低能量激光在口腔種植中的應用進展＊

李秋實，陳英新，柳淑杰，周延民

(1.吉林大學口腔醫院VIP科，吉林 長春 130021;2.吉林大學口腔醫院種植科，吉林 長春 130021)

與傳統義齒相比，種植義齒具有咀嚼效率高、口感舒適、不調磨鄰牙等顯著優點，選擇種植義齒的患者日益增多。種植義齒的成功率與種植體骨結合及種植體周圍骨形成密切相關。低能量激光照射(low level laser irradiation，LLLI)是一種生物物理學刺激，對多種細胞具有光生物調節效應，可以促進骨組織和軟組織的愈合，已經引起口腔種植工作者的重視，對于提高種植義齒的成功率，縮短種植義齒的修復療程具有臨床意義，是近年來研究的熱點［1］。本文對LLLI在口腔種植中的應用及其分子學機制作一簡要綜述。

1 低能量激光在口腔種植中的應用

1.1 促進種植體骨結合

Branemark于20世紀60年代提出了“骨結合”理論，即埋植在體內的種植體表面會形成一層氧化鈦膜，該膜和骨組織間僅有一層約20～40 nm的糖蛋白膜，無纖維組織結構介入。骨結合是種植體植入骨組織后取得成功的必要條件，種植體植入3～6個月后才可進行修復。如何促進種植體骨結合以有效地縮短種植義齒的修復療程已被口腔種植工作者們列為首要的研究課題。影響結合力的主要因素包括成骨細胞功能、種植體材料和形態、應力環境影響等方面。目前研究最多的是通過處理種植體表面增加種植體骨結合面積以增強骨結合，但種植體骨結合時間仍然較長，未能有效地縮短種植義齒的修復療程，學者們開始考慮能否通過宿主方面來縮短種植體骨結合時間。

有研究表明LLLI可以促進種植體骨結合。在這些得出正性結論的研究中學者們使用的激光器均為GaAlAs激光器(780 nm，795 nm，808 nm，830 nm)。有動物實驗研究將純鈦種植體植入大鼠脛骨，植入后迅速在術區進行照射，用扭矩測試儀測量將種植體移除骨所需要的必要負荷。處死動物30，45天后，照射組的數值明顯高于對照組。結果證實LLLI對于提高骨種植體界面的強度是有利的，這有助于骨結合過程［2］。也有研究證實低能量激光對種植體的穩定性有促進作用，并通過促進周圍細胞表達BMP-2加速了種植體周圍的骨形成［3］。此外，體外研究也證實了LLLI可以促進種植體的骨結合。Petri A D［4］通過酶消化法從人牙槽骨獲得成骨細胞，接種于鈦片后培養至17天。在第3天和第7天時采用LLLI(780 nm，70 mW ，3 J/cm2)照射細胞，對照組細胞未進行照射。結果顯示LLLI未能影響細胞生長，ALP的活性及礦化基質形成，但照射組細胞的ALP，OC，BSP，BMP-7的基因表達增加，Runx2，OPN，OPG基因的表達降低?？梢酝茢郘LLI以一種復雜的方式刺激成骨分化，調節細胞反應，這對于種植體骨結合有促進作用。

盡管如此，也有研究認為良好的初期穩定性和骨質量對穩固的骨種植體結合界面有主要影響，LLLI(830 nm，86 mW，92.1 J/cm2)對種植體骨結合和旋出力矩沒有明顯作用［5］。這可能和每個實驗采用的參數不同有關。

1.2 對骨缺損的作用

臨床常因牙槽骨骨量不足或頜骨缺損導致種植效果不理想或放棄種植，限制了種植義齒的開展。解決骨量不足的方法包括骨移植及生物物理學刺激等。骨移植又分自體骨移植，異體骨移植及人工骨移植。生物物理學刺激包括脈沖電磁場，低強度脈沖超聲，牽張成骨，低能量激光照射等。

研究表明，LLLI可以作為單獨的一種刺激成骨的方法促進骨缺損模型，骨折模型及拔牙創模型的骨愈合，這對于種植體植入后種植體周圍的骨形成具有重要意義。有研究評價了LLLI(830 nm，30 mW，100 J/cm2)對大鼠骨缺損模型骨愈合初始階段中組織學改變和成骨基因表達的影響，結果證明LLLI調節了炎癥過程，加速骨形成，激光照射組這種加速的修復模式可能與高表達的基因有關［6］。也有研究認為LLLI在加速大鼠脛骨骨折愈合過程中具有積極的作用，特別是在骨形成的早期階段［7］。此外，有研究評價了LLLI(830 nm，75 mW)促進大鼠放射療法后拔牙創的骨愈合，結果發現LLLI加速了骨愈合，組織學表現為出現成熟膠原纖維束和早期的新骨生成，照射組骨小梁面積百分比明顯高于對照組。這個結果說明LLLI可以促進放射療法后拔牙創的骨愈合和礦化［8］。

