L uso dei laser Erbium: YAG ed ErbiumCromium: YSGG in odontoiatria restaurativa N

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1 P corso: il laser in odontoiatria.2 L uso dei laser Erbium: YAG ed ErbiumCromium: YSGG in odontoiatria restaurativa N Nel 1989, Keller e Hibst hanno illustrato le potenzialità del laser Er: YAG (lunghezza d onda 2,94 micronmetri pari a 2940 nanometri) per l ablazione efficace dei tessuti duri dentali 1. Sin dagli anni Novanta si sono quindi iniziate a sviluppare e a commercializzare unità laser di tale lunghezza d onda, utilizzando livelli di energia adeguata consentono tassi di ablazione dei tessuti duri clinicamente significativi, senza causare danni alla polpa o ai tessuti circostanti. L ErCr: YSGG (2780 nm) e l Er: YAG (2940 nm) hanno lunghezze d onda ben assorbite dall acqua e dall idrossiapatite, contenute in percentuali diverse nei tessuti dentali offrono un impiego sicuro nelle preparazioni di cavità 2-4. Queste lunghezze d onda laser offrono diversi vantaggi per l odontoiatria restaurativa come la precisione, l ablazione selettiva delle lesioni cariose, una minore Giuseppe Iaria 1 Giovanni Olivi 1 Francesca Angiero 2 Rolando Crippa 3 Stefano Benedicenti 1 conduttività termica verso la polpa, ridotti danni collaterali che potrebbero derivare da strumentazione rotante, assenza di vibrazioni e minore necessità di ricorrere all uso di anestetici. L utilizzo del laser non è scevro da effetti collaterali; infatti, a un laser si richiede, allo stesso tempo, di fornire energia di valore sufficiente a produrre un cambiamento del tessuto senza causare danni collaterali indesiderati come quelli che potrebbero derivare dalla conduzione di calore in eccesso ai tessuti circostanti 5. Per fare questo è indispensabile stabilire un tasso di interazione che sia commisurato a un lasso di tempo che consenta a tale interazione di essere clinicamente accettabile in termini di tempo totale necessario per ogni procedura. Il tasso e la velocità di ablazione dei tessuti duri dentali dipende dall energia prodotta dal laser, oltre alla 1 Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche Odontostomatologiche (DISTBIMO), Università di Genova, Genova, Italy 2 Dipartimento di Anatomia Patologica, Ospedale San Gerardo, Monza, Italy 3 Istituto Stomatologico Italiano, Reparto di Patologia Orale e Laserterapia, Milano, Italy / Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche Odontostomatologiche (DISTBIMO), CLSOPD Università degli Studi di Genova, Genova, Italy lunghezza d onda utilizzata, alla durata e alla forma dell impulso, alla frequenza - cioè al numero - di pulsazioni in un secondo, alla densità di potenza, al tempo di rilassamento termico che si conferisce al tessuto, alla modalità di trasmissione del raggio 6-8. La velocità di ablazione è influenzata anche dalla fluorizzazione del tessuto, dalla presenza di prodotti di ablazione e dall angolo di incidenza del raggio rispetto al dente: per massimizzare la velocità di ablazione bisogna indirizzare il raggio in modo che questo risulti parallelo rispetto all asse dei prismi dello smalto, al fine di accedere ai fluidi organici interprismatici con più alto contenuto di acqua. L ablazione tessutale è più efficiente e il trasferimento di calore è ridotto al minimo, quando la durata dell impulso è corta e la potenza di picco è elevata Inoltre, l uso di curette taglienti o Riassunto Il laser ad ErbioCromo: Ittrio-Scandio-Gallio-Granata (ErCr: YSGG) ha un mezzo attivo che consiste in una barretta di granato-ittrio-scandio-gallio drogato con ioni erbio e ioni cromo ed emette impulsi laser di lunghezza d onda di 2780 nm. Il laser a Erbio: Ittrio-Alluminio-Granata (Er: YAG) ha un mezzo attivo di granato-ittrio-alluminio drogato con ioni erbio ed emette un raggio laser di lunghezza d onda di 2940 nm. Queste lunghezze d onda vengono altamente assorbite dalle molecole d acqua, il che rende la loro applicazione appropriata sia per l ablazione dei tessuti molli orali sia per i tessuti duri dentali e ossei. Scopo di questo lavoro è quello di valutare l impiego dei laser Er: YAG e ErCr: YSGG in odontoiatria restaurativa. Summary The use of Er:YAG and ErCr:YSGG lasers in clinical restorative dentistry The ErCr:YSGG laser has an active medium of Yttrium-Scandium-Gallium-Garnet doped with Erbium and Chromium ions and emits free-running pulsed laser energy at a wavelength of 2,780 nm. The Er:YAG laser has an active medium of Yttrium- Aluminium-Garnet doped with Erbium ions and emits free-running pulsed laser energy at a wavelength of 2,940 nm. These wavelengths have a high absorption in water, which makes their application appropriate when ablating oral soft tissue or dental hard tissue. This article examines the principles of use for the Er:YAG and ErCr:YSGG lasers in clinical restorative dentistry. z PAROLE CHIAVE: laser, lunghezza d onda, potenza, spray aria-acqua, misure di sicurezza. z KEY WORDS: laser, wavelenght, power, water spray, safety measures. 92

