Типы лазеров в стоматологии. Лазерные технологии в стоматологической практике

06.05.2019

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 г. Удивительно, но только через 50 лет эти принципы были достаточно поняты, и технология смогла быть реализована практически. Первый лазер, использующий видимый, свет был разработан в 1960 году - в качестве лазерной среды использовался рубин, генерирующий красный луч интенсивного света. За этим в 1961 г. последовал другой кристаллический лазер, использовавший неодимовый алюмоиттриевый гранат (Nd:YAG). В 1964 г. физики компании Bell Laboratories изготовили газовый лазер с углекислым газом (CO2) в качестве лазерной среды. В тот же год был изобретен другой газовый лазер - впоследствии оказавшийся ценным для стоматологии - аргоновый. Стоматологи, занимавшиеся исследованием влияния рубинового лазера на эмаль зубов, обнаружили, что он вызывал образование трещин в эмали. В результате был сделан вывод - лазеры не имеют перспектив применения в стоматологии. Однако, в медицине исследование и клиническое использование лазеров процветало. В 1968 г. CO2-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. Лишь в середине 1980-х годов отмечено возрождение интереса к использованию лазеров в стоматологии для обработки твердых тканей, таких как эмаль. Хотя только некоторые типы лазеров, например Nd:YAG, годятся для обработки твердых тканей, потенциальная опасность и отсутствие специфичности к зубным тканям ограничивают их применение.

1. Принцип лазерного луча

Основным физическим процессом, который определяет действие лазерных аппаратов, является вынужденное испускание излучения. Это испускание образуется при тесном взаимодействии фотона с возбужденным атомом в момент точного совпадения энергии фотона с энергией возбужденного атома (молекулы). В конечном итоге этого тесного взаимодействия, атом (молекула) переходит из возбужденного состояния в невозбужденное, а излишек энергии излучается в виде нового фотона с абсолютно такой же энергией, поляризацией и направлением распространения, как и у первичного фотона. Простейший принцип работы стоматологического лазера заключается в колебании луча света между оптическими зеркалами и линзами, набирающим силу с каждым циклом. Когда достигается достаточная мощность, луч испускается. Этот выброс энергии вызывает тщательно контролируемую реакцию.

2. Взаимодействие лазера с тканью

Методы лазерной хирургии применяются для манипуляций на коже намного чаще, чем на любых других тканях. Это объясняется, во-первых, исключительным разнообразием и распространенностью кожной патологии и различных косметических дефектов, а во-вторых, относительной простотой выполнения лазерных процедур, что связано с поверхностным расположением объектов, требующих лечения. В основе взаимодействия лазерного света с тканями лежат оптические свойства тканей и физические свойства лазерного излучения. Распределение света, попавшего на кожу, можно разделить на четыре взаимосвязанных процесса.

Отражение. Около 5-7% света отражаются на уровне рогового слоя.

Поглощение (абсорбция). Описывается законом Бугера - Ламберта - Бера. Поглощение света, проходящего сквозь ткань, зависит от его исходной интенсивности, толщины слоя вещества, через которое проходит свет, длины волны поглощаемого света и коэффициента поглощения. Если свет не поглощается, никакого его воздействия на ткани не происходит. Когда фотон поглощается молекулой-мишенью (хромофором), вся его энергия передается этой молекуле. Важнейшими эндогенными хромофорами являются меланин, гемоглобин, вода и коллаген . К экзогенным хромофорам относятся красители для татуировок, а также частицы грязи, импрегнированные при травме.Рассеивание. Этот процесс обусловлен главным образом коллагеном дермы. Важность явления рассеивания состоит в том, что оно быстро уменьшает плотность потока энергии, доступной для поглощения хромофором-мишенью, а, следовательно, и клиническое воздействие на ткани. Рассеивание снижается с увеличением длины волны, делая более длинные волны идеальным средством доставки энергии в глубокие кожные структуры.

Проникновение. Глубина проникновения света в подкожные структуры, как и интенсивность рассеивания, зависит от длины волны. Короткие волны (300-400 нм) интенсивно рассеиваются и не проникают глубже 100 мкм. А волны большей длины проникают глубже, так как рассеиваются меньше.

