電磁能量對(duì)生物組織的影響自十九世紀(jì)來就已經(jīng)被認(rèn)識(shí)到，光合作用的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了光化學(xué)的基本理念。光生物調(diào)節(jié)（Photobiomodulation, PBM）是一個(gè)專用名詞，含義為使用低能量光源調(diào)節(jié)細(xì)胞生物學(xué)行為。其作用機(jī)理為通過能量轉(zhuǎn)移引起生物學(xué)反應(yīng)。PBM已用于臨床超過40年時(shí)間，其在細(xì)胞水平和分子水平的作用機(jī)制已研究近30年。當(dāng)光能照射組織時(shí)，它會(huì)調(diào)節(jié)組織內(nèi)的生物學(xué)過程，而且，至少間接地，調(diào)節(jié)組織所屬于的生物學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的生物學(xué)過程。通常認(rèn)為，真核細(xì)胞線粒體是激光可見光區(qū)到近紅外區(qū)能量的初始吸收部位。細(xì)胞色素C氧化酶是相應(yīng)的光接收器。

激光能量影響組織主要有兩種方法——光化學(xué)效應(yīng)和光熱效應(yīng)。激光醫(yī)學(xué)最常使用的光能量轉(zhuǎn)化方式是光熱效應(yīng)。所有手術(shù)方法（切割、氣化、凝血、燒灼）應(yīng)用于組織后都會(huì)在照射過的組織標(biāo)本內(nèi)產(chǎn)生非常明顯的熱效應(yīng)。然而，光能量較低時(shí)，則能量主要由光接收器吸收產(chǎn)生光化學(xué)轉(zhuǎn)化。為得到有效的光生物調(diào)節(jié)，必須盡量減少熱量產(chǎn)生，組織溫度升高不能超過4-5攝氏度。

在臨床應(yīng)用中，光生物調(diào)節(jié)已被成功應(yīng)用于介導(dǎo)創(chuàng)口和骨愈合、減輕疼痛以及抗炎。目前對(duì)于生物調(diào)節(jié)模式的摻釹釔鋁石榴石激光器（neodymium-doped yttrium aluminium garnet，Nd:YAG激光）的應(yīng)用了解很少。大部分研究著重于400nm到980nm波長范圍激光能量的應(yīng)用。在此波長范圍內(nèi)，光能量可有效穿過組織到達(dá)深部結(jié)構(gòu)。Nd:YAG激光，波長1,064nm，接近此波長范圍，具有許多優(yōu)勢(shì)。在激光穿透能力方面，波長越長，如近紅外半導(dǎo)體激光或Nd:YAG激光，穿透深度可達(dá)6mm，而短波長激光，如氦氖激光，穿透能力顯著減小。

近期，Usumez等證實(shí)，低能量Nd:YAG激光通過改變PDGF和bFGF的表達(dá)促進(jìn)創(chuàng)口愈合，二者為負(fù)責(zé)刺激細(xì)胞增殖和成纖維細(xì)胞生長的基因。

大量研究精力被用于尋找可有效促進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生積極變化而不帶來負(fù)面影響的激光能量參數(shù)。Karu發(fā)現(xiàn)高能量導(dǎo)致光受體破壞，伴隨生長抑制和細(xì)胞死亡。其他研究者也證實(shí)，高于10J/cm2的能量密度可損傷DNA。最終，Bensadoun建議，對(duì)預(yù)防目的最佳劑量為2-3J/cm2范圍，對(duì)于治療目的則不超過4J/cm2，應(yīng)用激光治療時(shí)建議在病損中單點(diǎn)應(yīng)用，而非整個(gè)病損區(qū)域均進(jìn)行照射。世界激光治療學(xué)會(huì)（World Association of Laser Therapy, WALT）認(rèn)為，應(yīng)用能量密度范圍在3J/cm2到10J/cm2的激光治療可促進(jìn)有效的生物調(diào)節(jié)，同時(shí)避免生物學(xué)抑制作用。

