Фотодинамічна терапія у практиці лікаря-стоматолога

Швидкий розвиток лазерних технологій зумовив появу нових методик із широкими можливостями, які знайшли застосування в різних галузях медицини. Революційною на сьогодні є технологія, що має кілька назв: фотоактивована дезінфекція (ФАД), бактеріотоксична терапія (БТС-терапія), фотодинамічна терапія (ФДТ). Суть цієї технології – дезінфекція або стерилізація тканин організму за допомогою фотосенсибілізуючого компонента і активації лазерним променем відповідної довжини хвилі. ФАД може бути цілком гідною альтернативою антисептикам та антибіотикам при лікуванні локалізованих інфекцій. Цей метод дав вражаючі результати в онкології, отоларингології, дерматовенерології, гінекології. Останніми роками одночасно в кількох країнах фотоактивовану дезінфекцію стали практикувати у стоматології при лікуванні карієсу та його ускладнень, у пародонтології, імплантології, при патологіях слизової оболонки ротової порожнини, у щелепно-лицьовій хірургії.

В етіології запальних захворювань ротової порожнини, таких, як гінгівіт, пародонтит, мікробний фактор є першорядним. Патогенність мікрофлори ротової порожнини пояснюється її вірулентними факторами, здатністю чинити опір імунній системі хазяїна, високою антибіотикорезистентністю, а також тканинною інвазивністю.

При лікуванні запальних захворювань тканин пародонту, поряд з лікарськими препаратами, які найбільш широко використовуються у практичній стоматології, останніми роками стали застосовуватися методи, засновані на терапії лазерним світлом.

Термін «лазер» (laser) складається з перших літер п’яти англійських слів – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, що означає «посилення світла за допомогою стимульованої емісії випромінювання». Фізичний зміст цього терміну полягає у використанні явища вимушеного (або, інакше кажучи, стимульованого, індукованого) випромінювання для генерації когерентних електромагнітних коливань в оптичному діапазоні спектру.

Лазер – це технічний пристрій, що перетворює електричну енергію на світло оптичного діапазону.

Термін «світло» означає в даному випадку випромінювання не тільки у видимому (380-760 нм), але також і в ультрафіолетовому (10-380 нм) та інфрачервоному (760-340000 нм) діапазонах спектру електромагнітних коливань (рис. 1).

Таке гранично спрощене визначення лазера, однак, цілком достатнє для лікаря, який використовує лазер у клінічній практиці. Для лікаря істотніша, на нашу думку, інформація про властивості, параметри та характеристики самого світла, що виходить з лазера, оскільки саме з ними він зустрічається на практиці. Ще важливішими є уявлення про взаємодію лазерного світла з біотканинами (рис. 2).

Залежно від робочої речовини і способу її збудження (накачування) інверсія квантової системи може існувати безперервно або деякий час. Тому лазери поділяються на безперервні та імпульсні. Можливі також комбінації безперервного й імпульсних режимів роботи.

Лазери можна класифікувати за типом активного середовища, використовуваного для генерації фотонів.

Розрізняють такі основні види медичних лазерів:

1. Газові лазери: СО₂-лазер, аргоновий, лазер на парах міді і т. д. Це перші лазери, що випромінюють безперервний промінь світла.
2. Твердотільні лазери: рубіновий, Nd: YAG (неодимовий лазер), Er: YAG (ербієвий лазер), KTP (неодимовий лазер), олександритовий і т. д. Ці лазери працюють в імпульсному режимі.
3. Рідинні лазери: лазери на барвниках. Імпульсні лазери на барвниках – це лазери з дуже короткою тривалістю імпульсів і тривалими інтервалами між кожним імпульсом. Енергія лазерного випромінювання цих лазерів досить велика.
4. Діодні лазери. Мають кілька довжин хвиль, придатних для процедур на м’яких тканинах.

Залежно від робочої речовини розрізняють газові, твердотільні, рідинні та напівпровідникові лазери.

Лазери – це новий тип потужних джерел світла з незвичайними властивостями, за допомогою яких можна отримувати корисні ефекти при взаємодії світла з речовинами, і зокрема з біотканинами. При взаємодії лазерного світла з біотканинами спостерігаються численні фізичні та медико-біологічні ефекти.

Різноманіття структур біотканин визначає різний характер проходження світла крізь них, але основні закономірності зберігаються. Біотканини є для світла середовищем сильного розсіювання із сильним поглинанням.

Перетворення світла на тепло здійснюється передусім на природних ендохромофорах, речовинах, які містяться в біотканинах. Кількість типів хромофорів досить велика. Однак хромофори, які відіграють важливу роль у лазерній хірургії, добре відомі. Це вода, гемоглобін, меланін і рідше протеїн, який є суттєвим для лазерної офтальмологічної хірургії.