3. Лазеры 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.: 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.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.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 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 практически полностью повторяют список заболеваний, с которыми приходиться сталкиваться в своей работе врачу-стоматологу. К наиболее распространенным и востребованным показаниям относятся:

·Препарирование полостей всех классов, лечение кариеса;

·Обработка (протравливание) эмали;

·Стерилизация корневого канала, воздействие на апикальный очаг инфекции;

·Пульпотомия;

·Обработка пародонтальных карманов;

·Экспозиция эмплантов;

·Гингивотомия и гингивопластика;

·Френэктомия;

·Лечение заболеваний слизистой;

·Реконструктивные и гранулематозные поражения;

·Оперативная стоматология.

КАРТИНКИ

1 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.

2 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

4. Применение лазера в стоматологии

При помощи лазерных установок успешно лечится кариес начальной стадии, при этом лазер удаляет только пораженные участки, не затрагивая здоровые ткани зуба (дентин и эмаль).

Целесообразно применять лазер при запечатывании фиссур (естественных бороздок и канавок на жевательной поверхности зуба) и клиновидных дефектов.

Проведение пародонтологических операций в лазерной стоматологии позволяет добиться хороших эстетических результатов и обеспечить полную безболезненность операции. Лазерная обработка десен и фотодинамическая терапия с применением специального лазерного аппарата и водорослей уже после первого сеанса устраняет кровоточивость десен, а также неприятный запах изо рта. Даже при наличии глубоких карманов за несколько сеансов удается «закрыть» карманы. При этом происходит более быстрое оздоровление пародонтальной ткани и укрепление зубов.

Стоматологические лазерные аппараты применяются при удалении фибром без наложения швов, проводится чистая и стерильная процедура биопсии, проводятся бескровные хирургические операции на мягких тканях. Успешно лечатся заболевания слизистой оболочки полости рта: лейкоплакия, гиперкератозы, красный плоский лишай, лечении афтозных язв в полости рта пациента (закрываются нервные окончания).

При лечении зубных каналов (эндодонтия) лазер применяется для дезинфекции корневого канала при пульпитах и периодонтитах. Эффективность бактерицидного действия равна 100%.

Применение лазерной техники помогает при лечении повышенной чувствительности зубов. При этом микротвердость эмали увеличивается до 38%.

В эстетической стоматологии при помощи лазера удается изменить контур десен, форму ткани десен для формирования красивой улыбки, при необходимости легко и быстро удаляются уздечки языка. Наибольшую популярность в последнее время получило эффективное и безболезненное лазерное отбеливание зубов с сохранением стойкого результата на долгое время.

При установке зубного протеза лазер поможет создать очень точный микрозамок для коронки, что позволяет не обтачивать соседние зубы. При установке имплантатов лазерные приборы позволяют идеально определить место установки, произвести минимальный разрез тканей и обеспечить наискорейшее заживление области имплантации.

Лечение зубов лазером имеет и другие преимущества - например, при традиционной подготовке зуба к пломбированию стоматологу бывает очень сложно удалить размягченный дентин полностью и не задеть при этом здоровые ткани зуба. Лазер справляется с этой задачей идеально - он удаляет только те ткани, которые уже пострадали в результате развития кариозного процесса.

Поэтому лечение зубов лазером намного эффективнее традиционных технологий, ведь срок службы пломб во многом зависит от качества препарирования кариозной полости. К тому же параллельно с препарированием лазер обеспечивает антибактериальную обработку полости, что позволяет избежать развития под пломбой вторичного кариеса. Лечение кариеса лазером, помимо перечисленных качеств обеспечивает лечение зубов без боли и не затрагивает здоровые ткани зуба. Благодаря столь серьезным преимуществам данной технологии лечение зубов лазером широко применяется не только во взрослой, но и в детской стоматологии.

Новейшие стоматологические установки позволяют проводить не только лечение зубов лазером, но и разнообразные хирургические манипуляции без применения анестезии. Благодаря лазеру заживление разрезов слизистой проходит гораздо быстрее, исключается развитие отеков, воспалений и прочих осложнений, нередко возникающих после проведения стоматологических манипуляций.

В хирургической стоматологии практически всегда существует риск инфицирования раны после удаления зуба, проведенной имплантации зубов и других вмешательствах. Травмы тканей, полученные в результате хирургической операции, несоблюдение пациентом рекомендаций могут стать причиной развития вторичной инфекции. Применение лазера в хирургической стоматологии позволяет значительно снизить вероятность инфицирования раны, сократить количество введенного анестетика, существенно уменьшить кровоточивость операционной раны.

Важно и то, что после применения лазера при хирургических манипуляциях наблюдается быстрое заживление раны, чем обуславливается более комфортное состояние пациента после проведенной операции.

