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pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36225465
オンライン公開 2022年9月5日
要旨
低レベルレーザー治療（LLLT）と呼ばれる光治療の一種は、1つの波長の光だけを使用する。低レベルレーザー（LLL）は、組織を温める効果はなく、代わりに光生物刺激と呼ばれる効果がある。LLLは、組織を蒸発させることはない。LLLを使用してさまざまな病気を管理することは、LLLTとして知られている。ヘリウムネオンレーザーは、LLLT製品の一例だ。また、ガリウム・アルミニウム・ヒ素でできた赤外線半導体であるガリウム・ヒ素もその一例だ。性能パワーは50～500mWで、電磁波スペクトルの波長は630～980nmにまたがる赤色と近赤外線領域で、パルス発光と連続波発光がある。歯周病学では、LLLTは、創傷治癒や非外科的および外科的処置後の疼痛緩和など、いくつかの用途で脚光を浴びている。
キーワード 低レベルレーザー、低レベルレーザー治療、光線療法、発光、レーザー、生体刺激
はじめに・背景
「レーザー」とは、刺激発光や励起発光による光の増幅、あるいは励起された光の分布の増幅を指す。光子が原子によって励起されると、さらに光子が放出され、最終的には「レーザー」として知られる同相、単色、平行光の帯が発生する。セオドア・マイマンが1960年5月16日に、合成ルビー結晶を応用してレーザー発明。歯科におけるレーザーの初期の応用分野は口腔軟組織外科である。レーザーは、そのエネルギーで組織を焼いたり切ったりすることで、メスのような機能を発揮した。レーザーが機能するためには、光室内の合成物質を刺激して明るい光を発生させる。さらに光子を放出するために、光子放射が原子によって励起される。このプロセスは、同質で単色かつ平行な光の帯であるレーザーの作成で終了する[1]。
現在、超低レベルのレーザー光が生物学的、医学的にどのような影響を及ぼすかが注目されているのは、1970年代前半にハンガリーで行われたMesterの研究の結果である[2]。初期の研究の大半は東欧で行われ、欧米では当初あまり信用されなかった。しかし、時代は変わり、相当量の研究がアメリカやヨーロッパの認知された定期刊行物に掲載された。低レベルレーザー治療（LLLT）は、その高い関心から、現在臨床レーザー応用に関する会議の大半で取り上げられている[3]。歯科におけるLLLTの使用は新しいものではなく、LLLT処置は10年以上前からヨーロッパと日本で広範囲に使用されてきた。LLLTは、組織構造に巨視的に見える変化や組織温度に即座に気づくことができない線量率の処置と定義されている[4]。
温度上昇は、実際の現場では目立つかもしれないが、無視できるほど重大なものであると考えられることが多い。この仮説は、可視光線の照射以外の方法で同様の温度上昇を誘発する比較試験で検証することができる[5]。LLLTが純粋に臨床効果をもたらすことを多くの人が受け入れたがらない2つ目の理由は、そのメカニズムに論理的な正当性がないことである。カルの研究[3,6]は、生体分子には光波長の吸収帯があり、異なる波長の光を浴びると、特定の生化学的プロセスが起こる速度に影響を与えることを示唆している。最近の研究では、レーザー光が銅と亜鉛の組織レベルに影響を与えることが実証されている。これら2つの金属は、酵素の活性化に必要なものである。偏光光が細胞膜の分子に影響を与えるメカニズムが提案されている[7,8]。
