5.1 鉺雅鉻雷射的輸出功率
單位時間輸出的能量為多少稱為功率(Power),其單位為瓦特(Watt), 1 瓦特 (Watt)=1 焦耳(J) / 1 秒(sec)。而在本研究中所使用的雷射能量設定為 80 毫焦耳(mJ), 25 赫茲(Hz), 10 分鐘(mins),換算其功率為 2 瓦特(Watt)。回顧過去的研究無論是體 外實驗或是臨床研究所使用的能量設定如下:100 mJ/pulse, 1 min (Nominzul Batsukh, 2017);30 mJ/pulse, 30 Hz, 1 min (Cao, Wang, Pu, Tang, & Meng, 2018);50 mJ/pulse, 20 Hz, 15 s(Eick et al., 2017);100 mJ/pulse, 10 Hz (Schwarz, Sahm, Iglhaut, & Becker, 2011),其換算出來的能量約為 1 瓦特(Watt)。本實驗所使用的雷射能量相較於過去 的研究略高一些。
而根據之前的研究指出,根據照射的物質不同以及是否有同時合併噴水降溫,
其雷射能量的衰減程度以及對雷射 tip 的改變或污染情形也會有不同的結果(Lin et al., 2016)。當照射的物質是牙結石時,其能量的衰減在照射 60 分鐘後是 79%;而當 照射的物質是骨頭時,其能量的衰減在照射60 分鐘後是 87%;而照射軟組織 60 分
鐘後在有水與無水的情況下分別是 91.4%與 94.3%。表示對於照射的物質硬度較高
即使在有水的狀況下,雷射的能量還是會有衰減的情形。而本實驗中,使用的雷射 tip 在實驗的過程中每次實驗會超過 60 分鐘,表示越後面照射的試片有可能其雷射 能量相對於最一開始照射的試片是比較少的情形,因此理想的情況應該是在每次實
驗都要去監測雷射tip 照射出來的能量是否有一致的情性,必要時需要更換新的 tip
或調整能量。
而實驗的過程發現隨著雷射照射鈦板使用的次數增加,雷射的 tip 也有耗損的 情形,此與(Lin et al., 2016)的研究發現在照射牙結石與骨頭等較硬的物質時,其電 子顯微鏡下觀察雷射tip 的耗損也有一致的結果。
5.2 0.12 % CHX 沖洗與滅菌效果的關係
A. actinomycetemcomitans 及 P. intermedia 並沒有辦法達到有效的滅菌(Sylvie et al,2016)以上都與本研究的結果相符合。
而在細胞貼附的觀察,CHX 的影響也是在先前的研究可以觀察到藉由不同的濃 度(0.0025%, 0.005%, 0.0075%, 0.01% and 0.12%)及時間(1min, 5min,15min)可以發現,
在長時間的使用下(5 及 15 min),不管選擇何種濃度的 CHX,皆可以看到大量細胞 的死亡;而短時間的使用(1 min),使用高濃度的 0.12% CHX 可以看見細胞的活性是 受到影響的(Giannelli, Chellini, Margheri, Tonelli, & Tani, 2008),而本實驗是使用 0.12% CHX 且沖洗的時間超過 1 分鐘,與此研究有一致的結果。
使接觸角變小,但此污染的環境仍然不利於HGF 細胞的貼附。有學者提出使用親水 性(wettability)及表面能(surface free energy)並不能用來評估細胞能否貼附的重要依 據(den Braber et al., 1995)。更有學者提出,表面的粗糙度似乎比較能夠反應出表面 親疏水性的關係(Birte et al. 2006)。
表面粗糙度的影響
關於表面粗糙度對於細胞貼附的影響,本實驗中使用鈦金屬刮匙的 Group 4 及 Group 6 會使鈦板表面粗糙度降低,但不會改變細胞貼附的數量。由過去的研究發 現,在設計一個有粗糙表面梯度的研究中指出,骨母細胞是比較喜歡相對粗糙的表 面;而纖維母細胞則是比較喜歡相對平滑的表面(Kunzler, Drobek, Schuler, & Spencer, 2007)。另一個研究指出在高度光滑的表面培養細胞,七天後的生長數量比噴砂處理 的表面細胞數量幾乎多了三倍(Kononen, Hormia, Kivilahti, Hautaniemi, & Thesleff, 1992)。因此鈦金屬刮匙的使用,使鈦金屬表面降低了粗糙度,但仍然是 HGF 細胞 喜歡的環境,因此應該有其他原因影響貼附。
