Er : YAG激光在口腔种植术中的应用

【摘要】由于Er：YAG激光自身的特性以及与口腔内生物组织作用的特点，其在口腔种植中的作用越来越受到人们重视。本文就Er:YAG激光的生物效应机制，和此激光在种植体周围炎治疗以及促进种植体骨整合的形成中的影响作一综述。
【关键词】Er:YAG激光；种植体；种植体周围炎

近年来，口腔种植迅速发展，在牙列缺失、缺损以及颌面部缺损的修复治疗中得到了越来越广泛的应用。口腔种植的成功不仅依赖于规范的外科操作和良好的修复体，还与种植体初期稳定性的获得和骨整合的良好形成以及种植体周围的口腔生物环境有关。激光以其在切割软组织、加强种植体与骨的结合以及控制感染等方面的优势正逐渐被用于种植临床。
1常用激光的种类和特性
目前在口腔领域应用的激光种类有二氧化碳(CO2)激光、氦氖(He-Ne)激光、掺铷钇铝石榴石(Nd:YAG)激光、掺铒钇铝石榴石(Er:YAG)激光、砷铝镓(GaALAS)激光、掺铒铬钪镓石榴石(Er ,Cr:YSGG)激光和二极管(Diode)激光等。二氧化碳激光具有水吸收性，通过气化组织完成切割。在切口处可产生快速密集的能量，保护了切口下方组织。临床上主要用于软组织切割。掺铷钇铝石榴石激光：主要通过散射到达靶组织，可吸收颜色，止血效果佳。常用于软组织手术、龈下刮治、脱敏等。但切软组织时可引起下方硬组织损伤。砷铝镓激光：穿透力比Nd：YAG激光小，故不易引起下方硬组织损伤，可吸收颜色广泛用于理疗、口外手术和口内治疗中。其中Er:YAG激光是一种被美国食品和药品管理局批准可以在口腔硬组织使用的激光，它的波长为2940nm，有良好的水吸收性，也可被羟基磷灰石吸收，使用时不会对组织产生热副损伤。
2 Er:YAG激光生物效应的机制
Er:YAG激光属于低强度激光，其引起生物效应的机制还不十分明确。国内外学者做了大量的研究，提示低强度激光的作用并非热效应，而是依靠激光光子到达细胞后直接作用于细胞器，激活细胞内信号传导通路从而诱导细胞的生长、分化和增殖［1］。细胞经激光照射后，细胞质膜通透性发生改变，激活Ca2+-Mg2+-ATP酶活性，影响到细胞内Ca2+的浓度变化，Ca2+浓度的改变能激活蛋白激酶或磷酸酶，产生一系列蛋白磷酸化反应，向细胞核内传导信号。在信号传导过程中，丝裂素活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase, MAPK)级联信号传导通路占据相当重要的地位，被认为是细胞外信号引起细胞增殖、分化等反应的共同途径或会聚点［2］。 Ras/Raf/MEK/ERK途径是MAPK级联途径中研究为活跃也为重要的信号传导通路之一［3］。Ras是只有一条多肽链的低分子量G蛋白，本身具有内源性GTP酶活性，可催化GTP分解为ADP，从而将胞外信号传递至胞内；Raf是丝/苏氨酸蛋白激酶的主要成员，其作用是磷酸化并激活下游底物MAPKK(MAPK kinase)；MEK是MAPKK中主要的成员，它具有磷酸化苏/酪氨酸残基的双特异功能，同时激活下游底物MAPK；ERK(extracellular signal regulated kinase)的作用是磷酸化并激活多种下游底物，引发多种细胞反应，调节细胞浆靶物如磷脂酶A2等，将细胞外信号传递至细胞核，通过磷酸化活化转录因子而调控特异基因的表达。
3 Er:YAG激光在口腔种植中的应用
3.1Er:YAG激光控制种植体周围炎的作用。　　种植体周围炎是指发生于种植体周围组织的炎症，它造成围绕种植体周围的浅碟状损害。当骨结合区完全吸收后，种植体会松动脱落。微生物寄居被认为是导致种植体周围炎( Peri-implantitis) 主要的因素之一,因此,去除牙菌斑是治疗种植体周围炎的关键环节［4］。传统治疗包括洁治和刮治术、抗菌药的服用同时结合手术以形成新的骨整合。但是使用洁治和刮治处理种植体表面会导致表面形态改变妨碍骨再生。药物辅助治疗也无法在种植体周保持一定浓度。
