GaAlAs半導體激光治療牙本質過敏癥的研究進展

陳 曦，霍麗珺

(昆明醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，昆明 650106)

牙本質過敏癥是一種常見的口腔疾病癥狀，患者不適感明顯、治療效果差。由于暴露的牙本質受到化學、熱、觸覺或滲透性刺激而產生的牙本質短促而尖銳的反應，且不能解釋為其他特定原因引起的牙體缺損或病變[1]。目前，牙本質過敏癥的病因尚不明確，大多數(shù)學者認可的流體動力學理論認為，牙本質小管暴露后，外界刺激引發(fā)牙本質小管內液體的異常流動導致神經(jīng)纖維興奮而產生痛覺[2-3]。因此，封閉暴露的牙本質小管對于治療牙本質過敏癥至關重要[4]。

目前，藥物脫敏在臨床上應用最多，其作用機制為通過機械阻塞降低牙本質敏感，如牙本質黏結劑、硝酸銀、氟化鈉、氟化亞錫、生物活性玻璃和硝酸鉀等[5]。由于僅在牙齒表面形成一薄層封閉物，不易抵抗咬合、機械刷洗等物理作用，導致治療效果不佳或僅能維持短期療效，常需多次用藥[6]。

1985年，激光首次被用于牙本質過敏癥的治療[7]。根據(jù)能量的高低，目前常用于治療牙本質過敏癥的高能量輸出激光有釹：釔-鋁石榴石激光、鉺：釔-鋁石榴石激光、鉺，鉻：釔-鈧-鎵石榴石激光、二氧化碳激光；低能量輸出激光有氦-氖激光、半導體激光，波長632.8 nm(氦-氖激光)～10 600 nm(鉺：釔-鋁石榴石激光、二氧化碳激光)[8]。其中，半導體激光器因波長范圍廣、重量輕、體積小、容易操作等特點而被廣泛研究。最常用鋁(Al)-鎵(Ga)-砷(As)半導體激光治療牙本質敏感?，F(xiàn)就GaAlAs半導體激光應用于牙本質過敏癥的研究進展、作用機制以及影響脫敏效果的因素等予以綜述。

1 GaAlAs半導體激光治療牙本質過敏癥的實驗基礎

最初半導體激光的應用僅限于砷化鎵系統(tǒng)，在其發(fā)展早期，芯片過熱導致砷化鎵系統(tǒng)很難在連續(xù)波模式下長時間運行。隨后，使用水性GaAlAs晶體的新芯片可產生720～904 nm的各種波長，所有波長均在紅外光譜范圍內，可以產生連續(xù)波，且不會過熱。GaAlAs半導體激光屬于低功率激光，介質主要由Al、Ga、As等元素組成，以發(fā)射能量低、溫度上升幅度小于0.1 ℃、刺激循環(huán)和細胞活性為特點。

Gojkov-Vukelic等[9]應用半導體激光作用于18例患者共82顆敏感牙齒的牙頸部，使用視覺模擬量表，3次治療后分別評價牙本質的敏感程度顯示，牙頸部對觸覺刺激的敏感度顯著降低。Raichur等[10]比較半導體激光(940 nm)與氟化亞錫和硝酸鉀凝膠治療牙本質過敏癥療效的研究表明，激光組治療前和治療后1周的疼痛評分差異最大。Praveen等[11]通過視覺模擬量表評價和比較半導體激光和戊二醛治療牙頸部敏感的臨床療效發(fā)現(xiàn)，治療后1周和3個月隨訪時，激光組平均視覺模擬量表評分顯著低于戊二醛組。Pesevska等[12]比較半導體激光與傳統(tǒng)氟化物治療潔刮治術后牙本質過敏癥治療效果的研究發(fā)現(xiàn)，在第3次隨訪時，86.6%的激光治療患者完全無疼痛，而只有26.6%的氟化物治療患者完全無疼痛。Patil等[13]通過體外試驗觀察半導體激光與0.33%氟化鈉凝膠對牙本質小管的封閉效果的掃描電鏡結果顯示，氟化鈉凝膠組開放小管數(shù)量占51.32%，而激光組僅為31.1%。Reddy等[14]比較了半導體激光與脫敏牙膏對牙本質小管封閉效果的掃描電鏡顯示，脫敏牙膏處理組牙本質小管封閉率明顯低于半導體激光照射組，后者的牙本質小管口大部分被封閉，且出現(xiàn)牙本質熔融現(xiàn)象。

