Leczenie próchnicy z wykorzystaniem lasera o długości fali 2940 nm

Według definicji Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) próchnica to proces patologiczny miejscowy pochodzenia zewnątrzustrojowego, prowadzący do odwapnienia szkliwa, rozpadu twardych tkanek zęba i w konsekwencji powstania ubytku [1]. Jest ona efektem demineralizacji składników nieorganicznych zęba, proteolizy macierzy organicznej w obecności specyficznej flory bakteryjnej [2]. Leczenie z wyboru polega na jej usunięciu za pomocą różnego typu wierteł, metodami chemo-mechanicznymi z wykorzystaniem ekskawatorów i specjalnego żelu (Carisolv), a także przy użyciu laserów do tkanek twardych.

Rozwój nowych technologii, urządzeń i materiałów stomatologicznych spowodował, że klasyfikacja próchnicy wg Blacka (I-V) jest już nieaktualna, podobnie jak jej główne założenie: „extension for prevention”, czyli rozszerzenie ubytku do strefy zdrowych tkanek dla ochrony przed rozwojem próchnicy wtórnej. Obecnie stomatologia minimalnie inwazyjna zaleca usunięcie z ubytku zębiny zainfekowanej (dentin infected), która charakteryzuje się dużą ilością bakterii w obrębie miękkiej, uszkodzonej macierzy zębinowej, nieposiadającej zdolności do remineralizacji, a pozostawienie tzw. zębiny dotkniętej (dentin affected), o częściowej denaturacji, twardej konsystencji, mniejszej ilości drobnoustrojów, która charakteryzuje się zdolnością do remineralizacji.

Możliwość usuwania tkanek twardych (zęby, kości), zdemineralizowanej zębiny, szkliwa oraz niszczenia bakterii chorobotwórczych posiadają lasery z zakresu średniej podczerwieni i długości fali około 3000 nm. Przykładami takich urządzeń są: laser Er:YAG (2940 nm) i Er, Cr:YSGG (2780 nm), które charakteryzują się dobrą absorpcją w obrębie hydroksyapatytu oraz wody (fot. 1).

W opisanym w tekście leczeniu próchnicy wykorzystano laser o długości fali 2940 nm, która charakteryzuje się o 300% wyższą absorpcją w obrębie wody w porównaniu do długości 2780 nm, co umożliwia dokładne usunięcia zainfekowanych tkanek i jest obarczone mniejszym ryzykiem urazu termicznego miazgi zęba.

Działanie rodziny laserów erbowych (2780 nm, 2940 nm) w procesie usuwania chorych tkanek zęba odbywa się poprzez ablację termomechaniczną, która powoduje wrzenie wody i powstanie mikroeksplozji, dzięki temu organiczne i nieorganiczne komponenty zęba (efekt fotomechaniczny) są odparowane [3-6]. Większość energii lasera absorbowana jest przez wodę, a tylko jej mała część przechodzi w energię cieplną, co wpływa na ograniczenie urazu termicznego (fot. 2).

Opis przypadku

Pacjentka, lat 26, zgłosiła się celem leczenia zachowawczego zębów. W badaniu podmiotowym nie stwierdzono chorób ogólnoustrojowych. Kobieta bez obciążeń genetycznych, nie przyjmowała na stałe żadnych leków. Stan higieny jamy ustnej dobry. W badaniu stomatologicznym stwierdzono kilka ubytków próchnicowych. Pacjentka zdecydowała się na tej samej wizycie na leczenie zęba 25 z wykorzystaniem lasera Er:YAG LiteTouch (Syneron, Izrael) (fot. 3).

Otwarcie ubytku próchnicowego wykonano z wykorzystaniem następujących ustawień lasera – energia: 400 mJ częstotliwość: 20 Hz, chłodzenie wodą: 100%, kąt ustawienia końcówki pracującej: 70°, rozmiar końcówki: 1,3×6 mm, odległość: 2 mm (fot. 4). Następnie wykonano usunięcie zębiny zainfekowanej do granicy zębiny dotkniętej za pomocą lasera o ustawieniach – energia: 250 mJ, częstotliwość: 30 Hz, chłodzenie wodą: 100%, kąt ustawienia końcówki pracującej: 80°, rozmiar końcówki: 1,3×6 mm, odległość: 3-10 mm (fot. 5). Zębina zainfekowana została oczyszczona za pomocą 2-proc. NaOCl celem usunięcia bakterii i uszkodzonych termicznie włókien kolagenowych (fot. 6 i 7).

Wstępnie opracowana za pomocą lasera powierzchnia szkliwa charakteryzowała się dużą nieregularnością pryzmatów, została ona zmniejszona za pomocą lasera o ustawionej energii (100 mJ, 10 Hz), a następnie wytrawiona przez 20 sekund za pomocą 37-proc. kwasu ortofosforowego celem uzyskania najlepszej adhezji materiału kompozytowego do zęba (fot. 8 i 9). W ostatnim etapie leczenia ubytek został wypełniony materiałem kompozytowym (Charisma, Heraeus Kulzer, Niemcy) (fot. 10).

