(Nguồn: Taylor J. John, J Clin Periodontol, 2013 [133])
1.3.2. Tác động của viêm nha chu lên bệnh đái tháo đƣờng
Mối quan hệ hai chiều đã được nhấn mạnh giữa ĐTĐ và VNC, điều đó cho thấy không chỉ ĐTĐ là yếu tố nguy cơ gây VNC mà ngược lại, VNC có thể tác động tiêu cực đến vấn đề kiểm soát đường huyết. Bệnh sinh bệnh ĐTĐ đặc biệt được quan tâm bởi các chuyên gia trong lĩnh vực nha chu do liên quan đến khái niệm viêm làm ảnh hưởng đến đề kháng insulin và ĐTĐ.
Các chất trung gian của viêm nha chu chủ yếu gồm IL-1β, IL-6, PGE2, TNF-α, RANKL), và các enzime MMP (MMP-8, MMP-9, MMP-13), cũng như các cytokine điều hòa tế bào T(IL-12, IL-18) và các chemokine. Các chất này đi vào tuần hoàn toàn thân, ảnh hưởng đến các cơ quan ở xa, gây khởi phát đáp ứng viêm toàn thân [137].
Nồng độ IL-1β, IL-6, TNF-α và CRP cũng đồng thời cao trong huyết thanh ở bệnh nhân VNC, mức độ IL-6 tương quan với mức độ trầm trọng của bệnh NC. Do vậy, quá trình viêm toàn thân cũng như viêm tại mô nha chu làm trầm trọng thêm bệnh ĐTĐ.
TNF-α, IL-1β, IL-6 được sản xuất bởi bạch cầu đơn nhân và ĐTB. Những cytokine có nhiều tác động lên nhạy cảm insulin ở cơ, gan, tế bào beta ở tụy và đóng vai trò hàng đầu trong đề kháng insulin.
Protein phản ứng C (CRP) là sản phẩm được sản xuất từ gan và tế bào mỡ. Tăng nồng độ CRP thường kết hợp với tăng đề kháng insulin.
Tính phức tạp của mạng lưới cytokine trong bệnh sinh bệnh nha chu càng ngày cảng trở nên rõ ràng. Tuy nhiên, đáp ứng viêm của từng cá nhân là khác nhau. Sự khác nhau này tồn tại không chỉ do yếu tố cá nhân mà còn yếu tố thời gian và bị bởi yếu tố di truyền (genetic), ngoại di truyền (epigenetic) và môi trường. Tất cả các đáp ứng viêm quyết định để thể bệnh và tỷ lệ tiến triển bệnh nha chu [59], [111].
Bằng chứng rõ ràng đầu tiên ủng hộ cho giả thiết này đến từ một nghiên cứu trên bệnh nhân ĐTĐ vào những năm 1990, theo dõi ít nhất là 2 năm, cộng đồng người Ấn Độ ở vùng sông Gila. Kết quả người bị ĐTĐ có tỷ lệ bệnh NC và mức độ trầm trọng cao hơn người không ĐTĐ. Người có VNC nặng liên quan đến kiểm soát đường huyết kém (HbA1c > 9%), kết quả gợi ý rằng VNC nặng cũng là yếu tố gây khó khăn cho việc kiểm soát đường huyết [40], [111].
Một nghiên cứu khác về tác động của VNC lên sự thay đổi HbA1c được tiến hành 5 năm trên 2973 người không bị ĐTĐ. Những người bị VNC có HbA1c cao gấp 5 lần so với người không bị VNC (HbA1c 0.106 ± 0.03 vs 0.023 ± 0.02%). Đây cũng là nghiên cứu đầu tiên cho rằng VNC là yếu tố tiên lượng quá trình tăng HbA1c ở người đường huyết bình thường [111].
