次亜塩素酸ナトリウム、クロルヘキシジン、過酸化水素による灌漑と併用することで、Er:YAGレーザーの照射は微生物の生存率を低下させます

Er:YAG Laser Irradiation Reduces Microbial Viability When Used in Combination with Irrigation with Sodium Hypochlorite, Chlorhexidine, and Hydrogen Peroxide.

• Janina Golob Deeb
• John Smith
• B Ross Belvin
• Janina Lewis
• Kinga Grzech-Leśniak

抄録

エルビウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Er:YAG）レーザーは歯周病治療に用いられているが，口腔内細菌を死滅させる効果はあまり知られていない．また，レーザー治療と灌水法と抗菌薬との併用による細菌生存率への複合効果は明らかにされていない．このin vitro試験の目的は、Er:YAGレーザーとクロルヘキシジン（CHX）、過酸化水素（HO）、または次亜塩素酸ナトリウム（NaOCl）を用いた灌漑法の口腔内細菌の生存率に対する効果を評価することであった。本研究では、3種の細菌を使用した。および .細菌は、脳心臓輸液ブロス中の嫌気性チャンバーで増殖させ、37℃でインキュベートした。ODが0.5の細菌サンプルは、400μmのVarianチップを用いて2940nmのEr:YAGレーザーを照射した。これらのパラメータを用いて実験を4回繰り返した。40 mJ、40 Hz、および1.6 Wを、接触モードで300 μsの短いパルス持続時間で20秒間照射した。処置群は以下のように構成された。(1)無処理、(2)0.5%HO単独、(3)0.5%NaOCl単独、(4)0.03%CHX単独、(5)Er:YAG照射単独、(6)0.5%HOによるEr:YAG照射、(7)0.5%NaOClによるEr:YAG照射、(8)0.03%CHXによるEr:YAG照射。微生物生存率は、プレーティングおよびコロニー数により測定し、CFU/mlに換算した。統計的分析は、両側検定のペアードt検定を用いて行った。Er:YAGレーザーの使用だけでは、いずれの細菌に対しても統計的に有意な抗菌活性を示すことができなかった。3つの細菌すべてに対して、灌漑溶液による単独処理が最も効果的であったのは、0.5% HOおよび0.5% NaOCl（各溶液に対して<0.001）であった。0.03%CHXを用いた灌漑は、0.03%CHXが最も効果的であり( < 0.01) 、また、0.05%CHXが最も効果的であり、単独では抗菌作用が最も低いが、併用療法では有意に改善した(< 0.05)。Er:YAGとの併用療法は、他のどの治療群と比較しても、細菌の生菌率の低下において最大かつ最も有意な改善を示した（各併用療法について<0.05）。0.5%HO, 0.5%NaOCl, 0.03%CHXを添加したEr:YAGレーザーを短時間（20秒）で照射した結果，3種類の細菌種すべてについて，いずれの単一治療オプションと比較しても，細菌生存率の有意な低下が認められた．0.5%HO、0.5%NaOCl、または0.03%CHXを添加したEr:YAGレーザー照射の組み合わせは、抗菌溶液またはレーザーを用いた単剤治療と比較して、細菌の生存率をより大きく低下させる結果となった。Er:YAGレーザーと0.5%HO、0.5%NaOCl、または0.03%CHXの低濃度灌流液との組み合わせは、歯周病原体の減少に有効な治療プロトコールであり、したがって、非外科的歯周治療に適した治療法である可能性がある。

The erbium-doped yttrium aluminum garnet (Er:YAG) laser is used to treat periodontal disease; however, its effectiveness at killing oral bacteria is not well known. Furthermore, the compounding effect of the combination of a laser treatment and irrigation methods with antimicrobials on bacterial viability is yet to be determined. The purpose of this in vitro study was to evaluate the effect of the Er:YAG laser with irrigation using chlorhexidine (CHX), hydrogen peroxide (HO), or sodium hypochlorite (NaOCl) on the viability of oral bacteria. Three bacterial species were used in our study: , , and . Bacteria were grown in an anaerobic chamber in brain heart infusion broth and incubated at 37 °C. Bacterial samples with an OD of 0.5 were irradiated with the Er:YAG laser at 2940 nm using a 400-µm Varian tip. The experiment was repeated four times using these parameters: 40 mJ, 40 Hz, and 1.6 W for 20 seconds with the 300 µs short pulse duration in contact mode. Treatment groups consisted of the following: (1) no treatment, (2) 0.5% HO alone, (3) 0.5% NaOCl alone, (4) 0.03% CHX alone, (5) Er:YAG irradiation alone, (6) Er:YAG irradiation with 0.5% HO, (7) Er:YAG irradiation with 0.5% NaOCl, and (8) Er:YAG irradiation with 0.03% CHX. Microbial viability was determined through plating and colony counts and calculated into CFU/ml. Statistical analysis was done using a two-tailed paired t-test. The use of the Er:YAG laser alone failed to show statistically significant antibacterial activity against any of bacteria. The most effective mono-treatment with irrigation solutions for all three bacteria were 0.5% HO and 0.5% NaOCl ( < 0.001 for each solution). Irrigation with 0.03% CHX was most effective against ( < 0.01) and less against and and showed the least antibacterial action alone but improved significantly in combination therapy ( < 0.05). The combined treatment with the Er:YAG showed the greatest and most significant improvement in the reduction of bacterial viability compared to any other treatment group ( < 0.05 for each combined treatment). Irradiation with the Er:YAG laser with the addition of 0.5% HO, 0.5% NaOCl, or 0.03% CHX under a short working time (20 s) resulted in a significant reduction of bacterial viability for all three bacterial species compared with any single treatment option. The combination of irradiation with the Er:YAG laser with the addition of 0.5% HO, 0.5% NaOCl, or 0.03% CHX resulted in a larger reduction of bacterial survival when compared to monotherapies with antimicrobial solutions or laser. The combination of the Er:YAG laser with a low concentration irrigant solution of 0.5% HO, 0.5% NaOCl, or 0.03% CHX could be an effective treatment protocol for the reduction of periodontal pathogens and thus suitable treatment for non-surgical periodontal therapy.