상품 개요
Laser toothbrush는 주)엠앤에치의 임원과 연구진이 심혈을 기울여 기획 개발 완료한 최첨단 생활 의료기기 입니다. Laser Toothbrush 는 현재 판매되는 타사의 전 상품을 검토하고 이를 토대로 하여 본사 만의 인체 공학적이며, 수려한 디자인과 제품의 안정화,사용자의 편리성, Toothbrush의 기능을 극대화하여 설계하였으며, 대한민국 국민은 물론 전 세계인의 건강한 구강위생을 위하여 개발 완료된 첨단 생활 의료기기 입니다.
발명특허 3개가 있고 국제특허도 출원하여 향후 국내는 물론 전세계에
수출을 목표로 하여 끊임없는 기술개발과 미래지향적 사고로 human technology,.를 실현하겠습니다.

제품 원리
Laser Toothbrush는 635nm/6mW 대의 의료용 저출력 반도체 레이저를 이용하여 toothbrush 에 레이저 광을 직접 조사하여 구강내의 치아 상아질 지각과민증, 치료 및 민감성완화 , 치태(Plaque)제거 , 구강 내 각종 질병의 통증치료 등의 치료 효과를 지향하며, 일상생활에서 하루 2~3번 칫솔 사용시 가정에서 누구라도 편리하게 본인의 질병을 치료할 수 있도록 개발된 생활의료기기이며 주)엠앤에치 만의 최첨단 Toothbrush 입니다.

제품의 효능과 효과
치아 상아질 지각과민증(시린이)의 치료 및 민감성완화.
치태(Plaque)제거 및 예방.
구강 내 각종 질병의 통증치료.

활용 분야
(주)엠앤에치 Toothbrush는 구강 내에 발생하는 치아 상아질 지각과민증의 직접치료 및 민감성 감소를 위해 고안 개발되었습니다. 하지만 엠앤에치 연구진은 끊임없는 연구를 통해 구강 내에 증식하는 각종 유해세균의 증식을 사전에 억제함으로써 사람에게 음식섭취에 즐거움을 주는 치아의 질병을 사전에 차단함을 목표로 하며. 각종 치주질환으로부터 잇몸질환, 구강질환으로 발생되는 구강 통증의 완화 및 치료효과를 목표로 하고. M&H의 연구진에 의해 고안, 기획, 개발 완성된 Laser Toothbrush는 치아를 포함한 구강내부의 각종 유해세균으로부터의 증식에 의해 발생되는 질병으로부터의 1차 예방을 목표로 하며, 특히 구강세정 후 보관하는 Toothbrush에 증식하는 각종 유해세균의 증식을 차단 살균하는 의료용 저출력 반도체 레이저를 이용 구강 내 질병의 2차 감염을 차단하는데 목표를 둔 최첨단 연구개발에 정진하겠습니다.

1) 사용자 준비 사항.
- 지정된 건전지 [ alkaline 1.5V AA SIZE ］ 1개를 삽입하세요. (다른 규격의 전지 절대 불가)
- 사용자의 연령에 맞는 칫솔모를 레이저 본체에 삽입하세요.

2) 사용방법.
- Mode switch 를 한번 누르면 레이저가 점등되며 동작합니다.
- Laser가 점등되면 환부 치료 시간입니다(55초).
이 55초 동안 치약을 바르지 않은 상태에서 원하는 부위에 레이저를 집중적으로 조사하여 주세요.
- 55초 후에는 0.5초 간격으로 5초간 레이저가 점멸하며 환부치료가 완료되었음을 알려줍니다.
그러면 칫솔모 양끝에 치약을 소량만 바르고 2분간 치아를 세정합니다.
- 2분 후 다시 레이저가 0.5초 간격으로 3회 점멸하면 칫솔을 잘 씻은 후 남은 1분 57초 동안 맑은 물로 치아와 입안을 깨끗이 세정합니다. 이때 다시 한번 레이저를 환부에 직접 조사하여 환부치료를 모두 완료합니다.
- 기기의 작동시간은 총 5분입니다. 5분이 지나면 레이저가 자동으로 소등되고 모든 프로그램이 종료되면서 대기(절전)모드로 전환됩니다.
- 세정 중 정지하고자 할 때는 Mode 스위치를 누르세요.
칫솔은 처음 대기상태로 환원됩니다.



⊙. 대 다수의 치 의학 전문 의료인이 권장하는 올바른 칫솔질 시간은 약2분 정도 입니다.

3) 사용 후 보관 및 관리방법.
- 사용 후에는 반드시 통풍이 잘 되는 곳, 어린아이의 손이 닿지 않은 곳에 반드시 제품을 세워서 보관하세요.
- 보관시에는 특히 쓰러지거나 떨어뜨리지 않도록 주의하세요.
- 장기간 사용하지 않을 때는 반드시 배터리를 분리해서 보관하세요

4) 사용상 주의 사항
- 에너지의 국소 집중으로 광에 민감한 조직(눈)에 직접 조사 하지 마세요.
- 기기를 임의로 개조,분해하지 마십시오.
- 본 기기는 병원에서 사용하고자 하는 의료용이 아닙니다.
치아 세정 및 구강 세정 이외의 곳에 절대 사용하지 마세요.

5) 사용환경 및 사용조건.
- 치아 세정용 이외의 곳에 사용하지 마세요.
- 기압,바람,일광,염분 등을 포함한 공기 등으로부터 영향을 받지 않는 곳.
- 화학품 창고 및 가스발생 장소가 아닌 곳.

6)고장 시 주의사항 및 개조금지에 대한 주의사항.
- 고장발생시에는 임의로 분해하지 말고 판매점 또는 제조회사의 소비자상담실에 속히 연락을 취해야 합니다.
- 의료기기는 절대로 개조해서는 안됩니다.

충치치료를 하건 라미네이트, 즉 치아성형을 하건 치아의 외부인 에나멜 조직에서 치료를 하는 것이 효과도 오래가고 치료도 쉽습니다.

출처 : 앞니 전문의의 솔직한 치아이야기 http://blog.naver.com/apniqueenRedirect=Log&logNo=70066715164

1. 법랑질
치관부 표면의 가장 단단한 부분으로 저작 압력과 충치를 일으키는 산이나온도변화로부터 치아의 내부구조를 보호하는 역할을 한다. 전신에서 가장 단단한 부분으로 굳기 6∼7°이므로 석영과 거의 비슷하다. 사기 소주(小柱)라고 하는 3∼5㎛ 굵기의 사상체의 집합으로 1개의 이에 수백만 개의 소주가 있다. 사기질은 한 번 마모되거나 녹아 버리면 다시 새로 생기지 않는다. 치은 내부에 있는 치근부에는 상아질 표면이 시멘트질로 덮여 있다. 사기질에는 신경이 없으므로 여기에 충치가 생긴 경우에는 통증이 일어나지 않지만, 상아질까지 침범한 경우에는 찬물을 마시면 이가 시리고 치통도 시작된다. 소량의 플루오린화물을 섭취하면 이가 건강해진다고 하지만 너무 많이 먹으면 사기질이 상한다. 

2. 상아질 [象牙質, dentine]
치질(齒質)이라고도 한다. 치관부(齒冠部)에서는 에나멜질, 치근부(齒根部)에서는 시멘트질로 덮여 있으므로 치아의 표면으로는 드러나지 않으나, 나이가 많아짐에 따라 에나멜질이 마멸되면 치관의 선단부나 교합면(咬合面)에 상아질이 보인다. 상아질은 일종의 골조직이지만 보통의 뼈와 다른 것은, 상아질을 만들고 있는 세포의 본체는 치수(齒髓) 속에 있고, 그 돌기만 상아질 속으로 뻗어 나온 점이다.

3. 세멘텀 [cement]
백악질(白堊質)또는 시멘트질이라고도 한다. 치아뿌리를 덮고 있다. 치주인대의 한쪽 끝이 여기에 박혀 있고, 다른 쪽 끝은 치조골쪽에 박혀 있다. 치아를 턱뼈에 고정시키는 구실을 하는 것 중의 하나로서, 치근막의 섬유는 뻗어나 시멘트질 안에까지 들어가 있다. 치주인대가 정상적인 자극을 받으면, 치조골과 시멘트질을 생성한다. 외부로부터의 충격을 골고루 치조골에 분산하는 역할을 한다.치아뿌리 주위에 만성 염증이 있으면 시멘트질이 증식하는 경우가 많다.미세구조상으로 말하면 시멘트질은 일종의 뼈조직이며, 뼈세포에 상당하는 시멘트 세포를 내부에 간직하는 유세포(有細胞) 시멘트질과, 세포를 간직하지 않는 무세포 시멘트질로 나눌 수 있다.

4. 잇몸 [gingiva]
치경(齒莖)이라고도 한다. 치육(齒肉)·치은(齒)이라고도 한다. 비타민 C 결핍·혈우병·백혈병 등의 혈액질환이 원인이 되어 잇몸에 출혈이 계속해서 일어나는 일이 있다. 소량의 출혈은 치은염이나 치조농루(齒槽膿漏)라고 볼 수 있다.
또, 잇몸이 부어오르는 만성 치은비대증은 일종의 체질적인 것으로 생각되며, 동일 가족에서 볼 수 있다. 수은·납·비스무트 등을 취급하는 직장에서는 이 금속의 중독으로 잇몸의 가장자리가 흑자색으로 변하는 경우가 있다. 중년 이후에 잇몸 색이 갈색으로 변하는 것은 걱정할 필요가 없다.

상아질 과민증의 원인과 치료

머리말

임상가들이 진료실에서 다루는 문제 중에 간단하면서도 가장 어려움을 느끼는 부분이 아마도 상아질 과민증일 것이다. 임상적으로 동일하게 보이는 증례를 치료하였을 때조차도 그 결과가 다양하게 나타나기 때문에 예후에 대해 확신을 가질 수 없게 된다. 이번 칼럼에서는 상아질 과민증의 정의와 병인 및 치료방법에 대해 간단하게 고찰해 보기로 하겠다.

상아질 과민증이란

주로 열, 증발, 접촉, 삼투압, 화학적 자극, 그리고 표현하기 어려운 다른 기타의 자극이나 병적인 상태에대한 반응으로 노출된 상아질에서 일어나는 짧고 예리한 동통을 말한다. 기본조건으로는 상아질이 노출 되어야 하며, 상아세관의 개구상태에도 영향을 받고, 치수는 생활력을 가지고 있어야 한다. 발생기전을 살펴보면 여러 가지 가설 중에서 유체역학 기전(hydrodynamic theory)이 가장 널리 받아들여지고 있다.
이는 상아질에 가해지는 자극이 상아세관 내의 액체이동 속도를 증가시키고, 그 결과 상아세관 내부의 말단이나 치수 외층의 신경말단이 흥분되어 동통이 발생한다는 이론으로서, 도식화하면 그림 1과 같다.



상아질 과민증의 분포

0대 초반에서 70대까지 어느 연령에서나 나타날 수 있으나, 20~40대에 호발한다. 치은퇴축과 함께
발생하는 경우가 많고, 연령이 증가함에 따라 상아질의 투과성과 치수반응의 감소로 점차 감소하게
된다. 성별에 따른 연구결과 여성에서 남성보다 빈발하는데, 구강 위생상태, 식단의 차이, 그리고 치과치 료의 빈도 등의 영향을 받는다. 치주질환에 의한 상아질 노출은 대구치 부위에서 주로 발생하며 흥미롭게도 치태지수가 높은 부위에서 는 상아질 과민증의 발생빈도가 감소한다.

상아질 과민증의 원인

상아질 과민증의 원인을 이해하기 위해서는 상아질 노출의 원인을 살펴보면 Traumatic
tooth preparation, Bacterial contamination, Desiccated dentin, Hemostatic agent, Removal of
smear layer, Acidity of the cement, Hydrostatic pressure, Heavy pressure for seating
the restoration, Too thin cement mix 등이 있다.
치주조직의 손실(치은퇴축) : 이런 경우의 상아질 과민증은 발견하기 어렵고 어린 나이에서도 발생이
가능하며, 연령 증가에 따라 발생빈도와 증상이 심화된다 (그림 2.)

법랑질 상실 : 치아우식과 함께 교모(attrition), 마모(abrasion), 침식(erosion) 등의 원인에 의하며,
마모와 침식의 상호작용에 의해 협측 치경부에서 호발하게 된다(그림 3). 마모는 칫솔질에 의해 주로
발생하며, 치약 내에 함유되어 있는 연마제가 직접적인 원인이다. 또 칫솔모의 굵기, 형태, 칫솔질 방법, 빈도, 시간 등의 인자들은 치약의 연마제에 간접적으로 영향을 미친다. 침식은 위로부터 산역류나 음식, 직업 등에 의해 산성범위의 pH를 나타낼 때 발생하며, 오렌지 주스 등 낮은 pH를 가지는 액체에 치아 가 노출되면 기계적 마모에 의해 손상이 증가된다. 노출이 되었지만 과민증을 나타내지 않는 상아질을 살펴보면 상아세관이 거의 관찰되지 않고, 도말층(smear layer)이 존재하고 있거나 상아세관이 무기질의 침착물로 막혀있는 것을 관찰할 수 있다 (그림 4).

상아질 과민증의 처치

1. 예방 상아질 침식증을 예방하면 자연히 상아질 과민증에 효과를 나타내게 된다. 이의 예방을 위해서는 치은퇴 축의 발생을 감소시키고, 내인성(잦은 구토, 산 역류) 또는 외인성(탄산음료, 과즙음료 등)의 모든 침식 성 인자들을 제거하는 것이 필요하다. 또한 껌씹기 등을 통해 타액 유동성을 증가시키거나 중탄산염
치약을 사용함으로써 숙주의 저항성을 증가시킬 수 있으며, 신경의 흥분성을 감소시키는 방법으로 potassium 이온을 이용하기도 한다.2. 보호막을 이용한 세관입구의 폐쇄 가장 직접적이고 손쉽게 시행할 수 있는 방법으로서 치약성분이나 표면약제를 도포하거나 상아질 접착 제를 도포하여 세관내 존재하는 단백질을 응고시키거나 상아세관 자체를 폐쇄시킨다. 노출된 상아질이 깊고 넓은 경우에는 복합레진, glass ionomer, 그리고 compomer 등을 수복하여 표면 보호막을 형성할 수 있다(그림 5). 일반적으로 과민증을 호소하는 환자들은 치경부에 5급 병소를 가지는데, 간혹 수복재 를 적용하였을 때 쉽게 탈락되는 것을 볼 수 있다. 이러한 경우는 단지 마모에 의한 법랑질 상실이 원인 이라기보다는 교합시의 압력이 치경부에 집중되어 치질이 손실되는 것이라고 볼 수 있다. 이러한 경우를 특발성 침식증(idiopathic erosion / abfraction)이라 하며, 유동성이 좋은 flowable 또는 microfilled 복 합레진 등을 사용하는 것이 좋다.( GC 임상칼럼-"치경부 5급수복의 성공" 참고

치은퇴축은 있으나 치질의 손실은 없는 경우 치은퇴축과 치질의 손실은 함께 일어나는 것이 일반적이지만 치은퇴축에 의해 치근 상아질이 노출되는 것만으로도 상아질 과민증이 유발될 수 있다. 이러한 경우는 치주적으로 접근이 필요하며, 유리치은 이 식술이나 치관변위 판막술 등을 이용하여 치료할 수 있다(그림 6).



상아질 과민증을 제거하는 방법에 대하여 많은 연구가 진행되고 있음에도 불구하고 임상적으로 완전한 효과를 거두지는 못하는 것 같다. 상아질 과민증을 성공적으로 관리하기 위해서는 예방법과 함께 새로운 약제와 치료법의 개발이 필요하다. 또 상아질이 노출되었다 하더라도 세관의 개방성을 지속적으로 유지시키는 인자들을 인식하고 제거하는 방법을 통해 상아질 과민증을 어느 정도 감소시킬 수 있다. 향후 상아질 과민증과 연관된 인자들에 대한 연구나 지속적이고 효과적인 세관폐쇄 약제의 개발, 그리고 새로운 치아조직을 배양하여 소실된 조직을 대체하는 등의 연구를 통해 보다 효과적으로
상아질 과민증을 관리할 수 있을 것이다.