Các giả thiết về điều trị nha chu làm giảm các chất trung gian gây viêm tại mô nha chu cũng như trong tuần hoàn. Các chất trung gian chính của quá trình viêm là IL-6 và TNF-α, là chất cảm ứng của các protein pha cấp (AAP) như là CRP, chúng tác động vào tín hiệu insulin nội bào, đóng vai trò chính trong đề kháng insulin. Giảm các chất này do điều trị nha chu, về mặt lý thuyết, có thể cải thiện đường máu. Cơ chế xác định ảnh hưởng của VNC lên ĐTĐ bao gồm yếu tố vi khuẩn và yếu tố viêm [133].
1.3.2.1. Yếu tố vi khuẩn
Bệnh nhân bị VNC, đặc biệt do vi khuẩn gram âm như Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Prevotella intermedia gây tăng nồng độ CRP cao hơn có ý nghĩa so với người không viêm nha chu [137]
Makiura và cs, 2008, nghiên cứu trên 30 người trưởng thành bị ĐTĐ và VNC mạn tính ở Nhật Bản xem xét vấn đề này . Tất cả bệnh nhân được điều trị nha chu không phẫu thuật, mảng bám dưới nướu được thu thập ở thời điểm trước can thiệp và sau can thiệp 12 tháng. Sau can thiệp, P.gingivalis chiếm chủ yếu ở người có tăng nồng độ HbA1c so với người giảm nồng độ HbA1c có ý nghĩa. P.gingivalis nhung mao typ 2 (type II fimbriae) chỉ thấy trên bệnh nhân có tăng HbA1c ở bệnh nhân ĐTĐ . Tác giả đã kết luận rằng, kiểm soát đường huyết ở bệnh nhân ĐTĐ có VNC bị ảnh hưởng cơ bản bởi sự tồn tại của P.gingivalis, đặc biệt dòng nhung mao typ 2.
Nghiên cứu in vitro của Sugano và cs (2004) cho kết quả, các cytokine viêm như IL-1β, IL-8, IL-12 và TNF-α được sản xuất do P.gingivalis nhung mao typ 2 nhiều hơn P.gingivalis nhung mao typ 1 [80].
Nghiên cứu trên động vật của Nishihara và cs (2009) cho kết quả, nhiễm P.gingivalis làm tăng nồng độ IL-6 và TNF-α trong huyết thanh [110].
1.3.2.2. Yếu tố viêm
Rối loạn điều hòa các cytokine viêm ngoại vi kéo dài là điểm đặc trưng của bệnh lý ĐTĐ và hiện nay, được xem như yếu tố gây bệnh chính của ĐTĐ. Vì vậy, chắc chắn rằng viêm ở mô nha chu có tác động lên tình trạng ĐTĐ. Chúng ta biết rằng, các chất trung gian gây viêm trong tuần hoàn (CRP, IL-6 và TNF-α) tăng nồng độ ở bệnh nha chu và có tương quan với các chỉ số nha chu về mặt lâm sàng.
Nghiên cứu tiến cứu của Demmer và cs, 2010 cho kết quả, tăng nồng độ HbA1c ở bệnh nhân VNC có mức CRP cao. Điều đó cho thấy có sự tương tác giữa VNC và viêm toàn thân.
Mất cân bằng oxy hóa có liên quan chặt chẻ với viêm mạn tính. Các dấu ấn sinh hóa của mất cân bằng oxy hóa trong tuần hoàn tăng cao ở cả bệnh ĐTĐ và bệnh NC và có tương quan với CRP ở bệnh nhân NC so với người bình thường. Điều đó gợi ý rằng, tăng hoạt động của bạch cầu hạt trung tính ở mô nha chu sinh ra các gốc oxy hóa tự do dẫn đến kích hoạt quá trình viêm và thúc đẩy quá trình đề kháng insulin ở bệnh nhân ĐTĐ có VNC.
