Некоторые аспекты применения диодного лазера в амбулаторной стоматологической практике. Опыт клинического применения диодного лазера на этапах стоматологического лечения
Лазерные технологии давно покинули страницы научно-фантастических романов и стены исследовательских лабораторий, завоевав прочные позиции в различных областях человеческой деятельности, включая медицину. Стоматология, как одна из самых передовых отраслей медицинской науки, включила лазер в свой арсенал, вооружив врачей мощным инструментом борьбы с различными патологиями. Применение лазеров в стоматологии открывает новые возможности, позволяя врачу-стоматологу предложить пациенту широкий спектр минимально инвазивных и фактически безболезненных процедур, отвечающих высочайшим клиническим стандартам оказания стоматологической помощи.
Введение
Слово лазер (laser) является акронимом слов «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» (усиление света путем вынужденного излучения). Основы теории лазеров были заложены Эйнштейном в 1917 году, но лишь через 50 лет эти принципы были достаточно поняты, и технология смогла быть реализована практически. Первый лазер был сконструирован в 1960 году Майманом и не имел никакого отношения к медицине. В качестве рабочего тела использовался рубин, генерирующий красный луч интенсивного света. За этим в 1961 году последовал другой кристаллический лазер, использовавший неодимовый алюмо-ит-триевый гранат (Nd:YAG). И только четыре года спустя его стали применять в своей деятельности хирурги, которые работали со скальпелем. В 1964 году. физики компании Bell Laboratories изготовили лазер с углекислым газом (CO 2) в качестве рабочей среды. В тот же год был изобретен другой газовый лазер, впоследствии оказавшийся ценным для стоматологии - аргоновый. В этом же году Голдман предложил использовать лазер в области стоматологии, в частности, для лечения кариеса. Для безопасной работы в полости рта позже стали применяться импульсные лазеры. С накоплением практических знаний был открыт анестезирующий эффект этого аппарата В 1968 году СО 2 -лазер впервые использовался для проведения хирургии мягких тканей.
Вместе с ростом числа длин волн лазеров развивались и показания к применению в общей и челюстно-лицевой хирургии. В середине 1980-х годов отмечено возрождение интереса к использованию лазеров в стоматологии для обработки твердых тканей, таких как эмаль. В 1997 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами (США) наконец одобрило для использования на твердых тканях хорошо известный и популярный ныне лазер - эрбиевый (Er:YAG).
Преимущества лазерного лечения
Несмотря на то, что в стоматологии лазеры применяются еще с 60-х годов прошлого века, определенное предубеждение докторов пока еще не полностью преодолено. От них часто можно слышать: «Для чего мне лазер? Я бором сделаю быстрее, качественнее и без малейших проблем. Лишняя головная боль!» Безусловно, любую работу в полости рта можно выполнить на современной стоматологической установке. Однако применение лазерной техники можно охарактеризовать как более качественное и комфортное, расширяющее спектр возможностей, позволяющее внедрять принципиально новые процедуры. Остановимся на каждом пункте подробнее.
Качество лечения: используя лазер, можно четко организовать процесс лечения, спрогнозировав результаты и сроки - это обусловлено техническими характеристиками и принципом работы лазера. Взаимодействие лазерного луча и ткани-мишени дает четко определенный результат. При этом импульсы, равные по энергии, в зависимости от длительности могут производить разные действия на ткань-мишень. В итоге, изменяя время от одного импульса к другому, можно получать при использовании одного и того же уровня энергии самые различные эффекты: чистую аблацию, аблацию и коагуляцию или только коагуляцию без разрушения мягких тканей. Таким образом, грамотно подбирая параметры длительности, величину и частоту следования импульсов можно подобрать индивидуальный режим работы для каждого типа тканей и вида патологии. Это позволяет практически 100% энергии лазерного импульса использовать для выполнения полезной работы, исключив ожоги окружающих тканей. Излучение лазера убивает патологическую микрофлору, а отсутствие прямого контакта инструмента с тканью при проведении хирургического вмешательства исключает возможность инфицирования оперируемых органов (ВИЧ-инфекцией, гепатитом В и т.д.). При использовании лазера ткани обрабатываются только в инфицированной области, т. е. их поверхность более физиологична. В результате лечения мы получаем большую площадь соприкосновения, улучшенное краевое прилегание и значительно возросшую адгезию пломбировочного материала, т.е. более качественное пломбирование.
Комфорт лечения: первое и, пожалуй, самое главное для пациента - это то, что действие световой энергии настолько кратковременно, что воздействие на нервные окончания минимально. Во время лечения пациент испытывает меньше болевых ощущений, и в ряде случаев можно вообще отказаться от обезболивания. Таким образом, лечение можно выполнить без вибрации и боли. Второе и немаловажное преимущество - звуковое давление, создаваемое при работе лазером, в 20 раз меньше, чем у скоростных турбин. Поэтому никаких пугающих звуков пациент не слышит, что психологически очень важно, особенно для детей - лазер «убирает» из стоматологического кабинета звук работающей бормашины. Также необходимо отметить более короткий этап восстановления, протекающий легче по сравнению с традиционными вмешательствами. В-четвертых, важным является также то, что лазер экономит время! Сокращение времени, затраченного на лечение одного пациента, составляет до 40%.
Расширение возможностей: лазер предоставляет больше возможностей для лечения кариеса, проведения профилактических «лазерных программ» в детской и взрослой стоматологии. Появляются огромные возможности в хирургии костной и мягкой ткани, где лечение производится при помощи хирургической манипулы (лазерный скальпель), в имплантологии, протезировании, в лечении слизистых, удалении мягкотканных образований и т.д. Разработан также метод обнаружения кариеса с использованием лазера - при этом лазер измеряет флуоресценцию продуктов жизнедеятельности бактерий в расположенных под поверхностью зуба кариозных поражениях. Исследования показали отличную диагностическую чувствительность данного метода по сравнению с традиционным.
Диодный лазер в стоматологии
Несмотря на разнообразие лазеров, применимых в стоматологии, наиболее популярным по ряду причин на сегодняшний день является диодный лазер. История применения диодных лазеров в стоматологии уже довольно продолжительна. Стоматологи Европы, давно взявшие их на вооружение, уже не представляют свою работу без этих устройств. Их отличает широкий спектр показаний и сравнительно невысокая цена. Диодные лазеры очень компактны, их легко применить в клинических условиях. Уровень безопасности диодных лазерных аппаратов очень высок, таким образом, гигиенисты могут использовать их в пародонтологии без риска повредить структуры зуба. Диодные лазерные аппараты надежны за счет использования электронных и оптических компонентов с небольшим количеством подвижных элементов. Лазерное излучение с длиной волны 980 нм обладает выраженным противовоспалительным эффектом, бактериоста-тическим и бактерицидным действием, стимулирует процессы регенерации. Традиционными областями применения для диодных лазеров являются хирургия, пародонтология, эндодонтия, причем наиболее востребованными являются хирургические манипуляции. Диодные лазеры позволяют выполнять ряд процедур, которые ранее проводились врачами с нежеланием - из-за обильных кровотечений, необходимости наложения швов и других последствий хирургических вмешательств. Это происходит потому, что диодные лазеры излучают когерентный монохроматический свет с длиной волны от 800 до 980 нм. Это излучение поглощается в темной среде так же, как в гемоглобине - это означает, что данные лазеры являются эффективными при разрезании тканей, в которых много сосудов. Еще одним преимуществом применения лазера на мягких тканях является очень маленькая область некроза после контурирования тканей, таким образом, края тканей остаются именно там, где их расположил доктор. Это весьма значимый аспект с эстетической точки зрения. С помощью лазера можно провести контурирование улыбки, подготовить зубы и снять оттиск во время одного посещения. При использовании скальпеля или электрохирургических аппаратов между контурированием тканей и подготовкой должно пройти несколько недель, чтобы разрез зажил, и ткани дали усадку перед окончательным снятием оттиска.