LLLTは現在、創傷治癒のための補助医療として広く使われている。LLLTの主要な原理は、生体刺激性の結果に基づくものである[9]。これは、特定の波長への曝露により、細胞の挙動が変化するという考えに基づいている[10]。その結果、細胞の代謝と増殖の両方が増加する。LLLTの殺菌効果、細胞刺激、切除、線維芽細胞増殖[11]、白血球の止血促進化学伝達活性[12]、骨芽細胞の増殖、分化、石灰化などの優れた物性は、歯周病治療として有効であると考えられている[13]。Harrel and Rees[14] は、最小限のフラップ反射、最小限の切開、骨内障害における歯周組織の繊細な治療を実現する低侵襲な術式を考案した。2007年、Trombelli は骨内障害に対するシングルフラップ法を発表した[15]。この方法では、外科的アクセスのために舌側または頬側に拘束した粘膜骨膜フラップを挙上することにより、周囲の歯肉組織が保護される。その結果、歯肉の審美性が保たれ、歯肉の血管供給が回復し、剥離した乳頭が安定し、創傷の第一義が適切に閉鎖され、治癒が起こる。顎関節症の治療など、他の歯科専門分野でもLLLTの使用は有益である[16,17]。
レビュー
低レベルレーザー治療
LLLTは「ソフトレーザー治療」とも呼ばれ、30年以上前から医療に応用されている。低レベルレーザー（LLL）は、水吸収力の低い短波長の赤色または赤外光を照射し、軟組織と硬組織の両方で3 mmから15 mmの深さに到達することができる[1]。レーザー光線療法（LPT）、生体刺激療法（BT）、低強度レーザー治療（LILT）などは、LLLTの別名である。LLLTは、生体刺激光エネルギーを直接照射することで、体内の細胞を刺激する[18]。細胞内の分子や原子は、レーザー照射の吸収によって刺激される。低強度のレーザー放射を照射しても、組織の温度は著しく上昇することはなく、速やかに上昇する。LLLTは、疼痛、創傷治癒、神経損傷の管理を助けることが実証されている。LLLTは、生体刺激や生体調節とも呼ばれ[19]、レーザー照射の生体刺激活性は、生きた微生物の生理的、代謝的、機能的変化をもたらす。最初に市販された生体刺激レーザーは、1mWのヘリウムネオン（HeNe）レーザーであった。歯科で最も使われているLLLTレーザーは、ガリウム・アルミニウム・ヒ素レーザー（780nmと830nm）である。光子の吸収により、細胞の分子信号が変化し、光受容体の分子構造に変化が生じる。光受容体の機能の変化が主な反応である。細胞のシグナルや機能は、副反応の結果として変化することがある[20]。
LLLの作用機序
レーザー照射による生体刺激作用は、生きた微生物の生理的、代謝的、機能的な変化をもたらす。1mWのHeNeレーザーは、最初に市販された生体刺激レーザーである。歯科で最も使用されているLLLTレーザーは、ガリウム・アルミニウム・ヒ素レーザー（780nmと830nm）である。光子の吸収により光受容体の分子配置が変化し、それに伴って細胞の分子シグナルが変化する。光受容体の機能変化が一次反応であり、それに続く細胞内シグナルの変化、細胞機能の変化が二次反応である。いくつかの報告によると、レーザーによる生体刺激によって細胞内の代謝変化が促進され、マトリックスの生成、線維芽細胞の移動、細胞分裂が加速されるという。吸収される光エネルギーの量は、生物学的プロセスを刺激するレーザーの能力に影響を与える。エネルギーの浸透深度は、波長、光学的および温度的特徴、強度、エネルギー値、照射時間、組織吸収の波形光学特性、散乱係数など、いくつかの要因によって偏りが生じる[21,22]。
LLLが炎症に与える影響メカニズム
LLLは、スケーリング後の炎症とMMP8（マトリックスメタロペプチダーゼ8）の出現を最小限に抑えることができる。さらに、プロスタグランジンの産生を抑制し、プラスミノーゲン活性を高めることができる。研究により、LLLはインターロイキン1β（IL-1β）を減少させることが明記されているが、その結果は照射の長さに依存する。インターフェロンは同時に抑制され、一方、血小板由来成長因子（PDGF）とトランスフォーミング成長因子β（TGF-β）の生産は刺激される。この2つの変化により、LLLは抗炎症作用を発揮し、創傷治癒を促進することが説明できるだろう。波長670nmのレーザーを従来の歯周病治療と組み合わせることで、治療成績の向上と治療期間の短縮につながる[9]。