臨床上常用的解決骨量不足的方法為引導性骨再生聯合應用骨移植［9］，但易出現骨結合不完全的情況，臨床效果不理想。近年來，學者們將LLLI作為刺激成骨的一種輔助方法，將LLLI與其他促骨生成的方法聯合應用在治療骨缺損方面取得了一定進展。動物實驗研究認為LLLI對自體骨移植和異體骨移植都能提高新骨形成進而增加種植體骨結合率［10］。此外LLLI與人工骨Bio-Oss聯合應用能促進兔顱骨缺損模型的骨愈合［11］。也有研究認為LLLI可能有助于牽張成骨，并通過縮短牽張成骨的時間來減少并發癥。Kan B［12］將 LLLI(808 nm，250 mW)應用于牽張期，組織形態學分析結果顯示，短期激光照射組的新骨生成明顯高于對照組，microCT和常規放射線檢測發現短期激光照射組的阻射值高于對照組。結果說明將LLLI應用于牽張期可以增加骨愈合的能力，縮短牽張期。

骨質疏松和糖尿病是種植臨床上常見的危險因素，二者都會降低種植體周圍骨量，減弱骨組織對種植體的支持，影響種植體骨結合，是種植義齒的相對禁忌證。中老年人是骨質疏松及糖尿病主要易患對象，他們中有相當多的患者伴有牙列缺損或牙列缺失，渴望受惠于牙種植技術。實驗表明，LLLI對骨質疏松(830 nm，100 mW，60/120 J/cm2)及糖尿病動物模型(980 nm，10 mW，13.95 J/cm2)的骨缺損也具有促進骨形成的作用，這是通過刺激新骨生成，纖維血管化和生成血管完成的［13，14］。應用 LLLI于中老年患者對提高其種植義齒的成功率具有重要的臨床意義。

1.3 促進種植體牙齦界面形成生物學封閉

種植體長期的穩定性不僅取決于種植體骨結合的程度，同時也取決于種植體牙齦界面在種植體頸部形成的生物學封閉，這種生物學封閉可以將種植體與口腔環境隔絕，保護種植體周圍骨組織。研究表明LLLI可以促進種植體牙齦界面的生物學封閉，其作用機制可能是LLLI可以促進成纖維細胞的附著和增殖［15］。

2 低能量激光的光生物調節作用的分子學機制

盡管LLLI的光生物調節作用可以調節免疫系統，促進傷口愈合和組織修復，減輕疼痛，對某些疾病產生治療效果，其確切的分子學機制尚不清楚。有研究證實LLLI可以活化某些重要的細胞信號轉導通路，這可能是LLLI具有多種生物調節作用的分子學機制。

LLLI在促進細胞增殖的過程中可以激活多種信號通路。對于不同種類的細胞，LLLI可能激活相同的信號通路，而對于同種細胞，LLLI也可以激活不同的信號通路。有研究認為LLLI可以活化成骨細胞，人牙髓細胞的MAPK/ERK信號通路以促進細胞增殖［16，17］，LLLI也可以激活內皮細胞，成纖維細胞的PI3K/Akt信號通路以促進細胞增殖［18，19］。對于內皮細胞LLLI除可通過活化PI3K/Akt信號通路促進細胞增殖，也可以通過激活ERK/Sp1信號通路以促進細胞增殖［20］。此外，有研究證實LLLI可以加速成骨細胞的分化，這可能是通過刺激BMP/Smad信號通路導致的［21］。

LLLI具有的抗炎作用可能是通過調節多個細胞內信號通路實現的。Lim W［22］的研究認為熱休克蛋白27可能在調節LLLI的抗炎作用中具有重要作用，LLLI通過熱休克蛋白27調節了炎癥過程中脂多糖誘導的核因子-κB信號通路。此外，LLLI可以通過p38MAPK途徑抑制人牙髓細胞分泌IL-6［23］。

3 展望

盡管大量的體外實驗和動物實驗已證實LLLI具有積極的光生物調節作用，至今尚未出現關于人類的實驗報道，因此未來需要開展進一步的臨床研究，為LLLI更好地應用于口腔種植領域提供理論基礎和實驗支持。

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