Viêm nha chu là tăng sản xuất các chất trung gian viêm như TNF-α, IL-1β, PGE2 của các bạch cầu đơn nhân.Cơ chế viêm nha chu là gia tăng tình trạng viêm mạn tính toàn thân dẫn đến tăng đề kháng insulin gọi là cơ chế “feed- forward”, làm trầm trọng thêm việc kiểm soát đường huyết [110], [137].
Đái tháo đƣờng typ 2 Viêm nha chu
Mỡ / acid béo LPS
LPS AGEs
MIỄN DỊCH THỂ DỊCH
Bạch cầu đơn nhân Đại thực bào
Kháng Insulin
Hình 1.4. Liên quan yếu tố viêm ở bệnh viêm nha chu với đái tháo đường
(Nguồn: Tunes S. Roberta, J Can Dent Assoc, 2010 [137])
1.4. TỔNG QUAN VỀ LASER VÀ LASER DIODE1.4.1. Tổng quan về laser 1.4.1. Tổng quan về laser
1.4.1.1. Khái niệm
LASER: viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” có nghĩa là “khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích”.
Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử. Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron xung quanh hạt nhân. Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng lượng cao hơn những electron ở phía trong. Khi có sự tác động vật lý hay hóa học từ bên ngoài, các hạt electron này có thể nhảy từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hay ngược lại. Các quá trình này có thể sinh ra hay hấp thụ các tia sáng, theo học thuyết của Albert Einstein. Bước sóng của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng lượng giữa các mức. Có nhiều loại laser khác nhau, có
thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, tuy nhiên độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các thành phần từ trạng thái chất rắn [19].
1.4.1.2. Cấu tạo và cơ chế hoạt động của laser
Hình 1.5. Cấu tạo cơ bản và cơ chế hoạt động của laser [19]
-Cấu tạo:
(1): vùng bị kích thích
(2): năng lượng bơm vào vùng bị kích thích (3): gương phản xạ toàn phần
(4): gương bán mạ (5): tia laser
-Cơ chế hoạt động:
Dưới sự tác động của hiệu điện thế cao, các electron di chuyển từ mức năng lượng thấp lên cao.
+ Ở mức năng lượng cao, một số electron sẽ rơi ngẫu nhiên xuống mức năng lượng thấp, giải phóng hạt ánh sáng được gọi là photon.
+ Các hạt photon này sẽ tỏa ra nhiều hướng khác nhau từ một nguyên tử, va phải các nguyên tử khác, kích thích electron ở các nguyên tử này rơi xuống tiếp, sinh thêm các photon cùng tần số, cùng pha và cùng hướng bay, tạo nên một phản ứng dây chuyền khuếch đại dòng ánh sáng.
+ Các hạt photon bị phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu, nhờ các gương để tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng.
+ Một số photon đi ra ngoài nhờ có gương bán mạ tại một đầu của vật liệu. Tia sáng đi ra chính là tia laser [10], [11].
1.4.2. Laser Diode
1.4.2.1. Tổng quan laser Diode
Bước đột phá của các hệ thống laser sử dụng trong nha khoa bắt đầu vào giữa thập niên 90 của thế kỷ trước. Laser Diode cũng nhanh chóng thiết lập được tầm ảnh hưởng. Với ưu điểm là có nhiều áp dụng lâm sàng, kích thước nhỏ, giá cả hợp lý, nó được xem là một sự bổ sung có giá trị đối với nha sĩ trong điều trị nha khoa [109],[128].
Laser Diode được sử dụng nhiều trong lĩnh vực nha khoa như phẫu thuật mô mềm (cắt, bóc bay tổ chức),diệt khuẩn, tẩy trắng răng, kích thích sinh học (tăng lành thương mô mềm, kích thích tạo xương), giảm đau vùng mặt. Trong những năm gần đây, laser hỗ trợ điều trị nha chu được nghiên cứu và ứng dụng nhiều [85], [113], [132].