Прогнозирование положения края разреза - одна из основных причин, по которой диодные лазеры применяются в эстетической стоматологии для реконтурирования мягких тканей. Весьма популярно использование полупроводникового лазера при проведении френектомии (пластики уздечки), которая обычно не диагностируется, так как многие доктора не любят проводить это лечение в соответствии со стандартными техниками. При обычной френектомии после разрезания уздечки необходимо наложить швы, что может быть неудобно в этой области. В случае лазерной френектомии отсутствует кровотечение, не нужно наложение швов, заживление проходит более комфортно. Отсутствие необходимости наложения швов делает эту процедуру одной из наиболее быстрых и простых в практике стоматолога. Кстати, согласно опросам, проведенным в Германии, стоматологи, предлагающие пациентам диагностику и лечение с помощью лазера, являются более посещаемыми и успешными...
Типы лазеров, применямых в медицине и стоматологии
В основу применения лазеров в стоматологии положен принцип избирательного воздействия на различные ткани. Лазерный свет поглощается определенным структурным элементом, входящим в состав биоткани. Поглощающее вещество носит название хромофор. Им могут являться различные пигменты (меланин), кровь, вода и др. Каждый тип лазера рассчитан на определенный хромофор, его энергия калибруется исходя из поглощающих свойств хромофора, а также с учетом области применения. В медицине лазеры применяют для облучения тканей с профилактическим или лечебным эффектом, стерилизации, для коагуляции и резания мягких тканей (операционные лазеры), а также для высокоскоростного препарирования твердых тканей зубов. Существуют аппараты, совмещающие в себе несколько типов лазеров (например, для воздействия на мягкие и твердые ткани), а также изолированные приборы для выполнения конкретных узкоспециализированных задач (лазеры для отбеливания зубов). В медицине (в том числе и в стоматологии) нашли применение следующие типы лазеров:
Аргоновый лазер (длина волны 488 нм и 514 нм): излучение хорошо абсорбируется пигментом в тканях, таких как меланин и гемоглобин. Длина волны 488 нм является такой же, как и в полимеризационных лампах. При этом скорость и степень полимеризации светоотверждаемых материалов лазером намного выше. При использовании аргонового лазера в хирургии достигается превосходный гемостаз.
Nd:AG-лазер (неодимовый, длина волны 1064 нм): излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани и хуже в воде. В прошлом был наиболее распространен в стоматологии. Может работать в импульсном и непрерывном режимах. Доставка излучения осуществляется по гибкому световоду.
He-Ne-лазер (гелий-неоновый, длина волны 610-630 нм): его излучение хорошо проникает в ткани и имеет фотостимулирующий эффект, вследствие чего находит свое применение в физиотерапии. Эти лазеры - единственные, которые имеются в свободной продаже и могут быть использованы пациентами самостоятельно.
CO 2 -лазер (углекислотный, длина волны 10600 нм) имеет хорошее поглощение в воде и среднее в гидроксиапатите. Его использование на твердых тканях потенциально опасно вследствие возможного перегрева эмали и кости. Такой лазер имеет хорошие хирургические свойства, но существует проблема доставки излучения к тканям. В настоящее время С0 2 -системы постепенно уступают свое место в хирургии другим лазерам.
Er:YAG-лазер (эрбиевый, длина волны 2940 и 2780 нм): его излучение хорошо поглощается водой и гидроксиапатитом. Наиболее переспективный лазер в стоматологии, может использоваться для работы на твердых тканях зуба. Доставка излучения осуществляется по гибкому световоду.
Диодный лазер (полупроводниковый, длина волны 7921030 нм): излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани, имееет хороший гемостатический эффект, обладает противовоспалительным и стимулирующим репарацию эффектами. Доставка излучения происходит по гибкому кварц-полимерному световоду, что упрощает работу хирурга в труднодоступных участках. Лазерный аппарат имеет компактные габариты и прост в обращении и обслуживании. На данный момент это наиболее доступный лазерный аппарат по соотношению цена/функциональность.
Диодный лазер KaVo GENTLEray 980
На стоматологическом рынке представлено множество производителей, предлагающих лазерное оборудование. Компания КаВо Дентал Руссланд представляет наряду с известным универсальным лазером KaVo KEY Laser 3, называемым «клиникой на колесах», диодный лазер KaVo GENTLEray 980. Данная модель представлена в двух модификациях - Classic и Premium. В KaVo GENTLEray 980 используется длина волны 980 нм, при этом лазер может работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах. Его номинальная мощность составляет 6-7 Вт (в пике до 13 Вт). В качестве опции возможно использование режима «микропульсирующий свет» на максимальной частоте 20 000Гц. Области применения данного лазера многочисленны и, пожалуй, тра-диционны для диодных систем:
Хирургия: френэктомия, высвобождение имплантата, гингивэктомия, удаление грануляционной ткани, лоскутная хирургия. Инфекции слизистой: афты, герпес и т.д.
Эндодонтия: пульпотомия, стерилизация каналов.
Протезирование: расширение зубо-десневой борозды без ретракционных нитей.
Пародонтология: деконтаминация карманов, удаление краевого эпителия, удаление инфицированной ткани, формирование десны. Рассмотрим клинический пример применения KaVo GENTLEray 980 на практике - в хирургии.
Клинический случай
В данном примере у 43-летнего пациента имелась фибролипома на нижней губе, успешно вылеченная хирургическим путем с помощью диодного лазера. Он обратился в Отделение хирургической стоматологии с жалобами на боль и опухоль слизистой нижней губы в щечной области в течение 8 месяцев. Несмотря на то, что риск возникновения традиционной липомы в области головы и шеи достаточно высок, появление фибролипомы в области ротовой полости, а в особенности, на губе - редкий случай. Для выяснения причин возникновения новообразований необходимо было провести гистологическое исследование. В результате клинических исследований было выявлено, что новообразование хорошо отделено от окружающих тканей и покрыто неповрежденной слизистой оболочкой (рис. 1 - фибролипома до лечения). С целью постановки диагноза данное образование было удалено хирургическим путем под местной анестезией при использовании диодного лазера со световодом 300 нм и мощностью 2,5 Ватт. Сшивание кромок не было необходимым, так как кровотечения не было замечено ни во время хирургической манипуляции, ни после нее (рис. 2 - фибролипома спустя 10 дней после вмешательства). Гистологические исследования взятой на анализ ткани показали наличие зрелых невакуолизированных жировых клеток, окруженных плотными коллагеновыми волокнами (рис. 3 - гистология). Морфологических и структурных изменений тканей из-за термического воздействия диодного лазера замечено не было. Послеоперационный курс лечения проходил спокойно, с видимым уменьшением хирургического рубца спустя 10 дней и без признаков рецидива в течение последующих 10 месяцев.
Итог: в описанном случае хирургическая операция по удалению фибролипомы нижней губы прошла без кровоизлияний, с минимальным повреждением тканей, что допускает последующее консервативное лечение. Также отмечается быстрое восстановление пациента. Возможность избежать заметных швов после иссечения также является несомненно положительным фактором с точки зрения эстетики. Вывод: хирургическое лечение доброкачественных новообразований слизистой ротовой полости с помощью диодного лазера является альтернативой традиционной хирургии. Эффективность данного метода была подтверждена результатами проведенного удаления фибролипомы губы.
С давних времен свет используется человеком в качестве целебного и оздоравливающего фактора. Использование солнечного излучения, а также первых искусственных ультрафиолетовых излучателей для лечения некоторых болезней показало возможность целенаправленного применения света в практической медицине.
Эра принципиально новой светотерапии связана с изобретением (Н.Г. Басов, А.М. Прохоров (СССР), Ч. Таунс (США), 1955 г.) и созданием (Т. Мейман, 1960 г.) лазера — нового, не имеющего аналогов в природе, вида излучения. Слово LASER представляет собой аббревиатуру с английского light amplification by stimulated emission of radiatiоn, что переводится как «усиление света в результате вынужденного излучения». Уникальность его физической природы и связанных с ней биологических эффектов обусловлена строгой монохроматичностью и когерентностью электромагнитных волн в световом потоке.
Началом медицинского применения лазеров принято считать 1961 г., когда A. Javan создал гелий-неоновый излучатель. Низкоинтенсивные излучатели данного типа нашли свое применение в физиотерапии. В 1964 г. был сконструирован лазер на основе диоксида углерода, что стало отправным моментом в хирургическом использовании лазеров. В этом же году Голдман и др. высказали предположение о возможности применения рубинового излучателя для иссечения кариозных тканей зуба, что вызвало большой интерес у исследователей. В 1967 г. Гордон попытался провести эту манипуляцию в клинике, но несмотря на хорошие результаты, полученные in vitro, не сумел избежать повреждения пульпы зуба. Та же проблема возникла при попытке использовать для этих целей СО 2 -лазер. Позднее для препарирования твердых тканей зуба был предложен принцип импульсного воздействия и разработаны специальные структуры временного распределения импульсов, созданы излучатели на основе других кристаллов.