시린이의 원인과 처방
큰문제가 되지 않았던 질환이 새로운 문제로 등장하기도 하고, 오히려 지나친 건강 관리 혹은 잘못된 건강 관리에 의하여 일상적인 생활을 힘들게 하는 문제가 되기도 합니다.
찬물로 이를 닦으면 너무 시려서 이 닦기가 어렵다거나, 찬 음료나 찬 음식을 먹을 경우 이가 아프다는 문제도 어느 측면에서는 지나치거나 잘못된 치아 관리가 원인인 것 입니다.        출처 :

'시린이' 란
사람의 치아는 인체조직중에서 가장 단단한 조직입니다.
치아는 입 안에서 눈으로 볼 수 있는 잇몸보다 위의 구조로 치아의 몸통 격인 치관과 턱뼈 속에 박혀 있는 치아의 뿌리인 치근으로 구성되어 있습니다.
치관은 바깥쪽에 치관을 싸고 있는 흰색을 띠는 에나멜질인 법랑질, 그 안쪽에 치아의 대부분을 차지하는 상아질이라는 단단한 조직으로 구성되어 있습니다.
치관 내부에는 여러세포, 혈관, 신경섬유들로 구성된 치수 조직이 들어 있습니다. 법랑질은 치관에 있으며, 치근에는 바깥쪽에 석회질층인 백악질이 얇게 덮여 있습니다. 그 안쪽에는 치관의 상아질이 연속되어 치근의 대부분을 이루고 있으며, 내부에는 치수조직이 있습니다.
세월이 가면서 치아는 잇몸이 움츠러들어 뿌리가 잇몸 밖으로 노출되고, 이 노출된 뿌리에 충치가 발생 하며, 또한 잘못된 이 닦기에 의하여 법랑질이나 백악질이 달아서 없어지면 상아질이 외부로 노출되게 됩니다. 따라서 노출된 상아질에 가해지는 자극이 치수 조직으로 쉽게 전달되어 여러가지 문제를 일으키는 것입니다.
노출된 상아질에 가해지는 자극은 일상 생활에서 겪는 것들 입니다. 칫솔질을 할때 쓰는 찬 물, 찬 음료, 신 음료나 단 음식, 심지어는 겨울에 들이키는 찬 공기들인데 이러한 자극이 쌓이게 되면 칫솔이 살짝 닿는 정도만으로도 이가 시려서 참기 힘든 문제가 생깁니다.
이러한 자극의 결과를 표현할 때 "시리다"고 하지만, 시린 느낌도 일종의 약한 통증이며, 정도가 심한 경우 아픔을 느끼게 됩니다. 이러한 느낌을 상아질 지각과민증 또는 상아질 통증이라고 하는데, 노출된 상아질에 자극이 가해지면 치수 조직은 자극의 종류인 “차다, 뜨겁다, 달다”로 느끼는 것이 아니고 정도의 차이는 있으나 항상 통증으로 느끼는 것입니다.

원인
통증은 증상을 가지고 있는 환자나 치료하는 치과의사를 당황하게 만드는 경우가 많습니다. 왜냐하면 대부분의 경우 환자가 정확하게 어느 치아에 통증이 있는지를 알 수 없고, 치과의사의 입장에서도 어느 치아, 어느 부위의 상아질이 노출되어 통증을 나타내는지 진단하기 매우 힘들기 때문입니다.
그러나 분명한 것은 상아질 통증은 상아질이 노출되었으니 적절한 치료가 필요하다는 것을 알려 주는 일종의 경고 입니다. 이러한 경고로서의 통증은 노출된 상아질 모두에서 나타나는 것은 아닙니다. 치수조직은 스스로를 보호하려는 방어 태세가 잘 발달 되어있어 상아질 노출이 아주 서서히 일어나는 경우에는 치수조직 내부에서 상아질의 보호층을 만들어 냄으로써 자신을 보호하기도 합니다.
눈으로 보아 치아 몸통에서 뿌리로 이어지는 부위는 심하게 움푹 패였어도 치아는 특별한 증상을 나타내지 않습니다. 이에 반해 상아질이 아주 최근에 노출되기 시작하여 어느 부위에 노출이 있는지를 찾아내기조차 어려운 데도 자극에 아주 민감히 반응하는 경우도 있습니다. 그러나 계속되는 경고신호에도 불구하고 적절히 치료하지 않거나, 환자 스스로 증상을 완화시킬 수 있는 방법을 강구하지 않으면, 치수조직의 염증이 심하게 되고 결국 썩게 되어 복잡한 치료로서 뿌리에 있는 관에 대해 근관 치료를 시행해야 합니다.

예방
시린이의 원인은 상아질 노출입니다. 그러므로 시린이를 치료하는 가장 좋은 방법은 상아질이 노출되지 않도록 예방하는 것입니다. 얼마 전까지만 해도 상아질 노출을 일으키는 일차적인 원인은 충치였지만 요즘은 수돗물의 불소화에 힘입어 줄어드는 추세에 있고, 이닦기 방법 등을 잘 함으로써 충치 발생이 많이 줄어 들었습니다. 반면에 이를 닦는 것만 너무 강조하여 올바르지 않은 방법으로 이를 닦은 결과 법랑질과 백악질이 깎여 상아질이 노출 되는 경우가 오히려 증가하고 있는 추세입니다. 그러므로 올바른 이닦기를 배워 충치를 예방하면서 상아질을 노출시키지 않는 이 닦기를 해야 합니다. 또한 사람마다 차이는 있으나 대체로 우리나라 사람들은 단단하고 질긴 음식물을 좋아하여 음식을 씹는 부분의 법랑질이 닳아서 상아질이 노출 되거나 치아에 잔금이 가는 경우가 많습니다. 따라서 너무 심하게 음식물을 씹는 것은 결코 바람직하지 않습니다.

치료
법랑질이나 백악질이 닳아 상아질이 노출된 경우에는 치과의사의 치료를 받아야 합니다. 시린이를 가지고 있는 환자의 입장에서는 정확히 어느 치아가 문제를 일으키는지를 알려고 하나 실제 증상이 있는 치아를 정확하게 구분해 낸다는 것이 어려우므로 치과의사와 긴밀한 협조 하에 치료에 임하는 것이 중요한 일입니다.
현재의 치료방법으로는 노출된 상아질에서 치수조직으로 자극이 전달되지 않도록 하는 불소도포와 복합 레진을 이용하여 떼우는 치료가 효과적인 것으로 알려져 있으나 모든 경우에 효과가 있는 것은 아닙니다.
[치과상식/치아교정] “ 시린이 “    출처 : 서울대학교 치과병원 홈페이지

 

▶ 레이저에 대한 모든 시초는 1917년 빛의 자극된 방사에 대한 물리학적 원리를 처음 발표한 유명한 과학자였던 Albert Einstein으로 더불어 시작해야 한다. 그를 비롯한 많은 과학자들로부터 연구된 레이저 stem에 대한 현상들이 오늘날에 이르기까지 그의 연구들을 계속 진행하여 왔다. 그 대상, 분야, 특이성, 그리고 물리학, 화학, 생물학, 의학 등을 포함한 과학의 다양성 때문에 매우 복잡하게 진행되어 왔다.

▶ 역사
1950 Townes, Gordon그리고 Zeiger가 밀리터 파동 범위에서 최초의 전동자를 연구 고안하였다. 이것이 최초의 Mase(분자증폭기)인 것이었다.
1951 북아메리카 과학자인 C.H Townes와 A.L Schawow는 레이저 설치에 대한 가능성을 예증하였다. 동시에 소련에서는 G.Basov와 A.M Projorov가 똑같은 성공을 거두었다. 이것으로 인해 그들은 1964년 노벨상을 수상했다.
1960 Theodore H.Malman은 그의 연구자료로 루비를 사용하여 최초의 움직이는 고체 레이저를 만들었다.
1961 뉴욕의 장로교 병원에서 레이저가 처음으로 사용되었고 수술에 성공적이었다. 환자 즉, 시각장애가 되었었던 망막에 있는 한 작은 종양이 제거되었다. 그 이후 외과 실험상으로 레이저 사용자의 횟수가 늘어났으며, 이러한 다양한 실험으로 인해서 레이저치료가 치료와 상피형성을 진척시켰다는 경험적 증거가 되었다.
1962 최초의 기체 레이저와 최초의 CO2미분자 레이저가 만들어진 2년 후에 만들어졌다.
1965 Dr.Sinclair와 Dr.Knoll은 실제 치료상에 레이저를 적용하였다.

▶ 단색성(Monochromatic) 단색성(Monochromatic)레이저광은 그림에 표시된 바와 같이 파장이 일정하므로 우수한 단색성을 나타내며, 시간적 가간접성의 개념으로 설명된다. 또한 이런 특성을 이용하여, 필요에 따라 우수한 편광을 얻을 수 있다. 그림에서 보는 바와 같이 레이저 고유파장에 따라 자외선영역부터 적외선영역까지의 단색광을 얻을 수 있다. VAG레이저광의 파장은 1.06㎛로 근적 외광을 방출하고, 알곤 레이저광은 파장이 0.49~0.51㎛로 청록 가시광을 방출하며, 탄산가스 레이저는 파장10.6㎛로 원적 외광을 방출한다.

▶ 가간접성(Coherence) 전등, 햇빛 같은 비간접성 광원에는 개개의 원자가 자연방출에 의해서 여러가지 파장의 빛을 내기 때문에 광의 위상과 진폭이 끊이지 않고 불규칙적으로 변화하고 있다. 그러나 레이저 물질의 입자는 유도방출에 의해 위상이 일정한 가간섭성의 광을 발생할 수 있다. 레이저광의 가간접성의 개념은 통상 시간적 가간접성과 공간적 가간접성으로 나누어 생각할 수 있다. 시간적 가간접성이란 일정한 파장의 광을 방출하는 파장특성을 의미하고, 공간적 가간접성은 레이저와의 지향 특성을 의미한다.

▶ 지향성(Directionality)
레이저광은 추측에 보이는 바와 같이 공간적으로 상위가 일정하여 날카로운 지향성을 나타내며, 이러한 성질은 공간적 가간접성의 개념으로 설명된다. 레이저광은 진행방향에 수직한 파면내의 위상 변화가 일정하므로 일정한 방향으로 직진한다.

▶ 접속성(Collimation) 가간섭성 광을 렌즈 등으로 집광하면 이론적으로는 파장정도의 크기의 직경에 집중할 수가 있으므로 초점 부근의 단위 파장폭 당의 에너지 밀도는 태양광을 집속했을 때보다 엄청나게 크다. 예를 들면 임상에서 사용하는 VAG레이저의 조사범위(spot size)는 1~5㎜인데, 파장이 0.6㎛이므로 조사범위를 1/1,000이라도 줄일 수가 있어 에너지를 집중시킬 수 있다.

▶ 휘소성(Brightness)
고휘소성: 레이저광은 단위 파장폭 당의 출력이 일반광에 비해서 매우크다. 이것은 휘소가 매우 높은 것을 의미한다. 출력 1㎾정도의 소형부비 레이저로도 같은 파장폭의 태양광의 적색빛에 비해서 10배 정도의 밝은 휘소를 갖는다.
고에너지 밀도성: 레이저광은 일반 전파기술로 출력과 조사시간을 제어할 수 있으므로, 순간출력이 매우 크로 조사기간이 10초 정도의 초단광을 발생할 수 있게 되어 고밀도의 에너지를 얻을 수 있다. 최근에 이런 초단광을 이용하여 세포단위 또는 그 이하의 메세구조에 대한 레이저 조사가 보고되고 있다. 이상 열거한 바와 같이 레이저광의 특성은 제작기 독립된 것이 아니라 서로 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 레이저광은 특성을 한마디로 표현한다면 가간섭성(Coherency)이라 할 수 있으며, 시간적 또는 공간적 가간섭성의 개념으로 다른 특성들을 설명할 수 있다.

레이저(LASER)는 인공의 빛이다.
강한 빛은 생명체를 파괴하지만, 약한 빛은 생명을 보호, 육성한다. 따라서 레이저 광선치료는 강한 빛으로 질환 부위를 파괴하는 치료와 약한 빛으로 신진대사를 촉진시켜서 생체효소 활성화를 도우며, 면역력을 높이는 2가지 치료가 있다.

▶ 레벨 레이저란 무엇인가.
피부에 레이저를 조사하면 사용된 레이저의 종류와 가한 에너지 밀도의 차이에 의해 갖가지 반응을 나타낸다. 즉, 파괴에 의한 치료와 활성화에 의한 치료로 분류할 수 있다. 레이저 광선이 의료에 이용되었던 때부터, 빛에 의해 일어나는 방사열을 이용한 파괴에 의한 치료가 행해졌다. 지금까지는 이 열을 이용한 치료법이 주류로서, 빛을 열로 전환하여 생체를 태워 잘라낸다거나 하는 이미지가 강하다. 최근에는 열 이외의 레이저의 빛으로서 성질을 이용하는 활성화에 의한 치료가 주목받고 있다. 레이저빛은 생체에 닿으면 열(J)로 바뀌고 이 열로 생체 온도가 상승한다. 즉, 생체는 40℃를 넘으면 단백질변성이 시작되고 세포는 죽게 되어 , 조직자체가 괴사되기 때문에 생체는 본래대로 돌아기지 못한다. 그러나 40℃이하에서는 세포와 조직이 활성화될 뿐만 아니라 생체의 혈액순환이 활발해지고 신진대사가 좋아지게 되는데, 이러한 40℃이상의 열을 생체에 이용하는 것은 “광생물학적 파괴의 치료”를 「고반응 레벨 레이저치료: High Reactive Level Laser Treatment. HLLT」라고 부르며, 40℃이하의 광자극을 이용하는 “광생물학적 활성화의 치료”를 「저반응 레벨 레이저치료: Low Reactive Level Laser Treatment. LLLT」라고 한다.

▶ 고반응 레벨 레이저치료[HLLT : HIGH REAVTIVE LEVEL LASER TREATMENT]
이 레이저 치료는 생체 파괴와 활성화 반응을 이용한 것으로 빛을 피부에 조사하면, 표면으로부터 반사되는 빛과 조직내를 통과하는 빛으로 나눌 수 있다. 투과하는 빛은 피부의 주변과 깊은 부분을 향하고 그 세기가 조금씩 약하게 되면서 잠차 산란되어 퍼져 나간다. 또한, 파장의 종류에 따라서 산란의 형태는 변하고 빛의 농도도 점차 달라진다. 이렇게 조직내를 투과하는 빛은 열(J)로 전환되어 질환 부위를 파괴하는데, HLLT는 COAGULATION, VAPORIZATION.단백변성 탄화드에 이용되는 다양한 치료로 응용이 가능하다.

▶ 저반응 레벨 레이저치료[LLLT : LOW REAVTIVE LEVEL LASER TREATMENT]
저반응 레벨 레이저의 치료는 고반응 레벨 레이저의 치료와 달리 생체 조직을 활성화 시키는 것을 의미한다. LLLT는 40℃이하의 광자극을 이용한 열반응(36.5℃ ~ 40℃)외에도 광전기반응, 광자기반응, 광역학반응, 광면역반응, 광효소반응 등이 있다. 이러한 반응도 모두 동시에 일어난다. 치료의 예는 난치성 궤양의 치료, 각종 통증의 해소, 부종치료 혈액순환치료, 류머티즘, 아토피성 피부염, 백반 등으로 다양한 치료를 할 수 있다. 다시 말하면, LLLT는 신진대사를 원활하게 활성화를 이루며, 면역력을 높이는 효과를 가져온다. 지금까지 많은 종류의 LLLT장비가 나타났지만 그 중에서 가장 안전성을 가지면서도 THERAPEUTIC LASER SYSTEM 기능을 가지는 것은 반도체 레이저다.

▶ GaAlAs(갈륨, 알루미늄, 비소)를 합성시킨 반도체를 사용하여,(3가지 재료의 비율과 원자를 변화시키는 것에 따라)다양한 파장을 발생시켜, 가시광선에서 근적외선까지의 범위에서 실용화되고 있는데, 발진 효율이 뛰어나고 또한 2V정도의 낮은 전압에서 발진하기 때문에 전지 사용도 가능하다. (소형화 가능) 출력이 1㎽에서 400㎽까지 변환시킬 수 있는 장치로서, 낮은 출력이 필요한 주로 저반응 레벨 레이저 치료로의 응용이 활발하다. Water, Hemoglobin에 흡수되지 않으므로 조직의 깊은곳(20 ~ 30㎛)까지 침투 할 수 있는데, 세포파괴를 일으키지 않으면서도 생체 구성물질의 활성화 및 면역계를 자극, 신진대사를 촉진시키는 효과가 있다. 또한 기미, 주근깨, 모반 등의 치료와 통증제거에 많이 이용되고 있다.