Ánh sáng laser Diode 810nm có bước sóng cận hồng ngoại, được hấp thụ cao do các sắc thể ở mô mềm như hemoglobin. Do vậy, nó có nhiều tác dụng trên mô đích như giảm viêm, cầm máu, diệt khuẩn. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, đây là một trong những bước sóng linh hoạt nhất trong các loại laser Diode sẵn có cho các nha sĩ sử dụng [109], [132].
Hình 1.6. Bước sóng laser Diode trong phổ tự
nhiên[11] 1.4.2.2. Đặc tính kỹ thuật của laser Diode Thiết kế cơ bản của một máy laser Diode
Gồm có: buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. Chỉ có môi trường hoạt chất rắn (ví dụ GaAlAs - Gallium Aluminum Arsenide) được sử dụng trong laser Diode. Sự phóng điện qua môi trường hoạt chất phóng thích các photon từ môi trường hoạt chất, cuối cùng sẽ phát ra ánh sáng laser với một bước sóng xác định [109].
Gương phản xạ toàn phần Gương bán mạ
Tia laser
Nguồn Môi trường hoạt chất nuôi
Tập trung ánh sáng laser phát ra Buồng cộng hưởng
Hình 1.7. Sơ đồ phác thảo đơn giản của một máy laser Diode điển hình
Nguyên tắc hoạt động
Laser Diode là một loại laser dùng môi trường hoạt tính là chất bán dẫn kép, bao gồm một chất bán dẫn điện dương và một chất bán dẫn điện âm. Chất bán dẫn là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở nhiệt độ cao.
Diode là từ ghép mang nghĩa “hai điện cực” với di là hai và ode là bắt nguồn từ electrode, có nghĩa là điện cực. Khi ghép một bán dẫn điện âm với một bán dẫn điện dương lại với nhau ta được một diode.
Laser Diode có thể sử dụng với nhiều bước sóng khác nhau 635, 670, 810, 830, 980 nm. Trong đó, Hai loại laser Diode được sử dụng phổ biến hiện nay Gallium - aluminium - Arsenide (GaAlAs) laser có bước sóng 810nm dùng để điều trị nha chu và Indium - Gallium - Arsenide - Phosphide (InGaAsP) laser có bước sóng 980nm để phẫu thuật mô mềm [94], [125].
Chế độ phát tia laser
Laser Diode sử dụng trong nha khoa hiện nay có thể hoạt động ở hai chế độ: chế độ liên tục và chế độ xung [109].
Sự phát tia laser Diode đến mô đích
Hầu hết các laser Diode nha khoa sử dụng một sợi quang để phân phát chùm tia laser đến vùng mô đích. Đường kính sợi quang càng nhỏ thì mức tập trung năng lượng ở đầu sợi quang (Fiber tip) càng lớn. Trong điều trị nha chu, sử dụng đầu sợi quang nhỏ (0,2 mm-0,4 mm) để đưa được sâu vào sát đáy túi nha chu [109].
1.4.2.3. Sự tương tác giữa laser và mô đích Cơ chế
Khi chiếu vào mô đích (mô miệng), ánh sáng laser tương tác với mô đích theo bốn cách: sự hấp thụ, sự xuyên qua, sự phản xạ, sự tán xạ.
+ Sự hấp thụ (Absorbtion):
Năng lượng của laser được hấp thụ bởi mô đích và chuyển thành các dạng năng lượng khác. Trong bất kỳ sự tương tác nào giữa laser và mô, mục đích là để đạt được sự hấp thụ tối đa tia laser bởi mô đích, cho phép kiểm soát tối đa những tác dụng thu được. Sự hấp thụ năng lượng laser ở mô đích dẫn đến sự phát nhiệt và tăng sự dẫn nhiệt dẫn đến phân ly của liên kết hóa trị (trong protein mô), chuyển từ dạng lỏng thành dạng hơi (trong và giữa các phân tử nước), lên giai đoạn chuyển thành khí hydrocarbon và sản sinh ra lượng carbon còn dư [109].
