Er:YAG激光在治疗侵袭性牙周炎中的应用及研究进展

王彦阳 徐普 张文柏

[摘要]侵袭性牙周炎（Aggressive periodontitis，AgP）是一类好发于30岁以下青年人的牙周疾病，常造成牙槽骨严重吸收甚至恒牙早失。当前AgP的治疗手段是非手术治疗与手术治疗相结合，重视早期彻底感染控制。铒激光是一类能同时作用于软硬组织的新型治疗手段，不仅可以清理深部组织、控制感染，而且可以促进伤口愈合及组织再生，为治疗AgP提供了一种新的选择。

[关键词]铒激光；侵袭性牙周炎；伴放线聚集杆菌；激光治疗；研究进展

[中图分类号]R781.4＋2    [文献标志码]A    [文章编号]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

侵袭性牙周炎，亚洲人发病率约为1.2%，其以患者全身健康，牙周附着丧失、骨破坏速度快和有家族聚集性为共同特征，常常累及前牙及第一磨牙，严重者影响美观及咀嚼功能[1-2]。2018年牙周病新分类指出，AgP与慢性牙周炎有相似的病因和组织病理学，有时可以理解为同一种疾病的两种分支[3-4]。AgP患者的高反应性，使得宿主特别容易被某些微生物触发，包括伴放线聚集杆菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans，Aa）及红色复合体等[5-6]。由于AgP破坏牙槽骨速度快，早期诊断和治疗非常重要。

当前治疗AgP的手段分为非手术治疗和手术治疗两种[7]。非手术治疗的要点是早期彻底去除感染，主要以龈下刮治及根面平整术（Scaling and root planning，SRP）为主，常还辅以抗生素控制感染；对于无法根治的深牙周袋会采取翻瓣手术方式进行清创。定期复查及维护治疗也是防止复发的关键之一。然而，SRP无法彻底清理龈沟、根分叉或深牙周袋（大于6 mm），并且可能刮除过多牙骨质，导致牙本质暴露等问题，这对于牙骨质发育未完全成熟的青少年而言更加常见[8]，且使用抗生素可能面临不良反应及耐药性的问题，因此，探索更有效的治疗方法就显得尤为必要[9]。

近年来，在不同类型的激光中，铒：掺钕钇铝石榴石（Er：YAG）激光，简称铒激光，似乎是最有希望用于牙周治疗的[10-11]。Er：YAG激光可以消融硬、软组织，现已有不少体内实验证明Er：YAG激光在清理龈下牙结石及根面平整方面的能力，使用Er：YAG激光辅助牙周炎治疗，短期内可以取得更好的临床疗效[12]。本文就侵袭性牙周炎的病因及治疗，Er：YAG激光治疗AgP的理论基础及其临床应用概述如下。

1  Er：YAG激光在控制牙周病变方面的作用

Er：YAG激光是由Zharikov等在1974年发现的一种波长为2 940 nm的中红外光，其最高吸收峰值与水一致，能被水和羟基磷灰石高度吸收而产生相应的光热作用[13]。应用于牙体硬组织时，组织中为数不多的水分蒸发使得压强增大，产生“微爆破”作用；靶物质也在此过程中被去除，同時因能量大部分转变成了动能，所以对深层组织造成热损伤小[14]。Er：YAG激光可以很好地控制微生物增殖，提高临床附着水平[12]，也可以进行翻瓣、肉芽组织切除、截骨及根尖切除术等手术操作。

1.1 杀菌消炎：Aa被认为是AgP的关键致病菌，其迅速增殖克隆（JP2克隆）也是活动期AgP的临床标志之一[15-16]。Aa黏附性强，能与其他龈下细菌共生[5，17]。它的致病性很大一部分来源于它分泌的白细胞毒素（Leukothera，LtxA）[7]。LtxA是一种杀死白细胞和淋巴细胞的毒素，能中和局部黏膜的免疫反应，从而使其他细菌快速生长[18]。与广泛型AgP息息相关的红色复合体包括牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis，Pg）、齿垢密螺旋体（Treponema denticola，Td）和福赛坦氏菌（Tannerella forsythia，Tf），这些微生物形成龈下生物膜成为AgP的始发因素[19]。此外，牙骨质发育不全、根部形态异常及宿主的高反应性都会增加AgP的易感性，使龈下微生物更易定植[20]。

1996年，Ando等[21]首次证明了较低能级Er：YAG激光可以杀灭Pg和Aa。Lopes等多项研究发现，虽然Er：YAG激光辅助治疗的微生物控制效果比较确定，使用Er：YAG激光辅助SRP治疗1年后Aa、Pg、Td、Tf明显下降，尤其控制Pg感染的能力好，并且可能在控制Td、Tf感染方面更有优越性[22-24]。有学者[25]的研究显示，辅助Er：YAG激光治疗还可以延迟Pg重新定植时间。此外，Er：YAG激光还可以清除内毒素，降低根面炎症因子白细胞介素-6（IL-6）、IL-8、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平，促进炎症消退[26]。也有研究表明，虽然Er：YAG激光可以减少致病菌的数量，但其远期效果与传统方式没有明显差距[17，27]。侵袭性牙周炎患者牙周组织破坏速度快，治疗需要及时控制感染，这时辅助使用Er：YAG激光控制感染可以达到更好的临床疗效。

