м

Дмитровская

ул Руставели, 14 стр.9

м

Пролетарская

Волгоградский пр-т, 4А 1 под, 2эт

Гарантия на импланты
25 лет

Принимаем пациентов
из регионов

Врачи с 20-летним стажем

Другие научные публикации
Стоматология научные публикации Препарирование полостей с помощью лазеров (Часть II)

Препарирование полостей с помощью лазеров (Часть II)

10 Мая 2016

Roeland Jozef Gentil De Moor, Professor and Head of Department, Department of Operative Dentistry and Endodontology, Dental School, Ghent University, Ghent University Clinic, Belgium Katleen Ilse Maria Delm Assistant Professor, Department of Operative Dentistry and Endodontology, Dental School, Ghent University, Ghent University Clinic, Belgium

CO2 лазер

Инфракрасное излучение CO2 лазера приближено к спектру поглощения некоторых апатитов (рис. 4).56 Этот тип лазера может работать на дискретных длинах волн между 9 мкм и 11 мкм, которые соответствуют специфическому ротационному колебательному энергетическому переходу молекул CO2 в стандартном газообразном состоянии.

Существует 4 основных диапазона излучения с центрами в 9.3 мкм, 9.6 мкм, 10.3 мкм и 10.6 мкм, каждый из которых состоит из нескольких отдельных ротационных линий. При длине волны 9,6 мкм энергия хорошо поглощается эмалью (излучение, которое приближено к спектру поглощения некоторых апатитов, преимущественно фосфатов и карбонатных групп).48,50,54,86

Сегодня CO2 лазер обычно используется в медицине и стоматологии на длине волны 10,6 мкм, которая также хорошо поглощается минералами.

Однако волны длиной 9,3 и 9,6 мкм поглощаются на порядок лучше, чем стандартные для CO2 лазера волны в 10,6 мкм. Поэтому тогда, когда необходимо кратковременное и эффективное нагревание твердой ткани (например, для предотвращения кариеса с помощью лазерной технологии) предпочтительными являются длины волн 9,3 и 9,6 мкм.48,50,54,55,57,191

Для достижения схожего кариес-ингибиторного эффекта на длине волны 10.6 мкм, нужно 14-кратное повышение мощности по сравнению с длиной волны 9.6 мкм.48 Будучи одной из первых доступных лазерных систем, CO2 лазер рано начал рассматриваться как инструмент для удаления твердых тканей. Неутешительные предварительные результаты исследований были подтверждены в 1980-х.122,141

Луч CO2 лазера доставляется по полому волноводу в непрерывном или импульсном режиме, фокусировка лазерной энергии на операционном поле происходит в бесконтактном режиме. Отсутствие тактильного контакта может рассматриваться как недостаток. Световая энергия CO2 лазера, используемая в настоящее время, хорошо поглощается водой (уступая только эрбиевому лазеру), и лучше других лазеров поглощается гидроксиапатитами (примерно в 1000 раз лучше, чем энергия эрбиевого лазера).

Поэтому необходимо ограждать от случайного попадания луча структуры зуба, смежные с оперируемыми мягкими тканями; обычно защита обеспечивается помещением в борозду металлического инструмента.34 Энергия CO2 лазера (имеющиеся в продаже работают на длине волны 10,6 мкм) гораздо лучше поглощается коллагеном, нежели водой, непосредственно нагревая ткань.

Микроструктурные изменения в эмали и дентине выражаются в оплавлении поверхности, приобретающей глянцевый вид, поверхностном испарении, карбонизации коллагеновой матрицы, повторной кристаллизации 24,139,160 и сепарации эмали и дентина.31

Излучение в постоянном режиме и система доставки излучения CO2 лазера ограничивают его использование для препарирования твердых тканей, так как лазерные импульсы большой протяженности с низкой пиковой мощностью могут вызывать карбонизацию и растрескивание структур зуба.64,146.