▶ 1895년 부터 시작된 저반응 레벨 레이저 치료는 1989년 소련의 Tiina Karu의 「Photobioactivations」으로 요약되는데 다음과 같다. :특별한 빛은 tissue속의 chromophores에 흡수된다. 이것은 곧 cell energy가 증가한 것이라 할 수 있는데 tissue는 다양한 활성화를 가져온다. 「빛 → chromophore에서 흡수 → react → cell active」 이러한 process는 DNA/RNA synthesis rate를 충분하게 증가시키고(spees:3배정도 증가), mitochondria의 ATP생산도 증가시킨다.
즉 laser energy는 tissue에 의해 흡수되어 그 energy가 natural process에 사용되는 것이다. 이에 대한 효과를 논한 report는 많지만 3가지 Group으로 나뉜다. ① Analgesic endorphins 상승, 근육 휴식, pain killer ② Anti-inflammatory 저항력, 항체증진, 미세순환증가, T lymphocyte증가 ③ Regeneration ATP생성, DNA/RNA Synthesis rate증진 (speed 증진), 효소 활성 및 fibroblast, collagen증가, 혈액순환 활발.
그러나, Photobioactivation은 아래와 같은 factor에 따라 달라진다. ① Wave Length(㎚) DNA/RNA, water, melanine, hemoglobin흡수율 차이. ② Radiant Power(㎽) 높은 power, 깊은 침투율 ③ Treatment Time(sec) 치료시간
Wavelength, Power, Time은 아주 밀접한 관계를 가지고 있다. Wavelength의 선택은 무엇보다도 중요하며 효과유무가 판별된다. 더욱이 같은 Wavelength라 할때 Power와 Time은 치료의 차별을 가져온다. 예를들어 30㎽ Power로서 50sec동안 치료한 것과 300㎽ Power로 5sec동안 치료한 것을 볼때 주어진 열(J)은 같으나 시간과 그에 대한 효과에는 차이를 가지고 있다.

레이저는 출력에 따라 고출력과 저출력 레이저로 구분이 되는데 의학적인 분야에 있어서 고출력 레이저는 3,000~10,000 mW정도로 외과적인 수술 중에서 조직을 절개하는데 사용되고 그 과정에서 열을 방출한다. 저출력 레이저는 1~500mW 정도로 열을 발생하지 않는 상태에서 광 에너지를 이용하게 된다.

고출력의 레이저는 대부분 세포에 있는 물에 흡수되어 열을 발생시켜 수분을 증발시킴으로써 결국 세포나 조직을 태워버리는 효과를 가져오게 되는데 반하여, 저 출력 레이저는 열을 발생하지 않는 것은 물론 어떠한 다른 손상 없이 피부의 표면을 투과하여 광 에너지만을 신체 내부로 전달하게 된다.

레이저 광선을 흡수한 신체 세포들은 광 에너지를 세포의 손상을 치유할 수 있는 화학적인 에너지로 전환시켜, 이를 손상된 부위의 치유 및 고통 완화에 이용하게 되는데 이러한 현상을 생체 촉진 효과라고 한다.그리고 1990년대 말까지는 적색영역(630~670 nm)   최초의 저출력 치료용 레이저는 1962년에 개발되었는데, 1960년대 말까지 헝가리의 Endre Mester가 저 출력 레이저의 상처치료 효과에 대하여 보고한 이후 다른 의사나 학자들에 의해 저 출력 레이저에 의한 생체대사촉진 효과 및 적용부분에 대한 연구가 진행되었다. 또한 1974년도에 구 소련의 의약관리국은 최초로 레이저기기를 임상적인 치료에 사용할 수 있도록 허가하였고, 그 이후로 저출력 레이저 치료(low level Laser therapy, LLLT)는 30여 년 동안 의학적인 실습에서 폭넓게 인식 되어졌고 의학물리에 있어서 중요한 위치를 차지하게 되었다. 1980년대 중반까지는 632.8 nm의 He-Ne Laser에 대한 연구가 활발히 진행되었고 또한 임상적인 실습이 이루어졌다. 적외선영역830~1300 nm의 diode Laser의 생체촉진 효과에 대한 연구가 이루어졌다.

이외에 청색계열과 자외선 영역의 레이저들은 특히 감염방지 부분에 대한 연구가 활발히 이루어졌다.  LLLT에 의한 대표적인 생체촉진 효과들은 항 염증 효과, 면역억제 효과, 혈관확장, 혈행촉진, 진통효과, 항 부종 효과, 상처치유 효과 등이고 그 적용방법에 있어서 대표적인 것은 혈관에 대한 직접적인 Laser 조사(low level Laser blood irradiation, LBI)이다. 이 LBI는 가장 오래된 LLLT의 적용 방법 중에 하나로서, 항 염증 효과, 면역체계의 활성화, 혈관의 보호, 혈액 미세순환의 증진으로 인한 조직 영양공급, 재생과 수선기작의 활성화와 같은 생체촉진 효과가 있음이 밝혀졌다. 또한 적외선 LBI 역시 혈관의 보호, 아테롬성 동맥경화증에 의한 반흔크기 감소, 동맥경화증의 환자에서 혈액순환의 개선 등이 보고 되었다.  현재는 전 세계에서 근골격계 손상, 동통, 염증 등의 치료에 사용되고 있다. 영국에서도 물리치료 기관 중 40% 이상에서 사용되고 있으며, 스칸디나비아에서는 치과의 약 30%에서 사용되고 있다. 저 출력 레이저는 다양한 임상분야에서 치료 목적으로 사용되고 있으며, 최근에는 류마티스 관절염, 창상 치유, 포진 후 신경통, 손상된 신경 회복, 재발성 단순포진 감염, 백반증 등에 대한 효과가 보고되었다.  이처럼 저 출력 레이저에 의한 항 염증 효과, 면역촉진, 신경발달, 진통, 민감성 완화, 살균, 항 부종, 혈액순환 등을 포함하는 여러 가지의 임상적인 효능 등이 확인됨에 따라 LLLT의 임상적인 적용분야는 매우 광범위하다.

*출처 : "저 출력 레이저의 생체활성조절 효과" 의 서론 (정필상.이상준 논문)

저수위 레이저 치료
Low Level Laser Therapy(LLLT)

1. 서론
Low level laser therapy(LLLT)는 “soft laser therapy” 또는 생체자극(bio-stimulation)으로도 알려져 있다. 보건의료 분야에서의 LLLT의 사용은 30년 이상 전부터 문서에 기록되어 있다. 수많은 연구 논문이 LLLT가 치의학의 몇몇 특정분야에 효과적이라는 것을 증명하고 있다.
이 주제에 대한 LLLT 관련 문서는 1000개 이상의 논문이 출판되어 있을 정도로 방대하다. 이들 문서를 분석하는데 있어서의 문제점은 서로 다른 연구들 사이의 방법론(methodology)과 선량 측정(dosimetry)에서의 차이이다. 서로 다른 범위의 파장이 검출되었을 뿐만 아니라 치료시 노출시간과 빈도 또한 다양하다. 플라시보 효과가 중요할 수 있기 때문에- 특히 치료 후에 보고되고 경험되는 통증의 수준이라는 측면에서, 임상 연구에서 허위- 조사 조절(Shamirradiated controls)을 포함시키는 것을 중요한 요소이다.
광범위한 밴드의 빛이 세포들에 효과를 발휘할 수 있는 한, 레이저의 큰 치료효과 때문에 광자원으로서의 레이저의 사용에 흥미가 집중되어 왔다.
LLLT로 하는 초기 작업의 대부분은 헬륨-네온 가스 laser(λ=632.8 nm)를 사용한 반면 최근에는 대부분의 LLLT 임상 처치들에서 반도체 다이오드 laser(semiconductor diode laser), 예를 들면 λ=635 nm 또는 λ=830 nm의 파장에서 작동되는 갈륨 비소-베이스 다이오드 laser(gallium arsenide-based diode laser)를 사용하기 시작했다. 어떤 종류의 광선요법에서는 파장이 가장 중요한 요인이기 때문에 임상은 살아있는 조직 내에서 파장이 바라던 효과를 나타낼 수 있는지 고려해야만 한다.
이러한 치료에 사용되는 저출력 레이저 장치의 전형적인 출력은 대략 10~50 mW 정도이고, 소정 지점에서의 총 조사량은 수 주울(Joule) 정도이다. 치아 조직에서 LLLT의 열적 효과는 중요하지 않으며, 치료 효과에서 기여하지도 않는다. LLLT에 사용되는 파장은 물에 잘 흡수되지 않으므로 연조직 및 경조직을 3~15 nm관통한다. 가시광선 중 적색과 적외선에 인접한 광(red and near-infrared light)의 조직에서의 상당한 관통량은 몇 명의 연구자들에 의해 기록되어 있다. 에너지가 조직을 통과할 때, 적혈구의 미세혈관에서 복합적인 분산이 일어난다. 이 때문에 혈관 유동학과 조직내 미세혈관 분포가 레이저 에너지의 최종적인 분포 형태에 영향을 끼치게 된다.

2. 작용기전(Mechanism of Action)
Low level laser therapy의 기전은 복잡하지만, 필수적으로 가시광선 중 적색과 적외선에 인접한 파장이 세포에 포함된 구성요소, 특히 미토콘드리아막내 전자전달계의 광수용기에 흡수되는 것에 의존한다. 전자전달계의 구성요소들에 의한 광흡수는 전자전달계의 구성요소들에 의한 광흡수는 전자전달계의 단기 활성화와 NADH pool의 산화의 원인이 된다. 이러한 산화적 인산화의 자극은 세포의 미토콘드리아 및 세포질의 산화환원 상태에서의 변화들을 일으킨다. 전자전달계는 미토코드리아막의 전기적 잠재력, 세포질의 알칼리화, 핵산 합성의 활성화의 증가뿐만 아니라 ATP의 공급을 증가시킴으로써 세포의 증진력(promotive force)을 증가시킬 수 있다. 세포에서 ATP는 ‘에너지 화폐(energy currency)’이기 때문에 LLLT는 세포의 정상적인 기능들을 자극하는 잠재적인 작용을 가진다. LLLT의 특별한 작용들은 표 1에 정리되어 있다.
[표 1] Biostimulation에 대한 파장별 효과

파장	에너지 밀도	효과
540 nm와 600~900nm	0~56	광의 선량과 강도에 의존적인 섬유아세포 증식
632.8 nm	2.4	혈관확장, 비만세포 엑소시토시스, 세포간 부종, 세포막 포어(pore)의 열림
632.8 nm	2.4	중성구 포식작용 증가
632.8 nm	2	섬유아세포 대사율 향상
632.8 nm와 904 nm	0.25~4	케라티노사이트(keratinocyte) 증식 증가
660 nm, 820 nm, 870 nm와 880 nm	2.4	대식세포의 반응성에 영향을 끼쳐 섬유아세포 증식을 자극
660 nm	2.4~9.6	대식세포의 반응성과 증식 증가
820 nm	2.4~7.2	대식세포의 반응성과 섬유아세포 증식 증가
830 nm	10	쥐의 스킨 플랩(rat skin flap)에서 관류와 혈관생성 증가
830 nm	10	중성구의 포식작용 활성 증가
904 nm	76.4	쥐에서 부종 감소 및 피부의 상처 봉합 속도 향상

아주 상세하게 세포배양에 대한 생체 자극 효과를 연구했던 Karu는 세포배양시 초기에 레이저광을 조사하면 일정 범위의 생물학적 효과가 나타난다는 것을 증명했다. 중요한 점은, 그 후 이 세포들에 단일파장이 아닌 비간섭성의 광을 조사하면 이전의 레이저광으로 생긴 생물학적 효과들이 거의 무효로 된다는 것이다. 이러한 점은 세포에서 분극에 민감한 발색단(polarization-sensitve chromophore)들의 단순한 여기(excitation)보다 더 복잡한 기전이 존재함을 시사한다.
실험 시에는 광범위하게 자외선 방사된 사람의 조직들과 얇고 투명한 단층의 세포를 구별하는 게 중요하다. 여기서, 주요 쟁점은 빛의 극성(분극화)이다. 왜냐하면, 편광과 비편광은 서로 다른 생물학적 결과를 가져올 수 있기 때문이다. 배양 중인 얇은 세포층에서 레이저 빛의 극성은 세포층 전체에서 유지된다. 실험에서 백혈구를 사용한 Mester의 연구에서 레이저 편광과 비간섭성(incoherent) 편광 모두 생체 자극을 일으킬 수 있는 반면에, 비간섭성 비편광으로는 어떠한 자극도 일어나지 않는다는 것이 밝혀졌다.
LLLT에 관련한 파장의 효과가 Karu에 의한 연구에서 얻어진 점이 주목할 만하며, 수년간 다양한 종류의 세포 배양을 통한 광범위한 연구가 행해졌다. 이 연구에서는, HeLa cell에서의 DNA 합성률의 생체 자극과 박테리아와 효모 군집의 증식에 대한 활동 스펙트럼에 대해 언급한다. 이러한 스펙트럼은 청색 파장(λ=404 nm와 λ=454 nm), 적색 파장(λ=620 nm), 그리고 적외선에 가까운 파장(λ=760 nm, λ=830nm)에서 최고치를 보인다. 이 연구는 또한, 예를 들어, 청색과 적색, 자외선과 적색과 같이, 각각의 파장이 배열되었을 때, 개개의 스펙트럼 띠(band)가 모든 전자 수송 체계에 길항적인 효과를 가져온다는 것을 보여준다. Karu의 말에 의하면, 청색, 적색, 그이상의 적색 파장에서 다일 파장의 가시광선의 방출이 세포에서의 신진대사 과정을 향상시킨다고 결론지을 우 있다. 자극의 광-생물학적(photobiological) 효과는 빛의 파장, 조사량, 강도에 따라 달라진다.
세포의 호흡기계의 물질 대사를 증가시킴으로써, LLLT는 세포의 전자-생리학적 특성에 영향을 줄 수 있다. 이는 비만세포와 같은 세포들의 경우에 적절한데, 이온 경사에 의해 반응하기 위해 일어난다.
3. 창상 치유 동안 LLLT의 세포에 대한 효과
(Cellular Dffects of LLLT During Wound Healing)
LLLT는 또한 국소적 혈류의 증가와 함께 혈관 확장을 일으킨다고 알려져 왔다. 이러한 혈관 활동성 효과는 TMJ에서 일어나는 것과 같이, 관절 염증의 치료에 적절하다. LLLT는 내피세포층과 관련된 평활근 세포가 이완되게 한다. 이러한 혈관 확장은 산소를 발생시키고, 면역세포가 조직내로 빠르게 이동할 수 있도록 한다. 이 두가지 효과가 치유를 촉진시키는데 기여한다.
더군다나, LLLT는 비만세포에 작용함으로써 혈과 활동성 효과를 발휘할 수 있다. 비만세포에 대한 다른 종류의 빛의 효과들은 잘 구별된다. 660-, 820-, 940-nm 파장의 빛이 비만세포의 탈과립화를 일으킨다는 것이 명백한 증거이다. 비만세포는 피부, 구강 점막, 치수에 있는 미세혈관 내피세포층에 선택적으로 분포되어 있다. 이러한 부위에서 비만세포는 과립에 있는 전구 염증성 시토카인 종양 괴사 인자-α를 포함한다. 이런 시토카인의 방출은 내피-백혈구 부착 분자의 발현을 증가시킴으로써 조직에의 백혈구 침윤을 촉진시킨다.
게다가, chymase와 같은 비만세포 프로테아제(단백질 분해 효소)는 기저막을 변형시키고 조직내로 백혈구의 진입을 촉진시킨다.
비만세포는 백혈구 이동의 조절에 중요한 역할을 하기 때문에, LLLT에 의한 비만세포의 조절 기능은 구강에서의 염증 부위 치료에 상당히 중요할 수 있다.
낮은 수준의 레어져 효과에 대한 실험적 연구가 생체 자극 효과의 범위를 나타낸다.(표2) 섬유사세포에서, 증식, 성숙, 이동의 증가가 나타났고, 뿐만 아니라 근섬유아세포로의 변화, 전구 염증성 프로스타글란딘 E₂의 감소, 기본적인 섬유아세포 성장 인자생산의 증가가 나타났다. 이러한 효과가 피부, 협점막, 치은에서 유래한 섬유아세포에 보고되었으며, 모든 결과들은 낮은 조사량에서 증식의 증가를 보였다.(예. 2 J/cm²) 그 중, 높은 조사량의 LLLT는 섬유아세포의 증식과 기초 섬유아세포 성장 인자의 생산을 억제한다.
[표 2] LLLT에 의한 창상치유 촉진 기전

Fibroblasts	Proliferation Maturation Locomotion Transformation into myofibroblasts Reduced secretion of PG E₂ and IL-1
Macrophages	Phagocytosis Secretion of fibroblast growth factors Fibrin resorption
Lymphocytes	Activation Enhanced proliferation
Epithelial cells	Motility
Endothelium	Increased granulation tissue Relaxation of vascular smooth muscle
Neural tissue	Reduced synthesis of inflammatory mediators Maturation and regeneration Axonal grwoth

