Er:YAG激光在治療侵襲性牙周炎中的應用及研究進展

王彥陽 徐普 張文柏

[摘要]侵襲性牙周炎（Aggressive periodontitis，AgP）是一類好發于30歲以下青年人的牙周疾病，常造成牙槽骨嚴重吸收甚至恒牙早失。當前AgP的治療手段是非手術治療與手術治療相結合，重視早期徹底感染控制。鉺激光是一類能同時作用于軟硬組織的新型治療手段，不僅可以清理深部組織、控制感染，而且可以促進傷口愈合及組織再生，為治療AgP提供了一種新的選擇。

[關鍵詞]鉺激光；侵襲性牙周炎；伴放線聚集桿菌；激光治療；研究進展

[中圖分類號]R781.4＋2? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2023）03-0180-05

Abstract： Aggressive periodontitis （AgP） is a kind of periodontal disease that usually occurs in young people under the age of 30. It often causes severe alveolar bone absorption even early permanent tooth loss. The current treatment methods for aggressive periodontitis combined non-surgical and surgical treatment， paid high attention to early thorough infection control. Er：YAG laser is a kind of new treatment method which can act on both soft and hard tissue. It can not only clean deep tissues and control infection， but also promote wound healing and tissue regeneration. Er：YAG laser provides a new option to treat AgP.

Key words： Er：YAG laser;aggressive periodontitis;aggregatibacter actinomycetemcomitans;laser therapy;research progress

侵襲性牙周炎，亞洲人發病率約為1.2%，其以患者全身健康，牙周附著喪失、骨破壞速度快和有家族聚集性為共同特征，常常累及前牙及第一磨牙，嚴重者影響美觀及咀嚼功能[1-2]。2018年牙周病新分類指出，AgP與慢性牙周炎有相似的病因和組織病理學，有時可以理解為同一種疾病的兩種分支[3-4]。AgP患者的高反應性，使得宿主特別容易被某些微生物觸發，包括伴放線聚集桿菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans，Aa）及紅色復合體等[5-6]。由于AgP破壞牙槽骨速度快，早期診斷和治療非常重要。

當前治療AgP的手段分為非手術治療和手術治療兩種[7]。非手術治療的要點是早期徹底去除感染，主要以齦下刮治及根面平整術（Scaling and root planning，SRP）為主，常還輔以抗生素控制感染；對于無法根治的深牙周袋會采取翻瓣手術方式進行清創。定期復查及維護治療也是防止復發的關鍵之一。然而，SRP無法徹底清理齦溝、根分叉或深牙周袋（大于6 mm），并且可能刮除過多牙骨質，導致牙本質暴露等問題，這對于牙骨質發育未完全成熟的青少年而言更加常見[8]，且使用抗生素可能面臨不良反應及耐藥性的問題，因此，探索更有效的治療方法就顯得尤為必要[9]。

近年來，在不同類型的激光中，鉺：摻釹釔鋁石榴石（Er：YAG）激光，簡稱鉺激光，似乎是最有希望用于牙周治療的[10-11]。Er：YAG激光可以消融硬、軟組織，現已有不少體內實驗證明Er：YAG激光在清理齦下牙結石及根面平整方面的能力，使用Er：YAG激光輔助牙周炎治療，短期內可以取得更好的臨床療效[12]。本文就侵襲性牙周炎的病因及治療，Er：YAG激光治療AgP的理論基礎及其臨床應用概述如下。

1? Er：YAG激光在控制牙周病變方面的作用

Er：YAG激光是由Zharikov等在1974年發現的一種波長為2 940 nm的中紅外光，其最高吸收峰值與水一致，能被水和羥基磷灰石高度吸收而產生相應的光熱作用[13]。應用于牙體硬組織時，組織中為數不多的水分蒸發使得壓強增大，產生“微爆破”作用；靶物質也在此過程中被去除，同時因能量大部分轉變成了動能，所以對深層組織造成熱損傷小[14]。Er：YAG激光可以很好地控制微生物增殖，提高臨床附著水平[12]，也可以進行翻瓣、肉芽組織切除、截骨及根尖切除術等手術操作。