文獻(xiàn)中對(duì)能量密度范圍似乎有了共識(shí)，但達(dá)成這一目標(biāo)會(huì)遇到許多問題。激光能量需以此能量密度水平達(dá)到目標(biāo)細(xì)胞才能起到作用。因?yàn)槟繕?biāo)細(xì)胞通常位于組織深部，細(xì)胞上方結(jié)構(gòu)對(duì)能量的吸收和散射對(duì)光能量分布有顯著影響。組織表面激光能量密度和分布難以用于準(zhǔn)確估計(jì)深部組織內(nèi)的分布。目前缺少一種方法，可將光能量均一且可靠地傳遞至通常位于組織塊深部的一組細(xì)胞。

一些問題使標(biāo)準(zhǔn)化流程的普及變的復(fù)雜。雖然激光能量的生物刺激調(diào)節(jié)作用在細(xì)胞水平得到了證實(shí)，臨床中激光能量卻是在宏觀上以非均一的方式作用于大塊組織。當(dāng)能量通過組織時(shí)，其中一部分被吸收，所以每深一層的細(xì)胞接受的激光照射均有不同。Beers法則通常用于描述這種關(guān)系。然而，這仍是不夠的，因?yàn)椴ㄩL在600nm到1,400nm之間時(shí)激光主要作用形式是散射。因此，當(dāng)能量進(jìn)入組織時(shí)，其密度迅速降低。

大部分臨床應(yīng)用的激光輸出在空間上呈高斯分布。因此，位于激光束中心的細(xì)胞受到較高能量的輻射，而周邊細(xì)胞接受的能量很低。由此導(dǎo)致，激光束中心的細(xì)胞可能受到過度刺激，遠(yuǎn)超過科學(xué)建議的3-10J/cm2的密度，受到抑制，而周邊細(xì)胞所接受的能量過少而無法產(chǎn)生有效作用。

使標(biāo)準(zhǔn)化更加復(fù)雜的是光束發(fā)散。光纖傳統(tǒng)的激光能量離開光纖時(shí)出現(xiàn)顯著的發(fā)散，通常為8度左右。當(dāng)光纖頭到組織的距離逐漸增加時(shí)，所施加的能量分布范圍相應(yīng)增加，大大影響了細(xì)胞水平的能量分布。按照目前報(bào)道的光束發(fā)散度，當(dāng)光纖頭到組織的距離為3mm時(shí)，能量密度可以減小約90%。這使得重復(fù)應(yīng)用恰當(dāng)能量密度激光的技術(shù)敏感性和操作敏感性大大增加。

鑒于以上的問題，一種新型手機(jī)被開發(fā)出來，可以在1cm2表面內(nèi)達(dá)到照射面積不變的均一的激光照射，不論光纖頭到組織的距離遠(yuǎn)近（從10到100mm）。由于這種新型平頭手機(jī)的引入，目前能夠以均一的能量密度照射目標(biāo)表面，使用相對(duì)較高的能量密度，用時(shí)更少，而沒有明顯的熱損傷風(fēng)險(xiǎn)。這將使激光治療重復(fù)性更好，沒有操作敏感性，使標(biāo)準(zhǔn)化激光治療向前邁進(jìn)了一大步。

本研究目的在于通過一系列病例，展示一種新型平頭手機(jī)配合Nd:YAG激光，以Benedicenti教科書中的方法用于牙科及臨床治療的初步結(jié)果。

材料與方法

本研究展示的病例均采用標(biāo)準(zhǔn)化照射方法。所有病例中，Nd:YAG激光(LightWalker ATS, Fotona,Ljubljana, Slovenia) 結(jié)合平頭手機(jī)(Genovahandpiece, Fotona, Slovenia) 使用。激光設(shè)置在MSP模式，以100毫秒的間隔產(chǎn)生脈沖式激光。平均功率為0.5W，脈沖重復(fù)率為每秒10脈沖，故能量密度計(jì)算為0.5W/cm2。激光治療隔天進(jìn)行一次，總次數(shù)依據(jù)臨床判斷和具體的組織特點(diǎn)決定。

病例1

一位52歲女性患者，患局限型重度牙周炎。急性炎癥穩(wěn)定后，對(duì)患者進(jìn)行檢查，#23遠(yuǎn)中發(fā)現(xiàn)明顯的深骨內(nèi)袋（圖1）。瓣的設(shè)計(jì)同時(shí)考慮到解決目前的牙齦退縮（圖2）。仔細(xì)清創(chuàng)，去除肉芽組織（圖3），之后，植入無機(jī)小牛來源羥基磷灰石（圖4）。

