Глубина проникновения света h в микрометрах (миллиметрах), на которой поглощается 90% мощности падающего на биоткань лазерного света.
В стоматологии наиболее часто применяют СО2- лазер для воздействия на мягкие ткани, и эрбиевый лазер для препарирования твердых тканей.
Режим работы лазеров и их энергетика.
Эрбиевый:
- импульсный, энергия/имп. ~300…1000 мДж/имп.
СО2-лазер:
- импульсный (до 50 мДж/мм2)
- непрерывный (1-10 Вт)
- комбинированный
Типичный лазерный аппарат состоит из базового блока, световода и лазерного наконечника, которым врач непосредственно работает в полости рта пациента. Для удобства работы выпускаются различные типы наконечников: прямые, угловые, для калибровки мощности и т. д. Все они оборудованы системой охлаждения вода-воздух для постоянного контроля температуры и удаления отпрепарированных твердых тканей.
При работе с лазерной техникой должны использоваться специальные средства защиты зрения. Врач и пациент во время препарирования должны находиться в специальных очках. Следует отметить, что опасность потери зрения от лазерного излучения на несколько порядков меньше, чем от стандартного стоматологического фотополимеризатора. Лазерный луч не рассеивается и имеет очень небольшую площадь освещения (0,5мм² против 0,8см² у стандартного световода).
Лазер работает в режиме, посылая каждую секунду в среднем около десяти лучей. Лазерный луч, попадая на твердые ткани, испаряет тончайший слой около 0,003 мм. Препарирование происходит достаточно быстро, однако врач может контролировать процесс, немедленно прервав его одним движением. После препарирования лазером получается идеальная полость: края стенок закругленные, тогда как при препарировании турбиной стенки перпендикулярны поверхности зуба, и приходиться после этого проводить дополнительное финирование.
Кроме того, полость после препарирования лазером остается стерильной, как после длительной антисептической обработки, так как лазерный свет убивает патогенную флору.
Препарирование лазером процедура бесконтактная, компоненты лазерной установки непосредственно не контактируют с тканями - препарирование происходит дистанционно. Кроме несомненных практических преимуществ, применения лазера помогает существенно снизить себестоимость лечения. Работая лазером, можно полностью исключить из повседневных расходов боры, антисептические растворы, кислоту для протравливания эмали. Время, затрачиваемое врачом на лечение, сокращается более чем на 40%.
Действие лазеров на ткани
Исследования in vitro показали, что CO2 лазерное облучение предотвращает прогрессию кариозных повреждений до 85 процентов, что является сопоставимым ежедневному применению фторосодержащей зубной пасты.
Последующие исследования показали, что подобные эффекты характерны и для эрбиевых лазеров до 40-60 процентов, соответственно.
Существует также устройство, которое создано на основе Er:YAG лазера - лазерная гидрокинетическая система, или ЛГКС.
Механизм воздействия на твердые ткани этой системы заключается в "микровзрывах" воды входящей в состав эмали и дентина, при ее нагревании лучом. Процесс поглощения и нагревания приводит к микроразрушению твердых тканей и вымыванию частичек эмали и дентина из полости водно-воздушным спреем. Действие лазера на твердые ткани зуба будет подробнее рассмотрено ниже.
В ряде исследований отпрепарированые поверхности зуба оценивают по способности их формировать прилипание с различными бондинговыми агентами.
He-Ne и Nd:YAG системы, создают более слабую бондинговую поверхность что может быть достигнуто при кислотном протравливании. CO2 лазеры приводят к изменениям в эмали, в зависимости от того, какая длина волны используется, но, вообще, бондинг к этим поверхностям превосходит таковой, который возникает при кислотном протравливании эмали. Просмотр электронной микроскопии показал, что ЛГКС делает поверхности чистыми и мажущий слой при этом не образуется.
Температурная оценка зубов показывает, что в in vitro приготовленых полостях на человеческих зубах и в in vivo приготовленых полостях на зубах предварительно обезболенных собак не возникает никаких неблагоприятных температурных воздействий на пульпу. Патогистологические исследования в коренных зубах у животных и людей показали, что ткани пульпы не подвергаются никаким патологическим изменениям. Также не было отмечено изменений в одонтобластах.
Механизм действия на мягкие ткани СО2-лазера основан на поглощении водой энергии лазерного света и нагреве тканей, что позволяет послойно удалять мягкие ткани и коагулировать их с минимальной (0,1мм) зоной термонекроза близлежащих тканей и их карбонизацией.