В последние годы наблюдается устойчивая тенденция к росту использования лазеров и разработок новых лазерных технологий во всех областях медицины. Внедрение лазеров в здравоохранение имеет большой социально-экономический эффект. Важно подчеркнуть: лазер как инструмент лечебного воздействия сегодня привлекателен не только для врача, но и для пациента. Медицинское применение лазеров основывается на следующих механизмах взаимодействия света с биологическими тканями: 1) невозмущающем воздействии, которое используется для создания различных диагностических приборов; 2) фотодеструктивном действии света, которое преимущественно используется в лазерной хирургии; 3) фотохимическом действии света, лежащем в основе применения лазерного излучения как терапевтического средства.
Сегодня лазеры с успехом применяются практически во всех областях стоматологии: это профилактика и лечение кариеса, эндодонтия, эстетическая стоматология, периодонтология, лечение заболеваний кожи и слизистых оболочек, челюстно-лицевая и пластическая хирургия, косметология, имплантология, ортодонтия, ортопедическая стоматология, технологии изготовления и ремонта протезов и аппаратов.
Принцип работы лазера
Принципиальную схему работы любого лазерного излучателя можно представить следующим образом (рис. 1).
Рис. 1. Схема работы лазерного излучателя
В структуру каждого из них входит цилиндрический стержень с рабочим веществом, на торцах которого расположены зеркала, одно из которых обладает небольшой проницаемостью. В непосредственной близости от цилиндра с рабочим веществом расположена лампа-вспышка, которая может быть параллельна стержню или змеевидно окружать его. Известно, что в нагретых телах, например в лампе накаливания, происходит спонтанное излучение, при котором каждый атом вещества излучает по-своему, и, таким образом, имеются хаотически направленные друг относительно друга потоки световых волн. В лазерном излучателе используется так называемое вынужденное излучение, которое отличается от спонтанного и возникает при атаке возбужденного атома квантом света. Испускаемый при этом фотон по всем электромагнитным характеристикам абсолютно идентичен первичному, атаковавшему возбужденный атом. В результате появляются уже два фотона, обладающие одинаковой длиной волны, частотой, амплитудой, направлением распространения и поляризации. Легко представить, что в активной среде происходит процесс лавинообразного нарастания числа фотонов, по всем параметрам копирующих первичный "затравочный" фотон, и формирующих однонаправленный световой поток. В качестве такой активной среды в лазерном излучателе выступает рабочее вещество, а возбуждение его атомов (накачка лазера) происходит за счет энергии лампы-вспышки. Потоки фотонов, направление распространения которых перпендикулярно плоскости зеркал, отражаясь от их поверхности, многократно проходят сквозь рабочее вещество туда и обратно, вызывая все новые и новые цепные лавинообразные реакции. Поскольку одно из зеркал обладает частичной проницаемостью, часть образующихся фотонов выходит в форме видимого лазерного луча.
Таким образом, отличительной особенностью лазерного излучения является монохроматичность, когерентность и высокая поляризация электромагнитных волн в световом потоке. Монохроматичность характеризуется наличием в спектре источника фотонов преимущественно одной длины волны, когерентность есть синхронизация во времени и пространстве монохроматичных световых волн. Высокая поляризация - закономерное изменение направления и величины вектора излучения в плоскости, перпендикулярной световому лучу. То есть фотоны в лазерном световом потоке обладают не только постоянством длин волн, частот и амплитуды, но и одинаковым направлением распространения и поляризации. В то время как обычный свет состоит из хаотично разлетающихся разнородных частиц. Для сравнения можно сказать, что между светом, испускаемым лазером, и обычной лампой накаливания такая же разница, как между звуком камертона и шумом улицы.
Для характеристики лазерного излучения применяются следующие параметры:
· длина волны (γ), измеряется в нм, мкм;
· мощность излучения (P), из меряется в Вт и мВт;
· плотность мощности светового потока (W), определяется по формуле: W = мощность излучения (мВт) / площадь светового пятна (см 2);
· энергия излучения (E), рассчитывается по формуле: мощность (Вт) х время (с); измеряется в джоулях (Дж);
· плотность энергии, рассчитывается по формуле: энергия излучения (Дж) / площадь светового пятна (см 2); измеряется в Дж/см 2 .
Существует большое количество классификаций лазерных излучателей. Представим наиболее значимые в практическом отношении.
Классификация лазеров по техническим характеристикам
I. По типу рабочего вещества
1. Газовые. Например, аргоновый, криптоновый, гелий-неоновый, CO 2 -лазер; группа эксимерных лазеров.
2. Лазеры на красителях (жидкостные). Рабочее вещество представлено органическим растворителем (метанол, этанол или этилен-гликоль), в котором растворены химические красители, такие как кумарин, родамин и др. Конфигурация молекул красителя определяет рабочую длину волны.
3. Лазеры на парах металлов: гелий-кадмиевый, гелий-ртутный, гелий-селеновый лазеры, лазеры на парах меди и золота.
4. Твердотельные. В данном типе излучателей в качестве рабочего вещества выступают кристаллы и стекло. Типичные используемые кристаллы: иттрий-алюминиевый гранат (YAG), иттрий-литиевый фторид (YLF), сапфир (оксид алюминия) и силикатное стекло. Сплошной материал, как правило, активируется добавкой небольшого количества ионов хрома, неодима, эрбия или титана. Примеры наиболее распространенных вариантов — Nd:YAG, титан-сапфир, хром-сапфир (известный также как рубин), легированный хромом стронций-литий-алюминиевый фторид (Cr:LiSAl), Er:YLF и Nd: glass (неодимовое стекло).
5. Лазеры на основе полупроводниковых диодов. В настоящее время по совокупности качеств являются одними из наиболее перспективных для использования в медицинской практике.
II. По способу накачки лазера, т.е. по пути перевода атомов рабочего вещества в возбужденное состояние
· Оптические. В качестве активирующего фактора используется электромагнитное излучение, отличное по квантовомеханическим параметрам от того, которое генерирует аппарат (другой лазер, лампа накаливания и др.)
· Электрические. Возбуждение атомов рабочего вещества осуществляется за счет энергии электрического разряда.
· Химические. Для накачки этого вида лазеров используется энергия химических реакций.
III. По мощности генерируемого излучения
· Низкоинтенсивные. Генерируют мощность светового потока порядка милливатт. Применяются для проведения физиотерапии.
· Высокоинтенсивные. Генерируют излучение с мощностью порядка ватт. В стоматологии применяются достаточно широко и могут быть использованы для препарирования эмали и дентина, отбеливания зубов, хирургического воздействия на мягкие ткани, кость, для литотрипсии.
Некоторые исследователи выделяют отдельную группу лазеров средней интенсивности. Эти излучатели занимают промежуточное положение между низко- и высокоинтенсивными и используются в косметологии.
Классификация лазеров по области практического применения
· Терапевтические. Представлены, как правило, низкоинтенсивными излучателями, используемыми для физиотерапевтического, рефлексотерапевтического воздействия, лазерной фотостимуляции, фотодинамической терапии. К этой группе можно отнести диагностические лазеры.
· Хирургические. Высокоинтенсивные излучатели, действие которых основано на способности лазерного света рассекать, коагулировать и аблировать (выпаривать) биологическую ткань.
· Вспомогательные (технологические). В стоматологии применяются на этапах изготовления и ремонта ортопедических конструкций и ортодонтических аппаратов.
Классификация высокоинтенсивных лазеров, используемых в стоматологии
Тип I: Аргоновый лазер, используемый для препарирования и отбеливания зубов.
Тип II: Аргоновый лазер, применяемый при операциях на мягких тканях.
Тип III: Nd: YAG, CO2, диодные лазеры, применяемые при операциях на мягких тканях.
Тип IV: Er: YAG-лазер, предназначенный для препарирования твердых тканей зуба.