2 escavatori manuali per rimuovere la carie più grossolana può ridurre l uso del laser a un arco di tempo accettabile. La profondità di ablazione laser dipende dai parametri usati, principalmente dall energia utilizzata per impulso e dal numero di impulsi impostati. Per evitare e prevenire cracks o modifiche strutturali, la punta (se presente) non deve toccare la superficie, né eccessi di energia devono essere applicati. Quando sono utilizzate fluences (densità di energia per area irradiata) relativamente alte è possibile che la luce laser venga assorbita dai minerali, il che si traduce in ablazione e/o modifiche strutturali della componente minerale Molti fattori possono interferire con il valore di potenza consigliata per l ablazione laser di tessuti duri dentali. Utilizzando le lunghezze d onda dei laser a Erbio la soglia di ablazione dello smalto umano risulta essere nel range di Joule/cm² e per la dentina, 8-14 Joule/ cm². Utilizzando una modalità di emissione pulsata, ciò potrebbe equivalere a circa mj/impulso. È necessario che il medico odontoiatra segua le linee guida d utilizzo date dal produttore per stabilire i protocolli di trattamento più adeguati per un determinato laser. Inoltre è fondamentale l uso dello spray integrato, perché l utilizzo di getti d acqua spray contestuali all emissione di raggi laser permette di lavorare sui tessuti duri con aumenti termici inferiori ai 5 C: l uso dello spray risulta perciò essenziale per prevenire l accumulo di detriti sul fondo della cavità, che potrebbe portare a danni pulpari indotti dalla conduzione termica In letteratura si è a lungo discusso sugli effetti derivanti dall uso di potenze eccessive, sull accumulo di prodotti di ablazione sul fondo cavitario che causano danni termici ai tessuti irradiati e a quelli circostanti e la rimozione di tali prodotti per mezzo di un getto d acqua co-assiale Vi sono, in particolare, due situazioni cliniche che possono essere trattate con il laser senza l impiego simultaneo di un getto d acqua co-assiale: la tecnica di desensibilizzazione e quella di pulp capping o incappucciamento pulpare. La tecnica di desensibilizzazione deve essere eseguita senza l utilizzo contemporaneo dello spray d acqua e senza che la punta del laser sia direttamente a contatto con il dente. Inoltre, il laser deve essere utilizzato per un breve periodo e con bassa potenza: l impostazione prevede poche pps - pulsazioni al secondo - il che equivale a periodi di rilassamento termico più lunghi, e anche l energia espressa in mj deve essere particolarmente contenuta. Per l incappucciamento della polpa la tecnica deve essere effettuata senza spray d acqua ma con il solo raffreddamento ad aria e la punta deve toccare la superficie per pochi istanti. Anche in questo caso si usano basse potenze. Una serie di studi ha identificato nella fragilità dello smalto irradiato dal solo laser la relativa mancanza di stabilità dei margini del restauro. Alcuni lavori hanno proposto perciò un approccio combinato di laser e acido ortofosforico per superare tale problema. Appare oggi più attuale il consiglio circa la necessità di ricorrere anche alla rimozione dello smalto non supportato con l uso di scalpelli manuali o montati su dispositivi a ultrasuoni o l uso di frese di finitura marginale per accelerare la preparazione delle cavità e per fornire al restauro una stabilità marginale L irradiazione con laser a Erbio produce una superficie all apparenza simile a quella preparata con l uso di acido ortofosforico, ma priva di smear layer. Ma mentre nella dentina le superfici prodotte dal laser Er: YAG sono comunque abbastanza simili a quelle convenzionalmente preparate, nello smalto le superfici risultanti richiedono una finitura e perciò risulta obbligatorio l uso dell acido per ottenere un legame con valori equivalenti di resistenza. Pertanto il condizionamento per smalto e dentina appare fortemente consigliabile prima dell applicazione dei vari sistemi di bonding. Come risultato, la sola irradiazione con laser ErCr: YSGG e Er: YAG non può essere raccomandata come una valida alternativa alla mordenzatura 28,29. Prima dell applicazione dei sistemi di bonding la superficie di dentina preparata non deve essere disidratata. Tuttavia quando questi laser sono in uso si verifica un ablazione selettiva di tessuti organici, il che indica che dopo il trattamento laser è consigliabile l uso dell acido ortofosforico seguito da un prolungato getto d acqua 30,31. Scopo di questo lavoro è quello di valutare l impiego dei laser Er: YAG e ErCr: YSGG in odontoiatria restaurativa 32. Casi Clinici Caso clinico 1 Paziente di sesso maschile di 20 anni con carie secondarie a carico degli elementi 11, 21, precedentemente restaurati (figure 1 e 2 ). 1. Paziente 20 aa M. 93