圖1：#23骨內(nèi)袋。

圖2：牙齦退縮。

圖3：去除肉芽組織。

圖4：植骨。

 術(shù)后（圖5），術(shù)區(qū)每隔一天使用平頭Genova手機(jī)照射Nd:YAG激光(LightWalkerATS, Fotona, Ljubljana, Slovenia)，持續(xù)十天（照射5次），參數(shù)如下：0.5W，10Hz，MSP模式，每位點(diǎn)60s（圖6）。術(shù)區(qū)愈合順利，疼痛及腫脹均較輕微。6個(gè)月后復(fù)查顯示植入骨和軟組織均穩(wěn)定（圖7）。

圖5：手術(shù)激光照射位點(diǎn)。

圖6：Genova手機(jī)。

圖7：6個(gè)月后的情況。

病例2

一位41歲男性患者，下前牙嚴(yán)重的創(chuàng)傷性牙齦退縮。經(jīng)過仔細(xì)咨詢后，患者預(yù)約進(jìn)行膜齦手術(shù)（圖8）。因缺少角化牙齦且前庭溝淺，唯一的治療方法是進(jìn)行游離牙齦移植以覆蓋根面。

圖8：膜齦手術(shù)前。

在受區(qū)翻起半厚瓣，去除所有上皮部分（圖9）。移植的牙齦組織緊密縫合于受區(qū)，避免形成厚的滲出層，使最終結(jié)果受到影響（圖10）。

圖9：受區(qū)預(yù)備。

圖10：固定移植物后，激光照射位點(diǎn)。

術(shù)后 14天內(nèi)，使用平頭手機(jī)以MSP模式、10Hz、0.5W(LightWalkerATS, Fotona, Ljubljana, Slovenia)、60s秒每位點(diǎn)，每隔一天進(jìn)行生物調(diào)節(jié)（七次）。在術(shù)后14天（圖11）及整個(gè)42天愈合期（圖12）內(nèi)，移植成功，根面得到覆蓋。

圖11：14天后。

圖12：42天后。

病例3

一位65歲女性患者，前牙區(qū)種植體折斷，#12到#22缺失（圖13）。植入種植體時(shí)，唇側(cè)骨板厚度不足，美學(xué)表現(xiàn)不佳。故使用骨替代材料（無機(jī)小牛來源羥基磷灰石）及可吸收膠原膜進(jìn)行再生性手術(shù)（圖14-17）。

圖13：#12到#22缺失，種植體折斷。

圖14-17：植骨進(jìn)行再生性手術(shù)。

仔細(xì)縫合避免創(chuàng)口開裂，防止愈合期并發(fā)癥發(fā)生。進(jìn)行生物調(diào)節(jié)加速骨愈合促進(jìn)移植物的融合。使用平頭手機(jī)以MSP模式、10Hz、0.5W(LightWalkerATS, Fotona, Ljubljana, Slovenia)、60s秒每位點(diǎn)，每隔一天進(jìn)行生物調(diào)節(jié)，持續(xù)10天（圖18）。

圖18：縫合后進(jìn)行生物調(diào)節(jié)。

三個(gè)月后，組織健康，厚度足夠，二期手術(shù)同時(shí)進(jìn)行臨床冠修復(fù)（圖19，20）。種植體植入6個(gè)月后，組織穩(wěn)定，可以進(jìn)行正式修復(fù)（圖21）。

圖19，20：3個(gè)月后情況。

圖21：6個(gè)月后，組織穩(wěn)定。

結(jié)論

通過本研究可得出以下結(jié)論：

1.    Nd:YAG激光因其較高的穿透性，似乎是進(jìn)行生物調(diào)節(jié)的適宜波長。

2.    通過使用平頭Genova手機(jī)，與傳統(tǒng)高斯分布模式的手機(jī)相比，激光照射更均一。使用相對(duì)較高的能量密度，可在更短的時(shí)間內(nèi)應(yīng)用生物刺激，采用正確參數(shù)的情況下，無熱損傷風(fēng)險(xiǎn)。

3.    距離目標(biāo)組織10到100mm范圍內(nèi)，可在1cm2表面上進(jìn)行均一的激光照射。這使得激光應(yīng)用的重復(fù)性更好，無操作敏感性。

來源：牙醫(yī)世家