第一章 文獻回顧
1.2 雷射介紹
雷射(Laser)是 Light Amplified by Stimulated Emission of Radiation 的簡稱，簡 單來說是指對某一物質給予一定能量刺激後所放射出一特定波長，同一相位的電
磁波，再加以聚焦並放大能量所形成。其理論架構最早是由愛因斯坦於 1905 年
所提出，根據此一理論，Maiman 工程師在 1960 年成功製造出全世界第一台雷射 機(紅寶石雷射)，最早在牙科方面的應用是在體外試驗去除齲齒，當時能量密度 的設定為9’000 J / cm2 (Goldman, Hornby, Meyer, & Goldman, 1964) 。不僅如此，
牙科雷射廣泛的應用在許多領域包含根管治療、牙周病學、人工植體學、矯正學 及口腔外科等領域(Green, Weiss, & Stern, 2011)，和組織的作用原理包含氣化 (vaporization)，止血(hemostasis)，生物刺激與調節(biostimulation&biomodulation)，
軟組織切除，殺菌等。
牙科雷射的種類有許多，包含二氧化碳雷射(Carbon dioxide)，Nd:YAG laser，
鉺雅鉻鉺雅鉻雷射(Er:YAG laser)，水雷射(Er,Cr:YSGG)，及二極體雷射(diode lasers)，上述此五種雷射都可以使用在口內軟組織的手術，針對口瘡做治療，以 及囊袋內的清創，而比較常用在牙周病治療的是Er:YAG 和 Er Cr YSGG 這這兩 種雷射，波長分別是 2940nm 和 2780nm，這兩種雷射除了一般的軟組織切除 (ablation)及清創(debridment)，也具有切削硬組織及修整骨頭的作用。
1.2.2 鉺雅鉻雷射
鉺雅鉻雷射(Er:YAG laser)的波長為 2940 奈米(nm)，其特性為臨床手術可以 應用在軟硬組織，也可以移除牙齦下的牙結石。它的雷射光束對水吸收較好，比 CO2 雷射多十倍，比 Nd:YAG 雷射多 15000~20000 倍。由於他被水吸收較多，
所以經由Er:YAG laser 照射後僅會被表層所吸收，並不會穿透到深層的組織，因 此會有較少的組織變性(tissue degeneration)及較少的表層改變。 而它對於軟硬組 織的效用主要是藉由光能轉換成熱能(photo-thermal interactions)產生表面蒸散 (evaporation)的結果(Aoki et al., 2015)。
鉺雅鉻雷射(Er:YAG laser)，具有生物調節的作用(biomodulatory effects)。在 In vitro 的研究中，鉺雅鉻雷射(Er:YAG laser)對於對於刺激牙齦纖維母細胞的生 長也有相關的文獻。Ogita 學者等人在 2015 年的研究指出當鉺雅鉻雷射(Er:YAG laser)設定在低能量時，對於牙齦纖維母細胞在照射 24 小時候有刺激生長的結果，
經過蛋白質的分析，發現與 galectin-7 此蛋白可能參與此增生有關(Ogita et al., 2015)。Kong 學者等人將不同能量密度的鉺雅鉻雷射(3.6, 4.2, 4.9, 6.3, 8.1, or 9.7 J cm−2 )以 20 或 30 赫茲(Hz)照射 20 或 30 秒的結果，藉由 WST-8 assay 以及結晶 紫染色(crystal violet staining)發現當能量密度設定在 6.3 J cm−2時，對於牙齦纖維 母細胞是具有促進細胞促進細胞增生的結果，儘管溫度會在 30 秒之內從 26.7 ± 0.1 °C 提升到 40.9 ± 1.4 °C，但對於細胞的生長，40°C 仍然屬於一個安全的溫度 (Kong et al., 2018)。
鉺雅鉻雷射(Er:YAG laser)被證實具有抗菌的效果。先前的研究指出在 37°C
培養 48 小時的有菌的培養皿施打雷射後，菌叢出現了被抑制生長的區域，這包
含齒髓致病菌(例如：Candida albicans, Enterococcus faecalis)(Meire, Coenye, Nelis,
