激光技術在口腔疾病治療與口腔修復領域的應用研究進展

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分為以下幾種：準分子激光（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。激光在醫學領域中最早開始應用于普外科、皮膚科、眼科等，研究表明，其可以作為一種用于醫學診斷、手術和生理研究的高效工具[2]。隨著研究人員對激光理論與技術的不斷突破，激光已經在口腔疾病治療[3-4]與口腔修復領域[5-6]發揮著重要的角色。牙體、牙髓、牙周疾病與口腔修復是口腔醫學的兩個重要分支，因此，筆者結合目前國內外的研究現狀，對激光在牙體、牙髓、牙周疾病以及口腔修復領域的應用研究進展作一綜述。

1 激光技術在牙體、牙髓疾病治療中的應用研究

牙體、牙髓疾病主要是因根管系統微生物感染所致，臨床中常采用的根管沖洗法僅能消除牙本質中160 μm深度的細菌，難以有效殺滅殘留牙本質深層的細菌，例如，高度耐藥細菌（如糞腸球菌）的穿透深度能超過1 000 μm。同時，牙體、牙髓術后引起的疼痛屬于常見的并發癥，它表現為疼痛、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域面臨的主要問題之一。

自從Weichmann等[7]在1972年首次報道了激光技術在牙體、牙髓疾病治療中的應用以來，越來越多的學者開始嘗試使用激光治療來輔助傳統的根管治療。研究表明，激光治療通過產生局部高溫使細菌失活，可有效克服消毒液穿透深度不足的問題[8]。Romeo等[9]經對比研究發現，二極管激光比常規根管消毒更能顯著降低附著在根管內壁上的糞腸球菌數量。有學者通過將牙體、牙髓疾病患者分組的方式，在對照組中采用常規根管治療法，在試驗組中使用“常規根管治療+激光治療”的方式，結果發現，試驗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、牙髓疾病的常規治療基礎上，使用激光治療能夠實現更佳的治療效果。

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

從激光波長的角度講，近年來，通過降低波長為600～970 nm激光的能量輸出密度的低強度激光療法（low-level laser therapy,LLLT）已在牙科中用于鎮痛、抑制炎癥和促進組織愈合[12-13]。多項研究成果表明，LLLT在牙體、牙髓疾病治療中主要通過促進血管舒張、增加三磷酸腺苷和皮質醇水平、抑制炎癥從而顯著減輕患者的疼痛癥狀[14-15]。然而，需要說明的是，由于激光波長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到有效的穿透深度仍需進一步研究[16]。

2 激光技術在牙周治療中的應用研究

牙周炎是指因局部因素（細菌侵犯）引起牙周組織的慢性炎癥，嚴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域中。隨著激光技術與臨床醫學的發展，激光輔助治療已逐漸成為牙周炎非手術治療的一部分。與傳統牙周手術相比，激光治療能夠實現組織消融、汽化、止血和袋內消毒。目前，激光在牙周炎治療中有較多臨床應用，包括非手術和手術牙周治療、種植體周圍疾病的治療、牙齦切除和牙冠延長術[17-18]。已有研究表明，包括二極管和CO2激光在內的紅外激光，能夠有效促進牙周傷口的愈合和再生，實現徹底清創[19]。有臨床試驗已經證明，Er:YAG激光能夠有效去除體外結石與毒素，改善牙周健康指標和炎性指標水平[20]。同時，通過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、抑制術后炎癥的發生[21]。

2.1 在牙周疾病的類型方面 當激光治療被單獨或輔助慢性牙周炎的常規治療時，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激光輔助的常規治療，在發病牙周健康指標方面具有良好效果[22]。范崇巍[23]指出使用激光聯合牙周翻瓣術的方案，能夠促進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牙周治療更有效。

