電磁能量對生物組織的影響自十九世紀來就已經被認識到，光合作用的發(fā)現(xiàn)證實了光化學的基本理念。光生物調節(jié)（Photobiomodulation, PBM）是一個專用名詞，含義為使用低能量光源調節(jié)細胞生物學行為。其作用機理為通過能量轉移引起生物學反應。PBM已用于臨床超過40年時間，其在細胞水平和分子水平的作用機制已研究近30年。當光能照射組織時，它會調節(jié)組織內的生物學過程，而且，至少間接地，調節(jié)組織所屬于的生物學系統(tǒng)內的生物學過程。通常認為，真核細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。細胞色素C氧化酶是相應的光接收器。
激光能量影響組織主要有兩種方法——光化學效應和光熱效應。激光醫(yī)學最常使用的光能量轉化方式是光熱效應。所有手術方法（切割、氣化、凝血、燒灼）應用于組織后都會在照射過的組織標本內產生非常明顯的熱效應。然而，光能量較低時，則能量主要由光接收器吸收產生光化學轉化。為得到有效的光生物調節(jié)，必須盡量減少熱量產生，組織溫度升高不能超過4-5攝氏度。
在臨床應用中，光生物調節(jié)已被成功應用于介導創(chuàng)口和骨愈合、減輕疼痛以及抗炎。目前對于生物調節(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用。在此波長范圍內，光能量可有效穿過組織到達深部結構。Nd:YAG激光，波長1,064nm，接近此波長范圍，具有許多優(yōu)勢。在激光穿透能力方面，波長越長，如近紅外半導體激光或Nd:YAG激光，穿透深度可達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，低能量Nd:YAG激光通過改變PDGF和bFGF的表達促進創(chuàng)口愈合，二者為負責刺激細胞增殖和成纖維細胞生長的基因。
大量研究精力被用于尋找可有效促進細胞產生積極變化而不帶來負面影響的激光能量參數(shù)。Karu發(fā)現(xiàn)高能量導致光受體破壞，伴隨生長抑制和細胞死亡。其他研究者也證實，高于10J/cm2的能量密度可損傷DNA。最終，Bensadoun建議，對預防目的最佳劑量為2-3J/cm2范圍，對于治療目的則不超過4J/cm2，應用激光治療時建議在病損中單點應用，而非整個病損區(qū)域均進行照射。世界激光治療學會（World Association of Laser Therapy, WALT）認為，應用能量密度范圍在3J/cm2到10J/cm2的激光治療可促進有效的生物調節(jié)，同時避免生物學抑制作用。
文獻中對能量密度范圍似乎有了共識，但達成這一目標會遇到許多問題。激光能量需以此能量密度水平達到目標細胞才能起到作用。因為目標細胞通常位于組織深部，細胞上方結構對能量的吸收和散射對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確估計深部組織內的分布。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胞。
一些問題使標準化流程的普及變的復雜。雖然激光能量的生物刺激調節(jié)作用在細胞水平得到了證實，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。當能量通過組織時，其中一部分被吸收，所以每深一層的細胞接受的激光照射均有不同。Beers法則通常用于描述這種關系。然而，這仍是不夠的，因為波長在600nm到1,400nm之間時激光主要作用形式是散射。因此，當能量進入組織時，其密度迅速降低。
大部分臨床應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胞受到較高能量的輻射，而周邊細胞接受的能量很低。由此導致，激光束中心的細胞可能受到過度刺激，遠超過科學建議的3-10J/cm2的密度，受到抑制，而周邊細胞所接受的能量過少而無法產生有效作用。
使標準化更加復雜的是光束發(fā)散。光纖傳統(tǒng)的激光能量離開光纖時出現(xiàn)顯著的發(fā)散，通常為8度左右。當光纖頭到組織的距離逐漸增加時，所施加的能量分布范圍相應增加，大大影響了細胞水平的能量分布。按照目前報道的光束發(fā)散度，當光纖頭到組織的距離為3mm時，能量密度可以減小約90%。這使得重復應用恰當能量密度激光的技術敏感性和操作敏感性大大增加。