& De Moor, 2012)以及牙周致病菌(例如：P. gingivalis)也有這樣的發現(Akiyama
et al., 2011)。
此外 Er:YAG laser 對於脂多醣 (lipopolysaccharide, LPS)的作用在文獻中也有 提及，主要的理論是LPS 的吸收波長為 2920 nm 與 Er:YAG laser 的波長 2940 nm 是很接近的。所以在一個因矯正須拔除小臼齒的研究中指出施打Er:YAG laser 後 可以移除高達83.1%的 LPS(Yamaguchi et al., 1997)。
在牙周以及植體周圍疾病的治療包含許多抗菌處裡的方式。主要的目標就 是希望能夠達到徹底移除軟硬組織中附著的細菌讓後續貼附的表面是比較光滑 不易讓細菌再附著以及成為一個具生物相容性的表面，讓宿主的細胞能夠重新再 貼附(re-attachment)。
1.2.3 鉺雅鉻雷射於牙周病的治療
非手術治療
Aoki 在一篇 in vitro 的研究指出，鉺雅鉻雷射用來評估去除牙根表面牙結 石 的 可 行 性 ， 其 研 究 結 果 顯 示 當 能 量 設 定 在 30 mJ/pulse ( 能 量 密 度 : 10.6 J/cm2/pulse)10 pps 並搭配水沖洗時，能將牙根表面的牙結石清除，且作用的深度 只到牙骨質(ablation)，並不會造成更深層的破壞，因此提到此鉺雅鉻雷射可以作 為牙齦下牙結石清除的工具(Aoki, Ando, Watanabe, & Ishikawa, 1994)。而在 Aoki 學者另一篇的研究指出，經由組織學切片以及電子顯微鏡的觀察，經由雷射清除 牙結石的牙根表面與超音波振盪清除表面的結果並沒有顯得差異(Aoki et al., 2000)。
Schwarz 在非手術的牙周治療中，單獨使用鉺雅鉻雷射或合併使用雷射以及 金屬刮匙去觀察臨床追蹤一年的結果，兩者的治療並沒有統計上的顯著差異
(Schwarz, Sculean, et al., 2003a)。而在長達 24 個月的追蹤，Schwarz 等人在臨床 的研究指出使用鉺雅鉻雷射在清除牙根牙結石方面，牙周附連(clinical attachment) 可以維持到兩年的穩定度(Schwarz, Sculean, et al., 2003b)。
在治療牙周病時，使用超音波洗牙機以及施行牙根整平術，可以機械性的移 除生物薄膜達到良好的療效(Apatzidou & Kinane, 2010)，在一篇系統性文獻回顧 方面，鉺雅鉻雷射(Er:YAG lasers)在治療後追蹤三個月與使用超音波洗牙以及合 併施行牙根整平術(scaling and root planing)可以達到相似的療效(Zhao et al., 2014)。
手術治療
在動物實驗方面，Mizutani 等學者在 2006 年的研究指出，，比較鉺雅鉻雷 射與使用金屬刮匙在牙周翻瓣手術的應用。發現使用鉺雅鉻雷射無論是在牙根表 面清創還是去除肉芽組織都會比使用金屬刮匙所需要的治療時間短且不會造成 熱效應，此具有統計上的顯著差異。而在組織學上的發現，雷射的結果會比單純 使用金屬刮匙有更多的新生成骨頭(Mizutani et al., 2006)。
Taniguchi 等學者在 2016 年的研究指出，使用鉺雅鉻雷射清創後合併使用 EMD 及自體骨去做牙周再生手術。於 6 位患者共 9 個齒位追蹤一年後有良好的 結果，平均牙周囊袋從 6.2 mm 減少至 2.0 mm；平均附聯高吐；平均附連高度 (CAL)增加為 4.1mm；骨內缺損的高度從 6.0 mm 將低到 1.0 mm。其臨床的操作 方式，牙根清創有先使用牙周刮匙做牙根整平，接著鉺雅鉻雷射的使用是設定在 70 mJ/pulse 及 20 Hz 搭配生理食鹽水，針對一些死角作牙根表面的清創，接著使
用EMD 及自體骨填入骨缺損的位置，最後再以不噴水的模式，將鉺雅鉻雷射設
定在 50 mJ/pulse 及 20 Hz 將表層的血塊凝集後再將皮瓣縫合，此為一個新的方
