Лазеры в эндодонтии

Лазерные технологии применяются в эндодонтии с целью улучшения результатов традиционного лечения. Это достигается за счет световой энергии, которая способствует удалению детрита и смазанного слоя из корневых каналов, а также очищению и обеззараживанию системы каналов.

Использование лазерного излучения для уменьшения бактериальной обсемененности корневых каналов показало значительную эффективность, которая была подтверждена лабораторными исследованиями. Дальнейшие исследования показали эффективность применения лазеров в сочетании с традиционными ирригантами, такими как 17%-ная ЭДТА, 10%-ная лимонная кислота и 5,25%-ный гипохлорит натрия. Хелатирующие вещества облегчают проникновение лазерного луча в ткани. В твердые ткани зуба лазерный луч проникает на глубину до 1 мм и обеззараживает лучше, чем химические вещества.

Также есть исследования, демонстрирующие способность определенных длин волн к активации ирригационных растворов в канале. Методика активации ирригантов лазером показала статистически более высокую эффективность при удалении детрита и смазанного слоя из корневых каналов по сравнению с традиционными методами и ультразвуковой обработкой.

Недавние исследования, проведенные совместно с DiVito, показали, что использование эрбиевого лазера в режиме субабляционной плотности энергии с использованием специальных насадок и в сочетании с ирригацией ЭДТА приводит к эффективному удалению детрита и смазанного слоя без термического повреждения органических дентинных структур.

Электромагнитный спектр света и классификация лазеров

Лазеры классифицируются в зависимости от излучаемого спектра света. Они могут работать с волнами видимого и невидимого спектра, короткого, среднего и длинного инфракрасного диапазона. В соответствии с законами оптической физики функции разных лазеров в клинической практике различаются (рис. 1).

Первыми для внутриканального обеззараживания были использованы лазеры короткого инфракрасного диапазона (от 803 нм до 1340 нм). В частности, это был представленный в начале 1990-х годов Nd: YAG лазер (1064 нм), который доставляет лазерную энергию в канал через оптическое волокно.

Недавно был исследован и введен в использование зеленый лазерный луч видимого спектра света (KTP, неодимовый дубликат 532 нм). Доставка этого луча через гибкое оптическое волокно размером 200 μ позволяет использовать его в эндодонтии для обеззараживания канала. Опыт такого использования уже показал положительные результаты.

Лазеры среднего инфракрасного диапазона — линейка лазеров Erbium (2780 нм и 2940 нм), которая известна с начала 1990-х, — только в последнее десятилетие стали выпускаться с гибкими, тонкими наконечниками, предназначенными для эндодонтического лечения. CO2-лазеры длинного инфракрасного диапазона (10600 нм) были первыми использованными для деконтаминации и препарирования дентина в эндодонтии. В настоящее время они используются только для пульпотомии и пульпарной коагуляции. В данной статье речь идет о лазерах короткого инфракрасного диапазона — диодных лазерах (810, 940, 980 нм) и Nd: YAG лазерах (1064 нм), а также о лазерах среднего инфракрасного диапазона — лазерах Er: YAG (2940 нм).

Научные основы использования лазеров в эндодонтии

• Отражение лазерного света тканью. Отражение — свойство пучка лазерного света падать на цель и отражаться на рядом расположенные объекты.
• Поглощение лазерного света тка­­нью. Поглощенный лазерный свет трансформируется в тепловую энергию. На поглощение влияют длина волны, содержание воды, пигментация и тип ткани.
• Рассеивание лазерного света тка­­нью. Рассеянный лазерный свет излучается повторно в случайном направлении и в конечном счете поглощается в большом объеме с менее интенсивным тепловым эффектом. На рассеивание влияет длина волны.
• Передача лазерного света тканью. Передача — это свойство лазерного луча проходить через ткани, не обладающие свойством поглощения, и не оказывать при этом повреждающего действия.

Эффекты лазерного излучения

Диодные лазеры (от 810 нм до 1064 нм) и лазеры Nd: YAG (1064 нм) работают в коротком инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра света. Они взаимодействуют в основном с мягкими тканями путем диффузии (рассеивания). Nd: YAG лазеры имеют большую глубину проникновения в мягкие ткани (до 5 мм) по сравнению с диодными лазерами (до 3 мм). Лучи Nd: YAG и диодных лазеров избирательно поглощаются гемоглобином, оксигемоглобином и меланином и оказывают фототермическое воздействие на ткани. Поэтому применение этих лазеров в стоматологии ограничивается испарением и разрезом мягких тканей.

Nd: YAG и диодные лазеры могут использоваться для отбеливания зубов (рис. 2 а, б) путем термической активации реагента лазерным лучом.