鑒于以上的問題，一種新型手機被開發(fā)出來，可以在1cm2表面內達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近（從10到100mm）。由于這種新型平頭手機的引入，目前能夠以均一的能量密度照射目標表面，使用相對較高的能量密度，用時更少，而沒有明顯的熱損傷風險。這將使激光治療重復性更好，沒有操作敏感性，使標準化激光治療向前邁進了一大步。
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果。
材料與方法
本研究展示的病例均采用標準化照射方法。所有病例中，Nd:YAG激光(LightWalker ATS, Fotona,Ljubljana, Slovenia) 結合平頭手機(Genovahandpiece, Fotona, Slovenia) 使用。激光設置在MSP模式，以100毫秒的間隔產生脈沖式激光。平均功率為0.5W，脈沖重復率為每秒10脈沖，故能量密度計算為0.5W/cm2。激光治療隔天進行一次，總次數(shù)依據(jù)臨床判斷和具體的組織特點決定。
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，對患者進行檢查，#23遠中發(fā)現(xiàn)明顯的深骨內袋（圖1）。瓣的設計同時考慮到解決目前的牙齦退縮（圖2）。仔細清創(chuàng)，去除肉芽組織（圖3），之后，植入無機小牛來源羥基磷灰石（圖4）。
圖1：#23骨內袋。
圖2：牙齦退縮。
圖3：去除肉芽組織。
圖4：植骨。
術后（圖5），術區(qū)每隔一天使用平頭Genova手機照射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60s（圖6）。術區(qū)愈合順利，疼痛及腫脹均較輕微。6個月后復查顯示植入骨和軟組織均穩(wěn)定（圖7）。
圖5：手術激光照射位點。
圖6：Genova手機。
圖7：6個月后的情況。
病例2
一位41歲男性患者，下前牙嚴重的創(chuàng)傷性牙齦退縮。經過仔細咨詢后，患者預約進行膜齦手術（圖8）。因缺少角化牙齦且前庭溝淺，唯一的治療方法是進行游離牙齦移植以覆蓋根面。
圖8：膜齦手術前。
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，使最終結果受到影響（圖10）。
圖9：受區(qū)預備。
圖10：固定移植物后，激光照射位點。
術后 14天內，使用平頭手機以MSP模式、10Hz、0.5W(LightWalkerATS, Fotona, Ljubljana, Slovenia)、60s秒每位點，每隔一天進行生物調節(jié)（七次）。在術后14天（圖11）及整個42天愈合期（圖12）內，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，唇側骨板厚度不足，美學表現(xiàn)不佳。故使用骨替代材料（無機小牛來源羥基磷灰石）及可吸收膠原膜進行再生性手術（圖14-17）。
圖13：#12到#22缺失，種植體折斷。
圖14-17：植骨進行再生性手術。
仔細縫合避免創(chuàng)口開裂，防止愈合期并發(fā)癥發(fā)生。進行生物調節(jié)加速骨愈合促進移植物的融合。使用平頭手機以MSP模式、10Hz、0.5W(LightWalkerATS, Fotona, Ljubljana, Slovenia)、60s秒每位點，每隔一天進行生物調節(jié)，持續(xù)10天（圖18）。
圖18：縫合后進行生物調節(jié)。
三個月后，組織健康，厚度足夠，二期手術同時進行臨床冠修復（圖19，20）。種植體植入6個月后，組織穩(wěn)定，可以進行正式修復（圖21）。
圖19，20：3個月后情況。
圖21：6個月后，組織穩(wěn)定。
結論
通過本研究可得出以下結論：
1. Nd:YAG激光因其較高的穿透性，似乎是進行生物調節(jié)的適宜波長。
2. 通過使用平頭Genova手機，與傳統(tǒng)高斯分布模式的手機相比，激光照射更均一。使用相對較高的能量密度，可在更短的時間內應用生物刺激，采用正確參數(shù)的情況下，無熱損傷風險。
3. 距離目標組織10到100mm范圍內，可在1cm2表面上進行均一的激光照射。這使得激光應用的重復性更好，無操作敏感性。
來源：牙醫(yī)世家
