Вы находитесь здесь: Статьи о стоматологии оборудование Принципы использования лазерных систем в стоматологии

Наши клиники

Впервые обращаетесь в наши клиники?
Телефоны:

(499) 737-15-00 в Коньково

(495) 374-73-33 на Мичуринском

 Семейная стоматологическая клиника доктора Осиповой

Принципы использования лазерных систем в стоматологии
27.03.2009 14:01
Намир Аббас, хирург-стоматолог, начальник отдела инновационных технологий УМЦ «Дента-Рус»
В последнее время на рынке стоматологического оборудования появилось большое предложение лазерных аппаратов, и Россия в данном случае не является исключением. Однако, как это обычно и бывает, информации о применении лазеров в стоматологии явно недостаточно. В связи с этим, появилась необходимость в систематизации наших знаний о лазерной стоматологии. В данном обзоре делается попытка дать представление о принципах работы лазерных систем и обобщить имеющуюся информацию об их использовании в стоматологии.

История

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 алюмо-иттриевый гранат (Nd:YAG).
В 1964 г. физики компании Bell Laboratories изготовили газовый лазер с углекислым газом (СО2) 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. СО2-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.
Другие лазеры, такие как эксимерные, ставшие популярными в конце 1980-х - начале 1990-х гг., практически не причиняли вреда зубам, но возникала проблема стоимости, размеров и эффективности использования. Только в 1997 г. Управление по контролю за продуктами и лекарствами (США) наконец одобрило для использования на твердых тканях хорошо известный и достаточно популярный ныне лазер - эрбиевый (Er:YAG).

Особенности лазерного света

Лазерный свет монохроматичен,

он состоит из излучения одной частоты, т. е. имеет только какой-либо один цвет, тогда как обычный свет составлен из многих. Пропустите пучок лазерного света через призму, и на выходе из нее вы получите только тот же цвет, что и на входе (конечно, вы помните, что происходит в подобной ситуации с обычным светом).

Лазерный свет является когерентным.

Это означает, что все электромагнитные колебания распространяются во времени и пространстве в фазе друг с другом. Они формируют волновой фронт.

Лазерный свет является коллимированным.

Слово «коллимированный» означает, что свет распространяется вдоль прямой линии с очень малой «расходимостью». Именно эти три свойства: монохроматичность, когерентность и коллимированность являются необходимыми и достаточными условиями для того, чтобы считать свет лазерным и обуславливают исключительно эффективное воздействие лазерного излучения на биологическую ткань. Естественно, что из-за большого количества разных типов имеющихся лазеров это воздействие может быть очень разным. Только в стоматолагии на сегодняшний день используется большое множество систем: от небольших физиотерапевтических и диагностических лазеров, доступных сейчас любому, до больших хирургических и терапевтических аппаратов.

Лазерное излучение и биологическая ткань

Когда лазерный свет попадает на биологическую ткань, его взаимодействие с ней зависит от частоты и мощности излучения и свойств самой ткани.

При этом может реализоваться одна из четырех возможностей.

1. Лазерный свет может отразиться от поверхности ткани. В этом случае с самой биологической тканью ничего не произойдет. Изменится только направление распространения света. Угол отражения будет равен углу падения.
2.  Лазерный свет может пройти сквозь вещество, при этом он не изменит своего направления.  Свет некоторых лазеров проходит через чистое стекло и воду.
3. Лазерный свет может рассеяться при вхождении в ткань. Когда это происходит, теряются свойства когерентности и коллимированности (два признака лазерного света) и энергия излучения распределяется в окружающих тканях с потерей плотности мощности света.
4. И, наконец, лазерный свет может быть  поглощен  веществом.   При этом происходит преобразование световой энергии в тепловую.
Воздействие лазерного излучения на биологический материал или реакция живой ткани на это излучение обусловлены взаимодействием фотонов и молекул или соединений молекул ткани. Атомарные и молекулярные процессы и последующие биологические реакции выяснены еще далеко не полностью.
Однако можно с уверенностью разделить все известные процессы на фотохимическое и термическое взаимодействие плюс нелинейные процессы.
При этом:
•    при низкой плотности мощности и продолжительном времени экспозиции доминируют фотохимические процессы,
•    при высокой плотности мощности и меньшем времени воздействия - термические процессы,
•    при плотности мощности боле 10 Вт/см2 с ультракоротким временем облучения (наносекунды и короче) наблюдаются нелинейные эффекты.
Степень того или иного воздействия зависит:
а) от свойств излучения (длины волны, плотности энергии, длительности облучения и т. д.);
б) от свойств биологического материала (коэффициенты поглощения, рассеивания, плотность и т. д.).
В зависимости от длины волны, плотности энергии и времени воздействия лазерного излучения эффект определяется, в основном, двумя внутренними параметрами: оптическими и термическими свойствами ткани.

Соответственно выделяют 3 большие группы возможных применений лазерных систем в медицине:

• Лазерная хирургия основана на деструктивном воздействии на ткани: тепловой, гидродинамический, фотохимический эффекты от лазерного излучения вызывают деструкцию тканей.
•  Лазерная терапия основана на фотохимическом  и  фотофизическом эффектах, при которых поглощенный тканями свет возбуждает в них атомы и молекулы, приводя в действие терапевтические  механизмы организма - повышается резистентность, стимулируются репаративные процессы, улучшается микроциркуляция, стихают острые воспалительные явления.
• Диагностика основана на лазерном воздействии, не вызывающем изменения свойств биологических тканей - это эффекты рассеивания, отражения, проникновения.

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, 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.
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 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 СО2-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 перспективный лазер в стоматологии, может использоваться для работы на твердых тканях зуба. Доставка излучения осуществляется по гибкому световоду.

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.