Изменения в мягких тканях в результате воздействия СО2-лазера в зависимости от температуры представлены в таблице 2:
Таблица 2.Изменения в мягких тканях в результате воздействия СО2-лазера в зависимости от температуры
| Температура | Визуальные изменения | Биологические изменения |
| 50-60°С | Нет | Нагрев |
| 60-70°С | Обесцвечивание | Порог коагуляции (некроза) |
| 65-90°С | Белый/серый | Денатурация ткани |
| 90-100°С | Сморщивание (эффект “попкорна”) | Вакуолизация |
| 100°С (латентный нагрев) | “Перья дыма” | Вапоризация, карбонизация |
Взаимодействие лазера с твердой тканью зуба
Лазерный луч уникален тем, что сжимает энергию лазерного выхода в маленький, направленный и сфокусированный пучок высококогерентного монохромного света. Свойства лазерного луча позволяют сфокусировать его до очень маленького пятна, что позволяет достичь высочайшей плотности энергии при малой энергии импульса и даёт возможность проводить действительно уникальные процедуры. Er:YAG лазер с длиной волны 2.940 нм — лучший лазер выбора для процедур на твердых тканях зуба из-за самого высокого процента поглощения в воде и гидроксилапатите. Поглощение излучения Er:YAG лазера (2.940 нм) в эмали в 2 раза выше, чем Er:YSGG лазера (2790 нм). Экстремально высокое поглощение в воде позволяет эффективно удалять или разрезать твердые ткани при помощи микровспышек. (см. рис. 1) При направлении импульсов к маленькому пятну на тканях зуба вода в этом пятне очень быстро нагревается вплоть до испарения. Этот эффект и называется аблацией. Он приводит к удалению небольшого количества ткани-цели. Специально разработанная временная структура лазерных импульсов (технология VSP компании Fotona — Variable Square Pulsations, «прямоугольные импульсы изменяемой продолжительности») позволяет достичь очень эффективного удаления твердой ткани зуба без побочных тепловых эффектов. Обработанная поверхность остается прочной, гладкой, чистой и без трещин.
Рис 1. Лазерное препарирование твердых тканей зуба
В виде звездочек обозначены микровспышки, в виде кубиков – вода, в виде точек – твердые частицы.
Исследование аблации твердой ткани зуба Er:YAG лазером показало, что имеется непосредственное и выраженное влияние длительности лазерного импульса на скорость препарирования эмали и дентина. Для эффективного препарирования эмали должны использоваться очень короткие лазерные импульсы (например, от 100 до 150 микросекунд), в то время как скорость препарирования дентина фактически одинакова при ширине импульса в диапазоне от 100 до 350 микросекунд. Скорость удаления той или иной ткани зависит от процентного содержания воды. Эмаль содержит в среднем 4% воды, в то время как дентин — 10%. Кариозный дентин содержит еще большее количество воды.
Исходя из описанного взаимодействия Er:YAG лазерного излучения с тканями зуба необходимо выделить следующие его преимущества перед классической механической обработкой:
- селективное воздействие на кариозноизмененный дентин;
- высокая скорость обработки тканей;
- улучшение адгезии пломбировочных материалов ввиду отсутствия смазанного слоя;
- профилактический эффект фотомодификации эмали;
- психологический комфорт пациента, возможность лечения без анестезии.
Исследование было выполнено в AALZ (Германия). Средний объем, удаляемый за 10 секунд:
Эмаль:
- PFN лазер 0,65 мм3
- VSP лазер 4,43 мм3
- Турбина 5,5 мм3
Дентин:
- PFN лазер 1,90 мм3
- VSP лазер 4,68 мм3
- Турбина 5,3 мм3
Для охлаждения тканей используется водно-воздушный спрей. Эффект воздействия ограничен тончайшим (0,003мм) слоем выделения энергии лазера. Из-за минимального поглощения энергии лазера гидроксиапатитом – минеральным компонентом хромофора - нагрев окружающих тканей более чем на 2оС не происходит.
Теперь, после такого пространственного экскурса в глубины теоретической биофизики, перейдем к практическому применению лазерных технологий в стоматологии.
Показания для применения лазера практически полностью повторяют список заболеваний, с которыми приходиться сталкиваться в своей работе врачу-стоматологу. К наиболее распространенным и востребованным показаниям относятся:
- Препарирование полостей всех классов, лечение кариеса;
- Обработка (протравливание) эмали;
- Стерилизация корневого канала, воздействие на апикальный очаг инфекции;
- Пульпотомия;
- Обработка пародонтальных карманов;
- Экспозиция эмплантов;
- Гингивотомия и гингивопластика;
- Френэктомия;
- Лечение заболеваний слизистой;
- Реконструктивные и гранулематозные поражения;
- Оперативная стоматология.
Механизм и особенности лазерного препарирования твердых тканей зуба
Как уже отчасти было сказано выше, препарирование происходит следующим образом: лазер работает в импульсном режиме, посылая каждую секунду в среднем около 10-ти лучей. Каждый импульс несет в себе строго определенное количество энергии. Лазерный луч, попадая на твердые ткани, испаряет тончайший слой около 0,003мм. Микровзрыв, возникающий вследствие нагрева молекул воды, выбрасывает частички эмали и дентина, которые немедленно удаляются из полости водно-воздушным спреем. Процедура абсолютно безболезненна, поскольку нет сильного нагрева зуба и механических предметов (бора), раздражающих нервные окончания. Значит, при лечении кариеса отпадает необходимость в анестезии. Препарирование происходит достаточно быстро, однако врач способен точно контролировать процесс, немедленно прервав его одним движением. У лазера нет такого эффекта, как остаточное вращение турбины после прекращения подачи воздуха. Легкий и полный контроль при работе с лазером обеспечивает высочайшую точность и безопасность.