LLLが修理に与える影響メカニズム
LLLTは、血管拡張、局所的な血液循環、軟部血管筋の弛緩を引き起こす。血管の拡張は、血流の改善と組織への免疫細胞の移動にもつながり、いずれも組織の修復を促進する。一方、LLLはマスト細胞に作用して動脈を開くことができ、820nm、940nm、660nmの波長のレーザーがマスト細胞の脱顆粒を誘発し、その結果、炎症性の腫瘍壊死因子（TNF）が放出されて組織内の白血球の分散を促進する能力について、現在のところ非常に良い証拠がある。一方、マスト細胞が作り出すプロテアーゼによって基本膜が変化し、白血球が組織内に侵入しやすくなる。LLLにさらされると、リンパ球は活性化され、より早く増殖する。LLLにさらされると、線維芽細胞はより頻繁に繁殖・成熟し、線維芽細胞から筋線維芽細胞へと変化し、E2プロスタグランジンの生産量が減り、塩基性線維芽細胞成長因子（bFGF）の生産量が増える。LLLは表皮、頬粘膜、歯肉粘膜にこのような効果をもたらすかもしれないが、過剰な投与は線維芽細胞の増殖と成長因子の放出を妨げるということを忘れてはならない[1,23].
LLLが痛みに与える影響
LLLは、この種のレーザーの抗炎症機能が傷の修復を促進する能力と重なるため、経口鎮痛剤や抗炎症性の非ステロイド錠剤よりも利点の多い鎮痛剤プロトコルとして推奨されている。正確なメカニズムは不明だが、多くの研究により、光がさまざまな細胞と相互作用することで生じる生理的変化が鎮痛効果を引き起こすと考えられている。アデノシン三リン酸（ATP）合成の増幅、若返りシステムの強化、脂質二重膜とそのタンパク質の堅固化などは、提案されているメカニズムのいくつかである。LLLTは、用量依存的に炎症プロセスを緩和することにより、炎症性疼痛を軽減することができる。手術後72時間以内の急性痛に対してLLLを推奨することで、最良の結果が得られる[24]。
歯科におけるLLLTの応用
軟部組織アプリケーション
アフタ性潰瘍の場合、いくつかの報告によると、LLLT療法を受けた患者は、痛みや機能的な合併症が大幅に減少した。さらに、従来の薬物療法と比較して、治癒が早かったと主張されている。上皮細胞では、副作用は確認されていない。
単純ヘルペス感染症では、LLLTが単純ヘルペス感染症の治癒に好影響を与えることが研究で示されている。ある試験で、患者に2週間毎日LLLT療法を行った。レーザー治療を受けた患者は、ヘルペス病変がない期間が平均37.5週間で、レーザー治療を受けなかった患者は平均3週間だった。
口腔扁平苔癬では、LLLTを使用して口腔扁平苔癬を治療すると、不快感が軽減され、病変の大きさが著しく小さくなることが研究で示されている。この治療法には副作用がなく、局所的に塗布するコルチコステロイドと同様に扁平苔癬の治療に有効であった。
赤外線レーザーの使用は、口腔乾燥症患者の唾液の流量を有意に増加させる。904nmのレーザーを耳下腺と顎下腺に照射し、細胞を活性化させたところ、口腔乾燥症の改善に成功した。
粘膜炎は、がん治療で化学療法や放射線療法を受けた患者によく見られる合併症である。LLLTを毎日口腔内に投与すると、口腔粘膜炎と毎日の粘膜炎指数スコアがかなり減少した。さらに、レーザー治療を行わない患者と比較して、口腔乾燥症の副作用が少なく、痛みのレベルが低下し、嚥下能力が改善された。
知覚過敏は、歯科における外科的治療に伴うリスクの一つであり、第三大臼歯の抜歯を通じて見られることが多い。研究者たちは、その結果に基づき、波長820-830nmのガリウム・アルミニウム・ヒ素（GaAlAs）ダイオードレーザーを各治療中に20回、90秒間使用することにより、損傷した歯槽神経の機械受容知覚が著しく改善したと結論付けている[25]。