Тип V: Er, Cr: YSGG-лазеры, предназначенные для препарирования и отбеливания зубов, эндодонтических вмешательств, а также для хирургического воздействия на мягкие ткани. По химической структуре рабочее вещество представляет собой иттрий-скандий-галлиевый гранат, модифицированный атомами эрбия и хрома. Рабочая длина волны данного типа излучателей 2780 нм (рис. 2). Среди хирургических аппаратов в силу своей универсальности и высокой технологичности различные модификации YSGG-лазера наиболее популярны хотя и дорогостоящи.
Рисунок 2. Лазерная стоматологическая установка Waterlase MD (Biolase). Работает на основе Er,Cr: YSGG - излучателя, длина волны 2780 нм, максимальная средняя мощность составляет 8 Вт. Применяется для препарирования твердых тканей зуба, эндодонтических вмешательств, операций на мягких и костных тканях челюстно-лицевой области. Наконечник для лазерного препарирования твердых тканей зуба снабжен системой бестеневой подсветки, включающей излучение сверхъярких светоизлучающих диодов (LED), а также системой подачи охлаждающей водно-воздушной смеси. Панель управления обладает удобной сенсорной навигацией, работает на основе операционной системы Windows CE.
В зависимости от временного распределения мощности светового потока выделяют следующие виды лазерного излучения:
· непрерывное
· импульсное
· модулированное.
Графически зависимость мощности от времени для каждого из видов излучения, указанных выше, представлена на рис. 3.
Рис. 3. Виды лазерного излучения
Отдельная разновидность импульсного излучения — Q-switch излучение. Особенность его заключается в том, что каждый импульс длится наносекунды, в то время как биологическая ткань воспринимает импульсы продолжительностью более миллисекунды. В результате термическое действие света ограничивается только местом облучения и не распространяется на окружающую ткань.
В спектральный диапазон лазеров, применяемых в медицине, входят практически все существующие области: от ближней ультрафиолетовой (γ=308 нм, эксимерный лазер) до дальней инфракрасной (γ = 10600 нм, сканер на основе СО 2 - лазера).
Применение лазеров в стоматологии
В стоматологии лазерное излучение прочно заняло достаточно обширную нишу. На кафедре ортопедической стоматологии БГМУ проводится работа по изучению возможностей применения лазерного излучения, которая охватывает как физиотерапевтические и хирургические аспекты действия лазера на органы и ткани челюстно-лицевой области, так и вопросы технологического применения лазеров на этапах изготовления и ремонта протезов и аппаратов.
Низкоинтенсивное лазерное излучение
Механизм реализации терапевтического эффекта низкоинтенсивного лазерного излучения на разных уровнях организации биологических систем можно представить следующим образом:
На атомно-молекулярном уровне: поглощение света тканевым фотоакцептором → внешний фотоэффект → внутренний фотоэффект и его проявления:
· возникновение фотопроводимости;
· возникновение фотоэлектродвижущей силы;
· фотодиэлектрический эффект;
· электролитическая диссоциация ионов (разрыв слабых связей);
· возникновение электронного возбуждения;
· миграция энергии электронного возбуждения;
· первичный фотофизический эффект;
· появление первичных фотопродуктов.
На клеточном уровне:
· изменение энергетической активности клеточных мембран;
· активация ядерного аппарата клеток, системы ДНК-РНК-белок;
· активация окислительно-восстановительных, биосинтетических процессов и основных ферментативных систем;
· увеличение образования макроэргов (АТФ);
· увеличение митотической активности клеток, активация процессов размножения.
На клеточном уровне реализована уникальная способность лазерного света восстанавливать генетический и мембранный аппарат клетки, снижать интенсивность перекисного окисления липидов, обеспечивая антиоксидантное и протекторное действие.
На органном уровне:
· понижение рецепторной чувствительности;
· уменьшение длительности фаз воспаления;
· уменьшение интенсивноcти отека и напряжения тканей;
· увеличение поглощения тканями кислорода;
· повышение скорости кровотока;
· увеличение количества новых сосудистых коллатералей;
· активация транспорта веществ через сосудистую стенку.
На уровне целостного организма (клинические эффекты):
· противовоспалительный, противоотечный, фибринолитический, тромболитический, миорелаксирующий, нейротропный, анальгезирующий, регенераторный, десенсибилизирующий, иммунокорригирующий, улучшение регионального кровообращения, гипохолестеринемический, бактерицидный и бактерио- статический.
Изучению терапевтической эффективности низкоинтенсивного лазерного излучения уделено значительное место в работе . Доказана возможность применения гелий-неонового (γ = 632,8 нм, плотность мощности 120-130 мВт/см 2) и гелий-кадмиевого (γ = 441,6, плотность мощности 80-90 мВт/см 2) лазеров для оптимизации условий остеогененза в ретенционном периоде комплексного лечения аномалий и деформаций зубочелюстной системы в сформированном прикусе.
Комплексное лечение включает в себя следующие этапы: 1) создание условий для более быстрой перестройки костной ткани и предупреждение рецидивов (компактоостеотомия), 2) аппаратурное ортодонтическое лечение, 3) оптимизация условий оппозиции костной ткани в ретенционном периоде, 4) протетические мероприятия по показаниям.
С целью оптимизации условий оппозиции костной ткани участки челюстей, на которых была выполнена компактоостеотомия, подвергали воздействию лазерного излучения с указанными выше параметрами. Эффективность лечения оценивали по подвижности зубов и напряжению кислорода в тканях (с помощью полярографии). Через 1 месяц от начала ретенционного периода подвижность зубов в группе пациентов, для лечения которых применялось лазерное излучение, была малозаметна (0,78 ± 0,12 мм), в то время как у больных контрольной группы она оставалась выраженной (1,47 ± 0,092 мм; р < 0,05). Применение лазерного излучения повышало напряжение кислорода в тканях (соответственно 39,1 ± 3,1 и 22,3 ±2,8 мм рт. ст.; p < 0,001). Полученные результаты позволяют утверждать, что лечение зубочелюстных аномалий и деформаций в сформированном прикусе должно быть комплексным, включающим все указанные выше этапы. Применение лазеротерапии способствует ускорению окислительно-восстановительных процессов в тканях альвеолярного отростка и позволяет сократить сроки лечения в 2,5—3 раза .
В последние годы большой интерес в научном и практическом плане вызывают полупроводниковые лазерные излучатели (лазерные диоды, LD), они обладают рядом преимуществ перед газовыми. К достоинствам лазерных диодов следует отнести: 1) возможность выбора длины волны в широком диапазоне, 2) компактность и миниатюрность, 3) отсутствие высокого напряжения в источниках питания, 4) легко реализуемая возможность создания аппаратуры, не требующей заземления, 5) малая потребляемая мощность (что делает возможным их работу от встроенного автономного источника питания — малогабаритных аккумуляторов); 6) отсутствие хрупких стеклянных элементов (непременного атрибута газовых лазеров); 7) легко реализуемая возможность изменения воздействующих параметров (мощности излучения, частоты следования импульсов); 8) надежность и долговечность (которые значительно превосходят таковые для газовых лазеров и непрерывно растут по мере освоения новых технологий); 9) сравнительно низкая цена и коммерческая доступность .
При разработке лазерных терапевтических аппаратов акцент делается на источниках, генерирующих излучение, соответствующее так называемому "окну прозрачности" биологических тканей: γ = 780—880 нм. При данных значениях длины волны обеспечивается наиболее глубокое проникновение излучения в ткань. Кроме того, одна из основных тенденций при создании современных излучателей сочетание оптического воздействия с другими физическими факторами (постоянным и переменным магнитным полем, ультразвуком, электромагнитными полями в диапазоне миллиметровых длин волн и др.), а также обеспечение возможности работы в непрерывном, импульсном и модулированном режимах .
Сегодня среди лазерных терапевтических аппаратов одними из самых востребованных в Европе являются излучатели с мощностью P = 500 мВт (808—810 нм). Еще 4—5 лет назад терапевтическая аппаратура с такими параметрами излучения практически не производилась, и одним из первых в данном классе аппаратов стал полупроводниковый магнитолазерный аппарат "Снаг" (рис. 4), разработанный сотрудниками Института физики Национальной академии наук Беларуси, и использованный в наших исследованиях.
