Оценка эффективности наносекундной лазерной терапии болезней пародонта в эксперименте

Авторы:
  • А. А. Чунихин
    Кафедра хирургии полости рта стоматологического факультета Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова Минздрава России, Москва, Россия
  • Э. А. Базикян
    Кафедра хирургии полости рта стоматологического факультета Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова Минздрава России, Москва, Россия
  • О. В. Зайратьянц
    кафедра патологической анатомии лечебного факультета Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова Минздрава России, Москва, Россия
Журнал: Российская стоматология. 2017;10(4): 3-7
Просмотрено: 1006 Скачано: 358

Применение лазерных технологий является наиболее перспективным в терапии заболеваний пародонта. Благодаря бесконтактному воздействию лазерного излучения обеспечивается стерильность операционного поля, минимальные болевые ощущения во время манипуляций и минимальный деструктивный эффект [1].

Исследования по изучению биостимулирующих свойств низкоинтенсивного лазерного излучения, в том числе направленных на регенерацию костной ткани и тканей пародонта, ведутся постоянно современными учеными [2].

Воздействие на ткани биологического организма лазерного излучения может протекать с получением фотохимических, фотофизических, фототермических, фотомеханических и комбинированных эффектов. В основе фотохимического эффекта лежит поглощение энергии лазерного излучения с распадом молекулы, высвобождением электрона и образованием положительно заряженного иона. Одной из разновидностей фотохимических реакций является фотодинамическая терапия. Применение низкоэнергетического лазерного излучения, в том числе фотодинамической лазерной терапии, в комплексном лечении болезней пародонта является перспективным направлением научных исследований [3, 4].

При проведении фотодинамической терапии с применением фотосенсибилизаторов в результате фотохимических процессов происходят реакции с образованием синглетного кислорода и свободных радикалов, ведущие к повреждению патологических клеток и микроорганизмов [5, 6]. Синглетный кислород является метастабильным состоянием молекулярного кислорода с высокой энергией, что обусловливает выраженное повреждающее действие клеток за счет активации свободнорадикальных реакций, взаимодействия с белками и макромолекулами патологических тканей.

При всех плюсах фотодинамической терапии с применением фотосенсибилизаторов при лечении заболеваний пародонта существует и масса недостатков метода, к которым в первую очередь относится несовершенство самих фотосенсибилизаторов. Помимо высокой стоимости они обладают недостаточной селективностью по отношению к патологическим тканям, что обусловливает высокую токсичность по отношению к здоровым тканям за счет длительности снижения концентрации после проведения терапии [7].

На сегодняшний день доказана возможность генерации синглетного кислорода в экспериментальных исследованиях, проведенных с использованием биохимических сред и биологических жидкостей с применением лазерного излучения с длиной волны, близкой к 1270 нм [8, 9].

Световой поток импульсного лазерного излучения с применением наносекундного режима за счет высокой пиковой мощности позволяет проникать глубже в ткани без существенного их повреждения.

Использование ультракоротких лазерных импульсов (фемто-, пико-, наносекундных) позволяет проникать световому потоку глубже в ткани без их существенного нагрева.

Группой исследователей кафедры хирургии полости рта МГМСУ им. А.И. Евдокимова разработан лазерный модуль с уникальными параметрами для проведения фотоокситерапии без фотосенсибилизаторов и микрохирургии с использованием наносекундного импульсного режима излучения [10].

Цель работы — разработать методику и доказать эффективность наносекундной лазерной синглетной окситерапии при лечении болезней пародонта в экспериментальном морфологическом исследовании.

Материал и методы

Для проведения исследования использовали новый лазерный модуль, разработанный исследовательской группой, с возможностью проведения лазерной микрохирургии с эффектами синглетной окситерапии без фотосенсибилизатора. Для сравнения использовали лазерный аппарат со стандартными параметрами для проведения фотодинамической терапии с фотосенсибилизатором.

Эксперименты проведены на крысах-самцах стока Wistar 10-недельного возраста, разделенных на три группы с моделированием пародонтита в области нижних резцов с помощью шелковой лигатуры. Для этого под внутримышечным наркозом нарушали круговую связку с помощью гладилки, затем восьмиобразно вокруг зубов фиксировали лигатуру с помощью фосфат-цемента (рис. 1).