Таким образом, использованиея CO2 лазера для препарирования твердых тканей ограничено неконтролируемым повышением температуры.130,171 Для аблации минеральных структур более эффективен импульсный, чем постоянный режим CO2 лазера.

На аблацию тканей влияют мощность, частота следования импульсов и время воздействия. Из-за меньшего распространения тепла, импульсное излучение CO2 лазера повреждает зоны меньшего размера, чем постоянное, эффект сильно зависит от оптических свойств облучаемой ткани. В более поздних исследованиях, рассматривающих суперимпульсный CO2 лазер, работающий на волне длиной 9,6 мкм, отмечается уменьшение термических эффектов и ограниченная реакция со стороны пульпы.135

Однако в то время, как использование высокоскоростных боров для обработки эмали и дентина приводит к образованию четко очерченных границ препарирования с характерными бороздками, облучение CO2 лазером не создает четких границ и может формировать шероховатые поверхности на дне полости.131

Признаки карбонизации и растрескивания не обнаруживаются.132

Импульсное излучение CO2 лазера с низкой мощностью может модифицировать эмаль и дентин с формированием более кислотоустойчивых дентальных структур.48,58,82,163,179

Эти изменения менее значительны, чем наблюдаемые у лазеров в непрерывном режиме. Кроме того, CO2 лазер может быть полезен в лечении гиперчувствительности шеек зубов без термического повреждения пульпы.162,190

TEA CO2 лазеры

Для уменьшения термических эффектов от излучения CO2 лазера было предложено использовать короткие импульсы продолжительностью от нескольких сотен наносекунд до микросекунд.57,59,177 Наиболее эффективный для аблации твердых тканей краткоимпульсный

CO2 лазер – ТЕА (Transverse Excited Atmospheric Pressure) лазер (импульсы 0.1–0.2 мкс, длина волны 9.3, 9.6, 10.3, 10.6 мкм, частота следования импульса несколько Гц, обеспечивает пиковую мощность в гигаваттном диапазоне).152

Этот газовый CO2 лазер использует поперечный поток газа, работая с более высоким давлением, чем другие газовые лазеры (обычно близким к атмосферному давлению), и его эффект разительно отличается от эффекта использования обычных CO2 лазеров.47,57,177 ТЕА CO2 лазер делает возможным создание полостей анатомической формы с ровными поверхностями стенок136, температурные режимы контролируются, обеспечивая таким образом безопасность пульпы.57,65

Как отмечалось ранее, энергия CO2 лазера хорошо поглощается водой и гидроксиапатитом твердых тканей зуба. Эффективность аблации снижается при сокращении длительности импульса

. При использовании ТЕА CO2 лазера с длинными импульсами оплавление поверхности по прежнему наблюдается, но термические эффекты могут быть значительно уменьшены применением короткоимпульсных CO2 лазеров.

Исследование тканей, подвергшихся воздействию наносекундных импульсов ТЕА CO2 лазера, под гистологическим и оптическим микроскопом подтвердило образование четко очерченных полостей без зон карбонизации и растрескивания, за исключением частичной обструкции дентинных канальцев в нижней части полости.59 По имеющимся сообщениям поверхность полости сравнима с теми, которые получаются при использовании обычных техник препарирования.152 Однако более поздние исследования136 продемонстрировали появление беловатых структур в углах полученной с помощью лазера полости.

Дальнейший анализ с помощью сканирующей электронной микроскопии подтвердил рекристаллизацию и запечатывание структур эмали. С другой стороны, подвергнутые воздействию лазера поверхности дентина имеют дефект, связанный с карбонизацией – в углах полости наблюдаются зернистые структуры.

Более того, присутствие тонкого нерегулярного базофильного слоя по границе дефекта, обнаруженного при гистологическом исследовании, демонстрирует наличие термических повреждений во время лазерного препарирования.