대식세포에 대한 LLLT 효과는 식세포로 행동하는 능력을 증가시키고, 기초 섬유아세포 성장 인자의 분비를 증가시킨다. 대식세포는 LLLT에 의해 더 빠르게 창상 치유의 파괴 단계의 일부로 피브린을 재흡수 한다. 그 이유는, 치유 반응의 초기 단계 중에 식세포 활성이 증가하기 때문이다.(예. 외상후 6시간) 좀 더 빠른 창상의 파괴는 치유 반응의 증식 단계가 시작되기 위해 필요한 조건을 만든다.
LLLT에 의해, 림프구는 활성화되고, 좀더 빠르게 증식하고, 그동안 내피세포도 좀더 운동성을 가지게 되고 결손 부위의 빠른 폐쇄와 함께 창상 부위로 이주할 수 있다. 내피세포층은 좀더 빠르게 육아 조직을 형성한다.
빠른 상피화, 섬유아세포 반응성 증가, 백혈구 침윤, 신생혈관의 형성이 LLLT를 사용하여 방사된 창상 부위에서 보여진다. 이러한 전반적인 영향 때문에, 완전한 창상 폐쇄를 위해 요구되는 시간이 감소한다. 게다가, 파열시키는 힘에 저항하기 위한 창상의 능력에 의해 측정된, 평균 파괴 강도는 증가한다.
창상 치유는 여러 가지 구별되는 단계들로 구성되고, 모든 단계들은 LLLT에 의한 세포적 수준에서 영향을 받는다. 염증의 초기, 전구염증성, 혈관활동성 단계들은, 그 부위에 중성구와 대식세포가 침윤한 후에, 혈관의 응고, 혈소판 플러그(platelet plug)의 침전을 포함한다. 이렇게 침윤된 세포는 섬유아세포처럼 원래 있던 조직 세포들과 함께, 성장 인자와 같은 다양한 생물학적 활동성이 있는 물질들을 방출한다.
예를 들어, 섬유아세포 성장 인자의 생산이 섬유아세포와 대식세포로부터 LLLT에 의해 증가할 수 있다.
창상 치유의 두 번째 단계에서는, 새 혈관 성장의 결과로서 육아조직의 형성과 함께, 증식이 일어난다. 새 결합조직의 침전과 결합된 이러한 신생혈관 형성은 대식세로에 의해 창상 부위 기질의 성공적인 분해를 요구한다. 재구성되는 창상 치유의 마지막 단계는 수개월간 또는 수년간 지속될 수 있고, 이 부분에선, 골 형성의 촉진이 임상적으로 매우 흥미롭다. 세포배양을 통해 DNA 합성을 측정한 Walsh, Doan 그리고 Bartold의 연구에 의하면, 골-유래 세포와 섬유아세포는 630 nm, 670 nm, 또는 830 nm에서 낮은 수준의 레이져 치료를 통해 성장이 촉진된다. 흥미롭게도, 830-nm 파장은 섬유아세포에서보다 골 세포에서 더 큰 영향을 준다. 섬유아세포에 대한 비슷한 연구가 DNA 합성에 대한 적색광의 효과를 다룬 Karu의 연구에서도 있었다.
시험관 내에서의 피부 섬유아세포 배양과 생체내에서의 창상 치유의 동물 모델에서 모두 콜라겐 유전자 발현 증가의 명백한 증거가 발견되었다. 창상의 생화확적인 분석은 콜라겐 총량이 레이져로 치료된 부위에서 상당히 증가되었음을 알려주고, 이는 콜라겐 생산이 촉진되었음을 나타낸다. 또한 창상 부위에서 보다 레이져로 치료된 부위에서 펩신 용해성 콜라겐이 더 적으며, 이는 단백 분해를 일으키는 소화에 더 높은 저항성이 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 생체기계적인, 생화학적인 결과는 레이져로 인한 광-자극이 콜라겐 생산을 촉진하고 전반적인 결합조직 안전성을 증가시킴으로써 조직의 치유 과정을 촉진시킨다는 것을 알려준다.
세포에 대한 LLLT의 효과의 마지막 관점은 세포골격에 레이져 광의 효과와 관계가 있다. 몇가지 연구들은 LLLT가 세포골격의 재배열을 야기함으로써 세포 작용을 조절할 수 있다고 말한다. Medrado 에 의해 보여진 것처럼, 근양 표현형으로의 결합조직 세포의 자극은 근섬유아세포의 분화를 일으킨다.
창상 치유 동안 수축력에 주로 기여하는 것은 이러한 세포 종류이다. 근섬유아세포는 섬유아세포와 평활근세포에서 공통으로 형태상의 특징을 공유한다. 이러한 세포들은 정상 세포, 육아조직, 그리고 몇몇 병적 조건에서 관찰된다. LLLT는 근섬유아세포로의 분화에 효과적인 자극제이기 때문에, 창상 치유의 과정이 촉진된다. Medrado 의 연구에서, 잇달아 일어나는 양에 관한 조직학적 검사는 레이져 치료가 피부에서의 창상 치유의 배출 단계를 짧게 하고, 회복 과정을 촉진시키는 것을 보여준다. LLLT는 치료 후 1~3일 사이에 창상 부위의 큰 감소를 보여주고, 이는 많은 수의 근섬유아세포와 관련된다. 이 결과들은 Mester의 발전성 있는 연구와 같은, 수많은 이전 연구들에서 확인되며, Mester는 LLLT에 의한 빠른 창상 수축을 기록하기 위해 사진을 사용했다.
빠른 창상 폐쇄는 당뇨병 환자, 악성 질병으로 인한 치료를 받고 있는 환자와 같이 위태로운 환자들에게 큰 중요성을 갖는다. LLLT는 섬유아세포로부터 성장 인자의 방출을 증가시키고, 세포 증식을 촉진시킬 수 있기 때문에, 그러한 환자들에게 있어서 창상 치유를 증진시킬 수 있다. 조직학적 연구들은 레이져 방사가 치료되지 않은 부위에 비해 레이져로 치료된 부위에서 창상 부위 상피화, 세포 함유량, 육아조직의 형성, 그리고 콜라겐을 침전을 증가시킨다는 것을 보여준다. 이러한 발견들은 사람에서의 임상적 연구에서 구강 점막의 창상 치유를 통해 확인되었다.

4. LLLT와 신경조직(LLLT and Neural Tissues)
LLLT에 따르면, 신경 조직은 특히 축삭의 성장의 성장에서 나타나는 더 빠른 성숙, 재생과 마찬가지로 감염 조절 물질의 합성 감소를 보인다. LLLT는 또한 hepatic neuralgia 이후에 생기는, cervical dentinal hypersensitivity, 혹은 교정적 치아 이동 중에 오는 치주 동통으로 고통 받는 환자들의 통증을 격감시킨다. LLLT는 아마도 TMJ 장애의 치료에 효과적일 수 있다. 각각 다른 위치의 관철에 상처를 입은 환자들에게 사용되는(ankle, knee, shoulder, wrist) LLLT의 임상적인 연구들은 continuous wave mode에 있는 AlGaAs(λ=830 nm)를 diode laser나 pulse mode에 있는 He-Ne laser(λ=632.8 nm)를 diode laser(λ=904 nm)과 혼합하여 모두 사용했을 때에 통증과 발한 감소에 있어서 효과를 나타내는 것으로 보여진다. LLLT로 치료받은 환자들은 통증이 감소되고 치료받지 않은 환자에 비해서 기능이 더 빠르게 회복된다. TMJ의 LLLT를 위해서 동일한 결과가 얻어져 왔다.
LLLT의 효용성에 관한 다른 증거는 손에 류마티스 관절염을 겪고 있는 환자들을 대상으로 한 13개의 위약으로 조절되는 LLLT의 임상 시험의 meta-분석으로 밝혀졌다. 치료는 4에서 10주간 지속되었다. LLLT는 위약과 비교해서 통증을 격감시켰다.(70%), 또한 관절과 관련 신경에 적용한 경우 아침에 오는 경직을 감소시키고 유연성을 증가시킨다. 이것과 마찬가지로, TMJ 통증, 삼차 신경 이상, 근육 통증을 치료하는 치과 진료실에서 사용되는 LLLT의 이점에 관한 긍정적인 연구들이 존재하고 있다. 다시 한 번, 이것들은 LLLT의 국소적이고 전신적인 작용 모두를 시사한다.
LLLT는 “trigger points”, I.e., 특히 허혈 상태로 인해 발생된 민감도가 높고, 통증 부위의 가장 중심부의 근안면 부위에 적용된 경우 매우 효과적임이 증명되었다. 여러 곳에서 유래한(두통, 안면통, 골격근의 질병, 근원성의 인후통, 어깨와 팔의 통증, epicondylitis humeryj, 건초염, low back and radicular pain, 아킬레스 감염)통증을 호소하는 환자들을 LLLT의 임상적인 치료한 후에 얻어진 결과들은 특히 희망적이다. 실제로, 한 연구결과에 따르면, 연구자는 결과가 “기대했던 것 보다 긍정적이다.”라고 언급하고 있다. 이 분야에서 흥미로운 또 하나의 분야는 LLLT를 이용한 경우 치과 수복 과정 중 우선하는 치수 치료에서 진통의 효과를 나타내는 것이다. 1990년대 초반 Nd:YAG laser가 처음 보고되었고, Er:YAG와 Er, Cr:YSG laser의 임상적 기술처럼 “pre-emptive 진통”의 임상적인 이용이 더욱 확산되고 있다. 15와 20 Hz 사이의 맥박, 치아구조의 삭제 역치 이하의 맥박 에너지에서, erbium laser의 에너지는 치아에 침투하여 치수를 향해 수산화인회석 구조를 따라간다.(이것은 waveguide 같은 역할을 한다.) 여기에서 보면, 에너지의 파동은 치수에 있는 Type C 혹은 다른 신경 섬유의 생체 파동의 빈도와 일치한다. LLLT의 이런 종류의 작용은 세포막에서 Na-K pump의 작용을 방해하고, 결과적으로 충격 전도의 손실과 그로 인한 진통효과를 야기한다.
이 효과의 지속시간은 15분 정도이다. 이러한 진통효과를 얻기 위해 레이저를 쏘이는 등의 치아에 직접적인 실험들은 짧은 기간이든, 긴 기간이든 치수의 변화에 대한 과거의 연구를 거스를만한 증거를 제시해주지 못했다. 동시에 일어나는 비 파괴적인 thermal과 nonthermal 생체 활성은 타겟 조지거의 주위조직에서 일어나는데, 의학적으로 여기에서 발생되는 여러 가지 상황들이 치과 레이저의 진통효과에 부합하는 면이 있다.
높은 수준의 레이저 치료에서 나타날 수 있는 이 “동시다발적인” LLLT 현상은 Oshiro와 Calderhead에 의해서 자세히 설명되었다. 구강을 지지하는 신경에 있어서 LLLT의 진통효과에 관한 생체 내 연구에서 LLLT는 최대한의 억제를 유지하도록 요구된 방사선 조사라는 용어에서 보이는 역치 효과를 이용하여 nociceptor의 폭발적으로 증가하는 빈도를 감소시키는 것을 증명해 냈다. 생체 내 연구에서, LLLT는 선택적으로 말초 신경으로부터 유래한 nociceptor의 신호 범위를 방해한다. 대조적으로, brush 자극으로 야기된 neuronal discharge는 LLLT로 인해 영향을 받은 것이 아니다. 레이저 방사선 조사가 선택적으로 타겟 섬유를 낮은 속도로 전도한다는 몇몇 증거가 있다. 특히 nociceptor로부터 나온 afferent axon를 낮은 속도로 전도하는 경향이 있다고 한다. 이것은 방사선 조사된 치아에서 왜 레이저의 “analgesia”의 LLLT 효과가 완전하게 “anesfhesia”가 아닌지를 설명해 준다.

5. LLLT의 임상적 응용(Clinical Applications of LLLT)
세포를 자극하는 낮은 수준의 레이저 치료의 효과에 대한 더 강력한 실험적 증거가 존재하는 동안에, 이 임상적인 기술의 가장 주요한 관심사는 상처 치유와 동통 완화에 있었다. 상처 치유 효과는 cytokine과 chemokine의 국소적인 유리와 그 외에 다른 생체 반응 조절물질에 있고, 그 때문에 진통 효과는 국소적이거나 전신적인 효과 모두에서 유래되었을 것이라고 생각되었다. 후자는 아마도 엔도르핀의 유리에 관한 내용을 포함하고 있을 것이다.
LLLT 연구에 관한 보다 상세하고 비판적인 분석은 치료가 효과의 범위를 지속시키고, 그들 스스로가 실험적인 다양성의 범위에 효과를 미친다는 것을 밝혀냈다. 그 분류 작업 속에서, Tuner와 Hode는 LLLT의 “부정적인” 연구들의 상당수에서 발견되는 parameter의 함정에 대해 비판적으로 재검토하였다. 그들은 LLLT에 관한 1200여 편의 연구자료들을 평가하였고, 조심스럽게 85개의 긍정적인, 35개의 부정적인 double-blind 연구로 실험적 디자인된 연구들을 신중히 실험하였다. 부정적인 연구들은 치료의 효과와는 전혀 관련이 없다고 설명될 수 있는 다양한 요인들을 포함하고 있었다.
낮은 수준의 레이저 요법은 치과, 의료, 심리학적 치료, 그 외에 다양하게 응용될 수 있다. 후자에 언급된 그룹은 동물들에게 사용된 치료에서 어떤 위약효과 가능성도 완전히 감소될 수 있다는 사실이 밝혀진 이후에 흥미를 얻게 되었다. LLLT의 이점은 작은 동물들과 큰 동물들 모두에서 연구, 보고되었다.
- 구강 연조직의 외과적 상처
- 치은 절제
- 발치 부위(골 재생과 연조직 치유)
- 재발성 아프타성 구내염 부위(canker sores)
- 치수, 치수절단술 이후 이차 상아질이 형성된 암의 화학적 요법으로 인한 oral ulceration(mucotitis)
- TMJ injury나 arthritic 질병
- 재생을 가속화하기 위하여 절개된 신경 조직

LLLT의 설명서를 읽지 않은 비전문가가 가지는 중요한 문제점은 연구 결과에서의 상당한 차이이다. 몇몇의 잘 관리된 연구들은 레이저 biostimulation의 이로운 효과를 보여준 바 있다. 비슷한 1회 분량과 레이저 선택에 있어서의 수렴에도 불구하고, 명백한 방법상의 차이가 실험적 프로토콜을 고집하고 있다. LLLT의 효과에 영향을 미칠만한 잠재적인 요소들이 표3에 나와있고, 임상 적용 실례는 테이블 표4에 나와 있다.
[표 3] LLLT의 효율에 영향을 미치는 요인들

Patient selection factors

- standardized clinical presentation - randomization - blinding of the subiects and examiners - sample size(number of patients and sites) - statistical power of the study - confounding factors, such as medications or other treatments - use of anaesthesia - inclusion of controls - “sham” irradiation to identify the size of the placebo effect - optimal “window” for the timing of treatment - length of follow-up

Optical factors

- laser of LED light source - wavelength - spot size - power density - energy density - mode operation(continuous wave or pulsed) - timing of treatments(single or multiple)

[표 4] 치과분야에서의 LLLT의 응용

Soft tissue modulation	- simuation of wound healing - aphthous stomatitis - pulpotomy - mucositis
Neural modulation	- laser analgesia - neuronal regeneration - post-herpetic neuralgia - TMJ pain - post-surgical pain - bone regeneration

6. 최첨단 LLLT임상(Frontiers of Clinical Practice for LLLT)
더욱 치료에 도움을 얻기 위하여 광요소를 pulse시키는 개념에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 다이오드 laser는 높은 빈도로 pulse될 수 있고, 계속적인 웨이브 레이저는 광선을 “자르는” 기계적인 원반을 이용하여 방해받을 수 있다.
또 다른 새로운 개념은 LLLT를 발치나 implant 술식 후에 골의 재생을 강화시키기 위하여 사용하는 것이다. 세포 배양 연구에서, He-Ne laser를 사용하는 LLLT가 활동기에 있는 배양 골아세포의 재생과 분화, 석회화를 촉진시켰다. 그러한 효과가 인체에서도 동일하게 작용한다면, 환부의 LLLT 사용은 골 침착을 증가시키고 골 재생을 유도할 것으로 보인다.
쥐를 발치한 후에 상처 회복을 연구한 결과, AlGaAs를 1주간 적용한 LLLT는 섬유아세포의 증식을 활성화시키고 골구조의 형성을 가속시키는 반을을 보였다. LLLT 전문가들이 불명확하게 남아있는 인간의 발치 후 골 재생에 관한 긍정적인 결과를 낸 것에도 불구하고, 육아조직의 술후 치료가 가속되었다는 보고가 있다.
자극성 LLLT효과는 He-Ne laser를 이용한 골절에도 나타났다 ; 그러나, 임프란트 수술에서는 골밀도나 골유착 과정에 있어서 확실한 진보를 발견하지 못하였다. 이러한 이점의 결핍은 아마도, 물론, 차선의 프로토콜 치료를 반영하는 것이다. LLLT의 가장 큰 효과는 반복된 적용, 그 중에서도 매일 적용하는 것에 있다는 것을 상기하는 것이 중요하다. 덜 빈번한 치료는 한정된 이점만을 제공한다. 실지로, 완전한 골 자극에 있어서, 환자가 포켓용 LLLT 장비를 집에서 사용하는 것이 치과 병원에서 사용하는 것보다 필요할 것이다.

