激光技术在口腔疾病治疗与口腔修复领域的应用研究进展

李晓雪 侯晓薇 樊世锋

激光能够有效穿透人体口腔的硬组织和软组织。口腔疾病治疗的激光系统分为以下几种：准分子激光（308 nm）、氩+激光（488 nm与512 nm）、氦氖激光（633 nm）、二极管激光（780～820 nm）、掺钕钇铝石榴石（Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet,Nd:YAG）激光（1 064 nm）、掺铒钇铝石榴石（Erbium-doped Yttrium Aluminum Garnet,Er:YAG）激光（2 940 nm）和 CO2激光（10 600 nm）[1]。激光使口腔组织或材料升温、凝固、汽化。激光在医学领域中最早开始应用于普外科、皮肤科、眼科等，研究表明，其可以作为一种用于医学诊断、手术和生理研究的高效工具[2]。随着研究人员对激光理论与技术的不断突破，激光已经在口腔疾病治疗[3-4]与口腔修复领域[5-6]发挥着重要的角色。牙体、牙髓、牙周疾病与口腔修复是口腔医学的两个重要分支，因此，笔者结合目前国内外的研究现状，对激光在牙体、牙髓、牙周疾病以及口腔修复领域的应用研究进展作一综述。

1 激光技术在牙体、牙髓疾病治疗中的应用研究

牙体、牙髓疾病主要是因根管系统微生物感染所致，临床中常采用的根管冲洗法仅能消除牙本质中160 μm深度的细菌，难以有效杀灭残留牙本质深层的细菌，例如，高度耐药细菌（如粪肠球菌）的穿透深度能超过1 000 μm。同时，牙体、牙髓术后引起的疼痛属于常见的并发症，它表现为疼痛、肿胀或两者兼有。如何有效解决牙体、牙髓治疗历程中的疼痛症状是牙科领域面临的主要问题之一。

自从Weichmann等[7]在1972年首次报道了激光技术在牙体、牙髓疾病治疗中的应用以来，越来越多的学者开始尝试使用激光治疗来辅助传统的根管治疗。研究表明，激光治疗通过产生局部高温使细菌失活，可有效克服消毒液穿透深度不足的问题[8]。Romeo等[9]经对比研究发现，二极管激光比常规根管消毒更能显著降低附着在根管内壁上的粪肠球菌数量。有学者通过将牙体、牙髓疾病患者分组的方式，在对照组中采用常规根管治疗法，在试验组中使用“常规根管治疗+激光治疗”的方式，结果发现，试验组具有更高的治疗有效率、患者满意度，以及更低的疼痛率[10-11]。这表明在牙体、牙髓疾病的常规治疗基础上，使用激光治疗能够实现更佳的治疗效果。

不同波长的激光系统用途存在着差异。准分子与氩+激光主要用于根管成形，氦氖与二极管激光系统主要用于激光多普勒血流监测、脱敏与根管消毒。Nd:YAG激光系统除了用于脱敏与根管消毒外，还可以用于牙髓摘除。Er:YAG激光系统用于牙髓切除、根管成型及消毒，而波长较长的CO2激光系统则主要用于脱敏、盖髓与牙髓摘除。

从激光波长的角度讲，近年来，通过降低波长为600～970 nm激光的能量输出密度的低强度激光疗法（low-level laser therapy,LLLT）已在牙科中用于镇痛、抑制炎症和促进组织愈合[12-13]。多项研究成果表明，LLLT在牙体、牙髓疾病治疗中主要通过促进血管舒张、增加三磷酸腺苷和皮质醇水平、抑制炎症从而显著减轻患者的疼痛症状[14-15]。然而，需要说明的是，由于激光波长是影响其穿透深度的主要因素，因此，在牙体、牙髓疾病治疗中，LLLT在不同牙组织中是否总能达到有效的穿透深度仍需进一步研究[16]。

2 激光技术在牙周治疗中的应用研究

牙周炎是指因局部因素（细菌侵犯）引起牙周组织的慢性炎症，严重者将不能保留牙齿。激光最早于1991年被引入到牙周治疗领域中。随着激光技术与临床医学的发展，激光辅助治疗已逐渐成为牙周炎非手术治疗的一部分。与传统牙周手术相比，激光治疗能够实现组织消融、汽化、止血和袋内消毒。目前，激光在牙周炎治疗中有较多临床应用，包括非手术和手术牙周治疗、种植体周围疾病的治疗、牙龈切除和牙冠延长术[17-18]。已有研究表明，包括二极管和CO2激光在内的红外激光，能够有效促进牙周伤口的愈合和再生，实现彻底清创[19]。有临床试验已经证明，Er:YAG激光能够有效去除体外结石与毒素，改善牙周健康指标和炎性指标水平[20]。同时，通过采用激光治疗辅助根管治疗的方法，能够有效提升患者牙周体感功能、抑制术后炎症的发生[21]。