表面內毒素的影響
關於內毒素的影響,由於 LPS 由三個分子所組成,包含中心的寡糖(core oligosaccharide),脂質 A (lipid A)及 O-antigen。其中的 O-antigen 的末端有許多 OH
基組成,使得LPS 有較高的親和性能夠與鈦板結合,而無法有效地將其移除。使得
經由P. gingivalis 污染後的表面,無論經過何種方式去做處理,都無法回到最原始的
鈦板表面,仍有內毒素可以在鈦板表面被偵測出來,此與先前的研究有一致的結果 (Lee et al., 2018)。
5.4 鉺雅鉻雷射的殺菌效果與細胞貼附情形
從本研究的結果看來,螢光顯微鏡下的 SYTO 9 與 propidium iodide 在經過鈦金
屬刮匙、雷射、合併鈦金屬刮匙及雷射的組別來比較可以發現雖然Group 4 在螢光
訊號是比較強一些,但是Group 4 及 Group 5 及 Group 6 此三組是不具有統計上的 顯著差異。表示鈦金屬刮匙、雷射、合併鈦金屬刮匙及雷射的方式在此研究中的殺 菌效果都是有效的。不過對於內毒素而言,經由統計分析後,雷射處裡過後才能顯 著減少內毒素的量,單純使用鈦金屬刮匙是無法有效移除內毒素的。
而在 HGF 細胞貼附的情形,Group 4 及 Group 5 及 Group 6 此三組在 72 小時及 150 小時是不具有統計上的顯著差異,表示三組在處理過後其細胞貼附情形良好,
即使Group4 有些微內毒素的存在,但 HGF 細胞仍能容忍這個環境使其有不錯的貼 附結果。
Eick 學者等人在 2017 年的 in vitro 研究中顯示鉺雅鉻雷射對 P. gingivalis 的滅 菌效果比使用鈦金屬刮匙好(Eick et al., 2017)與本實驗的結果不相符,不過在纖維母 細胞的貼附情形與本研究是相符合的,鈦金屬刮匙與雷射的處理是不具有統計上的 顯著差異。Eick 學者在研究中使用的是噴砂酸蝕(sandblasted and acid-etched (SLA) surface)過的鈦板表面上培養細菌再放入模擬的囊袋中做後續處理,推測本研究的滅 菌與他不相符的原因可能是兩個實驗的鈦板表面處理不同以及器械操作方式的能見 度不同所致。
5.4 In vitro 研究中與臨床操作的差異
在多數文獻中雷射在臨床治療上和金屬刮匙與超音波清洗一樣有類似的效果;
Schwarz 指出鉺雅鉻雷射能改善探測後出血(BOP)之情形,但是與一般的機械清創方 式相比則無顯著差異(Schwarz et al., 2011)。本實驗與臨床的治療效果有所差異,推 測可能的原因為,本實驗使用的鈦板為 grade 4 的純鈦板(Ra=1.3 μm),而一般的植
體表面經過處理造成粗糙度及表面結構而有差異,市售的植體其粗糙度 Ra 約 1~3
μm,且植體的設計、形狀以及其表面型態(surface morphology)螺紋設計以及螺距 (thread pitch)之不同也會讓骨整合有所影響(Ramazanoglu, 2011)。除此之外,臨床操 作上由於植體周圍炎的破壞是位於骨缺損中,其能見度並不佳,而in vitro 研究中的 視野良好,因此無論是在單純使用鈦金屬刮匙或雷射處理,皆有助於減少細菌量。
臨床操作上想改善此狀況,雷射探頭的設計可能要能深入骨缺損之中,並且能從側 方發射雷射光束才能針對螺距太密或一般器械無法到達的位置有良好的作用,。
5.5 未來的展望
本實驗的細胞貼附是使用人類牙齦纖維母細胞(HGF cell),僅以螢光顯微鏡觀察 其貼附的情形,其他研究針對牙齦纖維母細胞有去分析細胞分化的因子及其蛋白質 (FAK, ITGB1, COL1A1, and FN1)的表現(Cao et al., 2018),這是我們未來可以努力的 方向。
臨床植體周圍炎的處理,有時候會需要手術翻瓣清創後,再填入骨粉覆蓋再生 膜,施行引導骨頭生成手術(Guided bone regeneration),未來也可探討經雷射處理後 的鈦板表面,後續骨母細胞貼附的情形以及影響骨母細胞貼附的因子。