Антибактериальные свойства лазера позволяют использовать его для лечения не только кариеса, но и пародонтита. Лазер эффективно обрабатывает корни зубов и обеспечивает полную санацию патологических карманов, в результате чего сокращаются сроки лечения, да и сами манипуляции не доставляют пациентам неприятных ощущений.

Лечение зубов лазером особенно показано пациентам, страдающим повышенной чувствительностью зубов, беременным женщинам, пациентам, страдающим аллергическими реакциями на обезболивающие препараты. Противопоказаний к применению лазера до настоящего времени выявить не удалось. Недостатком лазерного лечения зубов можно считать лишь более высокую, по сравнению с традиционными методами, стоимость. На лечение зубов лазером цены значительно выше и связано это, в первую очередь, с дороговизной лазерного оборудования. Несмотря на это, преимущества лазерного лечения зубов оправдывают затраты. Об этом говорят восторженные отзывы пациентов, которые испытали на себе лечение зубов лазером.

лазер стоматология лечение луч

Заключение

Лазеры комфортны для пациента и имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами лечения. В настоящее время преимущества применения лазеров в стоматологии доказаны практикой и неоспоримы: безопасность, точность и быстрота, отсутствие нежелательных эффектов, ограниченное применение анестетиков - все это позволяет осуществлять щадящее и безболезненное лечение, ускорение сроков лечения, а следовательно создает более комфортные условия и для врача, и для пациента.

Способ применения лазера СО 2 применяемый в стоматологии берёт начала с 1968 г который был впервые использован хирургией на мягкой ткани. Хоть только в середине восьмидесятых, началось созиданию лечение зубов лазером связанных с излечением тканей имеющих твердое основание. В настоящее период такой метод лечения набрал популярность в различном применении оперативного способа.

Виды лазера

Данные виды терапии имеют электромагнитные и низкоэнергетические излучения. Принципы технологии влияния на объект применяются в дозированном излучении в зависимости от его вида.

Аргоновый – имеет такую же длину луча (488 н. м.) схожую с полимеразиционной лампой. Применение этого лазера имеет превосходящий гемостаз в отличие от обычных ламп.
Диодный – имеющий величину лучевого диапазона (792-130 н. м.) изучения. Обладает свойством лечения в пигментированных клетках и имеет гемостатический эффект, способствует стимулирующему качеству. Излучение проходит под кварц полимерным, света – вводом излучением, что улучшает доступность работы в неудобном месте.
Nd: YAG Лазер – неодимовый лазер в стоматологии с величиной луча (1064 н. м.) в воде хуже, но отлично поглощается пигментированная ткань.
Не-Nе лазерный гелий-неоновый величина волны (610- 630 н. м) обладает эффектом фото стимуляции, который применяется физиотерапии. Это своеобразный вид лазера, которым пациент может воспользоваться собственноручно в связи с тем, что он находится в доступной продаже.
СО2 лазер – углекислотный величина луча (10600 н. м.) имеет значительное поглощение, в гидроксиапатит поглощает меньше. Он применяется на костных клетках, остерегаться в случаи перегревания кости и эмали. Они уступают другим системным принципам применения.
Эрбиевый лазер – величина данного воздействия луча (2940- 2780 н. м.) с отличным поглощением его гидроксиапатитом. Считается новшеством в лазерной системной терапии, применяется на твердых клетках зуба. Имеет свойство использования ко всем заболеваниям челюсти.

Применение лазера в стоматологии

В начальном развитие кариеса благоприятной терапией считается применение лазера. Он удаляет места поражения зуба не прикасаясь к здоровой эмали. Целенаправленным способом считается пломбирование клиновидных дефектов на твёрдых местах зуба. К отличным итогом лечения и нечувствительностью операции, имеет основания достигнуть в применении пародонта – логической операции.

В случаи запаха из полости рта и кровоточивости дёсен, лечению способствует обработка лазером и фотодинамическая процедура с лазером и водорослей. Также качественное излечение пародонтальных клеток ткани и упрочнение эмали. Данные препараты используются каких либо швов при удалении фибромы. Процедура биопсии проводится стерильно, на мягких тканях нужная операция проводятся без крови. С успехом проводится лечение слизистой полости рта:

Плоский лишай (красный).
Терапия афтозных язв.
Гиперкератозы.
Лейкоплакия.