7. LLLT 기술(LLLT Technology)
LLLT를 이용한 생체자극에서 가장 중요한 이슈는 간섭성 레이저 광이 절대적인 필수품인지 아닌지에 대한 것이다. 조직 경계에서 파괴 방해를 더욱 나타내기 때문에, 우리는 광방사다이오드(LEDs)의 생체자극효과가 똑 같은 강도를 가진 레이저 보다 덜할 것을 예상할 수 있다. 밑에서 더 자세히 설명되겠지만, 사용 가능한 증거들을 임상에서나 실험으로서 증명되었다. 굴절과 산란이 조직 타입에 따라 발생할 수 있기 때문에 LLLT에 조사되는 동안 조직의 부피가 더 측정이 불가능할 수 있다.
LED에서 나온 광은 monochromatic(파장이 단일) 하지도 않고, coherent 하지도 않다. 그리하여 전도, 투과, 반사, 산란, 흡수 되는 과정에서 상호작용이 파괴적인 간섭에서 쉽게 일어날 수 있다. 그럼에도 불구하고, 낮은 수위의 레이저 장치를 제조하는 몇몇의 제조자들은 레이저를 이용한 치료가 LED와 ERH같은 효과를 가지고 있다고 주장하고 있으며, LED를 LLLT를 위한 장비로서 판매하고 있다. 몇몇 소위 레이저라 불리는 장치들은 LED와 판매 가능하다. 높은 품질의 초시감의 LED는 15 nm보다 작은 범위의 스펙트럼을 갖고 있는데 반해 저렴한 장치의 경우에는 50 nm 이상의 스텍트럼을 가지고 있다. LEDs는 넓은 발산성 때문에 다이오드 laser보다 광섬유에 초점을 맞추기가 더 어렵다.
몇몇의 생체 실험에섯, 레이저광의 효과가 LED와 같은 다른 광원에서 나오는 효과보다 훨씬 크다는 증거를 발표한 적이 있다. Mester et al.은 환자를 대퇴부에 궤양을 He-Ne laser와 He-Ne 와 GaAs laser, 비간섭 비극성 적색광으로 치료하는 세 그룹으로 나누었다. 두 개의 레이저 그룹은 완벽한 치료를 증명하였지만, 적색광으로 치료를 받은 그룹은 작은 정도의 치료반응을 보였다. Kubota와 ohshiro는 플라시보 효과를 보이지 않는 동물 실험을 행하였다. 이 연구에서, 830-nm의 GaAlA laser는 피부 플랩의 생존을 증가시켰고, 조사된 부위는 좋은 관류를 보였으며, 큰 혈관의 재생을 도왔다. 이와는 대조적으로, 조사가 되지 않은 동물과 840nm의 LED를 조사한 동물에서는 아무런 차이가 발생하지 않았다.
Monochromaticity와 coherence가 생물에 있어서의 광화학작용에 똑같은 중요성을 가지는지는 명확하지 않다. 출판된 자료들에 따르면 수많은 연구가 LLLT 치료의 특수성에 의문을 가지고 있다. 그들의 주된 논쟁은 레이저가 non-coherent laser로 대체될 수 있다는 것인데, 약간의 coherence 소실이 조직안에서 발생할 수 있다는 것이다. 이러한 논쟁은 Tuner와 Hode에 의하여 효과적으로 반증되었는데, 그들은 coherence의 주요한 성질이 확실하지 않으며, 다양한 성질을 지니고 있다고 발표하였다. 다시 말하면, 광원이 더 coherent 하거나 덜 coherent 하다고 설명될 수 있다는 것이다.

8. LLLT 장비(LLLT Equipment)
반도체 다이오드 레이저는 치밀하고 전기 에너지를 레이저 에너지로 전환하는 효과가 크다. He-Ne laser와는 달리, 반도체 레이저 다이오드는 높은 전기 공급을 필요로 하지 않아 휴대용이나 배터리용으로 사용될 수가 있다. 또한 간단한 외부 장치로 그 빈도를 다양하게 전환시킬 수도 있다. 레이저 다이오드의 전형적인 수명은 100,000시간에서 600,000시간이다.
반도체 다이오드 레이저는 민감한 스펙트럼(λ=700에서 940 nm)의 알루미늄, 갈륨, 비화(AlGaAs)나, 눈으로 식별 가능한 스펙트럼(λ=600에서 680 nm)의 인듐, 갈륨, 비화, 황 장치 등 일반적으로 다양하다. 다이오드 레이저 자신 레벨에서의 발전량은 보통 10~50mW이다. 내부의 광학로와 수송 시스템에 의하여 최종의 사용가능한 발전량은 덜하다는 것을 명시하는 것이 중요하다.
작동 중 다이오드 레이저 기구의 높아진 온도가 점점 낮아진다는 것을 감안한다면, 레이저의 온도나 발전량이 감시되어 컨트롤이 지속적인 발전량을 가능하게 한다는 사실이 중요하다. 이것은 내부의 레이저 장치 패키지에 속해있는 광 트랜지스터에 의하여 가능하다.
충분한 열수조와 냉각 시스템(보다 높은 파워 장치에서는 Peltier colling)을 가지고 있다면, 온도가 끼치는 잠재적인 부정적 효과는 사실상 제거 가능하다.
전형적인 다이오이든 레이저의 전파 윤곽은 직사각형이며, 장축으로 높은 발산을 가지고(중심축으로부터 20도), 단축으로는 낮은 발산을 가진다.(2도) 이것은 타원형이나 가파른 윤곽을 만든다. 다이오드 레이저는 광선에서 조준되거나 초점이 맞춰졌을 때에 통합이 가능하다. 더 유용한 beam을 만들려면, 다양한 렌즈나 자기초점장치를 가진 색인 fiber들이 장치의 앞에 장착되어질 수 있다.
어떠한 수송시스템이 사용되든, 환자에게 직접 조사되는 부분은 충분한 레이저 투과가 불가능한 장벽으로 막아져 있어야만 하며, 살균이 가능하거나 일회용이어야만 한다. 이와 비슷하게, 임상가들에게도 무균상태를 방해하지 않고 레이저를 치료에 사용할 수 있어야만 한다. 몇몇의 장치들은 발스위치나 광스위치로 손을 대지 않고 작동을 가능하게 하고 있다.
LLLT를 위한 레이저 장치는 그것이 스태프나 환자에게 미치는 광학적 위험에 따라 주로 Class 3이나 Class 3b로 구분된다. 작은 치료빔이 환자의 망막에 큰 해를 줄 수 있으므로, 광학의 위험은 치료동안 환자와 임상가에게 적절한 보호안경을 착용하게 함으로서 줄어져야만 한다. 보호안경은 보통의 LLLT 파장을 제어할 수 있도록 고안되어져있다.
비록 세계적이 스탠다드가 있기는 하지만 한번 보는 것만으로 이것이 레이저 다이오드로 장치된 건지, LED로 장치된 건지를 판단하는 것은 가능하지 않다. 쉽게 볼 수 있는 파장으로, 간단한 테스트가 구매예상자에게 어떤 종류의 다이오드가 장치에 궈비되어 있는지를 가르쳐 줄 수 있다. 만약 레이저가 식별 가능하다면, 빔은 평탄한 벽에 점으로 모아질 것이고, 작은 반점 밝기의 다양한 점들. 반점들은 진광 레이저에서만 나타난다. LED로부터의 광은 반점은 일으키지 않는다. 보이지 않는 레이저에 한해 같은 특성이 국내 카메라와 함께 사용되어 암실안에서 벽에 쏠 때 나타난다. 비디오 카메라에 사용되는 CCD는 적외선 근처(최대 ~1100 nm까지) 의 빛에 민감하여 이 특징은 적외선 근처의 레이저 빔을 찾고 정확한 수술에서의 개체들을 시험할 때 사용된다. 적외선 광자판(laser 시험할 때의 파장의 길이를 감지하는 용도)나 단일파장기는 실험실에서 좀더 세부적인 레이저 방출 검사를 할 경우에 이용될 수 있다. 단일광자판은 쉽게 진광 레이저(a true laser diode)와 LED룰 구분한다.

9. 결론(Conclusions)
낮은 레벨의 레이저 치료는 미토콘드리아에서의 산화적 인산화를 촉진하게 함으로써 그리고 염증반응을 조절함으로써 상처 치유를 빠르게 하고 동통을 감소시킨다. 다양한 세포유형의 생물학적인 기능에 영향을 줌으로써 염증반응과 치유에 대한 유용한 효과를 갖는 범위를 특히 증식기에서 넓히고 있다. 좋은 증거가 있는데 그것은 LLLT 조사 후 세포 대사기능이 활성화는 미토콘드리아의 전자전달계 내에 있는 광수용기들의 활성화로 나타나게 한다. 그 효과는 파장의 특수성을 갖는다. 특히 정상적이고, 비응집, 비극성 광원인 예를 들어 LEDs 등에서는 그러한 반응을 보이지 않는다.
미래의 치의학 분야에서의 LLLT적용은 규격화되고 유요한 결과를 얻는데 이용되어야 한다. 그리고 어떻게 LLLT 프로토콜이 파장과 치료 기간, 약물, 적용부위에 영향을 줄 것인지에 대해 연구되어야 한다.

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저출력 레이저의 생체활성조절 효과
단국대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실, 의학레이저연구센터
정 필 상이 상 준
Biomodulation Effect of the Low-Level Laser Therapy(LLLT)
Phil-Sang Chung, MD and Sang Joon Lee, MD
Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery and Medical Laser Research Center,
Dankook University, Cheonan, Korea

서 론

레이저는 출력에 따라 고출력(High-power)과 저출력(Low-power) 레이저로 구분이 되는데 의학적인 분야에 있어서 고출력 레이저는 3000~10000 mW정도로 외과적인 수술과정에서 조직을 절개하는데 사용되고 그 과정에서 열을 방출한다. 저출력 레이저는 1~500 mW정도로 열을 발생하지 않는 상태에서 광에너지(photo
energy)를 이용하게 된다.1) 고출력의 레이저는 대부분 세포에 있는 물에 흡수되어 열을 발생시켜 수분을 증발시킴으로써 결국 세포나 조직을 태워버리는 효과를 가져오게 되는데 반하여, 저출력 레이저는 열을 발생하지 않는 것은 물론 어떠한 다른 손상없이 피부의 표면을 투과하여 광 에너지만을 신체 내부로 전달하게 된다. 레이저 광선을 흡수한 신체 세포들은 광 에너지를 세포의 손상을 치유할 수 있는 화학적인 에너지로 전환시켜, 이를 손상된 부위의 치유(healing) 및 고통 완화(pain relief)에 이용하게 되는데 이러한 현상을 생체 촉진 효과(Biostimulation effect)라고 한다.2)3)

최초의 저출력 치료용 레이저는 1962년에 개발되었는데, 1960년대말까지 헝가리의 Endre Mester가 저출력 레이저의 상처치료 효과에 대하여 보고한 이후4) 다른 의사나 학자들에 의해 저출력 레이저에 의한 생체대사촉진 효과 및 적용부분에 대한 연구가 진행되었다. 또한 1974년도에 구 소련의 의약관리국은 최초로 레이저 기기를 임상적인 치료에 사용할 수 있도록 허가하였고 그 이후로 저출력 레이저 치료(low level laser therapy, LLLT)는 30여년 동안 의학적인 실습에서 폭넓게 인식 되어졌고 의학물리에 있어서 중요한 위치를 차지하게 되었다. 1980년대 중반까지는 632.8 nm의 He-Ne laser에 대한 연구가 활발히 진행되었고 또한 임상적인 실습이 이루어졌다.5) 그리고 1990년대 말까지는 적색영역(630~670 nm)과 적외선영역(830~1300 nm)의 diode laser의 생체촉진효과에 대한 연구가 이루어졌다. 이외에 청색계열과 자외선 영역의 레이저들은 특히 감염방지 부분에 대한 연구가 활발히 이루어졌다.

LLLT에 의한 대표적인 생체촉진효과들은 항염증 효과(anti-inflammation effect), 면역억제효과(immunosuppressive effect), 혈관확장(vasodilatation), 혈행촉진(improved blood circulation), 진통효과(analgesic effect),항부종효과(anti-edematous effect), 상처치유효과(stimulation of wound healing) 등이고 그 적용방법에 있어서 대표적인것은 혈관에 대한 직접적인 Laser 조사(low level laser blood irradiation, LBI)이다.6-8) 이 LBI는 가장 오래된 LLLT의 적용 방법 중에 하나로서, 항염증효 과, 면역체계의 활성화, 혈관의 보호, 혈액미세순환(blood microcirculation)의 증진으로 인한 조직 영양공급, 재생과 수선기작의 활성화와 같은 생체촉진효과가 있음이 밝혀졌다.9-13) 또한 적외선 LBI(IR-LBI) 역시 혈관의 보호, 아테롬성 동맥경화증에 의한 반흔크기 감소, 동맥경화증의 환자에서 혈액순환의 개선 등이 보고되었다.

현재는 전 세계에서 근골격계 손상, 동통, 염증 등의 치료에 사용되고 있다. 영국에서도 물리치료 기관 중 40%이상에서 사용되고 있으며, 스칸디나비아에서는 치과의 약 30%에서 사용되고 있다. 저출력 레이저는 다양한 임상분야에서 치료목적으로 사용되고 있으며, 최근에는 류마티스 관절염, 창상치유, 포진후 신경통, 손상된 신경회복, 재발성 단순포진 감염, 백반증 등에 대한 효과가 보고 되었다.14-16)

이처럼 저출력 레이저에 의한 항염증효과, 면역촉진, 신경발달, 진통, 민감성완화, 살균, 항부종, 혈액순환 등을 포함하는 여러 가지의 임상적인 효능 등이 확인됨에따라 LLLT의 임상적인 적용분야는 매우 광범위하다(Table 1).

본란에서는 저출력레이저의 여러 가지 생체활성 효과 중 창상치유효과와 모발성장촉진효과에 대한 고찰과 저자의 실험을 소개하고자 한다.

창상치유 증진효과

창상치유는 염증(inflammation), 증식(proliferation), 합성(synthesis), 분화(maturation)과정을 거치는 일련의 복잡한 생체반응이다. 염증기는 지혈과 혈소판 탈과립(platelet degranulation), 보체와 응집반응의 활성화 등으로 이루어지며 이러한 반응들은 대식세포와 여러 가지cytikine분비가 필수적이다. 증식기에서는 내피세포(endothelial cell)와 섬유아세포(fibroblasts)가 중요한 역할을 하는데 섬유아세포는 주위 정상조직에서 이동하여 이른바“wound fibroblast”의 형태로 변화하여 교원질(collagen)을 형성한다. 이러한 교원질의 형성은 교원질 분해효소에 의해 과형성이 조절되면서 분화기를 시작하고 조직에 침착된다. 이러한 교원질의 침착은 약 5주에 걸쳐서 일어나며 회복후 창상의 탄성력이나 외형을 결정하는 중요한 요인이다. 이러한 창상치유를 좀 더 빠르게 유도하거나 치유된 창상의 탄성력이나 외형이 좋아지는 것은 수술자와 환자 모두의 큰 바람이다. 더욱이 요즘같이 당뇨나 고혈압등으로 인한 말초혈관과 조직의 부작용이 많거나, 수술전후의 방사선 치유로 인한 수술 창상의 회복이 큰 문제로 대두되는 시기에서 창상치유의 증진은 더욱 더 중요한 문제로 대두된다.

Mester 등4)이 저출력 레이저가 창상치유를 자극하는 효과를 지닐 수 있다고 보고한 이후로 저출력레이저는 기존 치유방법으로 인해 실패한 다양한 종류의 창상이나 궤양치료에 시도되고 있다. 김 등17)은 소아 화상환자에서 기존의 화상치료와 병행하여 diode레이저를 하루에 한번씩 30분간 60 mW의 출력으로 조사함으로써 좋은 결과를보였음을 보고하였다. 또한 저출력 레이저가 골절이나 방사선 골괴사 등으로 인한 골병변에도 회복을 증진시킬수 있다는 연구결과도 있다18).