Рис. 1. Наложение лигатуры в десневую борозду и фиксация с помощью фосфат-цемента.
Через 7 сут лигатуру удаляли и начинали лечение. В 1-й группе (экспериментальная) проводили лазерный кюретаж карманов с использованием наносекундного лазерного излучения с эффектом синглетной окситерапии без фотосенсибилизаторов со средней мощностью излучения 2 Вт и плотностью излучения 200 Дж/см2 в течение 3 мин. Во 2-й группе (сравнения) лечение осуществлялось с применением фотодинамической терапии по стандартной методике: наносили гель-пенетратор в зубодесневые карманы с экспозицией 5 мин, проводили облучение лазером с целью проведения фотодинамической терапии. После окончания процедуры гель смывали с использованием физиологического раствора из шприца под давлением. В 3-й группе (контрольная) использовали традиционный метод лечения пародонтита с проведением закрытого кюретажа, медикаментозной антисептической терапии и антисептических десневых повязок. Во всех группах срок лечения составлял 7 сут.

Вывод животных из эксперимента в 1-й и 2-й группах совершали на 7, 14, и 21-е сутки, в контрольной — на 21-е сутки. Фрагмент нижней челюсти животных, включающий область проведения терапии, выделяли с помощью костных кусачек, фиксировали в 10% растворе формалина, затем изготавливали гистологические срезы с окраской гематоксилином и эозином, которые исследовали и фотографировали на микроскопе Axio Lab. A1 (Германия).

Результаты

По результатам морфологического исследования срезов тканей пародонта экспериментальных животных в 1-й группе на 7-е сутки выявлялась разрушенная на большом протяжении периодонтальная связка с замещением разрастаниями грануляционной ткани с полнокровными сосудами и выраженной диффузной лейкоцитарной инфильтрацией с примесью макрофагов. В сохранных участках периодонтальной связки определялся ее выраженный отек и полнокровие сосудов (рис. 2).

Рис. 2. Выраженный отек ткани периодонтальной связки и полнокровие сосудов глубже расположенных сохранных участков. Стрелкой указан цемент корня зуба: Здесь и на рис. 3—8: окраска гематоксилином и эозином. Ув. 120.
В группе сравнения (2-я) на 7-е сутки на микрофотографиях морфологических срезов определялись участки разрушенной периодонтальной связки, замещенные грануляционной тканью с диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов. Отмечались очаги частично восстановленной, с параллельными пучками коллагеновых и эластических волокон, направленных перпендикулярно корню зуба, отечной периодонтальной связки (рис. 3).
Рис. 3. Выраженный отек ткани периодонтальной связки и полнокровие сосудов сохранных участков периодонтальной связки. Стрелкой указан цемент корня зуба. Ув. 200

На 14-е сутки у животных 1-й группы отмечались участки частично восстановленной, с параллельными пучками коллагеновых и эластических волокон, направленных перпендикулярно корню зуба, отечной периодонтальной связки с полнокровными сосудами и слабовыраженной диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов (рис. 4).

Рис. 4. Частично восстановленная отечная периодонтальная связка. Параллельные пучки коллагеновых и эластических волокон, направленных перпендикулярно корню зуба (1) с разрастаниями грануляционной ткани с полнокровными сосудами, слабо выраженной диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов (2). Ув. 120.
Во 2-й группе на 14-е сутки определялась частично восстановленная периодонтальная связка, преимущественно с параллельными пучками коллагеновых и эластических волокон, направленных перпендикулярно корню зуба (рис. 5).
Рис. 5. Частично восстановленная, преимущественно с параллельными пучками коллагеновых и эластических волокон, направленных перпендикулярно корню зуба, отечная периодонтальная связка с множеством полнокровных сосудов. Ув. 200.

На 21-е сутки у крыс 1-й группы отмечалось регенерирование ткани периодонтальной связки с умеренно выраженным отеком, богатой фибробластами с расширенными полнокровными сосудами на границе с костными балками альвеолярной кости. Встречались сохранившиеся мелкие очаги грануляционной ткани с выраженным отеком, полнокровными сосудами и единичными лейкоцитами (рис. 6).

Рис. 6. Периодонтальная связка с сохранившимися мелкими очагами грануляционной ткани с выраженным отеком, полнокровными сосудами и единичными лейкоцитами с примесью макрофагов. Ув. 120.
В группе сравнения на 21-е сутки эксперимента отмечали регенерировавшую пародонтальную связку, богатую фибробластами с параллельными пучками коллагеновых и эластических волокон, перпендикулярных корню зуба. Выявлялись сохранившиеся мелкие очаги грануляционной ткани с полнокровными сосудами без отека и воспалительной инфильтрации (рис. 7).
Рис. 7. Периодонтальная связка с сохранившимися мелкими очаги грануляционной ткани с полнокровными сосудами без отека и воспалительной инфильтрации, с единичными макрофагами и лимфоцитами. Ув. 200.
В 3-й контрольной группе на 21-е сутки эксперимента отмечали значительно разрушенную и замещенную грануляционной тканью периодонтальную связку с диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов. Среди разрастаний грануляционной ткани с полнокровными сосудами, диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов, на месте периодонтальной связки, обнаруживались единичные микроабсцессы (рис. 8).
Рис. 8. Периодонтальная связка с разрастаниями грануляционной ткани с полнокровными сосудами, диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов, стрелкой указан микроабсцесс. Ув. 200.