Podsumowanie

Lasery erbowe w odróżnieniu od wiertła stomatologicznego umożliwiają selektywne usuwanie próchnicy, zębiny i szkliwa w zależności od różnic w wielkości energii przekazywanej do tkanki i sposobu jej opracowywania. Apel i wsp. [7] podają, że minimalna gęstość energii (fluencja) niezbędna dla zajścia procesu ablacji szkliwa wynosi 9-11 J/ cm2 i 10-14 J/cm2 odpowiednio dla lasera Er:YAG i Er, Cr:YSGG. Z kolei Lin i wsp. [8] podają, że minimalna fluencja progowa wystąpienia ablacji w zębinie dla lasera Er:YAG to 2,97-3,56 J/cm2, a dla lasera Er, Cr:YSGG – 2,69-3,66 J/ cm2. Dane te dowodzą tego, że parametry pracy lasera powinny być ustawiane w zależności od rodzaju opracowywanej tkanki, tak aby jej waporyzacja przebiegała efektywnie i jednocześnie nie prowadziła do nekrozy miazgi.

Wiązka laserowa w odróżnieniu odwiertła pozwala na usuwanie zdrowych i chorobowo zmienionych tkanek zęba w sposób selektywny, który uzależniony jest od wielu różnych zmiennych, takich jak: energia, częstotliwość, rodzaj końcówki pracującej, rozkład energii wiązki, ciśnienia sprayu wodnego, odległości końcówki od celu, długości impulsu itp. Przykładowo, stosowanie identycznych parametrów pracy lasera Er:YAG z odległości 2 mm lub 3 mm od celu powoduje spadek fluencji odpowiednio o 68% i 78% w porównaniu z pracą kontaktową [9]. Dlatego aby dobrać odpowiednią gęstość energii wiązki, którą będziemy opracowywać tkanki twarde, należy przed przystąpieniem do pracy wykonać szereg obliczeń i w ten sposób przygotować powierzchnię zęba optymalnie, tak aby miała najlepsze właściwości dla adhezji materiałów kompozytowych.

Większość badań in vitro pokazuje, że powierzchnia szkliwa naświetlana za pomocą lasera erbowego charakteryzuje się dużą szorstkością, jednakże po jej wytrawieniu uzyskujemy jeszcze lepszą adhezję do materiałów kompozytowych [10]. Nieliczne badania pokazują wyższość adhezji powierzchni naświetlanej laserem w porównaniu do powierzchni wytrawianej kwasem. Różnice te mogą wynikać z rozkładu energii wiązki lasera, odmienności w sposobie pracy i ustawienia parametrów, a także być zależne od wielkości ciśnienia cieczy chłodzącej [11-13].

Powierzchnie szkliwa i zębiny opracowane za pomocą lasera erbowego różnią się znacznie od tych opracowanych za pomocą wiertła. Naświetlanie szkliwa laserem powoduje uszkodzenie środkowych i peryferyjnych pryzmatów szkliwa, co doprowadza do powstania nieregularnej powierzchni. Powstałe nieregularności można wygładzić za pomocą wytrawiania kwasem fosforowym. Jednakże przed zastosowaniem wytrawiacza duże nieregularności w obrazie szkliwa możemy usunąć poprzez zastosowaniem lasera o niższej energii i częstotliwości padania impulsów, np. 80-100 mJ, 10 Hz.

Podobnie jak szkliwo także zębina opracowywana za pomocą lasera erbowego znacznie różni się od tej usuwanej za pomocą wiertła. Działanie lasera nie pozostawia warstwy mazistej w obrębie zębiny, jednak uraz termiczny powoduje denaturację włókien kolagenowych, co niszczy sieć włókien kolagenowych i „zakleja” przestrzenie między nimi, a to z kolei zatrzymuje przenikanie systemów łączących w głąb zębiny [14-15]. Dlatego wiele badań pokazuje mniejszą adhezję materiałów do zębiny preparowanej za pomocą lasera erbowego. Problem ten można bardzo łatwo rozwiązać, przecierając powierzchnię zębiny roztworem podchlorynu sodu, który usuwa uszkodzone termicznie włókna kolagenowe z kanalików zębinowych.

Laseroterapia coraz częściej jest standardem w gabinetach stomatologicznych. Jednakże ogromne możliwości laserów stomatologicznych wymagają od lekarzy dużej wiedzy pozwalającej na prawidłowe i bezpieczne ich stosowanie. Aby leczenie próchnicy było bezpieczne, należy dołożyć wszelkich starań, aby usuwając próchnicę z wykorzystaniem laserów o dużych mocach, nie wywołać termicznego urazu miazgi. Kluczowe dla uniknięcia uszkodzenia termicznego zęba jest nieprzekroczenie temperatury miazgi korzeniowej powyżej 5,5°C. Firoozmand i wsp. [16] stwierdzili, że wzrost temperatury podczas opracowania ubytku z wykorzystaniem lasera Er:YAG jest niższy w porównaniu do turbiny i mikrosilnika. Podobne rezultaty w swoich badaniach uzyskał także Cavalcanti i współpracownicy [17]. Szereg badań potwierdza bezpieczeństwo stosowania laserów w zabiegach leczenia próchnicy, ale pod warunkiem prawidłowego ustawienia parametrów pracy urządzenia i co nie mniej ważne właściwej pracy końcówką urządzenia laserowego.

