应用激光骨治疗二氧化碳激光照射在植入治疗

文摘

本研究评估的应用激光骨疗法(LIBT)在大鼠胫骨减少植入愈合时间。女性Sprague-Dawlay二十只10周大的老鼠。老鼠接受了激光辐照(激光组)或虚假的操作(对照组)两侧的胫骨。五天后入侵、钛植入在胫骨近端插入。5、10和20天移植后,胫骨被收集。ct机和执行一个力矩测试后,胫骨脱钙,8 -μ米厚的部分做好准备的话。标本与苏木精和伊红染色。结果。微ct图像,去除扭矩值,histomorphometric分析数据显示出显著加速骨形成激光组在愈合过程。结论。使用激光照射能有效促进骨形成和收购钛植入插入鼠胫骨骨整合。LIBT可能适用于植入治疗。

1。介绍

骨形成在高组织获得骨整合和维护植入稳定的关键因素。然而,需要长期治疗,获得骨整合以增加咬合的负载。有人建议,标准治疗下颌骨至少3个月,6个月的上颌骨前需要植入加载(1- - - - - -3]。因此,加快康复过程仍然是一个具有挑战性和重要的临床目标。

骨骼,适应机械使用和机械负荷促进骨形成和改建,这是通常被称为“沃尔夫定律”(4,5和霜的理论6- - - - - -8]。机械压力,如脉冲电磁场(9,10和低强度脉冲超声波11,12被广泛接受的。目前,激光是常用的医疗和牙科治疗。临床应用的激光主要分为低活性水平激光疗法(低)和高反应性水平激光疗法(HLLT)。低强度提供光生物学的光化学效应。低强度增强的治疗,特别是在软组织(13,14)溃疡愈合等(15和其他的伤口16]。最近的研究表明,增强功能附件bone-to-titanium植入和促进骨矿化可以通过低强度(17- - - - - -21]。这将允许植入被加载后短期内,减少了治疗时间。低强度的积极影响骨整合植入和成熟的高骨主要是用铝镓砷化物(GaAlAs)激光17,18,20.]。HLLT有助于减少生物材料和在目标产生凝固性坏死组织与周围组织的后续反应。当HLLT应用于硬组织如牙齿或骨骼,二氧化碳激光有限公司₂激光)引发极端裂解和炭化的周围的牙釉质,象牙质和骨头。后HLLT有限公司₂激光照射对大鼠胫骨、失踪和骨细胞的收缩裂陷曾被观察到(22- - - - - -27]。新骨形成也观察到胫骨骨髓腔附近墙上laser-irradiated皮层(下27,28]。然而,HLLT热损伤导致大量细胞介导骨吸收或封存的死骨(29日),从而严重限制使用HLLT骨。目前,公司₂激光是常见的激光用于牙科诊所和它还允许快速和精确的组织破坏,减少出血和术后疼痛,并导致发病率低,最小的疤痕,伤口挛缩[30.]。然而,公司的应用₂激光在牙科治疗仅限于治疗软组织。

这一次,我们假设骨髓内骨形成发生由HLLT有限公司₂激光辐照会加速骨整合过程,减少恢复时间。评估我们的假设,一个动物使用功能和形态分析进行了研究。

2。材料和方法

2.1。实验设计

动物保健和使用遵循“动物保健和使用指南”基本上大学批准按照美国国立卫生研究院的指导方针的原则(批准日期:5/14/2009;批准文号:2)。20只10周大的女性Sprague-Dawley老鼠从克雷亚购买日本(东京、日本)和作为本研究的实验模型。右胫骨的老鼠是用激光照射,治疗和左胫骨是虚假的操作。五天后激光辐照和虚假的操作,钛植入物被放置。简单地说,在全身麻醉下,中期的胫骨近端表面暴露的切口长度大约10毫米。在恒盐水灌溉、bicortical植入床上钻了一个牙科钻头转速不超过1500转,和植入物,直到螺纹完全渗透到骨皮质。安装后,软组织取代和缝合。这些过程后,动物被安置与免费提供水和节食。被小心地避免不必要的压力和不适的动物在整个实验周期。动物牺牲5、10或20天植入后,收集和胫节包含的植入物(图1)。

2.2。有限公司₂激光

在这个实验中,有限公司₂激光(NANOLASER GL-III, GC有限公司东京,日本,和OPELASER Lite,吉田有限公司东京,日本)波长为10.6μ米,直径1.70毫米,1.0 W的输出和连续波形式。激光束的聚焦是维持10毫米交付tip-to-target表面的距离。总辐射能量为220.4 J /厘米²。