Таким образом, на 7-е сутки эксперимента в группе сравнения с применением классической методики фотодинамической терапии отмечалась морфологическая картина чуть более быстрого восстановления структуры периодонтальной связки. На 14-е сутки принципиальных морфологических различий в сравнении с 7-ми сутками выявлено не было. Полнокровие сосудов отмечалось в обоих наблюдениях. На 21-е сутки эксперимента наблюдали морфологически фактически завершенные процессы репарации зубодесневого сегмента. В экспериментальной группе с применением новой методики наносекундной лазерной фотоокситерапии без использования фотосенсибилизаторов на 21-е сутки морфологически выявлялось несущественное сохранение отека, более выраженное полнокровие и слабовыраженная воспалительная инфильтрация регенерирующей периодонтальной связки.

Заключение

Таким образом, с помощью морфологического исследования доказано, что применение разработанного лазерного модуля для лечения заболеваний пародонта подтверждает эффективность лазерной микрохирургии с применением синглетной фотоокситерапии без использования экзогенных фотосенсибилизаторов. Вместе с тем хочется отметить, что при использовании классической методики фотодинамической терапии регенеративные процессы протекают чуть быстрее в первые 5—7 сут лечения, чем при применении фотоокситерапии с эффектами генерации синглетного кислорода в тканях. Однако неоспоримым преимуществом новой методики лечения является стойкость терапевтического эффекта и достижение устойчивой ремиссии за счет доказанного активного пролиферативного роста сосудов в тканях и реактивного воспаления на раннем этапе лечения. Перспективы применения новой методики синглетной окситерапии в клинической практике при лечении болезней пародонта очень высоки за счет существенного снижения стоимости лечения при исключении фотосенсибилизаторов и сокращения времени процедуры.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Все авторы в равной степени принимали участие в подготовке материала.

*e-mail: docca74@yandex.ru

Список литературы:

  1. Беликов А.В., Скрипник А.В. Лазерные биомедицинские технологии (часть 1): учебное пособие. — СПб: СПбГУ ИТМО. — 2008. — С.116.
  2. Закиров Т.В. Современные представления о возможности использования лазера при лечении воспалительных заболеваний пародонта. Проблемы стоматологии. — 2012. — № 3. — С. 10—14.
  3. Крихели Н.И., Попова А.Е. Изменение микробиологических и биохимических показателей у пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом средней степени после включения фотодинамической терапии в план комплексного лечения. // Российская стоматология. — 2013. — Т. 6. — № 4. — С. 4-11.
  4. Fikackova H, Navratil L, Navratilova B. Фототерапия в стоматологической практике. Новое в стоматологии. 2003;8:116:57-58.
  5. Васильев Н.Е., Сысоева Г.М., Даниленко Е.Д. Иммунологические аспекты фотодинамической терапии. // Медицинская иммунология. — 2003. — Т. 5. — № 5-6. — С. 507-518.
  6. Наумович С.А., Кувшинов А.В. Фотодинамическая терапия в лечении заболеваний периодонта (экспериментальное исследование). // Медицинский журнал. — 2007. – №1. – С. 71–75.
  7. Мартусевич А.А., Перетягин С.П., Мартусевич А.К. Молекулярные и клеточные механизмы действия синглетного кислорода на биосистемы. // СТМ. — 2012. — № 2. — С. 128-134.
  8. Чунихин А.А., Базикян Э.А., Сырникова Н.В., Чобанян А.Г. Сравнительная оценка эффективности генерации синглетного кислорода лазерным наносекундным модулем робототехнического хирургического комплекса в модельных биохимических средах. // Российская стоматология. — 2017. — Т.10(2). — С. 30-35. https://doi.org/10.17116/rosstomat201710230-35
  9. Krasnovsky AA, Roumbal YaV, Strizhakov AA. Rates of 1 O2 production upon direct laser excitation of molecular oxygen by 1270 nm laser radiation in air—saturated alcohols and micellar aqueous dispersions. Chem Phys Lett. 2008;458:195-199.
  10. Chuniknin AA, Bazikyan EA, Pikhtin NA. A laser unit for photodynamic therapy and robot-assisted microsurgery in dentistry. Tech Phys Lett. 2017;43(6):507-510. https://doi.org/10.1134/S1063785017060074