1.2 去除牙结石：Er：YAG激光可以用来清除硬组织表面的结石和菌斑，虽有少量牙结石残留但牙骨质相对完整，其清除结石的能力可以与超声及手持器械的效果相媲美[11，28]。在SPR难以达到的深牙周袋、根分叉病变中，Er：YAG激光的穿透性（8～10 mm）及灵活性比较有优势，常可以更早、更好地改善临床效果[8，11，29-31]。

除此之外，传统的机械处理方法会生产含有细菌和炎症物质的玷污层，影响牙周组织的愈合。体外研究报道了激光可以有效去除根面结石及菌斑并且不产生玷污层，为牙周组织的再附着提供了良好条件[26]。

2  Er：YAG激光对硬组织的作用

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经直接照射的骨组织表面，并诱导组织和细胞反应，这种效应被称为光生物调节作用，有助于组织新生[32]。

2.1 促进成骨过程：光生物调节作用可以通过不同途径作用于牙周组织中的各种不同细胞从而促进成骨。对于成骨细胞，低水平Er：YAG激光以能量、时间和脉冲次数依赖的方式促进成骨细胞的增殖。并且照射可以减少成骨细胞中的SOST基因表达和其编码的骨硬化蛋白，通过减少抑制骨形成蛋白的方式来促进成骨[33]。Niimi等[34]研究也发现，小鼠颅骨原代成骨细胞经过Er：YAG激光照射后，WNT1诱导信号通道蛋白2（Wisp2）下调，炎症相关和Notch信号基因富集，成骨细胞钙化和骨γ羧基谷氨酸蛋白（BGLAP）表达显著增加。

对于牙周膜干细胞（Human periodontal stem ligament cells，hPDLCs）而言，Er：YAG激光能通过上调hPDLCs的ALP、OCN、Runx2的表达从而促进hPDLCs的成骨分化[35]。而从牙龈成纤维细胞（Human gingival fibroblast cells，hGFs）角度，用功率为0.6 W，1.0 W和1.2 W Er：YAG激光照射后，hGFs的环氧合酶2（COX-2）、IL-1β、TNF-α及骨形态发生蛋白2（BMP-2）基因表达显著升高，骨代谢相关基因被激活，且促进效应与功率正相关[36]。

2.2 在牙根表面形成可控制的表面形态：不同于SRP可能去除牙骨质、超声器械可能在牙根表面留下细小的划痕，Er：YAG激光在牙齿表面留下粗糙表面，且根据功率大小等因素而形成不同的牙根表面形态和粗糙度[37]。事实上，微粗糙的表面有利于牙周膜成纤维细胞的黏附，这在骨再生及牙骨质再生过程中都是非常重要的[38]。此外，相较于CO2激光、氖激光（Nd：YAG），作用深度较浅的Er：YAG激光可以更好地保存牙骨质结构[39]。

然而，也有研究发现，与传统器械相比Er：YAG激光去除的牙骨质可能更多。具体影响似乎与功率有关，SRP+Er：YAG激光在100 mJ/P、200 mJ/P和250 mJ/P不同能级下，均在形成规律的微粗糙表面同时伴有牙根表面热损伤、裂纹、碳化和牙骨质层的裂纹或剥脱现象。而在300 mJ/P的情况下，在牙根表面上可以看到带有很多弹坑且大而深的沟槽[7]。所以通过控制能量及频率来控制表面形态非常重要，一般认为频率为10 Hz，能量范围40～160 mJ的Er：YAG激光，在保证有效性的同时能形成均匀表面[7，39]。

Er：YAG激光“微爆破”效应在牙骨质表面产生的粗糙表面有助于血凝块、纤维蛋白及成纤维细胞黏附，并且消除龈下牙结石和感染牙骨质后，牙根表面生物相容性提升，也利于新的细胞再附着[40]。

3  Er：YAG激光对软组织的作用

使用Er：YAG激光龈下清创术后，临床改善最大的是其对袋内软组织的影响。激光可清除感染上皮内膜、袋壁及邻近的炎癥细胞，并且受低剂量辐射照射的周围区域组织愈合快，患者的不适感也会更少[12]。成纤维细胞在伤口愈合和收缩中起着关键作用，它在炎症晚期一直迁移到病变中，直到上皮化完成，其间分解血凝块、分泌各种生长因子和细胞因子，并产生新的细胞外基质和胶原结构[41]。

3.1 促进牙周膜成纤维细胞生长：低水平的Er：YAG激光可以促进牙周膜成纤维细胞的增殖、黏附和迁移，以及成骨分化能力。将Er：YAG激光照射无牙周组织附着的牙根碎片，处理过的根面成纤维细胞通过大量的板足延伸牢固地附着在粗糙表面标本上；而未经过照射的牙根根面光滑，成纤维细胞数量少，形态上呈圆形或椭圆形，附着性较差[42]。但关于其促进作用和机制尚不明了，有学者认为成纤维细胞的诱导是通过半乳糖凝集素-7（G-7）实现的[43]。