Рис. 4. Портативный лазерный терапевтический аппарат «Снаг»
В современных фототерапевтических установках наряду с лазерами широко используется новый тип некогерентных источников света — сверхъяркие светоизлучающие диоды (LED — Light Emitting Diode). В отличие от лазеров излучение LED не монохроматичное. В зависимости от типа светодиода (спектрального диапазона его свечения) типичная полуширина спектра излучения составляет 20—25 нм. Несмотря на многочисленные дискуссии о биологическом и терапевтическом действии излучения LED, в современной фототерапевтической аппаратуре западного производства широко используются указанные некогерентные источники. Причем как в матричных типах излучателей (совместно с лазерными источниками - LD), так и как самостоятельный физический фактор .
Актуальный вопрос стоматологии — лечение аномалий и деформаций челюстей у пациентов с расщелиной губы и неба. Определение клинической эффективности низкоинтенсивного излучения лазера с длиной волны 810 нм в комплексном ортопедо-хирургическом лечении аномалий и деформаций после сквозных расщелин губы и неба стало предметом одного из исследований, проводимых на кафедре. В качестве источника излучения использовался полупроводниковый магнитолазерный аппарат "Снаг". Низкоинтенсивное лазерное излучение использовалось с целью стимуляции восстановительных процессов в костной ткани. Облучению подвергали участки челюстей, на которых было выполнено оперативное вмешательство (компактоостеотомия). Диаметр светового пятна на слизистой составлял 5 мм, мощность излучения — 500 мВт. Эффективность лазеротерапии оценивали по подвижности зубов и по изменению оптической плотности прицельных рентгенограмм. На заключительном этапе исследования были получены следующие результаты: после ортопедо-хирургического лечения с применением низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения подвижность зубов у пациентов уже через 1 месяц от начала ретенционного периода была малозаметна, в то время как у больных контрольной группы она оставалась выраженной. Оптическая плотность костной ткани была практически одинаковая (72,55 ± 0,24 в контрольной группе; 72,54 ± 0,27 в опытной (p>0,05), а уже через месяц от начала ретенционного периода в группе пациентов, которым был проведен курс лазеротерапии, оптическая плотность костной ткани была достоверно больше: 80,26 в контрольной группе; 101,69 — в опытной (p<0,05) . Это подтверждает значение лазеротерапии как важной составляющей в комплексном лечении пациентов с аномалиями и деформациями челюстей.
Особая разновидность действия лазера на патологический очаг — фотодинамическая терапия. Ее эффективность основана на способности специфических химических веществ (фотосенсибилизаторов) избирательно накапливаться в бактериальных клетках и под воздействием света определенной длины волны инициировать протекание фотохимических свободнорадикальных реакций. Образующиеся свободные радикалы вызывают повреждение и гибель этой клетки. В качестве фотосенсибилизаторов чаще всего выступают химические производные хлорофилла (хлорины) или гематопорфирина. Перспективно применение фотодинамической терапии для лечения заболеваний периодонта.
Противопоказания к низко-интенсивной лазеротерапии
Абсолютные: заболевания крови, снижающие свертываемость, кровотечения.
Относительные: сердечно-сосудистые заболевания в стадии суб- и декомпенсации, церебральный склероз с выраженным нарушением мозгового кровообращения, острые нарушения мозгового кровообращения, заболевания легких с выраженной дыхательной недостаточностью, печеночная и почечная недостаточность в стадии декомпенсации, все формы лейкоплакии (а также все явления пролиферативного характера), доброкачественные и злокачественные новообразования, активный туберкулез легких, сахарный диабет в стадии декомпенсации, заболевания крови, активный туберкулез легких, первая половина беременности, индивидуальная непереносимость .
Высокоинтенсивное лазерное излучение
Обладая способностью рассекать, коагулировать и аблировать (выпаривать) биологическую ткань, высокоинтенсивный лазер начинает постепенно вытеснять скальпель и бормашину. Несомненными преимуществами применения лазера в хирургии являются возможность работы в "сухом поле", обусловленная уменьшением кровопотери во время операции, низкая вероятность образования келоидных рубцов, отсутствие необходимости в наложении швов, снижение потребности в анестезии, абсолютная стерильность рабочего поля (рис. 5 — 8).
Рис. 5. Операция френэктомии с использованием хирургического лазера(здесь и далее, рисунки приводятся слева направо): а — до операции: короткая мощная уздечка, ставшая причиной рецессии десны в области верхних резцов; б — состояние после лазерного иссечения короткой уздечки. Операция проводилась без использования анестезии и традиционных методов гемостаза; в — через неделю после хирургического лечения.
Рис. 6. Получение блокового костного трансплантата с использованием хирургического лазера: а — вид до операции; б — после отслойки мягких тканей вырезается трансплантат необходимой формы и размеров; в — лазерный «скальпель» позволяет получить донорскую ткань с неповрежденной надкостницей
Рис. 7. Увеличение высоты наддесневой части корня зуба для последующего ортопедического лечения: а — до операции (отсутствуют клинические условия для восстановления коронковой части зубов 11 и 21); б — увеличение высоты наддесневой части корня зуба путем лазерного иссечения прилежащих тканей (в том числе костной); в — для закрепления полученных результатов на подготовленные зубы изготовлен непосредственный протез
Рис. 8. Удаление Шванномы правой боковой поверхности языка с использованием диодного хирургического лазера: а — шваннома правой боковой поверхности языка (вид до лечения); б — удаление опухоли через разрез на поверхности языка; в — макропрепарат опухоли; г — вид операционной раны сразу после вмешательства. Заметно отсутствие кровоточивости; д — слизистая оболочка языка через две недели после операции
Нами совместно с сотрудниками Института физики НАНБ была разработана лазерная хирургическая установка "Копье" (рис. 9) для использования в клинике челюстно-лицевой и пластической хирургии.
Рис. 9. Лазерная хирургическая установка «Копьё»
Медицинские испытания проводились в 432-м Главном военном клиническом госпитале в присутствии разработчиков аппарата с целью обеспечения безопасности и внесения соответствующих изменений в конструкцию аппарата. Было выполнено 263 операции 76 пациентам в возрасте 12—50 лет со следующей патологией: капиллярные гемангиомы лица и шеи — 45; папилломы лица и шеи — 83; фиброма — 1; фиброзный эпулис альвеолярного отростка челюсти — 1; ретенционная киста малой слюнной железы — 1; бородавчатый невус — 1; пигментация кожи — 164; гиперкератозы — 7. Оперативные вмешательства включали иссечение и коагуляцию лучом Nd:YAG-лазера с длиной волны 1064 нм, "голым" световодом в контактном и неконтактном режимах.
Наилучшие результаты заживления ран (без келоидного рубца) отмечены при мощности около 30 Вт.
При указанном режиме работы наблюдалось отсутствие послеоперационного болевого синдрома и перифокальной гиперемии раны. Неблагоприятных эффектов, связанных с лазерным воздействием на пациентов и медицинский персонал, не отмечено. По окончании клинических испытаний было сделано заключение о том, что аппарат "Копье" отвечает своему назначению и рекомендуется для использования в медицинской практике в ЛПУ Республики Беларусь .
Механизм лазерного препарирования зубной и костной ткани
На примере использования импульсно-периодического Nd:YAG лазера нами изучен механизм лазерного препарирования зубной и костной ткани. В экспериментальных исследованиях использовались образцы трупной ткани нижних челюстей человека (сухая кость) и собаки (кость сохранялась в формалине). Препарирование кости осуществлялось на воздухе и в воде посредством прямого контакта выходного конца гибкого волоконного световода с костью. Диаметр светопроводящей жилы составлял 0,6 мм, формируемые отверстия располагались в шахматном порядке. В ходе препарирования мы наблюдали следующий процесс: после нескольких лазерных импульсов, которые не приводили к появлению видимых результатов, на поверхности зуба или кости появлялась яркая вспышка, которая с каждым следующим импульсом становилась все ярче. Затем яркая вспышка начинала сопровождаться генерацией громкого звукового импульса. Наконец, яркая вспышка и звук начинали сопровождаться интенсивным выделением газовых пузырьков (в случае обработки в воде). В результате из зоны лазерного воздействия выбрасывались небольшие частицы ткани. Под действием лазерного луча некоторая доля частиц сгорала, причем частиц было существенно больше в случае обработки на воздухе.