Также под микроскопом видно оплавление поверхности и запечатывание дентинных канальцев. Есть основания полагать, что эти морфологические изменения возникают из-за выделения тепла во время лазерного воздействия на дентинные поверхности.136

Устройства с экстремально короткими импульсами хорошо подходят для модификации поверхности и упрочнения зубной эмали для повышения резистентности к кариесу.65 В качестве побочного эффекта аблации прилежащие к препарированной полости участки за счет лазерного нагрева становятся более устойчивым к кислотному воздействию, соответственно увеличивается их резистентность к будущим поражениям.97,189

Прежде, чем TEA CO2 лазеры начнут широко использоваться в стоматологии, необходимо внесение в них улучшений. Уменьшение времени иррадиации чрезвычайно важно для минимизации термического повреждения.

Разработка волоконной системы доставки излучения расширит возможности клинического применения этого типа лазеров. Ho:YAG лазер. Энергия Ho:YAG лазера поглощается водой в 120 раз лучше, чем излучение Nd:YAG лазера, и при использовании высоких пиковых мощностей она может испарять твердую кальцифицированную ткань.

Однако, несмотря на то, что раньше считалось, что Ho:YAG лазер подходит для удаления твердых тканей в стоматологической практике, поглощение излучаемой им энергии зубными структурами мало. Исследование, проведенное Niemz и соавт.141 продемонстрировало появление фрактур эмали длиной 3 мм, которые вызывались термическими эффектами Ho:YAG лазера.

Из-за этого существенного теплового повреждения показания для удаления ткани зуба были пересмотрены. В наши дни гольмиевые лазеры не производятся в широкий масштабах. Несмотря на это, лазеры с данной длинной волны используются в хирургических вмешательствах благодаря малой глубине проникновения.130

Er:YAG И Er,Cr:YSGG лазеры

Энергия этих двух лазеров (Er:YAG 2.94 мкм / Er,Cr:YSGG 2.79 мкм) максимально поглощаема водой среди всех длин волн, применяющихся в стоматологии, и имеет высокую связываемость с гидрокисапатитами (фото 4)25,79,164 Энергия лазера поглощается гидроксильными радикалами в кристаллах апатита и водой, содержащейся в кристаллических структурах зуба (примерно 1200°C).92,121

Во время обработки лазером вода нагревается и испаряется, создавая высокое давление пара, который вызывает микровзрывы ткани зуба ниже ее точки плавления.159 Испарение воды внутри минерального субстрата приводит к тому, что окружающий материал, образно говоря, уносится взрывами.103 Этот механизм удаления дентина и эмали называется термомеханическим процессом, фототермической фрагментацией или аблацией.

Импульсный режим работы обеспечивает максимум энергии для создания взрывного расширения, при этом некоторые лабораторные исследования показывают, что температура пульпы обрабатываемого зуба во время лазерного лечения может повышаться до 5°C.61,99 Полностью избежать переноса тепла не представляется возможным даже несмотря на то, что большая часть энергии поглощается водой, поэтому необходимо охлаждение водяным спреем. При достаточном охлаждении термического повреждения пульпы можно избежать.27,113,143

По разным сообщениям при различных условиях лечения рост температуры составляет 3°C,79,174 4°C15,17,27 и 5°C143. Поскольку перенос тепла в значительной степени зависит от дли тельности и формы импульса необходимое количество водяного спрея варьируется не только от системы к системе, но и в зависимости от типа лечения. Если области препарирования достигает недостаточное количество спрея (например, из-за блокирования краями полости), сохраняется опасность повреждения пульпы.

На сегодняшний день об иммуно-гистохимических различиях между пульпой после обычного и Er:YAG лазерного лечения не сообщается.169 Более того, в литературе обсуждаются позитивные эффекты действия лазера на регенерацию пульпы.84,168 При этом существует противоречение в результатах, полученных в исследованиях Tanabe и соавт.169 и Inoue и соавт.,83 несмотря на то, что в обоих случаях использовались лазеры от одного производителя на молярах крыс. Inoue и соавт.,54 обнаружили изменения с помощью электронной микроскопии, Tanabe и соавт.169 использовали микроскоп с меньшим увеличением.