1.1 殺菌消炎：Aa被認為是AgP的關鍵致病菌，其迅速增殖克隆（JP2克隆）也是活動期AgP的臨床標志之一[15-16]。Aa黏附性強，能與其他齦下細菌共生[5，17]。它的致病性很大一部分來源于它分泌的白細胞毒素（Leukothera，LtxA）[7]。LtxA是一種殺死白細胞和淋巴細胞的毒素，能中和局部黏膜的免疫反應，從而使其他細菌快速生長[18]。與廣泛型AgP息息相關的紅色復合體包括牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis，Pg）、齒垢密螺旋體（Treponema denticola，Td）和福賽坦氏菌（Tannerella forsythia，Tf），這些微生物形成齦下生物膜成為AgP的始發因素[19]。此外，牙骨質發育不全、根部形態異常及宿主的高反應性都會增加AgP的易感性，使齦下微生物更易定植[20]。

1996年，Ando等[21]首次證明了較低能級Er：YAG激光可以殺滅Pg和Aa。Lopes等多項研究發現，雖然Er：YAG激光輔助治療的微生物控制效果比較確定，使用Er：YAG激光輔助SRP治療1年后Aa、Pg、Td、Tf明顯下降，尤其控制Pg感染的能力好，并且可能在控制Td、Tf感染方面更有優越性[22-24]。有學者[25]的研究顯示，輔助Er：YAG激光治療還可以延遲Pg重新定植時間。此外，Er：YAG激光還可以清除內毒素，降低根面炎癥因子白細胞介素-6（IL-6）、IL-8、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平，促進炎癥消退[26]。也有研究表明，雖然Er：YAG激光可以減少致病菌的數量，但其遠期效果與傳統方式沒有明顯差距[17，27]。侵襲性牙周炎患者牙周組織破壞速度快，治療需要及時控制感染，這時輔助使用Er：YAG激光控制感染可以達到更好的臨床療效。

1.2 去除牙結石：Er：YAG激光可以用來清除硬組織表面的結石和菌斑，雖有少量牙結石殘留但牙骨質相對完整，其清除結石的能力可以與超聲及手持器械的效果相媲美[11，28]。在SPR難以達到的深牙周袋、根分叉病變中，Er：YAG激光的穿透性（8～10 mm）及靈活性比較有優勢，常可以更早、更好地改善臨床效果[8，11，29-31]。

除此之外，傳統的機械處理方法會生產含有細菌和炎癥物質的玷污層，影響牙周組織的愈合。體外研究報道了激光可以有效去除根面結石及菌斑并且不產生玷污層，為牙周組織的再附著提供了良好條件[26]。

2? Er：YAG激光對硬組織的作用

由于高水平Er：YAG激光具有穿透性，能以低能量形式分散到未經直接照射的骨組織表面，并誘導組織和細胞反應，這種效應被稱為光生物調節作用，有助于組織新生[32]。

2.1 促進成骨過程：光生物調節作用可以通過不同途徑作用于牙周組織中的各種不同細胞從而促進成骨。對于成骨細胞，低水平Er：YAG激光以能量、時間和脈沖次數依賴的方式促進成骨細胞的增殖。并且照射可以減少成骨細胞中的SOST基因表達和其編碼的骨硬化蛋白，通過減少抑制骨形成蛋白的方式來促進成骨[33]。Niimi等[34]研究也發現，小鼠顱骨原代成骨細胞經過Er：YAG激光照射后，WNT1誘導信號通道蛋白2（Wisp2）下調，炎癥相關和Notch信號基因富集，成骨細胞鈣化和骨γ羧基谷氨酸蛋白（BGLAP）表達顯著增加。

對于牙周膜干細胞（Human periodontal stem ligament cells，hPDLCs）而言，Er：YAG激光能通過上調hPDLCs的ALP、OCN、Runx2的表達從而促進hPDLCs的成骨分化[35]。而從牙齦成纖維細胞（Human gingival fibroblast cells，hGFs）角度，用功率為0.6 W，1.0 W和1.2 W Er：YAG激光照射后，hGFs的環氧合酶2（COX-2）、IL-1β、TNF-α及骨形態發生蛋白2（BMP-2）基因表達顯著升高，骨代謝相關基因被激活，且促進效應與功率正相關[36]。