式，將鉺雅鉻雷射使用在牙周再生的術式(Taniguchi et al., 2016)。
1.2.4 鉺雅鉻雷射於植體周圍炎的治療
在植體周圍疾病(Peri-implant disease)，非手術治療藉由機械性的移除生物薄 膜，目前看來似乎對於植體黏膜炎(Peri-implant mucositis)的處理比較有效而對植 體周圍炎(Peri-implantitis)並沒有並沒有太大的療效(Renvert, Roos-Jansaker, &
Claffey, 2008)。
鉺雅鉻雷射(Er:YAG lasers)在許多的研究中指出，可以做為治療的選擇來移 除牙齦下以及植體周圍的生物薄膜，藉由清創的結果達到減少牙周以及植體黏膜 周圍的發炎情形(Tomasi, Schander, Dahlen, & Wennstrom, 2006; S. Yilmaz et al., 2012)。
在植體周圍炎方面，有一篇統合分析的文章指出，在六個月的短期追蹤，鉺 雅鉻雷射(Er:YAG lasers)相對於傳統的超音波洗牙以及合併施行牙根整平術在牙 周囊袋的減少具有顯著的差異(p = 0.018)，但在牙周附連的增加以及牙齦萎縮的
改變量則是沒有顯著差異。而當追蹤到 12 個月時，上述治療的因子，則是在兩
個組別之間都不具有統計上的顯著差異。因此這篇文獻的結論為鉺雅鉻雷射在短 期的追蹤有優於傳統的治療的效益，但在長期追蹤方面則沒有顯著的有效(Yan, Liu, Wang, Yin, & Xia, 2015)。
鉺雅鉻雷射對於植體周圍的維持(maintenance)也有相關的文獻提及，主要是 跟他本身的殺菌作用(bactericidal effect)，操作簡易，以及術後的腫痛較不容易產 生有關(Mason, 1992)。
Kreisler 等 學 者 在 in vitro 的 研 究 中 指 出 在 不 同 植 體 表 面 培 養 細 菌 Streptococcus sanguinis (ATCC 10556).，鉺雅鉻雷射在 60mJ, 10PPS 具有殺菌作用
(bactericidal effect)(Kreisler, Kohnen, et al., 2002)。且他在另一個動物實驗上，將 不同表面處理的植體植入豬的股骨中，模擬植體周圍炎的情形，接著使用鉺雅鉻 雷射去照射，發現並不會對於植體表面產生過熱的結果(Kreisler, Al Haj, &
d'Hoedt, 2002)。Matsuyama 在植體的 abutment 表面使用此雷射能有效清除牙菌 斑及牙結石並不會傷害表面的結構(Matsuyama, Aoki, Oda, Yoneyama, & Ishikawa, 2003)。而在一個 in vivo 的研究中，Schwarz 等人在植體的表面使用鉺雅鉻雷射 移除牙齦下的牙結石並不會造成植體表面有熱效應的破壞(Schwarz, Rothamel, &
Becker, 2003)。
Eick 等學者在 In Vitro 的研究中模擬植體周圍炎的研究中，將細菌培養在噴
砂酸蝕的表面 3.5 天後再將他放入模擬的囊袋中在進行四項處理後(1.鈦金屬刮
匙(titanium curettes)2. 鉺 雅 鉻 雷 射 (Er:YAG laser)3. 光 動 力 治 療 photodynamic therapy (PDT)4.鈦金屬刮匙合併光動力治療(CUR/PDT)，接著將上皮細胞，牙齦 纖維母細胞，類骨母細胞培養到各組，在分析其生長的情形。其後續結果發現，
鉺雅鉻雷射處理過的組別在細菌量減少為最多的，相對於其他三組處理後具有統 計上的顯著差異。而在細胞培養部分，上皮細胞的貼附在四組的處裡後統計上不 具有顯著差異，但在鉺雅鉻雷射處理的組別，相對於其他組而言，牙齦纖維母細 胞，類骨母細胞的生長，則是具有統計上的顯著差異，此為鉺雅鉻雷射處理後較 為有效的證據(Eick et al., 2017)。
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