Стоит подчеркнуть, что длительность импульса, равная 50 миллисекунд, использованная Inoue и соавт.,83 слишком велика для препарирования с малым воздействием – много больше, чем длительность импульса, используемая сегодня (80-250 микросекунд). Эти результаты показывают, насколько успешное лазерное препарирование зависимо от точности, навыков и образования оператора; очевидно, что работа должна вестись таким образом, чтобы минимизировать потенциальные повреждения.130

Серьезных термических побочных эффектов, таких как растрескивание, оплавление и обугливание обрабатываемых структур и окружающих тканей можно избежать при использовании водяного охлаждения.2,16,83,93,167,170 Лазерное удаление структуры зуба сопровождается типичными хлопающими звуками. Высота и тон звука связаны с распространением акустической ударной волны в зубе, они различаются в зависимости от наличия или отсутствия кариеса. Эта особенность помогает пользователю на слух определять, что удаление кариеса закончено.134

Напротив, лазерная Er,Cr:YSGG система, работающая в импульсном режиме с сапфировым наконечником, находящимся в смеси воздуха и водяного спрея,69,81 создает громкий щелкающий звук даже тогда, когда нет контакта с какими-либо структурами в полости рта благодаря эффекту, в котором лазерная энергия называет воздух и воду непосредственно перед наконечником.

В Er,Cr:YSGG лазере энергия придает атомизированным молекулам воды дополнительное ускорение, разгоняя их до более высоких скоростей, из-за чего возникает эффект «гидрокинетической резки».172 Тем не менее, высокоскоростная фотография и научная литература не в состоянии подтвердить наличие гидрокинетического эффекта в качестве реального механизма лазерной аблации.77,150,151

Поэтому для обеих лазерных систем эмаль удаляется практически одинаковым способом: взрывное подповерхностное расширение содержащейся в тканях воды.151 Freiberg и Cozean143 заключают, что «если гидрокинетический эффект существует, он не эффективен на твердых материалах, которые не содержат воды, и не оказывает сколь-либо значительного влияния на аблацию дентальной эмали»

Также Er,Cr:YSGG лазер требует большей мощности для удаления твердых тканей, чем Er:YAG –аблация начинается при мощностях от до 10 до 14 Дж/см2 .6 Порог аблации у Er:YAG лазеров находится в диапазоне от 6 Дж/см при 100 мкс импульсах до 10 Дж/см2 при импульсах 700 мкс.4

Поэтому наиболее эффективными из всех известных систем для удаления твердой ткани зуба являются Er:YAG лазеры.18

Препарирования, выполненные с помощью Er:YAG и Er,Cr:YSGG лазеров, имеют характерную меловидную поверхность при работе на эмали. Микроморфология эмали, подвергшейся лазерной обработке, демонстрирует ретенционный узор, схожий с тем, который получается после кислотного протравливания; с сохранением анатомических особенностей структуры эмали.46,165

До 2000 года для достижения эффекта аблации применялись низкие уровни мощности.153 Затем они повышались, но со временем за счет лучшего понимания адгезионных процессов и модификации поверхности в результате аблации снова стали использоваться более низкие значения, поскольку это позволяет избежать обочных термических эффектов, таких как витрификация, рекристаллизация, оплавление и образование трещин.52,60

В настоящее время разработка новых эрбиевых систем основывается на более высокой мощности и более высокой частоте следования импульсов.

Теоретически термическое повреждение тканей невелико, если мощность высока, а время взаимодействия с тканью мало: например, Q-switched Er:YAG лазеры работают с длиной импульса меньшей, чем время термической релаксации тканей мишени.

Однако Dayem и соавт.38 обнаружил, что наносекундные импульсы Er:YAG лазеров, применяемые при высокой мощности и высокой частоте следования приводят к образованию трещин по краям и на дне кратера из-за резкого подъема температуры и/или индуцирования стресса.