2.3。钛植入

Screw-shaped工业纯钛制成的植入物被用于这项研究(西村有限公司,福井县,日本)。每个移植的总长度是2毫米,线程直径1.4毫米和0.6毫米。植入物在绝对乙醇超声波浴清洗,高压灭菌消毒。

2.4。Microtomographic Histomorphometry (ct机)

牺牲后,老鼠,和收集钛植入胫骨,microtomographic histomorphometry进行高分辨率ct机系统(还可以- 30000、东芝和控制系统有限公司,东京,日本)。计算机断层扫描参数如下:(1)图像像素大小设置为1024×1024;(2)片厚度是0.05毫米;(3)设定的图像放大10倍;(4)x射线管电压设置为100 kV;(5)阳极电流设置为80μ答:三维图像重建使用microreconstruct软件(Simplant Pro,出现牙齿日本Inc .,东京,日本。)。

2.5。扭矩测试

稳定后植入胫骨,力旋松移植所需的测量使用Tohnichi扭矩驱动FTD2-S (Tohnichi制造。有限公司,日本东京)。它有一个圆形刻度盘指针读峰值。峰值植入和骨骼之间的断裂发生时记录,和平均转矩测量计算为每个植入插入胫骨标本。

2.6。Histomorphometric过程

去除钛植入后,收集的胫骨被固定在10%磷酸盐中性福尔马林(pH值7.4)(Wako纯化学工业有限公司、大阪、日本),在0.5 mol / L EDTA脱钙(pH值7.5)和光纯化学工业(kouichi) 2周4°C,在乙醇脱水和光纯化学工业(kouichi)系列、洗在二甲苯和光纯化学工业(kouichi),然后嵌入石蜡。脱钙8 -μ米厚的部分是和苏木精和伊红染色(圆))一般形态分析。

2.7。统计分析

生物力学测试分析、双向方差分析是用来检查骨整合的影响(1)激光或虚假的操作(2)治疗周期的长度。差异与值小于0.05被认为是重要的。

3所示。结果

3.1。类骨质的形成(图2)

检查总辐照能量和类骨质的形成能力之间的相关性,我们评估四种能量密度,88.2,220.4,441.0,和661.5 J /厘米²。五天后激光辐照,字符层,空osteocytic腔隙被观察到。osteocytic空白点大部分皮质骨似乎缺乏骨细胞,因为典型的蓝紫色染色osteocytic核没有)染色。此外,随着能量密度的增加,表面的烧蚀深度和宽度伤害增加(数据2(一个)- - - - - -2 (d))。类骨质形成观察辐照下皮质骨的88.2,220.5,和441.0 J /厘米²组胫骨(数据2(一个)- - - - - -2 (c))。在441.0 J /厘米²组胫骨,没有观察到(图类骨质的形成2 (d))。但胫骨受伤,皮质骨缺损和少量的活性骨形成在骨髓空间观察(图2 (e))。从这些观察中,我们使用220.5 J /厘米²这个实验。

3.2。微ct观察胫骨(图3)

植入后受伤后十天(5天),小辐射不能透过观察植入体周围bur-implant组胫骨。激光组胫骨,明显辐射不能透过观察钛植入。

植入后十五天受伤后(10天),开始明显观察到在钛植入体的防辐射的对照组。激光组胫骨,增加辐射不能透过观察钛植入。

25天后损伤植入后(20天),明显的防辐射,虽然薄比激光组,观察植入体周围。激光组胫骨,厚辐射不能透过观察植入体周围。

3.3。消除转矩测试(图4)

功能附件的植入物和骨之间的集成是评估使用扭矩的扭矩测试驱动程序。

十天后损伤植入位置后(5天),去除平均转矩对照组和N厘米N cm激光组。有一个激光和对照组之间的显著差异。

十五天后损伤(移植后10天),去除平均转矩对照组和N厘米N cm激光组。有一个激光和对照组之间的统计上的显著差异。

25天后损伤植入位置后(20天),去除平均转矩对照组和N厘米N cm激光组。有一个激光和对照组之间的显著差异。此外,25台价值之间有显著差异的对照组,10或15天激光集团的价值。

3.4。组织学研究结果(图5)

3.4.1。第十天(图5(一个)和5 (d))