　　Takasaki等人观察使用Er:YAG激光治疗24周后的种植体周围炎的动物模型，并且对其进行组织学切片。终他们发现经Er:YAG激光治疗后的实验性狗种植体周围炎与对照组相比，种植体周围有明显的新骨形成，种植体-骨接触面积(bone-implant contact, BIC)增大［5］ 。Kreisler［6］对三类（钛浆喷涂，酸蚀，羟基磷灰石）不同涂层的72个种植体使用Er:YAG激光（60—120mJ,脉冲型，大重复频率10）灭菌。结果他们发现即使只是低能量的照射，种植体表面也出现了明显的灭菌效果。
SCHWARZ等人对20例中度、重度种植体周围炎患者随机应用Er:YAG激光治疗（100 mJ,脉冲型，大重复频率10）与手工刮治配合用药治疗组（同名牙）进行对照, 分别在治疗前,治疗后3、6个月,检查5 项临床指标和龈下菌斑,结果显示两组都有明显的龈下菌斑数目改变,BOP（探诊出血）的减少和CAL（周附着丧失水平）的改善。Er:YAG激光治疗组对BOP改善效果更好一些［7］。并且SCHWARZ等人对2位口内的8个出现了严重的种植体周围炎的患者进行治疗后，发现使用Er:YAG激光治疗（100 mJ,脉冲型，大重复频率10）可以有效去除结石且不会造成任何热损伤［8］。
3.2Er:YAG激光在促进种植体骨整合的形成中的作用。骨- 生物材料界面反应的主要决定因素是成骨细胞的早期附着、扩散和增殖。一些学者认为促进这一进程能使种植体更快更广泛的形成骨整合以及保持更长的稳定。Dortbudak等人［9］认为低强度的激光能引起各种酶活性的提高，如碱性磷酸酶、天冬氨酸转移酶、谷氨酸脱氢酶、戊二酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶等。这些酶的主要作用于三羧酸循环和氨基酸代谢以及使三磷酸腺苷及蛋白质的合成增加。通过这种机制使细胞功能恢复、为骨折愈合提供能量和物质基础。
　　Kesler［10］和Salina［11］等人分别使用Er:YAG激光在鼠和兔胫骨上进行种植体窝洞预备后植入种植体。Kesler使用500—1000mJ的脉冲型Er:YAG激光进行预备，并于3周和3月后将种植体取出观察。Salina使用200mJ脉冲型Er:YAG激光进行预备，并且在术后0, 7, 15, 30, 45以及60天分别将种植体取出。结果均发现与传统手术方法相比较，此方法可以促进骨整合的形成，缩短骨愈合时间，增加BIC（种植体-骨接触面积）。并且推测其机理与激光能促进成骨细胞和成纤维细胞的增殖和分化有关。
Friedmann［12］发现通过使用Er:YAG激光对置入成骨细胞培养液的钛柱处理后能有效去除种植体表面细菌类毒素和脂多糖等污染物，有利于成骨细胞的附着。根据Schwarz等人［13］用Er:YAG激光（100mJ,脉冲型，10Hz）进行钛表面处理后，用扫描电镜未发现钛表面形态有明显变化，成骨细胞的附着也没有明显改变。提示Er:YAG激光促进成骨细胞的附着的现象不是因为钛表面形态的变化，而是激光改变了成骨细胞的功能活动状态。Kreisler［14］等人的研究表明使用Er:YAG激光（60—120 mJ,脉冲型，10Hz）持续照射种植体—骨界面120秒后，其温度始终在47℃以下。
因此在此温度下适当使用激光对促进成骨细胞的增殖分化效果好，但时间不应该过分延长。
　　基于以上各学者的研究，我们推测合适的低强度Er:YAG激光对于寻求无损伤治疗种植体周围炎，保持种植体周围环境清洁、提高种植体的长期成功率、都具有一定的临床实用价值。由于现在各学者对Er:YAG激光使用的适应症以及其各项参数仍旧没有达成统一的意见，如何发挥其大功效仍需要深入研究。
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