Для лазерів, що генерують у спектральному діапазоні 0,7-2 мкм (діодних, неодимових, волоконних), хромофори слабко поглинають світло і глибини його проникнення становлять від кількох міліметрів до кількох десятків мм. Глибина поглинання світла становить для діодного лазера (λ = 810 нм) близько 14 мм. Діодні (λ = 810 нм) лазери не мають яскраво вираженого домінуючого хромофора. Точніше, вони мають по два хромофори, близьких за поглинанням для їх довжин хвиль генерації: вода і оксигемоглобін.

Для лікування запальних процесів застосовують низькоінтенсивне (10-30 мл/Вт) лазерне випромінювання, що не викликає термічного нагрівання і незворотних змін у тканинах. У цьому випадку використовуються такі ефекти взаємодії лазерного світла з живими біотканинами, як вазодилятація кровоносних і лімфатичних судин, посилене збагачення зони впливу киснем та інші терапевтичні ефекти. Але антибактеріальна дія у лазерів низької потужності відсутня, оскільки їх випромінювання не призводить до загибелі мікроорганізмів.

Потужним інструментом антибактеріальної терапії та профілактики гнійно-запальних процесів може стати метод селективного придушення патогенної мікрофлори, сенсибілізованої спеціальними препаратами, що активуються лазерним світлом відносно невеликої (0,5-3 Вт) потужності. Ідея методу полягає у впливі світлової енергії на фотосенсибілізатор, попередньо введений у зону гнійно-запального процесу. Під дією світлової енергії відбувається активація фотосенсибілізатора з подальшим утворенням синглетного кисню і вільних радикалів, які руйнують мембрану мікробної клітини, що, у свою чергу, веде до знищення мікроорганізмів, усуваючи причину розвитку гнійно-запальних процесів.

Ефект селективного придушення світлом сенсибілізованої патогенної мікрофлори отримав назву бактеріотоксичного світлового ефекту (БТС-ефект або в англійській абревіатурі ВТL-ефект від Bacterio Toхicаl Light-ефект). Метод лікування також отримав назву БТС-терапії (BTLT), фотодинамічної терапії (ФДТ/FDT) або фотоактивованої дезінфекції (ФАД/FAD).

Для ФДТ можуть використовуватися будь-які діодні лазери потужністю не менше 0,1 Вт з максимумом довжини хвилі випромінювання 654-670 нм, оснащені роз’ємом для під’єднання оптоволоконного світловода.

У стоматології ФДТ знаходить застосування при лікуванні багатьох захворювань, що мають у своїй основі мікробну природу. При цьому важливим є підбір ефективних фотосенсибилізаторів, здатних забезпечити високу селективність фотохімічних процесів, а також режимів активації цих фотосенсибілізаторів лазерним світлом.

Фотодинамічна терапія у стоматології використовується для:

1. лікування та профілактики захворювань пародонту;
2. лікування хронічного та гострого гінгівіту;
3. післяопераційної реабілітації;
4. ендодонтичного лікування;
5. лікування та профілактики захворювань слизової оболонки ротової порожнини;
6. відбілювання твердих тканин зубів;
7. лікування і профілактики ускладнень імплантації: мукозитів та періімплантитів.

Переваги методу фотодинамічної терапії:

1. нехірургічний метод лікування захворювань пародонту;
2. селективна деструкція патологічних вогнищ (злоякісних, запальних), яка досягається як за рахунок вибіркового накопичення фотосенсибілізаторів у патологічних тканинах, так і за рахунок спрямованості світлового впливу;
3. антимікробна ефективність фотодинамічної терапії;
4. високий ступінь ефективності лікування;
5. нетоксичність фотосенсибілізатора, який має рослинне походження;
6. неможливість передозування;
7. відсутність побічних ефектів;
8. відсутність або мінімізація протипоказань до процедури;
9. відсутність звикання.

За минулий період бурхливого розвитку методу ФДТ клінічні випробування пройшли багато фотосенсибілізаторів (ФС). ФС, що застосовуються у клінічній практиці, мають спорідненість з патологічними тканинами, включаючи тканини злоякісних пухлин, вогнища запалення і клітини, інфіковані вірусом. При введенні в організм вони довго затримуються у патологічній тканині і швидко виводяться з навколишніх здорових тканин. Уперше водорозчинні похідні хлорофілу для медичних цілей використав Е. Snyder (США) у 1942 р., і з часом вони стали застосовуватися для профілактики та лікування серцево-судинних захворювань, атеросклерозу, ревматоїдного артриту. Про використання похідних хлоринового ряду для фотодинамічної терапії було заявлено в 1986 р., після чого J. Bommer, Z. Sveida і B. Burnham із США створили моно-L-аспартам хлорин е₆ (MACE).