После препарирования лазером мы получаем идеальную полость, подготовленную к пломбированию. Края стенок полости закругленные, тогда как при работе турбиной стенки перпендикулярны поверхности зуба, и нам приходиться после препарирования проводить дополнительное финирование. После препарирования лазером в этом нет необходимости. Но самое главное – после лазерного препарирования отсутствует «смазанный слой», т.к. нет вращающихся частей, способных его создать. Поверхность абсолютно чистая, не нуждается в протравке и полностью готова к бондингу.
После лазера на эмали не остается трещин и сколов, которые обязательно образуются при работе борами.
Кроме того, полость после препарирования лазером остается стерильной и не требует длительной антисептической обработки, т.к. лазерный свет уничтожает любую патогенную флору.
При работе лазерной установки пациент не слышит так пугающего всех неприятного шума бормашины. Звуковое давление, создаваемое при работе лазером, в 20 раз меньше, чем у высококачественной импортной высокоскоростной турбины. Этот психологический фактор порой является решающим для пациента при выборе места лечения.
Кроме того, как уже отмечалось, препарирование лазером - процедура бесконтактная, т.е. ни один из компонентов лазерной установки непосредственно не контактирует с биологическими тканями - препарирование происходит дистанционно. После работы стерилизации подвергается только наконечник. Следует отметить, что отпрепарированные частицы твердых тканей вместе с инфекцией не выбрасываются с большой силой в воздух кабинета стоматолога, как это происходит при использовании турбины. При лазерном препарировании они не приобретают высокой кинетической энергии и сразу же осаждаются струей спрея. Все это позволяет организовать беспрецедентный по своей безопасности санитарно-эпидемиологический режим работы стоматологического кабинета, позволяющий свести до нуля всякий риск перекрестной инфекции, что сегодня особенно актуально. Подобный уровень инфекционного контроля, несомненно, должен быть по достоинству оценен как санитарно-эпидемиологическими службы, так и пациентами.
Кроме несомненных практических преимуществ, применение лазера может существенно снизить себестоимость лечения. Работая лазером, врач практически полностью исключают из повседневных расходов боры, кислоту для травления, средства антисептической обработки кариозной полости, резко снижается расход дезинфицирующих средств. Время, затрачиваемое врачом на лечение одного пациента, сокращается более чем на 40%!
Экономия времени достигается за счет следующих причин:
- Меньше времени на психологическую подготовку пациента к лечению;
- Отпадает необходимость в проведении премедикации и анестезии, занимающей от 10 до 30 минут;
- Не нужно постоянно менять боры и наконечники - работа только одним инструментом;
- Финирование краев полости не требуется;
- Нет необходимости в травлении эмали - полость сразу готова к пломбированию;
Приблизительно подсчитав время на проведение вышеперечисленных манипуляций, то каждый врач-стоматолог согласится, что оно составляет чуть менее половины от общего времени приема. Если к этому еще приплюсовать существенную экономию расходных материалов, наконечников, боров и др., то мы получим несомненное доказательство экономической обоснованности и рентабельности применения лазера в повседневной практике врача-стоматолога.
Подводя итог, можно выделить следующие несомненные преимущества препарирования твердых тканей зубов лазером:
- Отсутствие шума бормашины;
- Практически безболезненная процедура, нет необходимости в анестезии;
- Экономия времени до 40%;
- Отличная поверхность для связи с композитами;
- Отсутствие трещин эмали после препарирования;
- Нет необходимости в протравке;
- Стерилизация операционного поля;
- Отсутствие перекрестной инфекции;
- Экономия расходных материалов;
- Положительная реакция пациентов, отсутствие стрессов;
- Высокотехнологичный имидж врача-стоматолога и его клиники.
Сейчас с твердой уверенностью можно сказать, что применение лазеров в стоматологии оправданно, экономически выгодно и является более совершенной альтернативой существующим методам лечения стоматологических заболеваний.
У этой технологии большое будущее, и повсеместное внедрение лазерных систем в стоматологическую практику – лишь вопрос времени.
Список литературы
- Бабаева Э.О. Лазеры в стоматологии: от божественных истоков до новейших разработок. // Стоматология сегодня. – 2002 - №8 (21).
- Бграмов Р.И. Использование импульстного СО2-лазера при костных и костно-пластических операциях челюстно-лицевой области в эксперименте. // Стоматология. - 1989. - Т.68,№3. - с. 17-19.
- Бюргер Ф. Лазеры в зубоврачебном деле // Маэстро. – 2000 - №1 – с. 67-75.
- Лазерная стоматология: Инф. Бюл. "Дент-Информ". - 2000 - №1 - с. 21-25.
- Прикладная лазерная медицина: Учебно-справочное пособие. / Под ред. Х.П.Берлиена - М.: Интерэксперт, 1997. - 346 с.
- Прохончуков А.А., Жижина Н.А. Лазеры в стоматологии. - М.: Медицина, 1986. - 174 с.