激光在口腔医学中的应用及原理

随着激光技术的不断发展与进步，激光开始逐步应用于医学领域。1960年，第一台激光器——红宝石激光器问世，次年红宝石激光器被尝试应用于视网膜凝固治疗[2]。此后，学者们对激光在不同医学领域中的应用进行了探索和研究，不断地取得了令人鼓舞的成果。随着激光医学逐渐成熟，目前激光已经广泛应用于眼科、皮肤科、耳鼻喉科、肿瘤科等多个临床学科。近年来，在口腔医学领域中，激光也已经开始在多个亚学科，例如牙体牙髓病学、牙周黏膜病学、颌面外科学以及正畸学等领域发挥着重要的作用（图1-5）。

常用的口腔激光波长范围为500～10600nm，位于电磁波谱的可见波段和红外波段。激光对口腔组织的作用主要基于组织成分中包含的色素基团对不同波长激光的吸收不同（图1-6）。口腔组织中主要包括如下几种成分：水（含OH-）、矿物质（含、、OH-等）、血红蛋白（血色素）、黑色素等，它们对不同波长的激光具有不同的吸收系数。其中水对于波长在3000nm或10000nm左右的激光，例如Er激光、CO2激光等有最高的吸收峰值，而对于波长小于1000nm的激光几乎不吸收，例如半导体激光、Nd：YAG激光等。矿物质（含、、OH-等）与水类似，对CO2激光、Er：YAG激光具有较高的吸收峰值。血红蛋白、黑色素等色素基团则对波长在800～1000nm的半导体激光、Nd：YAG激光等具有最大的吸收峰值，因此半导体激光、Nd：YAG激光可以发挥止血和脱色的作用。目前，公认半导体激光具有较好的止血作用，可以为术区提供一个清晰的视野[3]。

因此，根据目标组织的构成，可以使用不同波长的激光来发挥相应的作用。对于富含水和血红蛋白的口腔软组织来讲，几乎所有的口腔激光都能发挥有效的作用，根据输出能量的不同实现对软组织的切割、消融、凝固、止血等作用。口腔硬组织包括骨组织与牙体组织，主要成分为水和碳酸羟基磷灰石。因此，红外波段的Er：YAG激光、CO2激光等可以起到很好的作用。例如将Er：YAG激光作用于牙体硬组织时，能量被表层水分子吸收并迅速转化为热量向四周传输，形成蒸汽，产生内部压力，导致矿物结构发生层层崩解，实现对硬组织的切削或消融[4]。

图1-5　应用半导体激光治疗舌侧缘溃疡

图1-6　生物组织的吸收系数及其与激光的关系

激光还能发挥杀菌消毒的作用：当细菌所处的微环境吸收激光的能量时，局部温度升高导致细胞死亡[5]。研究发现，使用激光可以减少变形链球菌、大肠埃希菌、粪肠球菌等细菌的数量[6-8]。

当能量低于500mW时，激光不会引起组织的温度升高，而是发挥光生物刺激作用，也称光生物调节作用（Photobiomodulation，PBM），即激光在分子水平上调控核酸和蛋白质的合成，改变各种信号传导分子的活性与功能[9]。例如，促进ATP的合成，提高丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Akt）、ERK和应激活化蛋白激酶（JNK）的蛋白表达，抑制炎症因子TNF-α、IL-1β的表达以及抗细胞凋亡等[10-12]。因此常用于低能量激光治疗（Low Level Laser Therapy，LLLT）。在口腔医学的应用中，LLLT主要用于疼痛、炎症控制和促进愈合等方面。研究发现，相比于空白对照组，使用LLLT可以明显减轻正畸加力后牙齿的疼痛[13-14]。Lopes[15]等对60个牙髓炎患者进行随机双盲对照试验，评估LLLT对术后疼痛的控制效果。结果显示：使用激光照射后的牙齿，术后的疼痛发生率明显低于对照组（非辐照组）。针对药物治疗无效的颞下颌关节紊乱，LLLT也能取得较好的疗效，有利于缓解关节和肌肉的疼痛[16]。Alan等的研究显示，LLLT还能明显降低拔牙术后的疼痛水平[17-18]。在拔牙、根尖外科等手术后，使用低剂量的激光辐照可以抑制炎症因子的表达与释放，有效减轻术后肿胀和疼痛[18-19]。在促进愈合方面，激光可以激活局部血液循环并促进牙龈成纤维细胞和成骨细胞的增殖及迁移，从而促进病变愈合[20-23]。