После лазерного воздействия как на воздухе, так и в воде на микроскопическом срезе ткани определялись следующие элементы: (а) на поверхности канала имелся тонкий почерневший слой обугленной ткани; (б) слой базофильного вещества кости толщиной до 1—1,5 мм, постепенно переходящий в нормальную костную ткань; (в) бесструктурные черно-коричневые частицы частично сгоревшей ткани; (г) костные фрагменты на стенке и в просвете канала; (д) участки разорванных костных волокон; (е) остатки сгоревших мягких тканей. Элементы (д) и (е) наблюдались в области базофильной зоны (б) или на границе ее с неразрушенной костной тканью. Следует отметить важную особенность, которая не наблюдается при формировании отверстий обычным бором: на гистологическом препарате между стенкой канала и частицами сгоревшей ткани в межуточном веществе ткани видны тонкие коллагеновые волокна, при этом базофильная зона плавно переходит в нормальную костную ткань. При обработке в воде доля сохранившихся коллагеновых волокон значительно увеличивается (рис. 10).
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 .
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 .
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/см 2), 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.
Литература
1. Доста А.Н. Экспериментально-клиническое обоснование оптимизации остеогенеза в ретенционном периоде ортодонтического лечения с применением современных лазерных технологий: Автореф. дис. … канд. мед. наук. Мн., 2003. 15 с.
2. Людчик Т.Б., Ляндрес И.Г. ,Шиманович М.Л. // Организация, профилактика и новые технологии в стоматологии: М-лы V съезда стоматологов Беларуси. Брест, 2004. С. 257—258.
3. Ляндрес И.Г., Людчик Т.Б., Наумович С.А. и др. // Лазерно-оптические технологии в биологии и медицине: М-лы междунар. конф. Мн., 2004. С. 195—200.
4. Наумович С.А. Пути оптимизации комплексного ортопедо-хирургического лечения аномалий и деформаций прикуса у взрослых: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. Мн., 2001. 15 с.
5. Наумович С.А., Берлов Г.А., Батище С.А. // Лазеры в биомедицине: М-лы междунар. конф. Мн., 2003. С. 242—246.
6. Наумович С.А., Ляндрес И.Г., Батище С.А., Людчик Т.Б. // Лазеры в биомедицине: М-лы междунар. конф. Мн., 2003. С.199—203.
7. Плавский В.Ю., Мостовников В.А., Мостовникова Г.Р. и др. // Лазерно-оптические технологии в биологии и медицине. М-лы междунар. конф. Мн., 2004. С. 62—72.
8. Улащик В.С., Мостовников В.А., Мостовникова Г.Р. и др. Междунар. конф. «Лазеры в медицине»: Сб. статей и тезисов. Вильнюс, 1995.
9. Baxter G.D. Therapeutic Lasers: Theory and Practice Edinburgh; New York, 1994.
10. Grippa R., Calcagnile F., Passalacqua А. // J.Oral Lazer Applications. 2005. V. 5, N 1. P.45 — 49
11. Lasers in Medicine and Dentistry. Basic science and up-to-date Clinical Application of Low Energy-Level Laser Therapy, ed. Simunovic, Grandesberg, 2000.
12. Simon A. Low Level Laser Therapy for Wound Healing: an Update. Edmonton, 2004.
Современная стоматология . - 2006. - №1. - С . 4-13.
Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.
На сегодняшний день уже никого не удивить наличием в стоматологической клинике современного оборудования, в том числе всевозможных лазерных установок, которые могут широко использоваться для диагностики, лечения, профилактики и отбеливания зубов. В стоматологии применение лазеров в последние годы даже выделили в целое направление, которое называется - лазерная стоматология. С началом применения лазера в стоматологии у больных появилась возможность забыть про боль, и соответственно про страх при лечении зубов, а также другие неприятные ощущения, неизменно сопровождающие стоматологический прием.
Использование лазера в стоматологии
Что собой представляет лазер
Лазер (или квантовый генератор) – это техническое устройство, испускающее свет в узком спектральном диапазоне пучка электромагнитных волн. В соответствии с различными задачами для применения в стоматологии были разработаны и применяются несколько типов лазеров: аргоновый, углекислотный, диодный, неодимовый и другие. Работа лазеров в стоматологии основывается на таком излучении длины лазерного луча, которое может быть наиболее эффективным при лечении или профилактики стоматологических заболеваний. Применяемое световое излучение не является постоянным, а производится определенными импульсами, что также зависит от современности оборудования. Лазерная стоматология – это, по сути, бесконтактный метод применения стоматологических процедур. С помощью лазера у врача-стоматолога есть возможность создать наиболее комфортные физические и психологические условия для стоматологического пациента. Как уже, наверное, понятно из вышесказанного – при использовании данного вида стоматологических манипуляций воздействие на зубы и окружающие ткани происходит с применением лазерного луча.
Преимущества использования лазера
Применение лазера в сочетании с традиционными методами практически становится стандартом в стоматологии, а его преимущества уже доказаны практикой и являются неоспоримыми: это точность, быстрота, безболезненность, безопасность. Стоматологические лазеры, которые существуют на сегодня, дают возможность не только удалять ткани зуба, которые повреждены патологическим процессом, но также и дезинфицировать, уменьшать объемы кровотечений, коагулировать мягкие ткани полости рта. Например, при возникновении кровотечения лазер за доли секунд может безболезненно локализировать очаг поражения.
Дезинфекция
У лазера также наблюдаются уникальные возможности дезинфекции полости рта. Доказано, что патогенная микрофлора ротовой полости не переносит воздействия лазерного излучения, тем самым эффективность стоматологического лечения возрастает во много раз. Например, при лечении зубных каналов лазер может применяться с целью дезинфекции корневого канала зуба при пульпитах и периодонтитах.
Точность
Еще одним неоспоримым достоинством стоматологического лазера является достаточно высокая избирательность лечения при применении лазера – удаляются только поврежденные ткани (например, при начальном кариесе), нет необходимости в наложении швов при хирургических вмешательствах. В результате, заживление ран происходит максимально быстро и практически безболезненно. Также есть возможность проведения стерильной процедуры биопсии, бескровных хирургических манипуляций. Стоматологические лазеры успешно применяются для лечения заболеваний слизистой оболочки полости рта, таких как кератозы, лейкоплакия, красный плоский лишай, афтозные язвенные стоматиты, и т.д.
Антибактериальные свойства лазера
При пародонтологических заболеваниях лечение лазером является также высокоэффективным благодаря его антибактериальным свойствам и избирательности действия. С помощью лазерного луча есть возможность избавиться от поддесневых зубных отложений, убрать образовавшиеся патологические «карманы», кровоточивость и, как следствие всего – неприятный запах изо рта, добиваясь при этом хороших эстетических результатов лечения. Такие сопутствующие патологические проблемы, как кровоточивость десен и их воспаление могут быть устранены уже после первого сеанса.
Эстетический эффект
Лазерную технику с успехом применяют при лечении повышенной чувствительности зубов, в эстетической стоматологии широко известны возможности лазера для отбеливания зубов с сохранением длительного результата. При установке зубного протеза лазер поможет создать точный микрозамок для коронки, а при установке дентальных имплантатов лазер идеально произведет минимальный разрез тканей в месте установки и обеспечит быстрое заживление области имплантации.
Дорого, но эффективно
Использование лазера в стоматологии дорого, но эффективно
В заключении хочется отметить, что лазерная стоматология – это дополнительная современная возможность улучшить качество лечения и стоматологических услуг. Относительным недостатком применения лазера в стоматологии можно считать дороговизну оборудования и, как результат, – высокую стоимость процедур, что, тем не менее, всерьез перекрывается плюсами, которые дает применение лазера при лечении зубов и десен.
Лазерное излучение - это электромагнитное излучение в оптическом диапазоне спектра. В оптических квантовых генераторах происходит усиление электромагнитных световых колебаний на принципе индуцированного излучения. Возникает усиленное, упорядоченное, однонаправленное электромагнитное колебание с той же частотой, фазой и поляризацией, что и внешнее излучение. Излучение атомов активной среды происходит одновременно, что создает идеальную регулярность во времени и пространстве, т.е. упорядоченность, когерентность. Электромагнитные колебания происходят на одной длине волны, что обеспечивает их монохроматичность. Луч лазера имеет очень малое расхождение в стороны, что создает его большую концентрацию на малой площади, однонаправленность. Таким образом, лазерное излучение - это монохроматический, поляризованный, когерентный, однонаправленный свет .