+ Sự xuyên qua (Transmission): Tia laser đi vào và thoát ra khỏi mô đích mà không có tác động nào lên mô đích.
+ Sự phản xạ (Reflection): là hiện tượng ánh sáng laser không đi vào được trong mô đích. Hiện tượng phản xạ xảy ra do mật độ của mô đích hay thay đổi góc tới của chùm tia laser.
+ Sự tán xạ (Scatter): Là sự chệch hướng của tia laser khi tương tác với mô đích. Sự tán xạ làm yếu đi một phần năng lượng của chùm tia laser.
Với laser Diode nha khoa, dạng năng lượng được chuyển thành năng lượng nhiệt. Năng lượng nhiệt tác động lên mô đích được gọi là hiệu ứng quang nhiệt (photothermalysis) [109], [125], [135].
Hình 1.8. Tương tác laser với mô đích (Nguồn: Moritz A., Schoop U., Goharkhay K., et al (1998), “Treament of periodontal pockets with of a diode
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ năng lượng laser Bước sóng và thành phần mô đích
Thành phần của mô đích hấp thụ năng lượng ánh sáng laser được gọi là các sắc thể (chromophores). Mô miệng chứa nhiều sắc thể khác nhau gồm hemoglobin, sắc tố melanin, các protein màu, hydroxyapatide và nước. Hệ số hấp thụ (Absortion coefficient) của các sắc thể là tùy vào bước sóng của laser. Thông thường, mô có màu thường hấp thụ tốt hơn bước sóng thấy được và bước sóng cận hồng ngoại (NIR: Near Infrared Radiation).
Ánh sáng laser Diode 810nm có bước sóng cận hồng ngoại, được hấp thụ cao do các sắc thể ở mô mềm như hemoglobin.
Hình 1.9. Hệ số hấp thụ của từng bước sóng với các sắc thể
(Nguồn: Pirnat S. (2007), “Versatility of an 810nm diode laser in dentistry: An Overview”) [109]
Góc của chùm tia với mô đích: Tương tác giữa laser và mô đích đạt hiệu quả tối đa khi chùm tia tới vuông góc với mô đích.
Chế độ phát tia
Chế độ xung (ngắt quảng): có thời gian nghỉ giữa hai lần phát tia. Chế độ này giúp mô đích ít bị tổn thương do nhiệt và giúp máy bền hơn.
Chế độ liên tục: phát tia liên tục
Đường kính chùm tia: Sợi dẫn quang càng nhỏ thì cho ra thiết diện chùm tia (spot size) càng nhỏ.
1.4.2.4. Ứng dụng laser Diode trong điều trị nha chu
Laser Diode được sử dụng điều trị hỗ trợ viêm nha chu sau khi đã cạo cao-làm láng gốc răng nhờ các tác dụng sau
Loại bỏ biểu mô bệnh lý trong túi nha chu
Sau khi cao răng và mảng bám vi khuẩn được lấy đi bằng SRP, chiếu hỗ trợ laser cho phép loại bỏ biểu mô bệnh lý ở đáy và vách mềm của túi nha chu nhờ hiệu ứng quang nhiệt làm bóc bay tổ chức [106], [135].
Laser Diode 810 nm, có bước sóng đỏ và cận hồng ngoại hấp thụ bởi tế bào sắc thể (hemoglobin) nên mức độ xuyên sâu vào mô khoảng 0,3mm- 0,5mm. Do đó, laser Diode tác dụng loại bỏ lớp mô bệnh mà không ảnh hưởng lên mô lành mạnh bên dưới. Nhiều nghiên cứu cho kết quả laser Diode loại bỏ lớp biểu mô bệnh lý ở vách mềm túi nha chu tốt hơn nạo túi cơ học [58], [81] [113], [122].
Đầu sợi quang được đưa vào túi nha chu, năng lượng từ 0,8-1W [109].
Diệt khuẩn
VNC là một bệnh viêm mạn tính gây ra do vi khuẩn ở mảng bám răng.