Table 1. The area for clinical application of low-level laser therapy in medicine

Medical fields

Application

Cardiology Otorhinolaryngology Gastroenterology Dermatology Pulmonary diseases Gynecology Urology Proctology Neuropathology Arthrology Stomatology

Ischemic heart disease, stenocardia, myocardial infarction Pharyngitis, tonsillitis, maxillary sinusitis, tracheitis, otitis Gastritis, stomach ulcer and duodenal ulcer, cholecystitis, pancreatitis, hepatitis, colitis Dermatitis, dermatosis, neurodermite Bronchial asthma, pneumonia, pleuritis Mastitis, inflammations, erosions, generic and postnatal complications Adenoma, prostatitis, cystitis, urethritis, nephritis, pyelonephritis, urolithic disease Hemorrhoids, periproctitis, anal pruritus and fissures Neuritis of upper and lower extremities, radiculitis, neuralgia of the head and face Diseases of joints and vertebral column Caries, pulpitis, periodontitis, paradontitis

                  A                                  B

Karu 등에 의하면 레이저의 파장별로 생체에서 DNA합성율을 증가시키는 정도가 다른데 404 nm와 454 nm 의 청색파장, 620 nm의 적색 파장, 760 nm와 830 nm의 적외선 파장등에서 세포활성화가 증진된다고 하였다.19)
저출력 레이저가 창상치유를 증진시키는 기전으로는 mitochondria 활성화, ATP합성, DNA & RNA 합성촉진, 단백질 합성촉진, 효소반응의 조절, 세포내외의 pH조절, 세포대사의 활성화 등이 제시되고 있다.20)21)

Mouse 유발창상에서 저출력레이저치료의 창상치유 증진효과

Table 2. Criteria for scoring histologic sections

Score	Parameter	Criteria
01-3	Epithelialization Cellular content Granulation tissue Collagen deposition Vascularity	None to very minimal None to very minimal None to sparse amount None None
04-6	Epithelialization Cellular content Granulation tissue Collagen deposition Vascularity	Minimal (less than half of diameter) to moderate (more than half of diameter) Predominantly inflammatory cells None to thin at wound center Few collagen fibers Few capillaries
07-9	Epithelialization Cellular content Granulation tissue Collagen deposition Vascularity	Completely epithelialized More fibroblasts, still with inflammatory cells 7, sparse at wound center 8, thin layer at wound center, few collagen fibers 9, thicker layer, more collagen Moderate collagen fibers Moderate neovascularity
10-12	Epithelialization Cellular content Granulation tissue Collagen deposition Vascularity	Thicker epithelial layer Predominantly fibroblasts Uniformly thick Moderate-to-extensive collagen deposited Extensive neovascularity
13-15	Epithelialization Cellular content Granulation tissue Collagen deposition Vascularity	Thick epithelium Fewer number of fibroblasts in dermis Uniformly thick Dense, organized, oriented collagen fibers Well-defined capillary systems

단국대학교 의학레이저 연구센터에서는 LLLT의 창상치유 효과를 알아보기 위하여 건강한 mouse를 대상으로 원형창상을 만들어 자연치유 되도록 놔둔 군과 DPSS (Diode Pumped Solid State, 532 nm) 레이저를 조사한 군 간의 창상치유증진효과를 비교하여 보았다(Fig. 1).

창상치유증진효과의 비교

반경 20 mm의 창상을 유발한 후 각각 3일째, 7일째, 10일째의 창상의 단면적을 비교하였고 생검조직을 처리하여 광학 현미경하에서 병리학자가 창상의 상피화(wound epithelialization), 세포내용(cellular content), 육아조직형성(granulation tissue formation), 섬유소 침착(collagen deposition), 신생혈관형성(neovascularization) 등의 5가지 항목을 각각의 단계별로 점수화하여 창상치유의 정도를 비교하였다(Table 2).

결 과

창상 단면적 변화관찰
대조군(자연치유군)에서는 창상 3일째, 7일째, 10일째 측정한 단면적의 치유율(%)이 24.0±2.7, 42.8±5.0, 71.4±4.0이었고, DPSS 레이저군에서는 33.2±2.4,64.8±3.5, 82.2±7.9이었다. 대조군과 비교하여 3일째부터 통계학적으로 유의한 수준에서 창상단면적 치유율이 증가하였다(Fig. 2).

조직학적인 변화관찰
대조군에서 창상 3일째, 7일째, 10일째 측정한 조직학적인 점수(histologic score)는 3.6±1.1, 7.0±1.0, 9.0±0.7이었고, DPSS 레이저군에서는 각각 3.4±0.9, 9.0±0.7, 10.8±0.8이었다. 창상치유의 정도를 대조군과 비교한 결과는 7일째부터 DPSS 레이저군이 통계학적으로 유의한 수준에서 창상치유가 의미 있게 증가하였다(Fig. 3).

Fig. 3. Histologic finding at 7days in control (A), DPSS laser (B). A：Control group, at 7 days, Note for thin layer of granulation
tissue at wound center and moderate epithelialization change (histologic score：6, based on Table 1. H & E
staining, ×100), B：DPSS laser group, at 7 days, Note for multiple extensive neovascularization (histologic score =10,
based on Table 1. H & E staining, ×100).

모발성장 촉진효과

저출력 레이저의 생체자극 효과는 레이저 이용의 간편함, 접근의 용이성, 안정성, 비침습성 등으로 인하여 다양한 의료영역에서 이용되고 있다. 모발에 있어서도 저출력 레이저 조사가 혈관확장, 혈액순환촉진 등의 생체자극 효과에 의해 모발성장에 영향을 줄 수 있을 것으로 기대되나, 아직 이에 대한 문헌은 매우 드물다. Vlacohs 등22)은 400~1200 nm의 파장을 내는 intense pulsed light 광원을 사용하여 화염상 모반(nevus flammeus)과 문신을 각각 제거한 후 그 부작용으로 치료부위에 성모(terminal hair)가 발생한 2예를 처음으로 보고하였으며, 이런 현상은 레이저 치료부위에 수일간 염증반응이 심하였으므로 레이저 치료에 의한 국소적 염증반응에 의할 것으로 추측하였다. 이러한 레이저의 부작용은 반대로 모발성장을 위한 레이저의 치료효과의 가능성을 기대하게 한다. 실제적으로, 2003년에 Satino 등23)은 35명의 안드로겐 탈모증 환자(남자：28명, 여자：7명)를 대상으로 저출력 레이저 빛이 나오는 빗(HairMax LaserComb, Lexington International, Boca Raton, FL, 미국)을 사용하여 6개월간 2일에 한번씩 5~10분 동안 머리를 빗도록 한 결과 남녀 모두 측두부 및 두정부에 모낭수 및 모낭 신장력(tensile strength)이 현저히 증가한 것을 보고하였다. 이 연구자들은 저출력 레이저 조사가 모낭수 및 모낭 신장력을 증가시킨 정확한 기전은 알 수 없으나, 창상치유 연구에서 밝혀진 저출력 레이저 조사에 의한 조직내 미세 혈액순환 증가와 염증 감소, adenosine triphosphatase(ATP) 형태의 세포에너지 증가 등의 요소 중 하나 또는 그 이상이 작용했으리라 추측하였다.

모발을 포함하는 주변 조직에 대한 효과
모발은 피부속에 있는 모낭(hair folicle)과 피부 밖으로 나와있는 케라틴 성분인 모간(hair shaft, 모발)으로 구성되어 있다. 모낭은 진피층속에 단단하게 고정되어 있고 계속적으로 모발을 형성하게 되는데 모낭의 손상이 없는 한 모발의 성장은 지속되는 것으로 알려져 있다.
따라서 Laser 조사에 의한 효과는 모낭을 포함하고 있는 주변조직 세포들을 정상화시킴으로서 모낭을 두피에 단단히 고정시키는 역할을 함으로서 탈모방지에 효과를 나타낼 것으로 예상된다.

모낭에 대한 직접적인 효과
모낭과 모발에 대해서 저출력 Laser에 의한 직접적인 영향은 바로 모낭의 모유두(hair papilla)에 대한 효과이다. 모유두가 존재하여야 모구(hair bulb)가 형성되고 이어 모발의 성장이 이루어지기 때문이다. Laser 조사에 의한 효과는 여러 원인에 의해 퇴화되는 모낭에 작용하여 모유두를 이루고 있는 세포들의 성장을 촉진하여 모낭의 형성에 기여할 것으로 보이며 또한 모낭으로부터 상피세포의 성장 역시 촉진함으로서 발모촉진의 기능도 수행할 것으로 생각된다.

두피 염증반응에 대한 효과
두피에서의 염증반응은 가려움증 유발로 인한 물리적 손상, 염증반응에 의한 모낭세포의 파괴등을 유도하여 결국 탈모를 촉진하게 된다. 따라서 저출력 레이저 조사는 모발에서의 피지분비의 정상화, 염증반응의 감소 및 회복은 두피의 조건을 향상시켜 탈모를 방지하게 될 것으로 생각된다.

저출력 레이저가 마우스 모발성장에 미치는 효과
단국대학교 의학레이저 연구센터에서는 LLLT의 모발 성장 증진효과를 알아보기 위하여 면도기와 제모제를 이용하여 마우스 등의 모발을 제거한후 아무런 처치를 하지 않은 대조군, 저출력 레이저를 조사한 군, 발모촉진제를 도포한 군으로 나누어 관찰하였다. 890 nm 파장의 diode 레이저(5 mW)((주) 프로스, 한국)를 사용하여 20분씩 하루 1회 조사하였고(Fig. 4) 발모촉진제는 1일 1회 도포하였다. 실험시작 1, 7, 9, 15, 25일에 육안 관찰하였으며 레이저 조사부위와 비조사부위의 모발성장의 차이를 확인하기 위하여 레이저 조사 12일 후 조직검사를 시 행하였다.

 

육안관찰
대조군에서 모발의 성장은 마우스 등의 모발제거 후 13일 경부터 모발이 자라서 25일 경 모발이 원래 상태대로 회복되었다. 레이저를 조사한 군과 발모촉진제를 처치한군은 각각 모발제거 후 9일 경부터 모발이 자라서 20일경에 원래상태로 회복되었다(Fig. 5).

Fig. 5. Change of the gross morphology of hair growth in the depilated area of mice according to the duration：
Control (upper), Laser irradiation group (middle), MoenMore applied group (lower).

병리조직학적 관찰
레이저조사 12일 후 시행한 병리조직학적 검사상 레이저를 조사한 부위에는 매우 많은 생장기의 모낭을 관찰할 수 있었으나, 레이저를 조사받지 않은 부위에서는 모낭이
거의 관찰되지 않았다(Fig. 6).

Fig. 6. The histopathologic findings of the mouse skin at the 12th day after depilation.

결 론

저출력 레이저의 생체활성효과가 알려진 이후 화상, 창상 치유, 탈모, 통증조절, 피부염, 관절염 등 다양한 임상분야에서 주치료 혹은 보조요법으로 시도되고 있다. 앞으로 레이저 기기의 발전과 더불어, 각 질환별로 사용되는 최적의 레이저 종류, 파장, 세기 등에 대한 동물 실험 및 임상경험이 더 축적된다면 저출력 레이저의 응용범위는 한층 더 넓어질 수 있을 것이다.

중심 단어：저출력 레이저 치료·창상·모발.

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치주수술 후 상아질 지각과민증에 대한 저수준 레이저 처치의 임상적 효과

김남윤 · 임성빈 · 정진형

단국대학교 치과대학 치주과학교실

I. 서 론

상아질 지각과민증은 정상적인 치아에서는 불쾌감을 주지 않는 열, 기계적, 혹은 화학적 자극에 의해 노출된 치근에 나타나는 특이한 지각반응 혹은 동통반응으로 질환이라기 보다는 복잡한 하나의 증상으로 설명되고 있다.1-7)
상아질 지각과민증에 대하여 약 150여년 전부터 심도있는 연구와 그 결과가 문헌에 실리고 있지만, 아직까지 그 발현기전을 명확히 설명하거나 확실한 치료법이 소개된 문헌이 보고된 적은 없다.8)
상아질 지각과민증의 발현 기전에 대한 연구로는 Fish(1927)등9)이 감각수용기가 치수신경에 존재한다고 보고한 이래 Br annstr om등10)이 유체역학기전을 정립하여 보고하였고 Ramfijord와 Ash(1979)등11)은 상아질내 신경섬유와 조상아돌기가, Greenhill(1981)등12)은 조상아세포와 조상아돌기가 상아질 감각 수용기 역할을 한다고 보고하는 등 여러 연구가 진행되어 왔고, 현재까지 여러 가설들이 분분하지만 확실하게 규명된 기전은 아직 없고, 유체역학 기전만이 오늘날까지 받아들여지고 있는 설정이다.13), 14)
상아질 지각과민증의 발현 빈도는 상당히 높아, 치과에 내원한 환자 중 14.5%15), 권등16)(1988)에 의하면 치주수술후의 휴유증 중 가장 높은 빈도를 보이는 증상으로 34.2%가 생겼다고 하였다. 이에 영향을 주는 요소로는 환자의 연령, 상아질 노출속도와 생리적인 지각과민 완화 및 기타 정서적인 요인 등을 들 수 있다.
지각과민증 치료에 대한 보고로는 1941년 Lukomsky등17)이 불화물의 사용 가능성을 처음으로 제시한 이래, Hyot 와 Bibby18)는 다양한 불화물을 적용하고 그 결과를 보고한 바 있으며, Strontium Chloride 에 대한 많은 임상실험이 그 후에 실시되었고19), 1975년 Manning등20)에 의하여 지금까지 사용되어져 오고 있는 불소 이온화법이 처음으로 언급되었다. 그러나 이것은 효과를 부정하는 측면21), 22)과 인정하는 쪽23), 24)에 있어 많은 논란의 여지를 남겼다. 그 후에 Potassium Nitrate를 이용하는 방법이 새로이 제시된 바도 있다.25), 26)
치주수술 후 상아질 지각과민증에 대한연구로는 1972년 Orban 등27)이 치주수술 후 상아질 지지각과민이 생기는 것을 보고한 이래, Nishida28)는 수술 8주까지 지각과민이 점차적으로 감소함을 보고하였으며, 1987년 최등29)은 치주수술 후 발생하는 가장 많은 합병증임을, 1988년 신등16)은 수술 1주 후에 최대의 지각과민이 발생함을 보고하였다.
저수준 레이저는 Endre Mester30)가 처음 소개한 이후 치은염증 치료31)라든지 치은섬유아세포에 대한 증식 자극 효과가 보고되었으며32), 손상 조직의 치유와 진통작용33), 치주질환의 치유에도 영향을 미친다고 했고34), 1991년에 김등35)에 의하여 반도체 레이저의 처치가 상아질 지각과민증에 대한 획기적인 효과가 있다고 하였고, Cyclic pain의 차단이36) 갖은 의미에 대하여 생각하기 시작했다.
본 연구의 목적은 치주수술 후 발생한 상아질 지각과민증을 소위 LLLT(Low Level Laser Therapy)로 알려진, 주로 낮은 에너지의 레이저 빛(Gallium Arsenide를 매체로 사용한 반도체 레이저)을 조사하여 처치한 후, 한자의 동통수준을 측정하는데 유용하게 사용되는 NRS(Numerical Rating Scales)를 이용, 상아질 지각과민의 감소 여부를 평가하여 그 임상효과를 관찰하고자 시행하였다.

Ⅱ. 연구대상 및 방법

1) 연구대상
단국대학교치과대학 부속 치과병원 치주과에 내원한 환자 중 치주수술 후 상아질 지각과민이 발생한 환자 30명(남자 13, 여자 17)을 대상으로 하였다. 이들의 연령분포는 23세에서 65세로 평균연령은 41.2세였다.
연구 대상37)은 전신질환이 없으며, 신체적으로 건강한 사람으로, 본 연구 시작 전 6개월 이내에 항생제 치료를 받지 않았으며, 상아질 지각 과민증에 대한 처치도 받지 않은 사람으로, 대상치아에 충전물이나 수복물이 없고, 치아우식증이나 치아파절이 없는 경우를 선정하였으며, 상아질 지각과민증의 정량적인 측정에 대한 설명을 이해하고 기록 가능한 사람 중에, 본 연구 참여에 있어 협조를 구하여 동위를 얻은 지원자로 선정하였다.
본 연구에 포함시킨 대상치아는 전체 60개 치아 중 레이저를 조사하지 않은 비처지 대조군이 15개, 레이저를 조사한 처치 실험군 45개로 나누었고, 이중 전치는 14개, 소구치는 21개, 대구치는 25개였으며, 치아 협설면 부위는 22개, 치간부는 38개로 협설면 보다는 치간부가 더 많았다. 치은퇴축의 범위는 0.5mm 3.5mm(평균 1.94mm) 이었고, 대상치아의 처치별 구분은 치은 연하 소파술을 받은 치아는 16개, 비변위 판막술 23개, 변형 위드만 판막술 12개, 근단변위 판막술 9개였다.