十天后损伤钛植入插入后(5天),血肿,软组织,小骨头碎片形成观察周围插入钛植入在对照组胫骨(图5(一个))。激光组胫骨,大量的骨基质形成沿骨植入界面(图5 (d))。

3.4.2。15天(数据5 (b)和5 (e))

十五天受伤后(钛植入插入后10天),观察编织骨形成在插入钛植入在对照组胫骨(图5 (b))。植入物表面的激光组中,大多数是在直接接触新的编织骨(图5 (e))。

3.4.3。25天(数据5 (c)和5 (f))

受伤后25天钛植入插入后(20天),植入物表面还覆盖着新成立的对照组胫骨骨。但是骨小梁薄比激光组(图5 (c))。激光组,大部分植入表面覆盖着厚厚的新形成的骨片层,由新成立的与先前存在的骨骨小梁。此外,骨细胞明显在新形成的骨植入物周围的矩阵(图5 (f))。

4所示。讨论

有限公司₂激光器发出的激光束能量拉斯维加斯组织在一个非接触模式。HLLT有限公司₂众所周知,激光辐照产生photobiodestructive反应诱导细胞蒸发,而低强度有限公司₂激光疗法产生photobioactive反应(PAR)刺激细胞增殖和分化31日]。有限公司₂激光的波长为10.6μ米,属于特定的羟磷灰石钙的吸收光谱,9.0到11.0μ米(32]。此外,以前的报告表明,当激光照射了皮质骨,只有限公司₂激光可以诱导新骨形成的骨髓腔(26]。在此基础上观察,骨骼的矿物质成分将表现出最大吸收的激光能量。似乎合理的假设有限公司₂激光辐照的骨组织会适合骨再生疗法。然而,它是普遍接受的,有限公司₂激光器是无法使用硬组织治疗。

骨组织接受激光辐照证明加速骨形成。骨形成引起的有限公司₂激光还被报道之前(24- - - - - -26,33,34]。作为活性骨形成的细胞机制已经模糊,我们推测,骨细胞已经在发挥作用的能力。事实上,Tasumi等人报道,在胫骨骨形成特定的烧蚀骨细胞的转基因小鼠模型已经大大加速(35]。他们指出,成熟的骨细胞表达Sclerostin的负调节成骨细胞的骨形成得罪BMP和Wnt信号。此外,的表达Sclerostin降低了骨细胞消融在转基因小鼠模型中,这可能导致刺激骨形成。在现在的研究中,从osteocytic与致密的表象,萎缩,和流离失所的细胞内的缺陷,激光照射局部受损的骨细胞。受损的骨细胞由激光辐照也减少了sclerostin的表情;可以刺激骨形成。然而,有必要分析什么是消极或积极监管机构激光照射诱导osteocyte-derived因素。需要进一步研究来澄清这一点。

然而,激光辐照诱导不仅损坏皮质也诱导炎症反应和骨髓的退化。在这项研究中,我们插入钛植入受损皮层和骨髓。实现早期治疗和发号施令,螺丝颈部皮质骨的骨整合是非常重要的。还需要更多的研究来阐明有效辐照能量最小化热损坏皮质骨和骨髓炎症反应,以这种方法适用于牙科植入物治疗。

确认是否激光骨疗法(LIBT)在植入治疗有效,我们钛植入插入编织骨和评价骨形成。虽然植入物能够诱导骨形成在本身,我们假设骨形成发生在骨髓移植前插入将加速骨整合过程,减少恢复时间。评估我们的假设,我们使用histomorphological和临床参数评价骨形成和骨整合的程度。微ct图像分析(36),去除扭矩测量(37- - - - - -43),和histomorphometric评价(21,43- - - - - -47]目前被认为是植入标准分析研究。在治疗早期阶段,histomorphological变化和进步显著增加功能分析数据观察laser-implant组。这些结果可能归因于laser-mediated骨形成的骨髓。这些结果表明,术前HLLT治疗可以促进骨组织的形成更紧密的网状骨小梁,促进早期骨整合。

许多信号分子,如生长因子和激素,参与骨代谢(48,49),尤其是在植入钛(50]。还需要进一步的调查来关注潜在的生物机制,在植入治疗当使用LIBT诱导骨整合。

在这个实验模型,应用LIBT植入前插入可以促进骨形成,促进骨整合的钛植入物(图6)。引入LIBT植入治疗似乎可行,可以加速愈合的治疗中获益。

承认

本研究部分由教育部科学研究补助金,科学,体育,文化,日本(22791843)。

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