然而，根據美國牙周病學會公布的調查顯示，在激光輔助的中度與重度牙周炎治療中，患者的修復與再生反應是否有更好的益處仍然沒有定論[24]。

2.2 在種植體周圍疾病方面 筆者通過查閱國內外文獻，發現目前缺乏關于激光輔助治療種植體周圍黏膜炎患者的研究。尚無充分的證據來支持激光在該類疾病治療中的優勢。在有限的文獻中，僅能表明激光輔助治療在短期內對于種植體周圍炎癥具有臨床益處，但長期優勢尚不明確[25]。同時，激光在治療種植體周圍疾病中也存在著爭議，其原因主要為：（1）種植體周圍感染是由多種因素導致的，其中包括種植體的宿主因素；（2）激光的基本屬性（波長、功率、波形、入射角度等）和治療次數，也將對最終治療結果造成較大影響[2]。

2.3 在牙齦清創方面 一般認為激光能夠實現牙根表面的清創，但不能有效作用于牙周袋軟組織。例如，根據美國牙周病學會公布的研究效果，無論將激光作為單一治療還是輔助根面平整治療，目前的醫學證據仍不足以說明激光能有效用于牙齦清創[26-27]。同時，在一項涉及10個臨床試驗的報道中，只有2個試驗表明Nd:YAG激光能夠有效減少牙齦下的微生物數量（相比于根面平整），而其余試驗則表現為差異不顯著[28]。

上述研究結果表明，在將激光治療與根面平整進行單獨比較時，有時臨床數據會出現矛盾。一些結果表明激光治療比根面平整有明顯的優勢，但另一些試驗結果卻顯示兩者的差異并不明顯[28]。因此，仍需要進一步的研究來確定激光治療輔助的根面平整是否能實現令人信服的效果（相比于單獨一種療法）。

3 激光技術在口腔修復領域的應用研究

隨著新技術的蓬勃發展，口腔修復行業也發生著數字化的技術革新，使修復體的制造工藝在傳統的失蠟法基礎上，引入了數字化銑削法（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、刀具磨損的問題，不可避免地提高了制造成本。因此，隨著激光技術在口腔醫學中的應用，具有精度高、制造效率快的選擇性激光燒結法（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，逐層使粉末材料發生熔融與凝固，將粉末制造成所需樣品[30]。這種方法的優點是可以高效利用多種材料，制造出結構復雜的三維幾何構件，其對于牙科口腔修復領域具有重要的實用價值。

3.1 在種植體制造方面 研究表明，SLS與傳統的失蠟法相比，前者得到的成形件所釋放的金屬離子更少，具有更優良的生物相容性。同時，SLS所制造的成形件的抗變形能力與延伸率也更佳[31]。此外，研究人員還發現，基于SLS制造的成形件也具有良好的理化性能、可靠的修復體邊緣密合度以及較強的耐腐蝕性能[32]。需要說明的是，部分研究表明，盡管SLS制造的成形件的金瓷結合強度弱于傳統失蠟法，但仍滿足牙科學匹配性標準試驗的要求[30]。SLS與CAD/CAM相比，其所得產品的微觀結構上會存在少量微孔隙，并存在殘余應力[33]。因此，在SLS制造種植體的流程中，應優化激光燒結的參數，從而強化微觀結構與消除氣孔，以確保其滿足口腔修復要求的綜合性考量。

需要說明的是，由于CAD/CAM生產的成形件幾乎不存在孔隙，因而其具有更佳的力學性能[34]。因此，為了強化由SLS制造種植體的力學性能，一些研究提出了通過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強度[35]，不過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，通過傳統失蠟法和CAD/CAM所得到的牙冠存在著邊緣間隙值較大的問題[36]。因此，研究人員討論了由SLS制造的60個金屬烤瓷冠的口腔修復結果，發現未出現飾面陶瓷邊緣剝落的問題，綜合分析認為SLS制造的金屬烤瓷冠具有不錯的臨床應用價值[37]。同時，考慮到保障牙冠的邊緣擬合是成功固定修復體的關鍵，基于此，研究人員將18個由SLS所得的金屬冠與18個鑄造金屬牙冠進行對比，結果發現由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應用的要求[38]。鑒于口腔醫學中缺少關于激光對貼面、牙冠和嵌體抗菌效果、修復體拉伸強度影響的研究，Tisler等[39]通過對經變形鏈球菌污染后的全瓷貼面、牙冠和嵌體進行光動力療法（photodynamic therapy,PDT）（二極管激光）處理后，發現激光照射不僅能夠顯著降低牙科材料表面的鏈球菌數量，而且能提高嵌體組的粘合強度，強化修復體的力學性能。