Matsumoto等[7]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)半導體激光治療后，85%牙本質過敏癥的敏感牙齒得到改善。Yamaguchi等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，激光治療組接受30 mW的GaAlAs半導體激光(790 nm)照射后，有效改善指數(shù)為60%，而空白對照組未接受任何治療，有效改善指數(shù)為22.2%。Gerschman等[16]通過，以視覺模擬評分為指標評價GaAlAs半導體激光(830 nm)脫敏效果的雙盲試驗顯示，實驗組(激光輸出功率為30 mW)對熱刺激和觸覺刺激的靈敏度分別下降了67%和65%，而對照組(輸出功率僅為0.1 mW)對熱刺激和觸覺刺激的靈敏度分別降低了17%和21%。Ladalardo等[17]的研究表明，半導體激光具有即刻鎮(zhèn)痛的效果。

2 GaAlAs半導體激光應用于牙本質過敏癥的作用機制

GaAlAs半導體激光屬于近紅外線固態(tài)激光，以連續(xù)波模式或脈沖模式輸出能量。有研究表明，半導體激光輸出功率的范圍不同，其治療牙本質過敏癥的機制也不同，高功率激光通過熔融管周牙本質發(fā)揮效能，而低功率激光則通過抗炎作用以及增加成牙本質細胞的細胞代謝活性發(fā)揮作用[18]。

2.1介導與神經(jīng)傳導抑制有關的鎮(zhèn)痛作用 半導體激光可抑制抑制軸突的快速流動和牙髓內C類神經(jīng)纖維傳入的去極化，阻斷了牙髓神經(jīng)的痛覺傳導，從而緩解牙本質敏感引起的慢性持續(xù)性疼痛，并非傳統(tǒng)脫敏治療所引起的暴露牙本質表面的改變。Cotler等[19]發(fā)現(xiàn)，激光發(fā)射足夠的能量時，通過抑制動作電位在照射后10～20 min內大約形成30%的神經(jīng)阻滯。

2.2光動力生物調控效應 除直接鎮(zhèn)痛作用外，激光與牙髓的相互作用會產生光生物調節(jié)效應，增加成牙本質細胞的代謝活性，隨著修復性牙本質的形成而封閉牙本質小管[17]。激光發(fā)射能量后會刺激正常的生理細胞，隨后，牙髓組織的損傷和炎癥減少，從而最大限度地減少疼痛，并減輕炎癥過程。Rizzante等[20]通過X線能譜對經(jīng)半導體激光照射后的牙本質分析發(fā)現(xiàn)，鈣離子和磷離子比例增加，表明激光處理后牙齒表面成分發(fā)生了改變，可能是由于修復性牙本質形成導致開放的牙本質小管數(shù)目減少，鈣鹽大量沉著，又進一步堵塞牙本質小管，阻止小管內的液體流動，使牙齒脫敏。