Также применяется в применение зубного протеза, лазер создаёт для коронки точный микро замок, который способствует не обтачиванию зубов по соседству. Лазеры позволяют найти место для имплантов и быстрому заживлению. Лазерное лечение считается эффективной методикой, по отношению к традиционным способам терапии.

Показания

К применению лечение относится такие показания:

Карисогенный процесс – способствующий поражению эмали зуба и дентина которые удаляются без неблагоприятного влияние на здоровые ткани.
При кровотечении из десен.
С лечением периодонтита и пульпита, связанных с обезвреживанием корневых каналов.
Избавление от неприятного запаха изо рта, с уничтожением бактерий.
При укреплении дёсен пародонтоз облучается для созидания иммунитета.
При отбеливании эмали.
В случае новообразование на клетках зубной ткани.
В лечение кисты для эффекта по очистке оснований каналов неблагоприятного очага.
Для полного снятия ощущений с твердых тканей и наращивание имплантов.

Противопоказания

Нарушением нервной системы.
При сильной чувствительности зубной эмали.
Изменение эндокринной системы.
Патологических заболеваний лёгких, которые вызваны инфекционными заболеваниями и нарушением дыхания.
Заболевания связанные с сердечно-сосудистой системой.
Слабой свертываемостью крови.
Новообразованием имеющим злокачественный вид в полости рта и в организме.
Период восстановление в следствии вмешательства хирургов.

Диодный лазер в стоматологии

В независимости от насыщенности применяемых лазеров популярным считается способ применения диодного лазера (Ka Vo GENTLE ray 980). Безопасность – этого вида имеет высокую оценку в признание у Европейских стоматологов, обычно применяется в области:

хирургии,
пародонтологии,
эндодонтии.

Хотя являются более востребованным в хирургическом вмешательстве. Имеет противовоспалительное свойство с бактериостатическим воздействием.

Диодный лазер в стоматологии 7.0 Вт

Диодный лучевой лазер имеет применение в значительных процедурах, которые с трудом проводились ранее хирургами связанные с наложением швов, при кровотечении и похожих негативных последствий. Зависит от того, что лазерные лучи имеют волны когерентно монохроматического воздействия, длина луча составляет (800- 900 н. м.).

Также у лазера является положительное влияние на мягкие клетки ткани, где небольшая область некроза контурирования клеток. Это является возможностью применить в улучшении контура улыбки, подготовить зубы и сделать слепок одним посещением. Используют данный метод в таких традиционных областях как:

Хирургия – френэктопия, высвобождение имплантата, лоскутная хирургия, гингивэктомия, удаление ткани. С инфекцией слизистой герпес, афты.
Эндодонтия – стерилизация каналов, пульпотомия.
Протезирование – увеличение зубодесневой борозды без ретракционных нитей.
Пародонтология – избавление от инфицированной области ткани, деконтаминация Карманов, формирование десны, удаление краевых эпителиев.

Терапия заболеваний

Терапия кариеса – данное использование применяется в лечение лазером в стоматологии, проходит без какого – либо сверления, с использованием луча малой лучевой силой производит действие на пораженную область. Это воздействие подавляет увеличение автогенной среды и исключает микротрещины и сколы. Такая терапия имеет несколько этапов:

установление диагноза, изучение чувствительности и способа лечения;
с необходимостью применения обезболивающего;
очищение налета с кариозной полости;
познание протяженность каналов;
препарирование кариозного участка лазером с медленным понижением мощность луча. Большая мощность применяется с эмалью, маленькая когда приближается к пульпе;
закрывание каналов дентина;
сформированный полости покрытием адгезивным раствором;
после чего ставится пломба;
последние реставрация части коронки.

Гранулемы – лазерное воздействие считается консервативным методом без удаления участка поражения. Метод удаления проходит также, как и в случае с кариесом поэтапно имеют одинаковые свойства подготовки и проведения оперативного вмешательства. Рецидив случается крайне редко если придерживаться отведённых правил:

Нужно часто полоскать полость дёсен антисептическими растворами.
Не употреблять в течение 4 часов по истечении процедуры воду и пищу.

Пародонтит – данные лечение применяется на первом этапе развития. Лазерный луч разрезает отложение на шейке зуба и обеззараживает дёсенный карман и скопившееся патогенные вирусы, предотвращая рецидив. Операция проходит совершенно безболезненно, появление эффекта через 2 часа.

