Применение лазерных технологий в стоматологии

 

 

Рис. 10. а, б — участок волокнистого строения гомогенной (светлой) зоны, между зонами обугливания и базофильной зоной; в — тонкие коллагеновых волокна между стенкой лазерного канала и частицами обуглившихся тканей. Трупная челюсть человека; г — начало распада слоя обугливания, исчезновение промежуточной зоны. Стенка лазерного канала образована преимущественно живой костной тканью. Окраска гематоксилином и эозином 

 

Это означает, что при лазерном препарировании существует основа для  регенеративных процессов в живой  ткани. Таким образом, можно ожидать  существенного уменьшения травматизма  по сравнению с использованием механического  бора. Экспериментальные данные позволяют  предположить следующий механизм лазерного  сверления зубной и костной ткани  под действием инфракрасного  излучения Nd:YAG-лазера. Известно, что кости и зубы представляют собой весьма сложные биологические структуры, состоящие из органических и неорганических соединений с большим содержание воды. Во многих случаях начальный коэффициент поглощения ткани при γ=1064 нм может быть достаточно малым. По этой причине несколько первых лазерных импульсов не приводят к появлению видимых изменений в кости. Когда локальное выделение тепла приводит к повышению температуры за время действия лазерного импульса до 100°С и выше, происходит микровскипание воды, входящей в состав кости (в объеме и на поверхности кости). Наконец, возрастание температуры костных структурных элементов за время лазерного импульса становится достаточным для появления ярко излучающей плазмы в зоне лазерного воздействия. Давление светящегося газа в полости, ограниченной костной тканью, превышает предел прочности структурных элементов кости — и полость разрушается с интенсивным выходом газа и генерацией звука. После разрушения полости плазменный пузырек продолжает поглощать энергию лазерного импульса и расширяться, преодолевая сопротивление костной ткани и воды (если воздействие осуществляется в водной среде), его ограничивающей. При обработке в воде после окончания лазерного импульса в результате охлаждения плазмы исчезает яркое свечение, давление в паро-газовом пузырьке резко падает, наступает его кавитационное схлопывание, которое сопровождается генерацией интенсивных гидродинамических и акустических колебаний, что также ведет к фрагментации костной ткани [4, 5 ].

Таким образом, механизм лазерного  препарирования костной и зубной ткани слагается из трех последовательных процессов:

1)      увеличение коэффициента поглощения ткани в результате лазерного воздействия;

2)      механические напряжения, возникающие в объеме зубной и костной ткани при микровскипании воды, входящей в состав живых тканей;

3)      воздействие гидродинамических ударных волн, генерируемых при возникновении и схлопывании пузырьков.

Сегодня оптимальным для  препарирования твердых тканей зуба является лазер на основе Er:YAG с длиной волны 2940 нм. Его излучение обладает максимально высоким процентом поглощения в воде и гидроксиапатите. С появлением специально разработанной системы временного распределения световых импульсов — VSP (Variable Square Pulsations т.е. прямоугольные импульсы изменяемой продолжительности) удалось сократить длительность импульса с 250 до 80 мкс, а также создать аппарат нового типа (Fidelis, компания Fotona), позволяющий эту длительность изменять. Регулируя три главных параметра (длительность, энергию и частоту повторения импульсов), любую зубную ткань можно удалить с большой эффективностью. Причем скорость удаления той или иной ткани напрямую зависит от содержания в ней воды. Поскольку в кариозном дентине содержание воды максимально, то и скорость его аблации самая высокая. Звук, возникающий во время лазерного препарирования дентина, наряду с визуальным контролем, также может являться критерием при определении границ здоровой ткани.

Основные преимущества лазерного  препарирования твердых тканей зуба (рис. 11): 

 

Рис. 11. Лазерное препарирование зуба: а — кариозное поражение окклюзионной поверхности зуба 26; б — полость отпрепарирована с использованием Er : AG – лазера; в — восстановление дефекта композиционным материалом 

 

·                селективное воздействие на кариозноизмененный дентин; высокая скорость обработки тканей;

·                отсутствие побочных тепловых эффектов;

·                стерильность полости после обработки;

·                улучшение адгезии пломбировочных материалов ввиду отсутствия смазанного слоя;

·                профилактический эффект фотомодификации эмали;

·                психологический комфорт пациента и возможность лечения без анестезии.

В Республике Беларусь создана  лазерная стоматологическая установка "Оптима", которая включает в себя, неодимовый и эрбиевый излучатели. Неодимовый лазер (γ=1064, 1320 нм) имеет среднюю мощность до 30 Вт, длительность импульса 0—300 мкс, диапазон излучения энергии в импульсе от 50 до 700 мДж; и рассчитан на проведение хирургических вмешательств на мягких тканях челюстно-лицевой области. Эрбиевый лазер (γ=2780, 2940 нм) предназначен для препарирования твердых тканей зуба.