歯の付着システムに影響を及ぼす最も一般的な疾患の1つは、歯周炎である。高齢者が歯を失う主な理由となっている。Obradovicらは、歯周病患者を従来の歯周病治療に加えてLLLT（670nm）で治療したところ、治癒とコラーゲン化が改善したことを発見した[26]。
低レベルの軟組織レーザーは、文献上、鎮痛効果があることが示されている。その影響は、エンドルフィン産生が刺激されるか、痛みのインパルスの媒介に干渉するためと考えられている。低強度の軟部組織レーザーは、文献上、鎮痛効果があることが示されている。その影響は、痛みのインパルスの伝達を妨害する、および/またはエンドルフィンの合成を刺激するという観点から説明されている。
LLLTによってリンパ管の伝染性が低下し、リンパ管のコラテラルも刺激することができる。貪食を増加させ、リンパ管の数とサイズを拡大することで、浮腫を軽減することができる[27]。
硬部組織アプリケーション
歯髄知覚過敏症（DH）は、歯の不快感の代表的な理由の一つである。LLLTで知覚過敏を軽減し、歯髄でのレーザーによる神経伝達ネットワークの変化を利用するものである。DHの研究の大部分では、GaAlAsレーザー療法は、過度に敏感になっている頸部歯質の減感作に使用されており、90%の成功率を誇っている。
筋筋膜性疼痛機能不全症候群の患者では、LLLTケア（820nm）を受けた後、下顎の動きに大きな変化が見られた。能動的、受動的な口の開き方、左右の側方運動など、すべての顎関節症がLLLT後に改善されたことが記録されている。
LLLTは、矯正歯科の後調整に伴う痛みを管理するのに役立つことが試験で示されている。研究では、LLLTが非常に炎症性の化学物質の放出を減少させることが明らかにされている[28]。
間葉系細胞への刺激や骨芽細胞への直接刺激により、低レベルレーザーによる骨形成の生体制御が行われ、骨のリモデリングにも利用されている。生体刺激により、骨組織に含まれる線維芽細胞増殖因子の放出が上昇することが考えられている。この因子は分化した細胞に作用し、細胞増殖とマトリックス成分の放出の両方を促進する[29]。酸性食品の使用増加と胃食道逆流は、いずれもびらんの有病率の上昇に寄与している。LLLTは、その適用により、エナメル質の有機マトリックス含有量に変化をもたらし、エナメル質の脱灰に対する抵抗力を高める可能性があるため、代替策となる可能性がある[30]。
LLLTは、根の発達を促進する効果がある。う蝕や歯の外傷は、歯髄の壊死を引き起こすことで根の成長を止めてしまう。細胞外マトリックス（ECM）からのコラーゲン性および非コラーゲン性タンパク質の合成を促進することに加え、LLLTは繊維性マトリックスおよび象牙質ブリッジを形成することにより組織の回復を早める。象牙質形成の様々な段階において、これらのタンパク質は、ミネラル化組織の生成に重要な役割を果たすだけでなく、分化、移動、および増殖に作用することができる[31]。
インプラントの成功は、そのほとんどがオッセオインテグレーションによって決定される。インプラント周囲組織の問題におけるLLLの数多くの応用は、局所血流を促進し、インプラントと接触する骨の面積を増やし、骨の成熟を促進することによって、生存破骨細胞の数を増やし、代謝的な骨の活性を高める。骨とインプラントの接触面積を変化させ、オッセオインテグレーションを加速させるのである[32]。
メリット
レーザー治療には、痛みや炎症を抑える効果があることが実証されている。最も一般的な筋骨格系の病気の1つは、顎関節症（TMJD）である。低レベルの光は、皮膚を焼くことなく、身体の正常な治癒プロセスを早める。慢性的な怪我や最近の怪我は、LLLTでうまく治療することができる。LLLTは、刺激の強い薬に敏感な方やアレルギーのある方にとって、素晴らしく、健康的で、自然で、効果的な代替手段である[33]。
デメリット