2.2 在牙根表面形成可控制的表面形態：不同于SRP可能去除牙骨質、超聲器械可能在牙根表面留下細小的劃痕，Er：YAG激光在牙齒表面留下粗糙表面，且根據功率大小等因素而形成不同的牙根表面形態和粗糙度[37]。事實上，微粗糙的表面有利于牙周膜成纖維細胞的黏附，這在骨再生及牙骨質再生過程中都是非常重要的[38]。此外，相較于CO2激光、氖激光（Nd：YAG），作用深度較淺的Er：YAG激光可以更好地保存牙骨質結構[39]。

然而，也有研究發現，與傳統器械相比Er：YAG激光去除的牙骨質可能更多。具體影響似乎與功率有關，SRP+Er：YAG激光在100 mJ/P、200 mJ/P和250 mJ/P不同能級下，均在形成規律的微粗糙表面同時伴有牙根表面熱損傷、裂紋、碳化和牙骨質層的裂紋或剝脫現象。而在300 mJ/P的情況下，在牙根表面上可以看到帶有很多彈坑且大而深的溝槽[7]。所以通過控制能量及頻率來控制表面形態非常重要，一般認為頻率為10 Hz，能量范圍40～160 mJ的Er：YAG激光，在保證有效性的同時能形成均勻表面[7，39]。

Er：YAG激光“微爆破”效應在牙骨質表面產生的粗糙表面有助于血凝塊、纖維蛋白及成纖維細胞黏附，并且消除齦下牙結石和感染牙骨質后，牙根表面生物相容性提升，也利于新的細胞再附著[40]。

3? Er：YAG激光對軟組織的作用

使用Er：YAG激光齦下清創術后，臨床改善最大的是其對袋內軟組織的影響。激光可清除感染上皮內膜、袋壁及鄰近的炎癥細胞，并且受低劑量輻射照射的周圍區域組織愈合快，患者的不適感也會更少[12]。成纖維細胞在傷口愈合和收縮中起著關鍵作用，它在炎癥晚期一直遷移到病變中，直到上皮化完成，其間分解血凝塊、分泌各種生長因子和細胞因子，并產生新的細胞外基質和膠原結構[41]。

3.1 促進牙周膜成纖維細胞生長：低水平的Er：YAG激光可以促進牙周膜成纖維細胞的增殖、黏附和遷移，以及成骨分化能力。將Er：YAG激光照射無牙周組織附著的牙根碎片，處理過的根面成纖維細胞通過大量的板足延伸牢固地附著在粗糙表面標本上；而未經過照射的牙根根面光滑，成纖維細胞數量少，形態上呈圓形或橢圓形，附著性較差[42]。但關于其促進作用和機制尚不明了，有學者認為成纖維細胞的誘導是通過半乳糖凝集素-7（G-7）實現的[43]。

3.2 促進牙周組織傷口愈合：Er：YAG激光照射后的傷口邊緣及牙根表面有顯著的hGFs附著、增殖和遷移，是激光能促進牙周愈合的主要表現[33]，使用Er：YAG激光照射后的傷口新形成的膠原纖維更堅固，方向不規律，組織密度更強[44]。

這樣的現象可能是多種途徑作用的結果，6.3 J/cm2 Er：YAG激光輻射HGFs后的培養基表面溫度平均升高至40.9℃，熱休克蛋白70家族mRNA表達增加，并通過加快細胞周期從而促進細胞增殖[45]。Ogita等[46]通過蛋白質組學分析，低水平Er：YAG激光照射誘導hGFs表達上調的蛋白，發現差異蛋白G-7表達上調可能是hGFs增殖加快的部分原因。此外，Er：YAG激光還可以促進凝血。雖然其深部止血能力不強，但是Er：YAG激光可以在低于蛋白質變性的溫度下，產生更好的凝血效果，從而避免組織壞死[47]。