2.1 在牙周疾病的类型方面 当激光治疗被单独或辅助慢性牙周炎的常规治疗时，一些研究证明了激光治疗的有效性。在中度与重度牙周炎治疗中，Nd:YAG或Er:YAG激光辅助的常规治疗，在发病牙周健康指标方面具有良好效果[22]。范崇巍[23]指出使用激光联合牙周翻瓣术的方案，能够促进患者牙周组织与牙根面的贴合，显著提升重度牙周炎的治疗效果。这表明激光辅助牙周炎治疗比常规牙周治疗更有效。

然而，根据美国牙周病学会公布的调查显示，在激光辅助的中度与重度牙周炎治疗中，患者的修复与再生反应是否有更好的益处仍然没有定论[24]。

2.2 在种植体周围疾病方面 笔者通过查阅国内外文献，发现目前缺乏关于激光辅助治疗种植体周围黏膜炎患者的研究。尚无充分的证据来支持激光在该类疾病治疗中的优势。在有限的文献中，仅能表明激光辅助治疗在短期内对于种植体周围炎症具有临床益处，但长期优势尚不明确[25]。同时，激光在治疗种植体周围疾病中也存在着争议，其原因主要为：（1）种植体周围感染是由多种因素导致的，其中包括种植体的宿主因素；（2）激光的基本属性（波长、功率、波形、入射角度等）和治疗次数，也将对最终治疗结果造成较大影响[2]。

2.3 在牙龈清创方面 一般认为激光能够实现牙根表面的清创，但不能有效作用于牙周袋软组织。例如，根据美国牙周病学会公布的研究效果，无论将激光作为单一治疗还是辅助根面平整治疗，目前的医学证据仍不足以说明激光能有效用于牙龈清创[26-27]。同时，在一项涉及10个临床试验的报道中，只有2个试验表明Nd:YAG激光能够有效减少牙龈下的微生物数量（相比于根面平整），而其余试验则表现为差异不显著[28]。

上述研究结果表明，在将激光治疗与根面平整进行单独比较时，有时临床数据会出现矛盾。一些结果表明激光治疗比根面平整有明显的优势，但另一些试验结果却显示两者的差异并不明显[28]。因此，仍需要进一步的研究来确定激光治疗辅助的根面平整是否能实现令人信服的效果（相比于单独一种疗法）。

3 激光技术在口腔修复领域的应用研究

随着新技术的蓬勃发展，口腔修复行业也发生着数字化的技术革新，使修复体的制造工艺在传统的失蜡法基础上，引入了数字化铣削法（computer-aided design and computer-aided manufacturing,CAD/CAM）[28]。由于CAD/CAM受限于切割工具，且存在着材料浪费、刀具磨损的问题，不可避免地提高了制造成本。因此，随着激光技术在口腔医学中的应用，具有精度高、制造效率快的选择性激光烧结法（selective laser sintering,SLS）被用于种植体的制造[29]。SLS基于材料3D打印的方法，是一种很有前途的制造工艺。它利用聚焦的高能激光束，逐层使粉末材料发生熔融与凝固，将粉末制造成所需样品[30]。这种方法的优点是可以高效利用多种材料，制造出结构复杂的三维几何构件，其对于牙科口腔修复领域具有重要的实用价值。

3.1 在种植体制造方面 研究表明，SLS与传统的失蜡法相比，前者得到的成形件所释放的金属离子更少，具有更优良的生物相容性。同时，SLS所制造的成形件的抗变形能力与延伸率也更佳[31]。此外，研究人员还发现，基于SLS制造的成形件也具有良好的理化性能、可靠的修复体边缘密合度以及较强的耐腐蚀性能[32]。需要说明的是，部分研究表明，尽管SLS制造的成形件的金瓷结合强度弱于传统失蜡法，但仍满足牙科学匹配性标准试验的要求[30]。SLS与CAD/CAM相比，其所得产品的微观结构上会存在少量微孔隙，并存在残余应力[33]。因此，在SLS制造种植体的流程中，应优化激光烧结的参数，从而强化微观结构与消除气孔，以确保其满足口腔修复要求的综合性考量。

需要说明的是，由于CAD/CAM生产的成形件几乎不存在孔隙，因而其具有更佳的力学性能[34]。因此，为了强化由SLS制造种植体的力学性能，一些研究提出了通过使用激光束倾斜的方法，能够使种植体在不同方向上获得较高的力学强度[35]，不过这种方法仍处于初步探索阶段。