デメリットは、初回治療後、患者の痛みが完全に回復しないことが多いことである。患者は、少なくとも週に2回、ケアのために医師を訪問する必要があることが多い。古傷は処置後数日間悪化することがあるが、ほとんどの患者はこの不快感を短時間しか感じない[33]。
歯周病学におけるLLLTの応用は、表表Table .1に 記載されているように、様々な症例で様々な研究において説明されている。ルートカバー、骨内欠損、歯肉切除、インプラント、ファーケーションの関与、非外科的歯周治療のような処置は、LLLTで容易に行うことができる。表表Table 2に、歯科領域におけるLLLTの使用法の説明を示す。歯科は広い分野で様々な専門分野があるため、LLLTの用途は、矯正歯科、小児歯科、口腔外科、歯内療法、口腔内科になる。
表1 歯周病治療におけるLLLTの役割
LLLT：低レベルレーザー治療、CAF：Coronally Advanced Flap、MRTD：multiple-recession type defect、CAL：clinical attachment level、LLL：低レベルレーザー、LILT：低強度レーザー治療、PPD：periodontal probing depth、InGaAsP：Indium gallium arsenide phosphide.
| 歯周外科手術 | 研究内容 | 結論 | |
| ルートカバレッジ | Ozturanら(2011)は、Multiple-recessionタイプの変形に対する治療として、CAF手術後のルートカバー（MRTD）に関するLILTの効果を評価した[34]。 | 本研究の欠点はともかく、著者らは、LILTがいくつかの不況においてCAF予測を強化する可能性があることを発見した。 | |
| 骨内欠損 | Bhardwajらは、骨内欠損の治療におけるLLLTを研究した[35]。 | LLLTと牛由来アプローチの脱灰骨マトリックスを併用することで、CALの成長、歯周プロービングデプス（PPD）の減少、低い臨床的後退、線形骨増加、X線写真での骨充填という点で良好な結果が得られた。 | |
| ジンジブクトミー | この分割口径制御臨床実験において、Kohaleら(2018)は、ダイオードレーザー（InGaAsP）を採用したLLLTが、患者の反応とメスの歯肉切除術後の創傷治癒に与える影響を評価した[36]。 | 著者らは、研究の制約の中で、LLLTが歯肉切除術の創傷治癒を促進する可能性を示唆する結果が得られたと結論付けた。 | |
| インプラント | インプラントの高度な手術後のトラブル減少に650nmのLLL照射が与える影響について、2019年にPouremadiらによって検討された[37]。 | アジュバントレーザー療法は、創傷治癒をかなり促進し、高度なインプラント手術と関連する問題の生物学的結果についての痛みや浮腫の強さと長さを軽減することができる。 | |
| ファーケーションの関与 | すべては、2015年に発表された研究で、牛由来の異種移植材で治療したヒトのグレードII毛包の回復に対するLLLTの臨床的およびX線写真の効果を調査した[38]。 | 毛状部グレードII病変に対するLLLTの歯周組織再生に対する治療効果の可能性を指摘するデータは、毛状部グレードII病変に対するLLLTが新生骨の生成と骨密度を促進する可能性を示唆する。 | |
| 非外科的歯周病治療 | LLLTは、Gündoğarら(2016)によって、慢性歯周炎の非外科的治療の補足として検討された[39]。 | 著者らは、非外科的歯周治療にLLLTを加えることで、臨床指標が改善されると結論付けた。 | |
表2 歯科医療におけるLLLTの役割
LLLT：低レベルレーザー治療、TMD：顎関節症、LPBM：レーザーフォトバイオモジュレーション、OTM：歯列矯正運動。
| 歯科におけるLLLT | 研究内容 | 結論 |
| 矯正歯科 | LLLTは、Guramら(2018)が矯正歯科の歯の移動（OTM）の長さと痛みの感じ方について検討した[40]。 | LLLTは、固定されたOTMのタイミングを長くすることができ、矯正治療中に感じる不快感を軽減することができる。 |