3.3 在牙橋制造方面 一項電化學分析表明，相比于鑄造所得到的修復體，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所制造的牙橋修復體具有良好的耐腐蝕性能[40]。由于在SLS法制造的牙橋修復體微觀結構上通常會存在影響其力學性能的少量微孔隙（缺陷），因此，將牙橋修復體進行燒結處理可能會有效去除微孔隙及殘余應力。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行燒結處理，結果發現SLS不僅能夠強化修復體抗拉強度（相比于CAD/CAM），而且能夠提高樣品的相對密度[41]。

為了進一步優化SLS法制造牙橋修復體的綜合性能，部分研究人員也基于一系列的力學測試及微觀結構分析，發現SLS制造的合金牙冠、牙橋經打磨與噴砂處理后，能夠顯著強化樣品力學強度、金屬-瓷的化學結合力，從而提升金屬烤瓷修復體的各項性能[42]。同時，為了構建SLS制備口腔修復體的全流程方法，Tulica等[43]在一項研究中詳細介紹了制造種植體、牙冠、牙橋過程中的相關操作及所需參數。

需要說明的是，在使用SLS制造種植體、牙冠、牙橋的流程中，激光發射器的設置參數是十分重要的，不合理的激光參數將會對修復體表層的結構致密度、三維結構的精確性造成影響。

4 小結和展望

目前，口腔疾病治療多采用激光輔助常規療法的方式。究其原因，除了考慮到治療效果外，激光治療的成本相對較高也是一個重要因素。影響激光治療是否僅以輔助方式用于口腔疾病治療的關鍵問題便是，激光是否可以提供比傳統治療法更好的效果與可接受的醫療費用。對于激光治療效果而言，目前醫學界對于激光治療的認識，整體上仍處于初級階段。具有不同波長和脈沖寬度的激光可能會存在差異化的口腔適用場景，因此未來應當更進一步研究對于不同口腔疾病的最佳激光使用參數，從而提供更加合理化的治療方案。（2）對于較高的激光治療成本而言，在口腔疾病治療中，需要考慮一個問題是，相比于傳統的口腔疾病治療方法，激光是否能夠提供更佳的預期效果？如果是，則需要考慮使用激光技術，反之亦反。同時，從醫保角度講，盡管不同地區的醫保報銷范圍具有差異化，但隨著我國醫保政策的持續深化發展，相信在口腔疾病中使用低費用的激光治療方案的時候也會很快到來。

根據本文所涉及的研究結果可知，在激光用于種植體周圍黏膜炎的治療中，激光在短期內具有明顯的臨床益處。然而，其是否存在長期的臨床益處，現有的臨床研究仍不能有效解決這一問題。因此，在未來的試驗探索中，為了獲取更準確的臨床結果，治療方案應該標準化，并結合對照試驗組，對激光是否具有長期性的臨床優勢進行綜合性評估。

激光技術的優勢之一是能夠在最大限度上減少制造過程中的人為因素，從而保證與預期一致的修復質量。伴隨著牙科數字化和口腔掃描技術的不斷發展，激光制造將會在個性化口腔修復中起到重要角色。相比于失蠟法和CAD/CAM，利用激光制造的口腔修復體具有精度高與優良的理化性能、生物兼容性的特點。筆者認為在未來的種植體制造中，為了探索出一個更佳的口腔修復方案，應該將SLS與CAD/CAM有機結合起來，實現既能強化成形件力學強度，又能提高產品制造效率的目的。同時，從制造粉末角度講，研究粉末的諸如粒度分布、流動性特征、堆積密度等參數對修復體各項性能的影響，可能也是提升SLS普適性的有效思路。