В 2004—2005 гг. на базе кафедры  ортопедической стоматологии БГМУ были проведены клинические испытания  лазерной установки "Оптима". В ходе испытаний проводились следующие хирургические вмешательства: гингивэктомия при гиперплазии межзубных сосочков, формирование и деэпителизация слизисто-надкостничного лоскута, санация костных карманов, вапоризация поддесневых зубных отложений, сглаживание кратеров костных карманов. Санированные костные карманы заполняли смесью из кровяного сгустка пациента и остеокондуктора (КАФАМ). Отдаленные наблюдения (3—6 месяцев после операции) показали отсутствие или минимальную рецессию десневого края, ремиссию заболевания, рентгенологически — восстановление костной ткани в области оперированных костных карманов.

В настоящее время закончены  клинические испытания лазерной стоматологической установки "Оптима" на тканях зуба in vitro с использованием излучения эрбиевого лазера. Планируется отработать в клинике методики и режимы использования излучения эрбиевого лазера для удаления кариозных тканей, а также для других лечебных мероприятий в терапевтической и ортопедической стоматологии.

Опыт медицинских испытаний  новой лазерной установки показал, что она по своим техническим  характеристикам и медицинскому применению вполне конкурентоспособна (т.е. не уступает таким зарубежным аналогам как Opus Duo, Opus Duo E, Keylazer), а по эксплуатационным качествам, сервисному обслуживанию и стоимости экономически более выгодна [2, 3].

В клинике терапевтической  стоматологии лазерное излучение может  быть использовано также для отбеливания  зубов. Сегодня для этих целей  применяются диодные лазерные излучатели с длиной волны 810 нм. Современные отбеливающие системы включают использование специального фотохимического геля, который позволяет минимизировать энергию, необходимую для полноценной процедуры. В результате значительно сокращается время проведения процедуры, устраняется нагрев зубов и снижается послеоперационная чувствительность. Эффект лазерного отбеливания стоек (возможны лишь незначительные, невидимые глазом изменения) и сохраняется на протяжении всей жизни.

Помимо физиотерапевтического  и хирургического действия лазера, в ортопедической стоматологии и  ортодонтии приобретает большое  значение вспомогательное, или технологическое, использование лазерного излучения. В частности, одним из важнейших  вопросов является соединение металлических  элементов ортопедических конструкций  и ортодонтических аппаратов.

Актуальность этой проблемы определяется не столько задачами технологическими (несовершенством существующих способов соединения металлических частей зубных протезов и ортодонтических аппаратов), сколько причинами чисто биологическими, связанными с неблагоприятными воздействиями припоя ПСР-37 на полость рта и организм в целом. Припой ПСР-37 коррозирует с выделением его ингредиентов (медь, цинк, кадмий, висмут и др.). Из-за разнородности металлов в ротовой полости возникают микротоки, обусловливающие патологический симптомокомплекс, так называемый гальванизм, наблюдаются аллергические явления. 

 

Преимущества лазерной сварки металлических деталей зубных протезов и ортодонтических аппаратов

1. Благодаря малой расходимости  излучение лазера можно точно  фокусировать на малых участках, получая высокие уровни плотности  мощности (более 100 МВт/см²), что позволяет проводить обработку тугоплавких трудносвариваемых материалов.

2. Бесконтактность воздействия и возможность передачи энергии излучения по световодам дает возможность проводить сварку в труднодоступных местах.

3. Сварные швы, получаемые  с помощью лазера, имеют малую  зону термического влияния в  окружающем материале, что приводит  к снижению термических деформаций.

4. Отсутствие припоев и  флюсов.

5. Локальность воздействия  позволяет обрабатывать участки  изделий в непосредственной близости  от термочувствительных элементов.

6. Малая длительность лазерного  сварочного импульса позволяет  избавиться от нежелательных  структурных изменений.

7. Высокие скорости сварки.

8. Автоматизация процесса  сварки.

9. Возможность оперативно  маневрировать длительностью, формой  и энергией лазерного импульса  позволяет гибко управлять технологическим процессом сварки.

В Институте физики НАНБ разработана  и создана установка для лазерной сварки металлических деталей зубных протезов и ортодонтических аппаратов.

Лазерные технологии занимают прочные позиции в арсенале средств  современной стоматологии. В условиях возрастающей аллергизации населения и развития устойчивости к действию лекарственных препаратов лазеротерапия становится реальной альтернативой медикаментозному воздействию. Атравматичность и биокорректность лазерной хирургии говорят сами за себя. Замена скальпеля лучом света при многих операциях позволила свести до минимума риск побочных эффектов, а некоторые манипуляции выполнить впервые.

И в целом развитие лазерных технологий, замена традиционного химического  и механического воздействия  световым — важнейшие тенденции  медицины будущего.