Цена лечения видов, лазером

Стоматологическое лечение лазером у детей

Дети по мнению стоматологов являются особенным контингентом в лечение зубов связанных с тем, что ребёнок испытывает страх при виде стоматологических инструментов. С новым методом лазерной терапии процедура является безболезненной. В данное время терапия набирает популярность среди детей и взрослых.

Лечение зубов лазером детям, помогает решать ряд следующих проблем:

Исчезновения страха.
Уменьшение длительности процедуры.
Сохранение результата с более продолжительным временем при безболезненных проявлениях в молочных зубов.

В юном возрасте лечение имеют применения такие виды как:

Отбеливание зубов.
Избавление от пульпита и кариеса.
Обработка пародонтальных каналов.
Избавление от ретенционных кист.
Терапия способствующая лечению при афтозных симптомах.
Корректировка уздечек языка или губ.

Методы

Существуют четыре вида лазерной терапии:

Контактный – в этом случаи излучатель прижат к поверхности проблемного участка, который позволяет как можно глубже проникнуть в клетки ткани. Применяется для фотофореза и имеет свойства облучения альвеолярных лунок и начинаний связоных с патологией.
Бесконтактный – оставляется промежуток (1-8см.), больше данного зазора этот метод не применяют. Он вызывает рассеивание и отражение луча. Такую методику применяют при внешнем облучении заражённого очага, уменьшение отёка и обезболивание.
Стабильный – используется с минимальным полем (меньше1 см.) применяется когда патология соответствует диаметру волны луча.
Лабильный – при значительном и болезненном поражение очага. Имеет способ применения точечного облучения с передвижением по всему участку зарожения.

По написанным отзывам от людей складывается впечатление, что безболезненное лечение зубов лазером является самым эффективным способом.

Использование лазерного излучения в практической деятельности стоматолога совершенно оправдано, экономически выгодно и является достойной альтернативой уже существующим методам терапии, а также профилактики стоматологических патологий. К тому же, применение лазерных технологий открывает новые возможности, что позволяет доктору предложить в качестве лечения безболезненные процедуры с минимальной инвазивностью, которые проводятся в стерильных условиях и отвечают высоким клиническим стандартам. Какие показания и преимущества применения лазерных технологий?

В чем преимущества использования лазерных технологий в стоматологии?

Ранее лазерные технологии не пользовались популярностью из-за трудностей эксплуатации аппаратов, больших габаритов инструментария, высокой стоимости. Использование лазерных технологий требовало мощной трех фазовой электрической сети, жидкостного охлаждения и высокой квалификации персонала.

Благодаря совершенствованию лазерных систем на сегодняшний день ситуация изменилась. Современные лазерные технологии имеют большой КПД, что позволяет им вытеснить традиционные методы лечения и профилактики из всех сфер стоматологии.

Медицинские аппараты нового поколения имеют ряд своих характеристик и преимуществ.

Преимущества лазерных технологий в стоматологии:

минимальное потребление энергии от обычной однофазной сети;
небольшие габариты и масса;
высокая стабильность параметров;
большая надежность и высокий ресурс работы;
аппаратура не требует жидкого охлаждения.

Особенности применения лазерных технологий в качестве скальпеля

Местная пародонтальная терапия состоит из полноценного удаления поддесневой микробиологической пленки, имеющихся грануляций и поддесневых осложнений. Для этого стоматологи должны обеспечить:

контроль причинного фактора - уменьшение объема зубной бляшки, эндотоксинов и камня;
получение доступа в пародонтальные карманы;
получение ответной репаративной реакции пародонта;
выполнение вышеперечисленных процедур с минимальным удалением цемента зубов и повреждением реставрационных поверхностей.

Пародонтальный карман, являясь инфицированной раной, требует хирургической обработки, дезинфекции и создания всех условий для заживления ран. Для эффективного удаления поддесневой микрофлоры, биопленки и зубной бляшки, а также для улучшения адгезии фибробластов в стоматологии используют лазерные технологии.

С помощью лазерных технологий меняется контур десны, проводится гингивэктомия и гингивопластика. Лазерное излучение эффективно при лечении заболеваний слизистой оболочки полости рта. С использованием лазерных технологий проводится удаление патологически измененных тканей. Одновременно стимулируются соседние участки тканей к регенерации. С этой целью используются разные режимы воздействия. Во время процедур с применением лазерного излучения анестезия не требуется, кровотечения во время манипуляции отсутствуют.

В каких клинических случаях целесообразно использование лазерных технологий?