2.3半導體激光的熱效應 黑色素中半導體激光的吸收率高，將牙本質片表面涂黑后，激光的能量轉化為熱能，瞬間產生高熱，使牙本質小管熔融，通透性降低，從而緩解牙齒敏感引起的疼痛，此即半導體激光的熱效應。Liu等[21]利用半導體激光(980 nm)的熱效應，通過體外試驗對不同參數(shù)照射后牙本質超微結構變化的研究，觀察成牙本質細胞和牙髓組織的形態(tài)變化，以確定最適的能量參數(shù)；通過構建體外牙本質敏感模型，實驗組照射參數(shù)分別設置為2 W/CW、166 J/cm2；3 W/CW、250 J/cm2；4 W/CW、333 J/cm2，結果顯示，2 W/CW、166 J/cm2能有效封閉暴露的牙本質小管，且對成牙本質細胞和牙髓組織無損傷；掃描電鏡照片顯示，對照組牙本質表面光滑，牙本質小管開放，分布均勻，直徑為2～5 μm；2 W/CW組牙本質表面熔融，未見裂縫和凹坑，牙本質小管大部分被封閉，直徑為0～2 μm；3 W/CW組牙本質表面熔融程度增加，可觀察到小管的雙層結構；4 W/CW組牙本質表面全部熔融，管周牙本質似鱗片。臨床上，常采用2B鉛筆涂黑牙面敏感部位的方法，將半導體激光的能量轉化為熱能集中于牙面表層，最大限度地熔融牙本質小管，以達到理想的脫敏效果。

3 影響GaAlAs半導體激光脫敏效果的因素

3.1激光的參數(shù)設定 不同波長的半導體激光可產生不同的作用，如抗炎、鎮(zhèn)痛和組織愈合等。目前，主要有3種波長(780 nm、830 nm和900 nm)的GaAlAs激光被用于脫敏治療，具體參數(shù)設置為，波長780 nm的GaAlAs激光，輸出功率30 mW、照射時間0.5～3 min，治療效果85%～100%；波長830 nm的GaAlAs激光，輸出功率20～60 mW、照射時間0.5～3 min，治療效果30%～100%；波長900 nm的GaAlAs激光，輸出功率2.4 mW、照射時間2.5 min，治療效果73.3%～100%[22]。

Ladalardo等[17]采用波長為660 nm和830 nm的半導體激光照射40顆牙頸部暴露的牙齒，分別于治療前、照射后15 min和30 min以及治療結束后15 d、30 d和60 d進行隨訪發(fā)現(xiàn)，波長為660 nm的半導體激光比830 nm的更有效，且照射15 min和30 min后的脫敏效果更好。Lopes等[23]對不同劑量半導體激光脫敏效果的研究發(fā)現(xiàn)，與高劑量(參數(shù)為100 mW、90 J/cm2、11 s、810 nm)相比，低劑量(參數(shù)為30 mW、10 J/cm2、9 s、810 nm)半導體激光治療可更快地減輕疼痛，但兩種方法的長期療效無差異。Hashim等[24]使用810 nm、0.5 W的半導體激光對5例牙本質過敏癥患者的14顆牙齒分別照射30 s和60 s，照射后15 min顯示，30 s暴露時間組疼痛明顯減輕，60 s暴露時間組疼痛完全消失。

此外，有研究表明，GaAlAs激光設定的最大能量(5 J/cm2)與最小能量(3 J/cm2)輸出的脫敏效果無明顯差異。Marsilio等[25]為了評估制造商推薦最大和最小能量的半導體激光治療牙本質過敏癥的療效，分別采用3 J/cm2和5 J/cm2的GaAlAs半導體激光對25例患者共106顆敏感牙齒照射6次，每次間隔72 h，隨訪60 d后，兩種不同能量組的疼痛值無顯著差異。

3.2與脫敏劑的聯(lián)合應用 半導體激光的使用分為直接法和間接法兩種形式，直接法為單獨應用激光照射牙面，間接法為激光照射前先使用某種化學試劑涂抹牙面。目前，激光聯(lián)合藥物治療牙本質過敏癥已成為研究熱點，兩者聯(lián)用形成優(yōu)勢互補，通過協(xié)同堵塞作用增加封閉率和封閉深度，從而增強脫敏效果。Miglani等[26]認為，激光聯(lián)合應用氟化物可以形成氟化鈣晶體，并沉積于開放的牙本質小管上，從而增加了封閉牙本質小管的可能。Suri等[27]采用視覺模擬量表對半導體激光與5%氟化鈉單獨以及聯(lián)合應用治療牙本質過敏癥的療效對比，通過觸覺和吹風刺激對30例牙本質過敏癥患者的120顆牙齒進行評估發(fā)現(xiàn)，兩者聯(lián)合應用的療效顯著優(yōu)于單獨使用。Tevatia等[28]的研究表明，與半導體激光相比，半導體激光與5%硝酸鉀凝膠協(xié)同應用更有效；并認為激光可以引起牙本質表面輕微熔化并迅速封閉暴露的牙本質小管，硝酸鉀凝膠則用于減輕疼痛的輔助治療。