Принцип действия лазерного луча
К его действию очень чувствительны внутриклеточные мембранные системы, особенно митохондрии - энергетические станции клетки. Оно влияет на течение биохимических реакций , структуру молекул, т.е. влияет на течение фундаментальных процессов в организме, его энергетический потенциал. Его малые мощности стимулируют процессы регенерации , активизируют гемодинамику, обладают противовоспалительными и аналгезирующим действием, увеличивают биологический потенциал жидких сред. Гелий-неоновый лазер индуцирует красный, гелий-кадмиевый лазер - синий свет. У синего света хорошо выражено противовоспалительное действие.
Наиболее исследована биологическая эффективность низкоинтенсивного лазерного излучения в красной части спектра с длиной волны 0,628 мкм. Активизируются обменные процессы, пролиферация, ферментативная активность, микроциркуляция, улучшаются реологические свойства крови, изменяется активность свертывающей и противосвертывающей систем крови, стимулируется эритропоез. Это обуславливает противовоспалительный, аналгезирующий, трофический эффект лазерного излучения. При облучении крови венозная кровь приобретает черты артериальной, т.е. становится алой по цвету, уменьшается ее вязкость, увеличивается насыщение кислородом. Это называют симптомом “алой крови” или гипокоагуляции. Эритроциты взрослых становятся похожи на эритроциты детей, т.е. слипаются между собой, вытягиваются в струну и проникают в ранее недоступные участки органов вследствие некроза, ишемии, закупорки. Стимулируется иммунитет.
Используются аппараты “ЛГ - 75”, “АПЛ -01”, “Мустанг” и др. Методика: воздействие излучением местное и внутриполостное, на точки акупунктуры, экстра- и эндоваскулярно. Плотность мощности от 0,1 до 250 мВт/см 2 . Экспозиции от нескольких секунд до 20 минут.
Взаимодействие лазера с тканью
Воздействие лазерного излучения на биологические структуры зависит от длины волны излучаемой лазером энергии, плотности энергии луча и временных характеристик энергии луча. Процессы, которые могут при этом происходить – поглощение, передача, отражение и рассеивание.
Поглощение - атомы и молекулы, которые составляют ткань, преобразовывают лазерную световую энергию в высокую температуру, химическую, акустическую или не лазерную световую энергию. На поглощение влияют длина волны, содержание воды, пигментация и тип ткани.
Передача – лазерная энергия проходит через ткань неизмененной.
Отражение – отраженный лазерный свет не влияет на ткань.
Рассеивание – индивидуальные молекулы и атомы принимают лазерный луч и отклоняют силу луча в направлении, отличном от исходного. В конечном счете, лазерный свет поглощается в большом объеме с менее интенсивным тепловым эффектом. На рассеивание влияет длина волны.
Виды лазеров в стоматологии
Аргоновый лазер (длина волны 488 нм и 514 нм): излучение хорошо абсорбируется пигментом в тканях, таких как меланин и гемоглобин. Длина волны 488 нм является такой же, как и в полимеразиционных лампах. При этом скорость и степень полимеризации светоотверждаемых материалов лазером намного превосходит аналогичные показатели при использовании обычных ламп. При использовании же аргонового лазера в хирургии достигается превосходный гемостаз.
Диодный лазер (полупроводниковый, длина волны 792–1030 нм): излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани, имеет хороший гемостатический эффект, обладает противовоспалительным и стимулирующим репарацию эффектами. Доставка излучения происходит по гибкому кварц-полимерному световоду, что упрощает работу хирурга в труднодоступных участках. Лазерный аппарат имеет компактные габариты и прост в обращении и обслуживании. На данный момент это наиболее доступный лазерный аппарат по соотношению цена / функциональность.
Неодимовый лазер (длина волны 1064 нм): излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани и хуже в воде. В прошлом был наиболее распространен в стоматологии. Может работать в импульсном и непрерывном режимах. Доставка излучения осуществляется по гибкому световоду.
Гелий-неоновый лазер (длина волны 610–630 нм): его излучение хорошо проникает в ткани и имеет фотостимулирующий эффект, вследствие чего находит свое применение в физиотерапии. Эти лазеры – единственные, которые имеются в свободной продаже и могут быть использованы пациентами самостоятельно.
Углекислотный лазер (длина волны 10600 нм) имеет хорошее поглощение в воде и среднее в гидроксиапатите. Его использование на твердых тканях потенциально опасно вследствие возможного перегрева эмали и кости. Такой лазер имеет хорошие хирургические свойства, но существует проблема доставки излучения к тканям. В настоящее время CO2-системы постепенно уступают свое место в хирургии другим лазерам.
Эрбиевый лазер (длина волны 2940 и 2780 нм): его излучение хорошо поглощается водой и гидроксиапатитом. Наиболее перспективный лазер в стоматологии, может использоваться для работы на твердых тканях зуба. Доставка излучения осуществляется по гибкому световоду. Показания для применения лазера:
· Препарирование полостей всех классов, лечение кариеса;
· Обработка (протравливание) эмали;
· Стерилизация корневого канала, воздействие на апикальный очаг инфекции;
· Пульпотомия;
· Обработка пародонтальных карманов;
· Экспозиция имплантов;
· Гингивотомия и гингивопластика;
· Френэктомия;
· Лечение заболеваний слизистой;
· Реконструктивные и гранулематозные поражения;
· Оперативная стоматология.
врач стоматолог-терапевт II категории, заведующая профилактическим отделением МУ «Стоматологический комплекс г. Грозного»
Внедрение в стоматологическую практику современных технологий на сегодняшний день является наиболее перспективным и прогрессивным началом для практикующего врача. Применение инновационных методов, препаратов, техники зачастую облегчает работу стоматолога, тем самым способствуя лучшим результатам лечения. В последнее время большое внимание стало уделяться использованию лазера в медицине, в том числе и в стоматологии.
Слово «лазер» является акронимом англ. слов Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усиление света путем вынужденного излучения. Основы теории лазеров были заложены Альбертом Эйнштейном в 1917 году, но лишь через 50 лет наука реализовала принципы теории лазеров практически, тем самым способствуя бурному развитию применения лазеров в медицине.
В основе действия лазеров лежит явление фотоэффекта - освобождения электронов твердого тела или жидкости под воздействием электромагнитного излучения.
Лазерный свет обладает широким спектром лечебного и профилактического действия. Он вызывает выраженный противовоспалительный эффект, нормализует микроциркуляцию, понижает проницаемость сосудистых стенок, обладает фибрино-тромболитическими свойствами, стимулирует обмен веществ, регенерацию тканей и повышает содержание кислорода в них, ускоряет заживление ран, предотвращает образование рубцов после операций и травм, оказывает нейротропное, анальгезирующее, миорелаксирующее, десенсибилизирующее, бактериостатическое и бактерицидное действие, стимулирует систему иммунной защиты, снижает патогенность микрофлоры, повышает ее чувствительность к антибиотикам.
В зависимости от характера лазерного воздействия на ткани (учитываются такие параметры лазерного излучения, как длина волны, мощность, время и режим воздействия на биоткани) можно использовать различные эффекты.
Лазерная хирургия основана на деструктивном воздействии лазерного излучения на ткани - тепловой, гидродинамический, фотохимические эффекты от такого воздействия вызывают деструкцию тканей. Терапия основана на фотохимическом и фотофизическом воздействии, при котором поглощенный тканями свет возбуждает в них атомы и молекулы, приводя в действие терапевтические механизмы организма.
Диагностика основана на лазерном воздействии, не вызывающем изменения свойств биологических тканей, - это эффекты рассеивания, отражения и поглощения.
В стоматологии нашли применение следующие типы лазеров:
Аргоновый лазер (длина волны 488 нм и 514 нм):
- излучение хорошо абсорбируется пигментом в тканях, таких как меланин и гемоглобин. Длина волны 488 нм является такой же, как и в полимеризационных лампах. При этом скорость и степень полимеризации светоотверждаемых материалов лазером намного выше. При использовании аргонового лазера в хирургии достигается превосходный гемостаз.