2)실험방법
연구 대상에게 실험의 의의와 목적 그리고, 방법을 알리는 유인물을 작성하여 읽도록 하였고, 술자와 충분한 상의 후에 동의를 얻어 기초 자료 조사에 임하였으며, 기초 자료 조사에서는 Laser Progressive Note를 사용하여 환자의 성명, 성별, 연령, 대상치아의 구체적인 부위, 수술명 등을 기록하였고, 치은퇴축은 치주탐침(Carl Martin)을 사용하여 0.5mm까지 측정하였다.
(1)지각과민도의 검사
모든 대상 치아의 지각과민 부위에 비교적 약한 자극으로 촉각, 중등도의 자극으로 압축공기, 심한 자극으로 찬물의 3가지 자극을 5분 이상의 충분한 간격을 두고 차례로 가하여 가 자극이 중첩되지 않게 하였으며 이를 NRS(Numerical Rating Scales)로 평가하였다.
촉각 자극5)은 날카로운 탐침소자(Carl Martin)의 첨부 측면을 이용하여 가볍게 긁는 방법을 사용했고, 압축공기 자극은 Unit chair(A Dec)의 air syringe로 피검치아에서 약 1cm정도 떨어져서 30psi의 압축공기를 부는 방법을 사용하였고, 찬물 자극은 3cc 일회용 주사기(대하 메디칼)를 이용해 70℃의 찬물을 1 2 방울 떨어뜨리는 방법으로 순서대로 시행하였다.
(2)지각과민도의 평가
지각과민도의 평가는 11개의 고정된 눈금이 있는 NRS(Numerical Rating Scales)를 이용하였으며, 전혀 불편감이 없을 때는 0, 도저히 견딜 수 없을 정도로 시린 경우를 10으로 양끝을 정한 수평선을 10개의 눈금으로 나누어 숫자를 표시하였다. 모든 연구 대상자들에게 측정 전에 NRS 검사용지를 나눠주고, NRS에 대해 충분히 설명하였으며, 각 자극에 대해 지각과민도에 해당하는 한 눈금을 표시하도록 하였다.
지각과민 심도에 영향을 끼칠 수 있는 요인들을 배제하기 위해 검사 시작 30분 전에 환자를 내원시켜 심리적으로 안정되게 하였고 소음이나 음악 등을 없앴으며, 검사는 오전 중 실온에서 같은 시간대에 시행하였다.
(3) 레이저조사
레이저는 DENS BIO LASER SD 210B(동양 메디칼)을 사용하였으며, 이 레이저는 파장 904nm로써, 조직에 대하여 열과 손상을 주지 않는 반도체 Gallium Arsenide를 매체로 이용한 저수준 레이저 장치로, 사용된 beam은 제조자의 용법에 따라 pulse 7(500Hz)이며, 조사시간은 180초였고, 가능한 한 환부에 가장 가까운 거리에서 조사하였다.
(4) 통계분석
통계분석을 위해 사용된 프로그램은 Macintosh용으로 제작된 Statview 4.01을 이용하였고, 대조군과 실험군의 시간 경과에 대한 비교를 위해 Repeated measures ANOVA test, 각 군간의 비교를 위해 Fisher’s test를 이용하였다.

Ⅲ. 연구결과

각각 자극에 대해 증상의 완전한 소실을 보이는 경우는 22.2%였고, 촉각과민의 소실은 60.0%, 압축공기 과민의 소실은 48.8%, 찬물 과민에 대한 소실은 22.2%로 약한 자극이 더 많이 소실되었으며, 대조군에서 미약한 지각과민의 감소를 보였으나 자연적인 지각과민의 소실을 보이는 경우는 없었다.

1)촉각 자극에 대한 결과
촉각 자극에 대한 실험군은 초진시 3.689 + 1.311의 수치를 보이며, 레이저 처치 후 0.566 + 0.785의 수치를 보이는 지가과민 개선 효과를 보이나 대조군에서는 3.267 + 1.136에서 2.400 + 1.352의 수치를 보였다(Table 1). 촉각 자극에 대한 검정을 위한 ANOVA test에서 실험군과 대조군 간에는 유의성 있는 차이를 보이며 (P<0.05)(Table 2), 이 차이를 선상 그래프로 NRS수치의 변화량을 비교하였다(Figure 1).

 

Table 1. Results of Mean value for all Tectile NRSs measured according to the group and time

Table 2. Results of ANOVA test for all Tectile NRSs measured according to the group

 

Fig. 1 Linea graph showing the changes of Tactile NRScores as a factor of each group and postirradiation period

한편, 각 측정 시기별 Fisher’s test에서는 (Table 3) 내원 2회 이후부터 실험군과 대조군간에 NRS 값의 유의성 있는 차이를 보였다(P<0.05).

Table 3. Results of Fisher’s T test of all Tactile NRSs measured according to the time

2) 압축공기 자극에 대한 결과
압축공기 자극에 대해 실험군은 초진시 7.133 + 0.968의 수치를 보이며, 레이저 처치 후 0.911 + 1.184의 수치를 보이는 지각과민 개선효과를 보이나 대조군에서는 6.667 + 1.496에서 5.667 + 1.397의 수치를 보였다(Table 4). 압축공기 자극에 대한 검정을 위한 ANOVA test에서 실험군과 대조군 간에는 유의성 있는 차이를 보이며(P<0.05)(Table 5), 이 차이를 선상 그래프로 NRS수치의 변화량을 비교하였다(Figure 2).

Table 4. Results of Mean value for all Air NRSs measured according to the group and time

Table 5. Results of ANOVA test for all Air NRSs measured according to the group

Fig. 2 Linea graph showing the changes of NRScores as a factor of each group and postirradiation period

한편, 각 측정 시기별 Fisher’s test에서는(Table 6) 내원 2회 이후부터 실험군과 대조군간에 NRS 값의 유의성 있는 차이를 보였다(P<0.05).

Table 6. Results of Fisher’s T test for all Air NRSs measured according to the time

3) 찬물 자극에 대한 결과
찬물 자극에 대해 실험군은 초진시 8.156+0.878의 수치를 보이며, 레이저 처치 후 1.356+1.228의 수치를 보이는 지각과민 개선 효과를 보이나 대조군에서는 7.000+1.134에서 5.800+1.014의 수치를 보였다(Table 7). 찬물 자극에 대한 검정을 위한 ANOVA test에서 실험군과 대조군 간에는 유의성 있는 차이를 보이며(P<0.05)(Table 8), 이 차이를 선상 그래프로 NRS수치의 변화량을 비교하였다(Figure 3). 한편, 각 측정 시기별 Fisher’s test에서는(Table 9) 내원 2회 이후부터 실험군과 대조군간에 NRS 값의 유의성 있는 차이를 보였다(P<0.05).

Table 7. Results of Mean value for all Water NRSs measured according to the group and time

Table 8. Results of ANOVA test for all Air NRSs measured according to the group

Table 9. Results of Fisher’s T test for all Air NRSs measured according to the time

Fig. 3 Linea graph showing the changes of NRScores as a factor of each group and postirradiation period

Ⅳ. 총괄 및 고안

상아질 지각과민증 치주치료의 결과에 있어서 유지 및 관리시기의 관건이라고 할 수 있는 치태조절에 어려움을 주며, 또한 치은퇴축과 함께 치주수술 후 환자들이 가장 많이 호소하는 불편중의 하나로 환자의 행동조절에도 어려움을 준다.39)
기존의 상아질 지각과민증 억제기전은 크게 세 가지로 나눌 수 있는데40), 첫째는 이차 상아질을 유도하여, 상아세관에 전달되는 자극을 감소시키는 방법이고, 둘째는 약제가 상아세관에 침투하거나 침착되어 지각과민을 둔화시키는 방법이고, 셋째는 접착성 재료를 사용하여 지각과민 부위를 폐쇄하는 방법이다. 그러나 완전한 효과를 얻기 위해서는 도포 횟수나 시간을 늘려야 하며 대부분 가정요법으로 전환되는 추세이다. Grossman등41)은 이에, 상아질 지각과민증 치료약제의 이상적인 조건에 대하여 언급하였는데, 사용이 간편하고 치수나 치은에 자극이 없어야 한다는 것이고, 또한 효과가 빠르고 지속적이어야 하며, 치아에 변색을 일으키지 말아야 한다는 것이 그것이다. 그러나, 기존의 상아질 지각과민 억제재료로 쓰이는 것들 중 Silver Nitrate는 치은에 작열감, 치아변색 및 부식작용, 치수에 유해하다는 단점이 있고42), 고농도의 불소 화합물은 조상아세포에 위해하다는 단점을 보이고 있으며43), 상아질 접착제는 일시적인 지각과민 감소효과를 보이나 지속적이지 못한다는 것이 보고되었다44). 또한 약제가 함유된 치약은 편의성은 있으나 그 효과가 확실히 밝혀진 것은 아니며, 33.3% NaF를 치근면에 문지르는 방법은 시술 시 동통을 유발하여 환자에게 큰 불편감을 준다는 문제점을 보이고 있다45).
이에 반해 저수준 레이저 치료는 치수에 무해하고 시술 시 동통을 유발하지 않으며, 사용이 간편하고, 효과가 빠르며, 지속적이고 장기간 유효하며, 치아나 구강조직에 착색이 되지 않는다는 장점이 있다. 또한 환자에게 강한 동기유발을 부여하며, 도포나 충전을 위한 치아격리가 요구되지 않음도 저수준 레이저 치료의 잇점 중에 하나라고 할 수 있다. 그러나 상아질 지각과민의 억제에 이용되는 저수준 레이저의 치료기전에 대해서는 아직 확실하게 밝혀진 바 없으나 레이저가 상이질을 약간 깊이 침투한다는 보고에 비추어 볼 때, 상아세관내의 유체 안정에 기여하며, 치수신경자극 완화에 대한 효과라고 사료된다. 그리고 또 다른 기전을 설명하자면 중추신경계에서 말초부위쪽으로의 신경계는 동통을 감지하여 뉴우런을 통해 그것을 전달할 때, 주기적인 신호로서 그것을 보내는데 이것의 발현이 주기적동통(Cyclic pain)으로 나타난다는 보고가 있다36). 이러한 동통은 치과치료 후에 나타난다고 알려져 있으며, 저수준 레이저는 이를 차단하여 치주수술 후 상아질 지각과민을 감소시킨다고 사료된다.
또한 동통평가의 방법에 있어 기존의 경우는 VAS(Visual Analog Scales)를 사용했다는 보고46)가 있으나, 이는 주로 만성동통에 사용되어져 왔고, 술자가 일일이 눈금이 있는 자로 평가 기록해야 하는 불편함이 있으며, 환자의 입장에서는 주관적이며, 시간과 장소, 여건에 따라 변화하는 상아질 지각과민증의 동통양태에 비추어 볼 때 동통을 표현하기에는 역부족 이라는 판단아래, VAS 중 가장 정확성이 있다고 보고된47) Graded linear horizontal scale을 변형하여 10㎝의 수평선에 11개의 고정된 눈금을 만들고 숫자를 기입한 NRS(Numerical Rating Scale)를 만들어 동통평가의 재현성과 연속성을 확보하였다. 또한 NRS는 동통수준의 측정에 보다 유리하며,동통의 양적인 면과 질적인 면을 동시에 나타낼 수 있다는 장점도 있다36).
실험은 환자를 대상으로 한 임상 실험이었기에 많은 애로사항이 있었는데, 특히 대조군과 실험군의 표본수가 세 배 가량 차이가 나는 이유는 대부분의 대조군에서 환자의 재소환이 이루어지지 않았기 때문이다. 그리고, 이 실험에서 저자는 레이저의 위약효과를 검증하지 못하였는데, 그 이유는 실험상의 여러 여건상 이중맹검이 불가능하게 보였기 때문이다.
이 실험에서는 세 가지의 지각과민 유발 자극을 이용하였는데, 찬물 자극, 압축공기 자극, 촉각 자극의 순으로 동통의 정도가 강하게 나타난 것을 VAS를 이용한 이등46)의 실험에서와 같은 수준의 정도를 보였다. 대조군에서도 각각이 자극에 대해 약간의 지각과민의 감소가 나타났는데 이는 Karlsson 과 Penny등48)이 보고한 바 같이 타액의 획득피막이 상아세관의 폐쇄에 관여하여 자연적인 감소에 이르렀다고 사료된다. Nishida28)는 수술 8주까지 지각과민이 점차적으로 소실됨을 보고하였는데 본 저자의 연구에서는 실험 기간이 15일 정도였기 때문에 자연적인 소실을 보이는 경우는 없었다.
이 실험에서는 기초 자료조사에서 보여진 바와 같이 치은퇴축의 정도와 각각의 수술명을 기록하였는데, 치은퇴축이 심한 부위일수록 더 심한 지각과민도를 나타냈으며, 치은퇴축이 심한 수술방법일수록, 비 외과적 치료시 보다 외과적 치주치료시 더 심한 지각과민도를 나타냈다. 이는 최등29)의 보고에서와 일치하는 결과를 보인다.
본 연구의 결과로 미루어, 앞으로의 연구에서는 레이저의 지각과민에 대한 기전을 밝히기 위해 조직학적인 검경이 가능한 복제모형방법이라든지, 전자현미경적 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 생각되며, 또한 치과분야에 도입되어 있는 고수준 레이저의 부분적인 지각과민의 적용방법에 대해서도 다각적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

Ⅴ. 결 론

치주수술 후 치은퇴축에 의한 치근면의 노출이나, 치근활택술 후 상아질의 노출은 기계적이거나, 열에 의한 자극, 화학적 혹은 삼투압에 의한 자극에 노출시 동통반응이 야기된다. 특히, 치주치료를 받은 환자들이 높은 발생빈도를 보이는데 7명의 환자 중 적어도 한 명에서는 상아질 지각과민증이 존재한다는 보고가 있다. 이러한 상아질 지각과민증에 대한 다양한 재료를 사용하여 임상효과를 발표한 논문은 많았으나, 확실한 임상효과를 제시하지는 못하였다.
본 연구에서는 치주염 치료가 예정된 30명의 환자를 대상으로 치주수술 후 발생한 상아질 지각과민증에 대해 레이저를 조사하는 실험군으로 45의 치아를, 레이저를 조사하지 않는 15개의 치아를 대조군으로 선정한 후, 촉각, 압축공기, 찬물의 자극을 가하여 상아질 지각과민을 유발시켜 그 정도를 NRS(Numerical Rating Scale)를 사용하여 평가하였고, LLLT(Low Level Laser Therapy) 중 Gallium Arsenium을 매체로 사용하는 반도체 레이저를 7(500)Hz의 frequency로 180초간 조사하였다. 레이저는 10회 조사되었으며, 상아질 지각과민도의 증감을 NRS를 이용하여 평가한 결론은 LLLT조사의 횟수가 증가할수록 지각과민의 제거에 효과가 있으므로 치주치료 후 가장 흔한 합병증인 지각과민을 제거하는데 도움이 된다 하겠다.

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- Abstract

Clinical Effect Of Low Level Laser Therapy In The Treatment Of
Dentin Hypersensitivity Following Periodontal Surgery

 

Nam Yun Kim, Sung Bin Lim, Chin Hyung Chung
Dept. of Periodontology, College of Dentistry, Dan Kook University

Root surface exposure due to gingival recession after periodontal surgery, dentin exposure after root planning elicit pain response when exposed to mechanical, heat, chemical or osmotic stimulation. Especially, patients treated with periodontal surgery, show high frequency and there have been reports showing the 1 out of 7 patients have dentin hypersensitivity. There have been many studies on the clinical effects of various materials on the treatment of dentin hypersensitivity. but, none could provide absolute clinical efficacy.
In this study, 45 teeth from 30 patients, who had had periodontal surgery and showed dentin hypersensitivity after surgery were chosen for the experimental group and they were illuminated with laser, 15teeth were chosen for the control group and they were not exposed to laser. After this dentin hypersensitivity was elicited by tactile, compressed air, cold water and then, the degree was evaluated using NRS(Numerical Rating Scale). And during LLLT(Low Level Laser Therapy) semiconductor laser using Gallium Arsenide as a diode was illuminated for 180 seconds at a frequency of 7(500Hz). This therapy was done 10 times, and each time the changes in dentin hypersensitivity was evaluated using NRS.

The results were as follows :

1. After treat with LLLT on dentin hypersensitivity due to periodontal surgery, 22.2% showed total loss of dentin hypersensitivity, 60.0% showed loss of tactile dentin hypersensitivity, 48.8% showed loss of compressed air dentin hypersensitivity, 22.2% showed loss of cold water dentin hypersensitivity.
2. As a result of clinical evaluation of dentin hypersensitivity using NRS, there was significant increase in improvement of dentin hypersensitivity in the experimental group compare to the control group(P<0.05). And there was almost no natural loss of dentin hypersensitivity in the control group.
3. In comparison of the stages of evaluation, there was significant difference in between experimental and control group. After the second visit(P<0.05), and the difference increased with each visit.