В настоящее время применение лазеров в эндодонтии является одним из лучших методов обеззараживания системы корневых каналов благодаря способности лазерных волн проникать в дентинные канальцы (до 750 μ — 810 нм диодный лазер, до 1 мм — Nd: YAG) и воздействовать на бактерии, разрушая их с помощью фототепловых эффектов. Эрбиевые лазеры (2780 нм и 2940 нм) работают в среднем инфракрасном диапазоне, их луч поглощается, главным образом, поверхностно в диапазоне 100—300 μ для мягких тканей и до 400 μ для дентина.

Вода — один из наиболее распространенных натуральных хромофоров, что делает применение эрбиевых лазеров возможным для твердых и мягких тканей. Эрбиевые лазеры влияют на ткани термически, создавая эффект испарения. В результате взрыва молекул воды генерирует фотомеханический эффект, который способствует абляции и очистке тканей (рис. 3).

Параметры, влияющие на выбросы энергии лазерного излучения

В диодных лазерах энергия подается непрерывной волной (CW-режим). Но для лучшего контроля теплового излучения возможно механическое прерывание потока энергии. Длительность импульса и интервалы исчисляются в миллисекундах или микросекундах.

Nd: YAG лазеры и лазеры эрбиевой группы излучают лазерную энергию в импульсном режиме. Каждый импульс имеет время своего начала, увеличения и время окончания, в соответствии с прогрессией Гаусса. Между импульсами ткань охлаждается, что позволяет лучше контролировать тепловые эффекты (рис. 4).

В импульсном режиме серия импульсов излучается с различной скоростью их повторения, обычно от 2 до 50 импульсов в секунду. Более высокая скорость повторения импульсов действует аналогично непрерывному режиму работы, а более низкая скорость повторения импульсов предоставляет более длительное время для тепловой релаксации. Скорость повторения импульсов влияет на среднюю мощность излучения, в соответствии с формулой, приведенной в таблице № 1.

Таблица № 1. Параметры излучения лазерного света

P мощность (в Вт)

E энергия (в Дж)

R скорость повторения импульсов (в Гц)

Pd плотность мощности (в Вт/см2)

F плотность энергии (в Дж/см2)

P(W) средняя мощность = E x R

PP(W) пиковая мощность = E; длина одного импульса (в секундах)

Другим важным параметром, влияющим на выброс энергии лазерного излучения, является «форма» импульса, которая описывает эффективность и дисперсию абляционной энергии в виде тепловой энергии. Длительность импульса, от микросекунд до миллисекунд, отвечает за основные тепловые эффекты и влияет на пиковую мощность каждого отдельного импульса, согласно формуле, приведенной в таблице № 1.

Доступные на современном рынке стоматологические лазеры являются автономными импульсными лазерами. Это Nd: YAG лазеры с импульсами от 100 до 200 мкс и эрбиевые лазеры с импульсами от 50 до 1000 мкс, а также диодные лазеры, излучающие энергию в непрерывном режиме.

Воздействие лазерного излучения на микроорганизмы и дентин

В эндодонтическом лечении используются фототермические и фотомеханические свойства лазеров, возникающие при взаимодействия различных длин волн и различных параметров тканей, на которые осуществляется воздействие. Это дентин, смазанный слой, опилки, остаточная пульпа и бактерии во всех формах совокупности.

Волны всех длин разрушают клеточную стенку благодаря фототермическому эффекту. Из-за особенностей структуры клеточных стенок грамотрицательные бактерии разрушаются легче и при меньших затратах энергии, чем грамположительные.

Луч проникает в дентинные стенки на глубину до 1 мм, оказывая обеззараживающее воздействие на глубокие слои дентина.

Лазерные лучи среднего инфракрасного диапазона хорошо поглощаются дентинными стенками благодаря наличию в них молекул и, следовательно, оказывают поверхностный абляционный и обеззараживающий эффект на стенки корневого канала.

Лазерное излучение при использовании правильных параметров испаряет смазанный слой и органические структуры дентина (коллагеновые волокна). Только эрбиевые лазеры оказывают поверхностное абляционное действие на дентин, что играет ключевую роль для насыщенного водой пространства внутри каналов.

При ультракороткой длительности импульса (менее 150 мкс) эрбиевый лазер достигает пиковой мощности, используя минимум энергии (менее 50 мДж). Использование малой энергии сводит к минимуму излишнее абляционное и тепловое воздействие на дентинные стенки, а пиковые мощ­­ности приводят к активации мо­­­­ле­­­­кул воды (целевого хромофора) и обе­­­­­­­­­спе­чивают фотомеханическое и фотоакустическое (ударные волны) воздействие на дентинные стенки за счет ирригантов, введенных в корневой канал.