| 歯列矯正学 | Yavagalら(2022)は、ヒトの乳臼歯を対象に、介入後9カ月の時点でのホルモクレゾールパルポトミーとレーザーフォトバイオモジュレーション（LPBM）の臨床およびX線写真の成功率を評価・対比している[41]。 | ホルモクレゾール歯髄採取術と比較して、LPBM歯髄採取術のレントゲン写真上の成功率は明らかに高く、LPBMは若年患者に対する歯髄採取術の可能性を示している。 |
| 口腔外科 | システマティックレビューとメタ分析において、Domahら(2021)は、下顎第三大臼歯を外科的に除去した人において、LLLTがプラセボよりも術後罹患率の低下において優れているかどうかを検討した[42]。 | プラセボと比較して、LLLTは下顎第三大臼歯抜歯後の浮腫をかなり軽減する。LLLTがトリスムスや術後の不快感を軽減できるというエビデンスはない。LLLTには否定的な副作用はない。LLLTへの投資と正味の臨床的利益の対比を裏付ける証拠は、現在不足している。患者への使用に関して医師にしっかりとした推奨を行うには、より大きなサンプルサイズ、標準化された研究デザイン、および結果測定によるランダム化比較研究が必要である。 |
| 歯内療法学 | Metinら(2018)は、歯内療法手術後の軟組織と硬組織の回復に対するLLLTの潜在的な利点を調査した[43]。 | この研究によると、LLLTは歯内療法手術後の軟・硬組織の治癒を助け、特に回復の初期段階において、患者の不快感やQOLを改善した。 |
| 経口薬 | Maiaら(2012)によるシステマティックレビューでは、LLLTが顎関節症の人の痛み閾値に与える影響について検討されている[44]。 | 多くの研究で、LLLTは顎関節症の不快感を和らげるのに有効であることが示された。しかし、これらのデータを解釈するには、レーザーパラメーターの標準化が異質であるため、注意が必要である。したがって、顎関節症患者の痛みを緩和するための適切な適用手順に関するコンセンサスを得るためには、より多くの研究を行う必要がある。 |
禁忌事項
LLLTは、妊婦の成長中の胎児の上に直接治療することは禁忌である。光過敏症のてんかん患者には、低周波パルス可視光線（30Hz）が発作を引き起こす可能性があることを知らせる必要がある。ペースメーカーを使用している患者にはLLLTは処方されず、慎重に使用するのみである。胸痛のある患者には使用すべきではない[45]。
結論
多くの歯科専門分野では、LLLTは有用な補助的治療法である。口腔内の硬組織や軟組織では、副作用が少なく、良好な効果が得られる。また、適用部位、波長、治療時間、投与量との関連で検査したLLLTの有効性を評価することも必要である。医療業界では、治療法としてレーザー照射の人気が高まっている。そのため、根本的な生理学的影響とリスクについて分析し、証拠を提供することが極めて重要である。数多くの生理学的影響が観察されている。これらの影響はさらに研究される必要があり、治療実践への影響も考慮されなければならない。LLLTの可能なリスクも同様に未知数である。非外科的歯周病治療と併用することで、低レベルレーザーを介したフォトバイオモジュレーションは、短期的にはさらなる効果をもたらし、骨や歯肉組織の治癒を早め、歯周外科手術の副作用を軽減させる。初期の再評価の段階では、微生物に対する光線力学療法の影響が重要である。LLLTは、創傷治癒の促進や痛みの緩和など、幅広い治療上の利点を患者に提供することができる。そのメカニズム、セラピーウィンドウの特定、そして治療目的を達成するためにこれらの生物現象を正しく使用することについて、まだ学ぶべきことはたくさんある。
備考
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