Key word : Dentin Hypersensitivity, Gingival Recession, Low Level Laser Therapy

 

저출력 레이저 조사가 PC12 신경 세포 증식과 분화에 미치는 영향

단국대학교 의과대학 재활의학교실, 1동국대학교 의과대학 재활의학교실
주형욱, 이성재, 현정근, 김병희, 박원범, 이창호 ,권범선1

Effect of Low Power Laser Irradiation on the Proliferation and Differentiation of PC12 Nerve Cells Hyung Wook Joo, M.D., Seong Jae Lee, M.D., Jung Keun Hyun, M.D., Byung Hee Kim, M.D., Won Beom Park, M.D., Chang Ho Lee, M.D. and Bum Sun Kwon, M.D.1 Department of Rehabilitation Medicine, Dankook University College of Medicine, 1Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Dongguk University College of Medicine
Objective: We examined the effect of low power laser ir - radiation (LPLI) on the proliferation and differentiation of PC12 nerve cells. Method: After seeding 4×105 PC12 nerve cells each in the 24 well-culture dishes, we cultured them for 6 days with RPMI1640 media. LPLI (650 nm, 5 mW, 5 sec) was applied for 1 day, 2 days and 3 days (1, 2 and 3-day-LPLI groups) consecutively. For the degree of proliferation of PC12 nerve cells, we compared the total cell number at 6th day after LPLI by MTT cell proliferation assay. For the degree of differentiation, we compared the length of neurite outgrowth and the expression of RT97 at 6th day after adding nerve growth factor on each group.	Results: The total cell numbers were increased significantly after LPLI, but those increments were not significant among 1, 2, and 3-day-LPLI groups. The numbers of the differentiated PC12 nerve cells and the expressions of RT97 were diminished serially according to the number of days of LPLI. Conclusion: We conclude that LPLI increased the proliferation and decreased the differentiation of PC12 nerve cells. We could suggest that single or short-term use of LPLI on the injured nerve should be helpful for enhancing the neural regeneration in vivo. (J Korean Acad Rehab Med 2005; 29: 419-423)
Key Words: Low power laser, Neural regeneration, PC12 nerve cell, RT97

 

서 론

저출력 레이저는 생체자극(biostimulation)을 통해 세포 내의 환경들을 변화시킬 수 있는 특징이 있어3) 다양한 근골격계 질환과 신경계 질환에 적용된 바 있다.4) 현재 저출력 레이저 치료는 대부분 통증과 관련된 분야에서 사용되고 있으나 조직의 재생과 관련된 연구들도 활발히 진행되고 있다.17,19,20,23) 본 교실에서는 흰쥐의 좌골신경을 실험적으로 손상시키고 신경 재생 과정에서 저출력 레이저를 조사하여 운동기능이 조기에 호전되고 세포면역학적으로는 신경재생의 지표가 될 수 있는 Growth associated protein-43의 발현이 신경 재생의 초기 단계에서 유의하게 증가함을 밝힌 바있다.1) 그러나 저출력 레이저 치료로 최종적인 운동기능의 향상을 유도하지 못하였다. 저출력 레이저의 안정성이 이미 확보되어 있으므로 일부에서는 손상된 신경의 치료에 저출력 레이저를 사용하고 있으나, 아직까지 치료 효과에는 이견이 있다.2,8)
근모세포의 경우 저출력 레이저를 조사하여 증식을 유도한 연구가 있으나5,20) 신경 세포의 경우 in vitro 연구가 미미하다. Van Breugel와 Bar23)는 슈반 세포(Schwann cell)에 저출력 레이저를 조사할 경우 총 조사량에 비례하여 세포의 증식이 증가함을 보고하였고, 슈반 세포는 말초 신경 재생에 있어 중요한 역할을 하므로 저출력 레이저 조사로 신경재생을 유도할 수 있을 것이라고 하였으나 아직까지 운동신경원이나 신경절 세포를 대상으로 한 세포 수준의 연구는 없었다. 본 연구에서는 말초 신경 재생에 관한 연구에 사용되고 있는 PC12 신경 세포주를 이용하여 저출력 레이저 조사가 신경 세포s의 증식과 분화에 미치는 영향을 알아 보고자 하였다.

연구대상 및 방법

1) PC12 신경 세포 증식을 위한 실험

흰쥐 갈색세포종(pheochromocytoma)에서 분리한 신경세포주인 PC12 신경 세포(American type culture collection, ATCC)를 24 well 배양기에 각각 4×105개씩 분주하고 RPMI1640 배지에서 6일간 배양하였다. PC12 신경 세포를 분주한 후 24시간마다 파장 650 nm, 출력 5 mW의 반도체 레이저(Mega Medical Inc., Korea)를 직경 10 mm의 프루브(probe)를 이용해서 5초 동안 지속형 레이저(continuous laser)를 조사하였다. 저출력 레이저 조사는 배양기의 공기차단 덮개(air-tight cover) 위에서 24 well 크기에 맞추어 일정한 높이에서 조사하였다.
실험군을 저출력 레이저를 1회만 조사한 군(1-day-LPLI group), 2일에 걸쳐 2회 조사한 군(2-day-LPLI group), 3일에 걸쳐 3회 조사한 군(3-day-LPLI group)으로 나누었다. 저출력 레이저를 조사하지 않은 군을 대조군으로 하였고, 대조군의 경우도 실험 조건을 동일하게 하기 위하여 3회에 걸쳐 같은 시간 동안 저출력 레이저를 출력하지 않는 레이저 빔 프루브를 적용하였다. 세포 분주 후 6일째 총 PC12 신경 세포의 수를 MTT cell proliferation assay를 통하여 측정하여 일원배치 분산분석 기법으로 각 군 간의 평균을 비교하였고 p value가 0.01 이하인 경우를 통계학적으로 유의한 것으로 판정하였다.

2) PC12 신경 세포 분화를 위한 실험

PC12 신경 세포를 24 well 배양기에 4×105개씩 분주하고 RPMI1640 배지에 신경 성장 인자(nerve growth factor, NGF) 25 ng/ml를 첨가하여 배양하였다. PC12 신경 세포 분주 후 24시간마다 위와 같은 방법으로 저출력 레이저를 조사하여 1회 레이저 조사군, 2회 레이저 조사군, 3회 레이저 조사군으로 나누었다. 분화의 정도는 단위 면적 당 분화된 PC12 신경 세포의 수로 측정하였다. 역상 현미경(inverted microscope)하에서 배양기저에 부착되어 신경돌기(neurite)를 내고 있는 PC12 신경세포가 분화된 세포이고, 단위면적(500 μm2) 당 분화된 세포의 수를 측정하여 같은 방법으로 평균을 비교하였다. 이와 함께 신경 세포 분화의 지표로 사용할 수 있는 RT97의 발현 정도를 Western blot analysis 방법으로 각각의 실험군에서 측정하였다. 일차 항체로는 mouse antiserum RT97 항체(Hybridoma Bank, Korea)를 사용하였다.

결 과

PC12 신경 세포 분주 후 6일째 세포 수는 1회 레이저 조사군이 0.88×106개, 2회 레이저 조사군이 0.98×106개, 3회 레이저 조사군이 1.04×106개로서 대조군의 0.48×106개 보다 유의하게 증가하였다. 그러나 세 가지 레이저 조사군 간 PC12 신경 세포 수에는 의미 있는 차이가 없었다(Fig. 1). 신경 성장 인자 투여 후 단위 면적 당 분화된 PC12 신경세포의 수는 1회 레이저 조사군이 236.0±46.3개이고, 2회 레이저 조사군이 112.5±11.2개이고, 3회 레이저 조사군이 58.6±9.8개로 저출력 레이저 조사 일수에 따라 유의하게 감소하였다(Fig. 2A). Western blot analysis 상 RT97 면역 활동성(immunoreactivity)의 발현 정도는 레이저 조사 일수에 따라 감소하였다(Fig. 2B).

Fig. 1. Total cell number after low power laser irradiation (LPLI) assessed by MTT cell proliferation assay. Total cell number of each LPLI group was significantly compared with that of control(p＜0.01). Total cell number of each LPLI group was not significantly different.

Fig. 2. The number of differentiated PC12 nerve cells (A) and Western blot analysis with RT97(B) after adding NGF. The number of differentiated cells was significantly decreased after low power laser irradiation (LPLI) (p＜0.01) and the expression of RT97 immunoreactivities was also serially decreased according to the number of LPLI days.

고 찰

손상된 말초신경의 치료는 주로 외과적인 치료법이 사용되어 왔는데 심한 손상으로 자발적인 신경재생이 안 되는 경우에 신경접합술 등이 사용되어 왔다.11) 그러나 이 방법으로는 감각저하나 근위축 등의 후유증을 완전히 예방할 수 없어서 최근 손상된 신경에 향신경성 요소(neurotrophic factor)를 주입하거나6,14,15,26) 배양된 줄기세포를 이식하는 연구들이 있었으나12,22) 그 효과에 대해서는 아직 논란의 여지가 있는 실정이다.15,22,26) 저출력 레이저는 과거에는 주로 근골격계 손상이나 동통, 염증 등을 치료하기 위한 목적으로 사용하는 물리치료의 하나로 인식되어 왔으나, 1980년대부터는 저출력 레이저만의 특징적인 생물학적인 반응, 즉 생체자극에 관한 기전을 밝히기 위한 연구가 진행되었다. 저출력 레이저는 in vitro 실험에서 중추 신경세포 증식이 성공적으로 증명되어 임상적용의 가능성을 보였고,25) 그 동안의 in vivo 실험 결과에 따르면 저출력 레이저가 신경의 기능회복과 회복된 기능의 유지, 손상된 신경주위에 형성된 반흔 조직들의 감소, 손상된 말초신경에 연결된 척수신경의 퇴화 방지에 효과가 있으며 손상된 축삭의 성장과 수초 형성을 촉진시켜 손상된 말초신경이 재생되는 과정을 촉진한다고 알려져 있으나17-19) 아직까지 임상 적용에는 이견이 있다.2,8)
손상된 말초신경의 재생을 위해 저출력 레이저를 사용할 경우 파장의 길이(wave length), 파장의 형태(wave pattern; continuous vs pulsed), 레이저 조사량(laser dosage) 등이 치료 결과에 영향을 미친다고 알려져 있다.18) 이 중에서도 저출력 레이저의 조사량이 신경 세포에 생물학적 변화를 좌우하는 가장 중요한 요소로 알려져 있고 가장 많은 연구가 있었다.2,13,16,24) 그러나 이상의 모든 연구는 일회의 레이저 조사량에 초점을 맞추어 연구되었으며 임상 적용 시 중요할 것으로 여겨지는 ‘언제 레이저 치료를 시작하는지’와 ‘얼마나 자주 레이저 치료를 해야 하는지’에 관한 연구는 전무한 상태이다. 일반적으로 저출력 레이저 치료는 신경 손상 후 빨리 시작하는 것이 효과적이라고 알려져 있고, Rockind와 Quaknine18)은 중추 및 말초 신경계의 저출력 레이저 치료에 관한 논문에서 신경손상 후 조기에 저출력 레이저 치료를 시작하는 것이 좋다고 언급하였으나 명확한 증거를 제시하지는 않았다. 반면에 반복해서 레이저 치료를 해야 할지에 관한 연구는 전무하지만 현재까지의 대부분의 연구는 신경 재생을 위한 저출력 레이저 치료는 일정한 시간 간격으로 수 차례 반복해서 적용되고 있다. 그러나 과거의 연구 결과가 저출력 레이저 조사 횟수나 조사량이 신경재생의 정도와 비례하지 않고 있다는 점을 주목할 필요가 있다. 본 연구가 in vitro 실험이기는 하지만 반복된 저출력 레이저 조사가 신경세포 분화를 저해하는 결과를 보였으므로 과거 반복적으로 장기간 저출력 레이저 치료를 하였으나 신경재생 효과를 얻지 못한 연구들을 원인 요소로 반복적인 저출력 레이저 조사를 생각해 볼 수 있겠다.
세포 수준의 레이저 연구에서 저출력 레이저의 조사 시간은 연구자 간에 차이가 있다. Ben-Dov 등5)은 근모세포의 하나인 위상 세포(satellite cell)에 3초간 저출력 레이저를 조사하여 최대의 증식을 얻었다고 하였고, Van Breugel과 Bar23)는 슈반세포에 2분간 저출력 레이저를 조사하여 50%가량의 세포 증식을 유도하였다고 하였다. 본 연구에서는 5초간의 저출력 레이저를 조사하였는데 열 효과를 피하기위하여 사전 연구에서 세포의 증식과 분화가 유의하게 변화하는 최소한의 시간으로 정하였다. 일반적으로 저출력 레이저는 고출력 레이저와 달리 열 효과가 없는 것으로 알려져 있으나 세포 수준에서 아직까지 입증되지 않은 상태이므로 최소한의 레이저 조사시간을 선택하였다. PC12 신경 세포는 흰쥐의 갈색세포종에서 분리한 세포주로서 말초
신경 재생에 관한 연구에 많이 사용되는 세포주이며,7) 분화과정에서 발현하는 RT97의 면역활동성은 흰쥐의 후근 신경절이나 감각 신경원의 표식자로 사용될 수 있다.9,10) RT97은 phosphorylated 200 kDa에 선택적인 것으로 알려져 있으나 다양한 neurofilament (NF) subunit에 반응성을 보여 NFM, NF-H, microtubule associated protein 1B (MAP1B), tau 항체에 반응하고 신경계 발달과정에서 조절되므로 신경계 발달과 재생의 연구에 사용할 수 있다.21) 본 연구에서도 PC12 신경 세포가 분화되어 신경 돌기를 내고 세포의 수와 RT97의 발현 정도가 비례하여 현미경 하의 형태학적 변화를 정량적으로 확인할 수 있었다. 저출력 레이저를 조사하지 않은 대조군의 경우도 신경 성장 인자를 투여하여 레이저 조사군과 비교한 바 있으나 분화된 세포의 수와 RT97의 발현 정도가 1회 및 2회 레이저 조사군에 비해 적었고 3회 레이저 조사군보다 많았다. 이는 대조군의 경우 저출력 레이저를 조사하지 않았기 때문에 실험군에 비하여 레이저 조사로 인한 세포 증식이 이루어지지 않아서 생긴 결과로 생각 되었기 때문에 혼란을 피하기 위하여 본 연구 결과에 제시하지 않았다.
세포의 증식과 분화는 상반된 생물학적 반응으로 알려져 있고, Ben-Dov 등5)의 근모세포를 이용한 레이저 연구에서도 저출력 레이저가 위상세포의 증식을 촉진하고 분화는 지연시킨다고 하였다. 본 연구 결과인 저출력 레이저가 PC12 신경 세포를 증식시키지만 분화는 억제시킨다는 것은 다소간 예상된 결과이다. 그러나 반복적인 저출력 레이저 조사가 PC12 신경 세포의 증식을 더 이상 유도하지 못한 점과 1회 레이저 조사군의 축삭의 길이가 대조군과 차이가 없었던 점은 주목할 만한 결과이었다. 이 결과는 신경재생을 위한 저출력 레이저 치료를 할 경우 반복적으로 장기간 치료하는 것보다 일회성 혹은 단기간의 레이저 치료가 더욱 효과적일 수 있음을 시사한다고 하겠다. 또한 저출력 레이저를 사람에게 적용할 때 치료의 목표가 되고 있는 신경이 피부와 피하 및 근육 등에 가려져 저출력 레이저 효과가 이에 미치지 못한다는 어려움이 있으므로 임상적으로는 신경 접합술이 필요한 환자의 노출된 신경을 대상으로 일회의 저출력 레이저 치료가 효과적일 가능성이 있겠다. 향후 동물실험을 통하여 손상된 신경이 노출된 상태에서 일회의 저출력 레이저 치료를 하여 신경재생을 유도할 수 있는지에 관한 연구가 필요할 것이며, 이와 함께 반복적인 저출력 레이저 치료와 일회성 혹은 단기간의 저출력 레이저 치료가 차이가 있는지에 관한 연구가 필요할 것으로 생각한다.

결 론

저자들은 저출력 레이저 조사가 PC12 신경세포의 증식을 유도하였고 분화를 억제하는 효과가 있다는 결과를 확인할 수 있었다. 세포 증식의 정도는 레이저 조사 횟수에 관계없이 일정하였으나, 세포 분화 억제는 레이저 조사 횟수에 반비례하였다. 이상의 in vitro 실험 결과를 토대로 손상된 신경 재생을 위한 저출력 레이저 치료를 할 경우 반복적인 저출력 레이저 조사보다는 일회성 혹은 단기간의 저출력 레이저 조사가 보다 효과적일 수 있다.

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접수일: 2005년 2월 1일,게재승인일: 2005년 7월 8일
교신저자: 권범선, 경기도 고양시 일산구 식사동 814
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이 논문은 2002년도 한국학술진흥재단의 지원에 의하여 연구되었음(KRF-2002-003-E00127)