Лазерные технологии используют в стоматологической практике в таких клинических ситуациях:

удаление гиперпластических тканей;
операции по удалению гемангиом, эпулида, вскрытие абсцесса;
френэктомия;
формирование гингивальной канавки;
гингивэктомия, изменение формы десны и сосочка, атравматическая гингивопластика;
обеспечение нормального гомеостаза и получение сухой поверхности для оттисков.

Преимущества лазерного излучения в стоматологии позволяют доктору проводить бескровное оперативное вмешательство, что значительно сокращает время операции. Раны при этом остаются открытыми меньший промежуток времени, что снижает риск инфицирования.

К тому же, использование лазерных технологий сопровождается одновременной дезинфекцией тканей. После оперативного вмешательство не требуется наложение швов, что повышает комфорт пациента. После вмешательств с применением лазерного излучения раны заживают быстро и не сопровождаются дискомфортом или отечностью.

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.

В медицине, в том числе и в стоматологии, нашли применение различные типы лазеров:

1. Аргоновый лазер с длиной волны 488 нм и 514 нм (излучение хорошо абсорбируется пигментом в тканях, таким как меланин и гемм гемоглобина). При наличии определенных положительных моментов (при использовании аргонового лазера в хирургии достигается превосходный гемостаз) существуют сильные недостатки данного лазера для применения в медицинских целях - для глубокого проникновения в ткани необходимо использование энергии, которое может привести к образованию рубца в тканях слизистых. Это значительно уменьшает возможность применения аргонового лазера в стоматологии, и в настоящее время он заменен на новые и более избирательно действующие лазеры;
2. Гелий-неоновый лазер с длиной волны 610 - 630 нм (его излучение хорошо проникает в ткани и имеет фотостимулирующий эффект, вследствие чего он находит свое применение в физиотерапии). Эти лазеры широко применяются в терапии и слабо применяются в стоматологии в связи с их основным недостатком - низкой выходной мощностью, не превышающей 100 мВт;
3. Неодимовый (Nd:YAG) лазер с длиной волны 1064 нм (излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани и хуже в воде). В прошлом был распространен в стоматологии, но в настоящее время его роль в стоматологических процедурах уменьшается из-за соотношения цена/функциональность - по причине ограниченной области его применения (подходит для хирургии мягких тканей, но не применяется для отбеливания зубов, для удаления кариозных поражений и обработки полостей);
4. Эрбиевый (EnYAG) лазер с длиной волны 2940 и 2780 нм (его излучение хорошо поглощается водой). В стоматологии применяется для препарирования твердых тканей зуба. Но применение данного лазера имеет существенные недостатки - методики его применения имеют ограниченные возможности и лазер не может применятся при всех видах стоматологического вмешательства. А также к большим недостаткам следует отнести очень высокую стоимость лазерного аппарата и, соответственно, достаточно высокие стоимости процедур с его участием, которые необходимы для окупания лазера;
5. Углекислотный (СО2) с длиной волны 10600 нм (имеет хорошее поглощение в воде). Его использование на твердых тканях потенциально опасно вследствие возможного перегрева эмали и кости. Также существует проблема доставки излучения к тканям. Воздействие СО2-лазера может вызвать возникновение грубых рубцов вследствие проводимости тепла и нагревания окружающих тканей, а при работе на твердых тканях может вызвать и эффект карбонизации (обугливания) и оплавления твердых тканей. В настоящее время СО2-лазеры постепенно уступают свое место в хирургии другим лазерам;
6. Диодный лазер (полупроводниковый) с длиной волны 630 - 1030 нм (излучение хорошо поглощается в пигментированной ткани, имеет хороший гемостатический эффект, обладает противовоспалительным и стимулирующим репарацию эффектами). Доставка излучения происходит по гибкому световодному волокну, что упрощает работу стоматолога в труднодоступных участках. Лазерный аппарат имеет компактные габариты и прост в обращении и обслуживании. Уровень безопасности диодных лазерных аппаратов очень высок. На данный момент это наиболее доступный лазерный аппарат по соотношению цена/функциональность. И, несмотря на разнообразие лазеров, применимых в стоматологии, наиболее популярным на сегодняшний день является диодный лазер.

В основе использования диодных лазеров лежат два основных

принципа:

* альтернативное применение высокоинтенсивного лазерного излучения в качестве скальпеля как многопрофильного хирургического инструмента;
* физического фактора, обладающего широким спектром биологического действия.