上述實驗說明Er：YAG激光可以加快牙周愈合并且提升臨床療效，然而與其他激光相比，Er：YAG激光穿透性不足，只能被表面吸收，治療過程中對軟組織作用有限。在牙周非手術治療過程中可能只對上皮細胞和結締組織表面有效，在牙周手術過程中可能只對暴露的骨和結締組織有效，其實際應用效果仍需要體內實驗證實[46，48]。

4? Er：YAG激光治療AgP的應用

由于暫時缺乏統一的參數和顯著且穩定的效果，第六屆歐洲牙周病學研討會共識不建議將Er：YAG激光作為SRP的替代療法，建議將其作為輔助手段或與其他治療方法聯合使用[49]。

4.1 非手術治療：石學雪[50]觀察60例重度AgP患者非手術治療的臨床療效，結果顯示輔助Er：YAG激光治療后3個月、6個月在出血指數、探診深度、松動度明顯好于常規治療組超聲+手工刮治組。楊婷等[51]將78例廣泛型AgP患者分別使用SRP、SRP+Er：YAG激光及SRP+Nd：YAG激光+Er：YAG激光三種治療方法，結果顯示三組PD、SBI、CAL參數均有顯著提升，24個月后單獨輔助使用Er：YAG激光的臨床效果略好于SRP組，但是可能由于樣本量限制差異無意義。雙激光組的臨床效果好于其他組，并且通過即刻視覺模擬疼痛評分（VAS）評估雙激光在患者舒適度提升方面也有進益。所以利用Er：YAG激光殺菌、去結石及促附著的能力，聯合Nd：YAG激光獨特的軟組織穿透性去除牙周袋壁感染上皮，可以在徹底清除感染的同時早期改善臨床指數。相似的是，鄭穎等[52]對12例廣泛型AgP患者使用Nd：YAG激光聯合Er：YAG激光治療，在1個月及3個月的隨訪中獲得了比使用超聲及SRP更小的探診深度及出血指數。

4.2 手術治療：激光切割與機械切削相比切割面平滑、振動小，產生的碎屑少，從而使愈合快、瘢痕小，有控制炎癥、縮短手術時間的作用[53]。美國牙周病協會的數據研究發現，用Er：YAG激光進行翻瓣清創術，可以觀察到平均0.42 mm的附著增加[54]。

Gaspirc和Skaleric采用Er： YAG激光與改良Widman瓣技術對比，利用不同脈沖、不同功率的Er：YAG激光在手術中進行骨內袋清除，根面搔刮，牙周組織瓣修剪等操作。術后36個月內結果顯示，激光處理可以大幅度降低探診深度，增加臨床附著水平，這可能與激光軟硬組織消毒殺菌作用并形成生物相容性好的根表面有關[55]。采用Er：YAG激光進行徹底清創，并在自體骨移植后照射凝血的手術方式，牙周袋可良好且穩定地愈合，取得了很大的臨床增益，可以作為一種牙槽骨角形吸收再生手術較理想的手術方式[56]。

以上研究為Er：YAG激光在AgP的治療應用提供了基礎，然而，目前有關該激光在AgP中的研究病例數較少，遠期療效不明確等，因此有必要增加樣本數量及觀察時間進一步進行研究探討其對AgP的療效。

5? 小結和展望

Er：YAG激光通過“微爆破”作用及光生物調節等效應，為牙周炎清除感染以及軟硬組織再生提供了有利證據，它能控制病變，清除感染灶，同時有利于牙周愈合及再生，然而由于穿透性不足而作用效果有限[47，57]。針對此局限性，輔助使用Nd：YAG激光能改善軟組織的微生物控制效果[58-59]。綜上所述，Er：YAG激光為侵襲性牙周炎治療提供了一種非侵入性替代或SRP的補充治療的方法，能夠獲得較為肯定的臨床效果，但其長期效果仍然有待進一步研究及驗證。

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[收稿日期]2021-11-01

本文引用格式：王彥陽，徐普，張文柏.Er：YAG激光在治療侵襲性牙周炎中的應用及研究進展[J].中國美容醫學，2023，32（3）：180-184.