3.2 在牙冠制造方面 很多研究表明，通过传统失蜡法和CAD/CAM所得到的牙冠存在着边缘间隙值较大的问题[36]。因此，研究人员讨论了由SLS制造的60个金属烤瓷冠的口腔修复结果，发现未出现饰面陶瓷边缘剥落的问题，综合分析认为SLS制造的金属烤瓷冠具有不错的临床应用价值[37]。同时，考虑到保障牙冠的边缘拟合是成功固定修复体的关键，基于此，研究人员将18个由SLS所得的金属冠与18个铸造金属牙冠进行对比，结果发现由SLS制造的金属牙冠的边缘间隙宽度更小，更能满足临床口腔修复应用的要求[38]。鉴于口腔医学中缺少关于激光对贴面、牙冠和嵌体抗菌效果、修复体拉伸强度影响的研究，Tisler等[39]通过对经变形链球菌污染后的全瓷贴面、牙冠和嵌体进行光动力疗法（photodynamic therapy,PDT）（二极管激光）处理后，发现激光照射不仅能够显著降低牙科材料表面的链球菌数量，而且能提高嵌体组的粘合强度，强化修复体的力学性能。

3.3 在牙桥制造方面 一项电化学分析表明，相比于铸造所得到的修复体，基于SLS法制备的样品具有更低的腐蚀电流密度和更高的极化电阻，这表明SLS所制造的牙桥修复体具有良好的耐腐蚀性能[40]。由于在SLS法制造的牙桥修复体微观结构上通常会存在影响其力学性能的少量微孔隙（缺陷），因此，将牙桥修复体进行烧结处理可能会有效去除微孔隙及残余应力。基于这种思路，研究人员将由SLS与CAD/CAM分别制造的牙桥样品均进行烧结处理，结果发现SLS不仅能够强化修复体抗拉强度（相比于CAD/CAM），而且能够提高样品的相对密度[41]。

为了进一步优化SLS法制造牙桥修复体的综合性能，部分研究人员也基于一系列的力学测试及微观结构分析，发现SLS制造的合金牙冠、牙桥经打磨与喷砂处理后，能够显著强化样品力学强度、金属-瓷的化学结合力，从而提升金属烤瓷修复体的各项性能[42]。同时，为了构建SLS制备口腔修复体的全流程方法，Tulica等[43]在一项研究中详细介绍了制造种植体、牙冠、牙桥过程中的相关操作及所需参数。

需要说明的是，在使用SLS制造种植体、牙冠、牙桥的流程中，激光发射器的设置参数是十分重要的，不合理的激光参数将会对修复体表层的结构致密度、三维结构的精确性造成影响。

4 小结和展望

目前，口腔疾病治疗多采用激光辅助常规疗法的方式。究其原因，除了考虑到治疗效果外，激光治疗的成本相对较高也是一个重要因素。影响激光治疗是否仅以辅助方式用于口腔疾病治疗的关键问题便是，激光是否可以提供比传统治疗法更好的效果与可接受的医疗费用。对于激光治疗效果而言，目前医学界对于激光治疗的认识，整体上仍处于初级阶段。具有不同波长和脉冲宽度的激光可能会存在差异化的口腔适用场景，因此未来应当更进一步研究对于不同口腔疾病的最佳激光使用参数，从而提供更加合理化的治疗方案。（2）对于较高的激光治疗成本而言，在口腔疾病治疗中，需要考虑一个问题是，相比于传统的口腔疾病治疗方法，激光是否能够提供更佳的预期效果？如果是，则需要考虑使用激光技术，反之亦反。同时，从医保角度讲，尽管不同地区的医保报销范围具有差异化，但随着我国医保政策的持续深化发展，相信在口腔疾病中使用低费用的激光治疗方案的时候也会很快到来。

根据本文所涉及的研究结果可知，在激光用于种植体周围黏膜炎的治疗中，激光在短期内具有明显的临床益处。然而，其是否存在长期的临床益处，现有的临床研究仍不能有效解决这一问题。因此，在未来的试验探索中，为了获取更准确的临床结果，治疗方案应该标准化，并结合对照试验组，对激光是否具有长期性的临床优势进行综合性评估。

激光技术的优势之一是能够在最大限度上减少制造过程中的人为因素，从而保证与预期一致的修复质量。伴随着牙科数字化和口腔扫描技术的不断发展，激光制造将会在个性化口腔修复中起到重要角色。相比于失蜡法和CAD/CAM，利用激光制造的口腔修复体具有精度高与优良的理化性能、生物兼容性的特点。笔者认为在未来的种植体制造中，为了探索出一个更佳的口腔修复方案，应该将SLS与CAD/CAM有机结合起来，实现既能强化成形件力学强度，又能提高产品制造效率的目的。同时，从制造粉末角度讲，研究粉末的诸如粒度分布、流动性特征、堆积密度等参数对修复体各项性能的影响，可能也是提升SLS普适性的有效思路。