3.2 促进牙周组织伤口愈合：Er：YAG激光照射后的伤口边缘及牙根表面有显著的hGFs附着、增殖和迁移，是激光能促进牙周愈合的主要表现[33]，使用Er：YAG激光照射后的伤口新形成的胶原纤维更坚固，方向不规律，组织密度更强[44]。

这样的现象可能是多种途径作用的结果，6.3 J/cm2 Er：YAG激光辐射HGFs后的培养基表面温度平均升高至40.9℃，热休克蛋白70家族mRNA表达增加，并通过加快细胞周期从而促进细胞增殖[45]。Ogita等[46]通过蛋白质组学分析，低水平Er：YAG激光照射诱导hGFs表达上调的蛋白，发现差异蛋白G-7表达上调可能是hGFs增殖加快的部分原因。此外，Er：YAG激光还可以促进凝血。虽然其深部止血能力不强，但是Er：YAG激光可以在低于蛋白质变性的温度下，产生更好的凝血效果，从而避免组织坏死[47]。

上述实验说明Er：YAG激光可以加快牙周愈合并且提升临床疗效，然而与其他激光相比，Er：YAG激光穿透性不足，只能被表面吸收，治疗过程中对软组织作用有限。在牙周非手术治疗过程中可能只对上皮细胞和结缔组织表面有效，在牙周手术过程中可能只对暴露的骨和结缔组织有效，其实际应用效果仍需要体内实验证实[46，48]。

4  Er：YAG激光治疗AgP的应用

由于暂时缺乏统一的参数和显著且稳定的效果，第六届欧洲牙周病学研讨会共识不建议将Er：YAG激光作为SRP的替代疗法，建议将其作为辅助手段或与其他治疗方法联合使用[49]。

4.1 非手术治疗：石学雪[50]观察60例重度AgP患者非手术治疗的临床疗效，结果显示辅助Er：YAG激光治疗后3个月、6个月在出血指数、探诊深度、松动度明显好于常规治疗组超声+手工刮治组。杨婷等[51]将78例广泛型AgP患者分别使用SRP、SRP+Er：YAG激光及SRP+Nd：YAG激光+Er：YAG激光三种治疗方法，结果显示三组PD、SBI、CAL参数均有显著提升，24个月后单独辅助使用Er：YAG激光的临床效果略好于SRP组，但是可能由于样本量限制差异无意义。双激光组的临床效果好于其他组，并且通过即刻视觉模拟疼痛评分（VAS）评估双激光在患者舒适度提升方面也有进益。所以利用Er：YAG激光杀菌、去结石及促附着的能力，联合Nd：YAG激光独特的软组织穿透性去除牙周袋壁感染上皮，可以在彻底清除感染的同时早期改善临床指数。相似的是，郑颖等[52]对12例广泛型AgP患者使用Nd：YAG激光联合Er：YAG激光治疗，在1个月及3个月的随访中获得了比使用超声及SRP更小的探诊深度及出血指数。

4.2 手术治疗：激光切割与机械切削相比切割面平滑、振动小，产生的碎屑少，从而使愈合快、瘢痕小，有控制炎症、缩短手术时间的作用[53]。美国牙周病协会的数据研究发现，用Er：YAG激光进行翻瓣清创术，可以观察到平均0.42 mm的附着增加[54]。

Gaspirc和Skaleric采用Er： YAG激光与改良Widman瓣技术对比，利用不同脉冲、不同功率的Er：YAG激光在手术中进行骨内袋清除，根面搔刮，牙周组织瓣修剪等操作。术后36个月内结果显示，激光处理可以大幅度降低探诊深度，增加临床附着水平，这可能与激光软硬组织消毒杀菌作用并形成生物相容性好的根表面有关[55]。采用Er：YAG激光进行彻底清创，并在自体骨移植后照射凝血的手术方式，牙周袋可良好且稳定地愈合，取得了很大的临床增益，可以作为一种牙槽骨角形吸收再生手术较理想的手术方式[56]。

以上研究为Er：YAG激光在AgP的治疗应用提供了基础，然而，目前有关该激光在AgP中的研究病例数较少，远期疗效不明确等，因此有必要增加样本数量及观察时间进一步进行研究探讨其对AgP的疗效。

5  小结和展望

Er：YAG激光通过“微爆破”作用及光生物调节等效应，为牙周炎清除感染以及软硬组织再生提供了有利证据，它能控制病变，清除感染灶，同时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]。針对此局限性，辅助使用Nd：YAG激光能改善软组织的微生物控制效果[58-59]。综上所述，Er：YAG激光为侵袭性牙周炎治疗提供了一种非侵入性替代或SRP的补充治疗的方法，能够获得较为肯定的临床效果，但其长期效果仍然有待进一步研究及验证。

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[收稿日期]2021-11-01

本文引用格式：王彦阳，徐普，张文柏.Er：YAG激光在治疗侵袭性牙周炎中的应用及研究进展[J].中国美容医学，2023，32（3）：180-184.