У клінічну практику, наприклад, були введені:

• ФС 1-го покоління з класу порфіринів фотогем (ТОВ «Фотогем»);
• ФС 2-го покоління – фотосенсибілізатор на основі сульфованого фталоціаніну алюмінію (НІОПІК), фотодітазин (ТОВ «Вета Гранд») і радахлорин (ТОВ «Радафарма»).

Два останніх препарати належать до фотосенсибілізаторів хлоринового ряду. Усі згадані вище препарати належать до екзогенних фотосенсибілізаторів.

Ефективність ФДТ різна щодо грампозитивних і грамнегативних бактерій, тобто чутливість бактерії до впливу світла залежить від її заряду. Аніонні і нейтральні ФС ефективно зв’язуються з грампозитивними бактеріями та інактивують їх: опромінення світлом призводить до різкого уповільнення їх росту або загибелі. Причиною, мабуть, є можливість проходження ФС через відносно пористий шар зовнішньої мембрани грампозитивних бактерій і зв’язування з певними центрами всередині бактерії. Такий ефект не спостерігається щодо грамнегативних бактерій, мембрана яких діє як бар’єр на шляху проникнення ФС всередину клітини. Аніонні і нейтральні ФС слабко зв’язуються із зовнішньою мембраною грамнегативних бактерій. Тропність негативно заряджених фотосенсибілізаторів може бути посилена за рахунок зв’язування молекули ФС з катіонною молекулою, або при використанні поверхнево-активних молекул (трис-ЕДТА), або шляхом синтезу кон’югатів ФС з моноклональними антитілами.

Нині в літературі описано велику кількість з’єднань, які фотосенсибілізують мікроорганізми до впливу світла, які можна розподілити на 3 групи:

1-а група – це препарати природного походження: псоралени, які містяться в плодах і коренях рослини псоралеї кістянкової (Psoralea drupacea Bge.) сімейства бобових (Fabaceae), та гіперицин, що міститься в гречці.

2-а група – синтетичні барвники з класу фенотіазинів: метиленовий синій (МС), толуїдиновий синій (ТС) і акридинові барвники.

3-я група – циклічні тетрапіроли, до яких належать ФС з класу фталоціанінів (сульфовані фталоціаніни алюмінію, фталоціанін цинку), порфірини (похідні гематопорфірину, фотофрін, фотосан, фотогем і 5-АЛК-індукований протопорфірин IX) і хлорини (хлорин Т6, Sn(1V)-хлорин е6, різні кон’югати хлорину), ксантенові барвники (еритрозин) та азулен.

Клінічний приклад лікування пародонтиту

Фотосенсибілізатор використовувався у вигляді розчину і гелю. Вводили препарат за типом інфільтраційної анестезії (рис. 4) з розрахунку 0,1 мл в зоні кожних 3-х зубів (рис. 5).

Джерело лазерного випромінювання (діодний лазер, довжина хвилі 662 нм) налаштовувалося на імпульсний режим (тривалість імпульсу 0,1 с, паузи – 0,1 с). Пацієнт, лікар і асистент одягали спеціальні захисні окуляри. Гнучкий пластиковий світловод довжиною 5 см вводився в ротову порожнину пацієнта і укладався по перехідній складці послідовно в чотирьох квадрантах щелеп (нижня щелепа праворуч, нижня щелепа ліворуч, верхня щелепа праворуч, верхня щелепа ліворуч). У пацієнтів з великими щелепами додатково оброблялися фронтальні ділянки верхньої та нижньої щелеп.

Щільність енергії – 150-200 Дж/см². Тривалість опромінення (Т) – від 17 хвилин 15 секунд до 23 хвилин (при потужності 0,5 Вт), від 8 хвилин 30 секунд до 11 хвилин 20 секунд (при потужності 1 Вт).

Курс лікування складався з 1 сеансу до клаптикової операції, за необхідності, і 3 сеансів після неї з інтервалом 1-2 дні. Завершувалося лікування виготовленням спеціальної ортопедичної конструкції.

За показаннями при наявності кісткового дефекту використовувалася методика спрямованої тканинної регенерації із застосуванням остеопластичного матеріалу (Bio Oss) і резорбованої мембрани.

Висновки

Таким чином, фотодинамічна терапія запальних захворювань тканин пародонту сприяє прискоренню остеогенезу, активації мінерального обміну, що призводить до збільшення щільності кісткових структур щелеп. Стан мікроциркуляції у м’яких тканинах ротової порожнини після фотодинамічної терапії значно поліпшується. Ефективність ФДТ залежить від чіткого дотримання алгоритмів лікування та параметрів лазерного випромінювання.