Наоборот, существующие Er:YAG лазеры считаются очень эффективными, хотя уменьшенное время выделения энергии коротких импульсов приводит к меньшему нагреванию, и пороговая энергия аблации снижается.

Для обработанного дентина типична кратерообразная поверхность и яркая выраженность открытых дентинных канальцев. Большинство канальцев после аблации остается открытыми, поверхности в целом чистые, без трещин и со слабо выраженным или отсутствующим смазанным слоем.

Испарение интертубулярного дентина больше, чем перитубулярного, в результате чего образуется кольцевые структуры дентинных канальцев.44,87,173 Снимки, сделанные с помощью сканирующей электронной микроскопии показывают, что после лазерного воздействия возникает поверхность, которая улучшает ретенцию реставрационных материалов.20

С другой стороны, присущая Er:YAG лазеру селективная аблация богатого коллагеном интертубулярного дентина в сочетании с фототермическим эффектом вызывает декомпозицию органического материала и деградацию, деформацию и даже плавление коллагеновых волокон до такой степени, что это может впоследствии помешать интердиффузии мономеров композитных материалов.29,148,156

Кроме того, оплавленные области поверхности могут приводить к снижению проницаемости дентина и уменьшению кислотной резистентности, 9,29,44, 72, 87, 145,148,155 вызываемыми денатурацией коллагеновой сети.

Этот процесс повышает растворимость и энзимную восприимчивость органической фазы и уменьшает неорганическую фазу субстрата, поскольку их компоненты могут быть покрыты денатурированным коллагеном вследствие избыточного нагрева во время препарирования полости.145 Оплавление, рекристаллизация и более существенные морфологические изменения подвергшейся лазерной обработке поверхности воз можно вызываются более высокими значениями мощности.

Это приводит к существенному подъему температуры поверхности и может вызвать необратимое термическое воздействие на пульпу. Таким образом, при использовании эрбиевых лазеров несколько физических факторов влияют на эффективность и качество аблации и определяют состояние остающейся ткани. Они могут быть разделены на две группы: свойства материала и свойства лазерного света.

Только параметрами второй группы можно манипулировать, т.к. свойства материала определяются природой (таблица 1). Основными физическими факторами, влияющими на эффективность и качество аблации (т.е. минимизацию сопутствующих негативных эффектов) являются мощность и длительность импульса ,35,37,63,88,103,120,,125,161,188 пространственные и временные характеристики излучения 130, длина волны, пространственное распределение и процентное содержание в материале воды.

Так же важны следующие факторы, время иррадиации, 26 водяное охлаждение,102,121,130 толщина водяного слоя на поверхности ткани, 126 и расстояние доткани-мишени. Излучение Er:YAG лазера также способно уменьшать кислотную растворимость и повышать усвоение фтора. Использование обеих длин волн Er:YAG и Er,Cr:YSGG лазеров для профилактики кариеса предполагает использование мощности энергии ниже порога аблации, имея в виду не аблацию или оплавление поверхности зуба, а изменение ее структуры или химического состава.

Поэтому профилактические эффекты в сочетании с препарированием полостей должны интерпретироваться с осторожностью, в этом вопросе до сих пор существуют противоречия.3,5,7,8,28,91,105,106 Недавние исследования подчеркивают роль органической матрицы в вызванном лазером замедлении диффузии эмали как части кариес-защитного эффекта лазера за счет укрепления кристаллической структуры эмали.115,11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Er:YAG лазер является одним из наиболее подходящих типов лазера для препарирования полостей. Его эффективность в удалении зубной ткани и кариеса, особенно в дентине, очень высока. При этом он не представляет опасности для пульпы при условии использования с достаточным водяным охлаждением.

Источник: "Инновационная стоматология 1/2010" Академия инновационной стоматологии "АИСт" - http://academia-aist.ru/


Комментарии (0)
Ваш комментарий может быть первым

Для того, чтобы читать и добавлять комментарии , Вам необходимо войти на сайт