Nd:YAG-лазер (неодимовый, длина волны 1064 нм):
- излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани и хуже в воде. В прошлом был наиболее распространен в стоматологии. Может работать в импульсном и непрерывном режимах. Доставка излучения осуществляется по гибкому световоду.
He-Ne-лазер (гелий-неоновый, длина волны 610-630 нм):
- его излучение хорошо проникает в ткани и имеет фотостимулирующий эффект, вследствие чего находит свое применение в физиотерапии. Эти лазеры - единственные, которые имеются в свободной продаже и могут быть использованы пациентами самостоятельно.
СО2-лазер (углекислотный, длина волны 10 600 нм):
- имеет хорошее поглощение в воде и среднее в гидроксиапатите. Его использование на твердых тканях потенциально опасно вследствие возможного перегрева эмали и кости. Такой лазер имеет хорошие хирургические свойства, но существует проблема доставки излучения к тканям. В настоящее время СО2-системы постепенно уступают свое место в хирургии другим лазерам.
EnYAG-лазер (эрбиевый, длина волны 2940 и 2780 нм):
- его излучение хорошо поглощается водой и гидроксиапатитом. Наиболее перспективный лазер в стоматологии, может использоваться для работы на твердых тканях зуба. Доставка излучения осуществляется по гибкому световоду.
Диодный лазер (полупроводниковый, длина волны 792-1030 нм):
- излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани, имеет хороший гемостатический эффект, обладает противовоспалительным и стимулирующим репарацию эффектами.
В МУ «Стоматологический комплекс г. Грозного» используются диодные полупроводниковые лазеры с 2008 года. Лазер «Оптодан» (рис. 1) , в котором диодный излучатель состоит из кристаллов фторида галлия, применяется для лазерной физиотерапии заболеваний пародонта, слизистой оболочки полости рта, воспалительных гнойно-деструктивных процессов, лечения механических, термических, химических, радиационных травм, для купирования постпломбировочных болей.
Рис. 1. «Оптодан»
Рис. 2. «Элексион Кларос Нано»
В имплантации применяется при подготовке костной ткани челюсти к имплантации, для профилактики нарушений микроциркуляции, стимуляции регенерации воспалительных процессов вокруг шеек имплантата. А также в поликлинике используется диодный стоматологический лазер «Элексион Кларос Нано» с длиной волны 810 нм. Лазер такого класса впервые используется в Чеченской Республике.
При работе обязательно применение защитных очков. Аппарат применяется в пародонтологии, эндодонтии, хирургии, отбеливании, для фотодинамической терапии воспалительных заболеваний полости рта.
Что такое фотодинамическая терапия?
Это инновационная технология в стоматологии, которая успешно применяется для лечения воспалительных инфекционных и грибковых заболеваний, стерилизации корневых каналов и отбеливания зубов. В основе метода лежит применение фотосенсибилизатора, созданного на основе зеленой водоросли спирулины и представляющего собой концентрат растительного пигмента хлорофилла.
В патологический очаг вносится фотосенсибилизатор, который накапливается избирательно в патологически измененных клетках определенное время, затем гель смывается и патологический очаг обрабатывается светом лазера, в результате чего происходит фотохимическая реакция, в ходе которой хлорофилл распадается, выделяя активный (сиглентный) кислород, под воздействием которого патологические клетки и бактерии погибают.
Методом ФДТ проводится самое щадящее отбеливание зубов. В результате фотохимической реакции происходит окислительная реакция, приводящая к гибели микробной флоры и распаду пигментированных пятен в верхних слоях эмали, в результате чего зубы приобретают свою природную белизну.
Это единственная в мире методика, не вызывающая гиперчувствительности эмали зубов во время процедуры и после нее.
Возможности стоматолога при применении лазера существенно расширяются - это проведение малых хирургических операций в полости рта, таких как вестибулопластика, френулотомия, вскрытие абсцессов, иссечение капюшонов, папиллом, биопсия, гемостаз, а также лечение афт, язв, лейкоплакий, деконтаминация пародонтальных карманов, гингивотомия, снятие назубных отложений, стерилизация корневых каналов, обнажение заглушек имплантатов, отбеливание зубов.
Клинический случай № 1
К нам обратилась пациентка А., 55 лет, с жалобами на разрастание десны, зуд, жжение, кровоточивость в области искусственных коронок 31, 32, 33-го зубов в течение трех месяцев после протезирования (рис. 3) .
Рис. 3. Отечная форма локализованного гипертрофического гингивита средней степени тяжести
При осмотре полости рта было выявлено гипертрофическое разрастание десневых сосочков в области 31, 32, 33-го зубов. Сосочки увеличены в размерах до ½ высоты коронки зубов, с блестящей гладкой поверхностью, при прикосновении кровоточат, наличие над- и поддесневых зубных отложений, зубо-десневое соединение не нарушено.
Установлен диагноз «отечная форма локализованного гипертрофического гингивита средней степени тяжести».
Назначена гингивопластика лазером. До операции пациентке были сняты искусственные коронки с опорных 31, 32, 33-го зубов, проведены профессиональная гигиена полости рта и обучение гигиене полости рта. Операция проводилась под аппликационной анестезией (рис. 4) .
Рис. 4. Вид слизистой оболочки щеки после гингивопластики лазером
В постоперационный период пациентка отмечала в первые два дня небольшую болезненность в области проведенной пластики, после чего состояние улучшилось и болезненные явления прошли. При осмотре спустя 10 дней после операции слизистая бледно-розового цвета, умеренно увлажнена, болезненность и кровоточивость отсутствуют (рис. 5) .
Рис. 5. Состояние десневого края спустя 10 дней
В послеоперационный период назначен туалет полости рта антисептическими растворами и эпителизирующая терапия.
Клинический случай № 2
Второй клинический случай использования лазера связан с иссечением доброкачественного новообразования слизистой оболочки полости рта. Пациентка Х., 54 лет, обратилась по поводу мягкого образования на слизистой щеки размером с горошину (рис. 6) .
Рис. 6. Фиброма слизистой оболочки щеки пациентки Х
При осмотре полости рта на слизистой щеки справа было выявлено мягкое образование с широким основанием размером 5х5 мм, слизистая над образованием не изменена в цвете, контур ровный. Пациентка пришла на прием после санации полости рта и протезирования частичными съемными протезами на обеих челюстях.
В анамнезе пациентки сахарный диабет II типа, зубы утеряны вследствие осложненного пародонтита. Пациентка отмечала, что слизистая щеки длительное время травмировалась подвижными зубами при приеме пищи и разговоре. После консультации с врачом-онкологом и установления диагноза «фиброма слизистой оболочки щеки справа» было назначено иссечение образования. Под аппликационной анестезией было проведено иссечение образования (рис. 7) .
Рис. 7. Иссечение фибромы лазером
После операции рана закрыта антисептической повязкой (рис. 8) .
Рис. 8. Вид слизистой оболочки щеки после операции
Первые дни после операции пациентка отмечала слабую болезненность в области иссеченных тканей. Спустя две недели поверхность слизистой оболочки щеки заживает без осложнений (рис. 9) .
Рис. 9. Слизистая оболочка щеки пациентки Х. спустя 2 недели
Полученный в ходе операции материал был направлен в Республиканский онкологический диспансер для патогистологического исследования, результатом чего стало установление диагноза «мягкая фиброма».
Заключение
Подведем итог, каковы преимущества применения диодных лазеров по сравнению с традиционными технологиями:
- Гемостаз - операции проводятся практически на бескровном поле, большая точность операций, четкие края, низкая вероятность заражения заболеваниями, передающимися через кровь.
- Стерильность, сильное антибактериальное действие, абластичность раневой поверхности.
- В большинстве случаев не требуется использование местной анестезии.
- Эстетический эффект: в большинстве случаев не требуется наложение послеоперационных швов, образование тонкого, нежного, малозаметного рубца.
- Биостимуляция.
- Высокая скорость воздействия на ткани.
Таким образом, использование диодного лазера позволяет стоматологу добиваться лучших результатов лечения, ускоряет процессы заживления; также положительный момент применения лазера - психологический комфорт пациента, у которого есть страх перед анестезией и скальпелем.