Piśmiennictwo:

1. Pawka B., Dreher P., Herda J i wsp.: Próchnica zębów u dzieci problemem społecznym. „Probl Hig Epidemiol” 2010; 91(1):5-7.
2. Zbigniew J.: Stomatologia zachowawcza. Zarys kliniczny. Podręcznik dla studentów stomatologii. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2010.
3. Matos A.B., Azevedo C.S. i wsp.: Laser Technology for Caries Removal. Contemporary Approach to Dental Caries. „InTech”, 2012: 23.
4. Keller U., Hibst R.: Experimental studies of the application of the Er:YAG laser on dental hard substances: II. Light microscopic and SEM investigations. „Lasers Surg Med.” 1989; 9(4): 345-351.
5. Ana P.A., Bachmann L. i wsp.: Lasers effects on enamel for caries prevention. “Laser Physics” 2006; 16(5): 865-875.
6. Ramos A.C., Esteves-Oliveira M. i wsp.: Adhesives bonded to erbium:yttrium-aluminum-garnet laserirradiated dentin: transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and tensile bond strength analyses. “Lasers Med Sci” 2010; 25(2): 181-189.
7. Apel C., Meister J., Ioana R.S., Franzen R.: The ablation threshold of Er:YAG and Er:YSGG laser radiation in dental enamel. „Lasers Med Sci.” 2002;17:246-52.
8. Lin S., Liu Q., Peng Q.: The ablation threshold of Er:YAG laser and Er, Cr:YSGG laser in dental dentin. „Sci Res Essays.” 2010; 5(16): 2128-35.
9. Selting W.: Fundamental erbium laser concepts: part I. „J Laser Dent.” 2009; 17:87-93.
10. De Munck J., Van Meerbeek B. i wsp.: Micro-tensile bond strength of two adhesives to Erbium:YAG-lased vs. bur-cut enamel and dentin. „Eur J Oral Sci” 2002; 110(4): 322-329.
11. Matys J.: Shear Bond Strength –New Reports. „J Clin Diagn Res.” 2015 Jun; 9(6): ZL01.
12. Yung F.Y.W., Gutknecht N., Franzen R., Fischer H.: Shear strength of composite bonded to Er:YAG laser-prepared enamel: an in vitro comparative study. „Lasers in Medical Science” 2013;28:879-89.
13. Sagır S., Usumez A., Ademci E., Usumez S.: Effect of enamel laser irradiation at different pulse settings on shear bond strength of orthodontic brackets. „The Angle Orthodontist.” 2013; 83(6): 973-80.
14. Kameyama A., Kawada E. i wsp.: Effect of HEMA on bonding of Er:YAG laser-irradiated bovine dentine and 4-META/MMA-TBB resin. “J Oral Rehabil” 2002; 29(8): 749-755.
15. White J.M., Goodis H.E. i wsp.: Dentin Ablation Rate Using Nd-Yag and Er-Yag Lasers. „J Dent Res” 1994; 73: 318-318.
16. Firoozmand L., Faria R., Araujo M.A. i wsp.: Temperature rise in cavities prepared by high and low torque handpieces and Er:YAG laser. “Br Dent J.” 2008 Jul12; 205(1):E1; discussion 28-9. Epub 2008 Jun6.
17. Cavalcanti B.N., Lage-Marques J.L., Rode S.M.: Pulpal temperature increases with Er:YAG laser and high-speed handpieces. Source School of Dentistry, São Paulo State University(UNESP), Brazil. “J Prosthet Dent.” 2003 Nov; 90(5):447-51.

The caries treatment by means of a laser wavelength of 2940 nm

Autorzy:

lek. stom. Jacek Matys, Praktyka Stomatologiczna Wschowa
dr n. med. Rafał Flieger, Praktyka Implantologiczna Kościan

Słowa kluczowe:
próchnica, laser erbowy, laseroterapia.

Key words:
caries, erbium laser, laser therapy.

Streszczenie:
Leczenie próchnicy z zastosowaniem laserów jest coraz częściej stosowane w gabinetach stomatologicznych. Jednakże w przypadku tkanek twardych wymaga posiadania przez operatora odpowiedniej wiedzy powalającej na bezpieczne leczenie próchnicy i przygotowanie powierzchni zęba zapewniającej optymalną adhezję do materiałów kompozytowych. Artykuł przedstawia zalety laseroterapii w porównaniu do konwencjonalnych metod leczenia próchnicy.

Summary:
The caries treatment using lasers is more common in a dental offices. However, the use of lasers for hard tissues requires from an operator a suitable knowledge which allows for a safe caries treatment and preparing an optimal dental surface for adhesion of a composite materials. The article presents advantages of laser procedure over the conventional one.