激光與藥物聯(lián)用并不能增強脫敏效果。Raut等[29]為了比較半導體激光與0.4%氟化亞錫治療皮瓣術后根敏感的效果，以視覺模擬量表和口頭評分量表對疼痛進行評分的隨機對照臨床試驗表明，治療15 min、15 d、30 d的半導體激光聯(lián)合應用氟化亞錫組與單獨應用半導體激光組的治療效果無顯著差異，可能與該試驗所用氟化亞錫濃度過低，不足以形成鈣化屏障，且疼痛評分存在誤差有關。

4 GaAlAs半導體激光應用于牙本質過敏癥的安全性保障

激光的能量施加不當會對牙髓產生不利的熱效應，應謹慎操作。有研究表明，當髓腔溫度升高5.5 ℃時，牙髓組織的活力喪失15%；如果溫度升高11 ℃，60%的牙髓組織壞死[30]。由此可見，能量與牙髓組織的健康的關系密切。髓腔壓力和溫度隨激光能量的增加而升高。成牙本質細胞位于髓腔近牙本質側，在牙髓防御反應中起重要作用。因此，成牙本質細胞可能是最先接觸輻射能量而被破壞的細胞。

Sicilia等[31]的研究指出，波長<780 nm、輸出功率<30 mW、照射時間<3 min的情況下，半導體激光對牙髓無損害。Arrastia等[32]的體外研究表明，當半導體激光參數(shù)設置為780 nm、30 mW(連續(xù)波)和830 nm、60 mW(連續(xù)波)以及900 nm、10 W(脈沖)時，激光照射不會導致髓腔內溫度顯著升高。有研究顯示，功率為60 mW的半導體激光照射牙齒時不會影響牙釉質或牙本質的表面形態(tài)，但激光能量的一小部分會通過牙釉質或牙本質傳輸?shù)窖浪杞M織[22]。Umana等[33]通過體外試驗評估不同參數(shù)下(810 nm和980 nm)半導體激光對牙本質表面的影響，輸出功率分別設置為0.8 W、1 W、1.6 W和2 W，掃描電鏡分析表明，0.8 W和1 W的半導體激光照射引發(fā)牙本質小管阻塞或變窄，但不會導致裂縫或裂紋；牙髓溫度測量表明，連續(xù)模式下功率為0.8 W和1 W的半導體激光照射時間為10 s時，牙髓溫度升高不超過2 ℃，故認為，連續(xù)使用10 s的功率為0.8 W或1 W的半導體激光(810 nm和980 nm)能夠有效封閉牙本質小管，且不對牙髓造成損傷。

5 小 結

GaAlAs半導體激光作為一種新型脫敏技術的臨床應用，使牙本質過敏癥的臨床癥狀得到有效緩解，遠期效果良好，獲得了廣大醫(yī)師的認可和患者的普遍接受。對GaAlAs半導體激光作用原理和效果的研究，使該技術不斷細化和完善，基于相關作用機制，常采用激光與脫敏藥物聯(lián)合的方法來加強脫敏效果，但由于半導體激光自身的熱效應，術者需嚴格掌握工作參數(shù)、操作手法和作用時間，以避免造成牙髓損傷，從而達到滿意的效果。目前，不同學者對GaAlAs半導體激光脫敏工作參數(shù)的研究結果不同，有待進一步的臨床及體外研究。期待早日達成有關GaAlAs半導體激光治療牙本質過敏癥的研究共識，以便更好地指導臨床工作。