨，導(dǎo)致骨吸收。目前，關(guān)于種植體周?chē)桩a(chǎn)生的原因較多，臨床上接近1成的病人在種植后會(huì)出現(xiàn)種植體周?chē)?。種植體的周?chē)M織中含有少量的血管，炎癥反應(yīng)并不強(qiáng)；而種植體、環(huán)狀的膠原纖維束及牙槽骨間并沒(méi)有血管，防御能力很差，一旦出現(xiàn)了細(xì)菌的入侵，很容易突破上皮到達(dá)骨面[7]。因此，種植體周?chē)资怯绊懷婪N植的遠(yuǎn)期效果，會(huì)造成種植體失敗。Er:YAG激光治療過(guò)程中殺菌作用較為強(qiáng)烈，可以讓種植體周?chē)募?xì)菌保持在很低的水平。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[8]，強(qiáng)度不同的Er:YAG激光對(duì)于種植體的細(xì)菌抑制作用并不相同，其中激光強(qiáng)度為15Hz、60mJ時(shí)，細(xì)菌立即減少99.73%，2d后減少77.02%；激光強(qiáng)度為10Hz、100mJ時(shí)，細(xì)菌立即減少99.95%，2d后減少84.52%。

3.1 鉺激光去除種植體表面污染

目前，臨床采用齦下刮治、藥物治療、外科手術(shù)治療和引導(dǎo)骨再生等技術(shù)清除菌斑及污染物。但各有弊端，如菌斑牙石清除難度大、易殘留、損害氧化層、易耐藥等[9]。近年來(lái)，金屬刮治及超聲探頭可增大種植體黏附細(xì)菌的能力，此外，因鉺激光切割而產(chǎn)生的水霧可沖洗污染物，且無(wú)任何損傷[10]。鉺激光可有效除污，降低炎性反應(yīng)發(fā)生強(qiáng)度，減少皮下氣腫的發(fā)生率[11]。

3.2 鉺激光的殺菌作用

激光的波長(zhǎng)影響著其殺菌作用的強(qiáng)弱。水分子吸收鉺激光能量后會(huì)產(chǎn)生氧自由基，故除微爆破機(jī)理外，氧自由基的產(chǎn)生也會(huì)提升其殺菌效果。這與臨床試驗(yàn)結(jié)果十分相似[12]。此外，鉺激光通過(guò)降低種植體表面內(nèi)脂多糖以及外毒素含量而減少細(xì)菌對(duì)周?chē)M織的損傷[13]。即使Er:YAG激光輸出的能量不高亦具有很強(qiáng)的殺菌能力，且治療過(guò)程中的溫度不會(huì)升高過(guò)度。另外，鉺激光可以通過(guò)抑制脂多糖的分泌而發(fā)揮殺菌的作用[14]。Nevins M[15]等研究發(fā)現(xiàn)，采用60mJ的低輻射能量的激光照射治療能夠讓牙根表面的細(xì)菌外、內(nèi)毒素降低6成以上；同樣，在種植體表面亦獲得了相似的結(jié)果：采用60mJ的低輻射能量的激光能夠降低至少9成的細(xì)菌外、內(nèi)毒素。

4.展望

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究多局限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，臨床應(yīng)用程度不高。鉺激光對(duì)種植體附近的軟硬組織可發(fā)揮不同作用，在口腔種植領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有少量臨床研究證實(shí)了鉺激光應(yīng)用的可靠療效，但缺乏長(zhǎng)期的臨床隨訪，故其長(zhǎng)期療效有待進(jìn)一步研究。鉺激光的使用深度缺乏有效的控制，故而鉺激光的臨床應(yīng)用較局限[13-15]。隨著研究的不斷深入，對(duì)激光作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)不斷深入，鉺激光在口腔種植領(lǐng)域的應(yīng)用一定會(huì)越來(lái)越廣泛。