3 P corso: il laser in odontoiatria.2 2. Vecchi compositi. 94 Dopo aver valutato la profondità della usati 2.8 watts (140 mj, 20 Hz) con lesione cariosa, mediante video radiografia, water air spray, con tip di 600 micron di testata la vitalità del dente, si è provveduto quarzo angolata di 30. Dopo bisellatura alla preparazione della cavità mediante con fresa diamantata, sulle superfici l uso del laser Er: YAG 2940 condotto con trattate è stato applicato un gel di acido fibra ottica modificata a emissione pulsata, ortofosforico con un tempo totale per previo posizionamento della diga di gomma la mordenzatura di 25 sec (figure 5 e 6). (figure 3 e 4). I parametri d uso del laser Successivamente con un pennellino è sono stati per l ablazione dello smalto e del stato applicato il bonding, polimerizzato composito di 5 watts (200 mj, 25 Hz), con per 20 sec, e ripartito un composito fluido spray water-air, con punta terminale (tip) da sulle superfici trattate, per una migliore 600 micron al quarzo angolata di 30. distribuzione (figure 7-9). Infine si è Per l ablazione della dentina sono stati proceduti alla stratificazione del composito 3. Parametri laser: Er: YAG 2940 nm; Trasmissione mediante fibra; Emissione pulsata. Ablazione smalto e compositi: 5 watts (200 mj, 25 Hz); Water-air spray, 600 micron quartz tip 30. Ablazione dentina: 2,8 watts (140 mj, 20 Hz); Water-air spray, 600 micron quartz tip L uso della fresa permette una migliore finitura marginale. 4. I compositi sono stati rimossi dal laser. 6. L uso successivo dell acido orto fosforico: total etch per 25 sec.

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5 P corso: il laser in odontoiatria.2 7. Bonding. 10. Stratificazioni successive Polimerizzazione successiva Composito flow Risultato finale.

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7 P corso: il laser in odontoiatria Frattura di 22 in ragazzo di 11 anni per trauma contusivo. Vitalità conservata senza esposizione pulpare. 15. Immagine della superficie trattata del 22: si noti l effetto mordenzatura che si ottiene dopo il passaggio della luce laser. 14. Mediante utilizzazione di laser a Er: YAG 2940 nm, potenza 90 mj, frequenza di 14 Hz, tip allo zaffiro di 400 μm, si esegue decontaminazione e condizionamento smalto dentinale della superficie dentale senza ausilio di anestetico locale. 16. Superficie dentale dopo mordenzatura dello smalto per 10 sec con acido ortofosforico al 33%. e la polimerizzazione del medesimo con con vitalità conservata senza esposizione Dopo mordenzatura dello smalto per 10 sec lampada fotopolimerizzatrice di 480 nm. pulpare. con acido ortofosforico al 33% si esegue il A completamento del lavoro è stata eseguita Mediante utilizzazione di laser a Er: YAG restauro della frattura del 22 con composito la modellazione, lucidatura e levigatura della 2940 nm condotto con fibra cava, potenza fluido e solido con ripristino morfofunzionale superficie trattata (figure 10-12). 90 mj, frequenza di 14 Hz, tip allo zaffiro dell elemento dentale (figure 17 e 18). di 400 μm, si esegue decontaminazione e 98 Caso Clinico 2 condizionamento smalto dentinale della Risultati Piccolo paziente di 11 anni portatore di superficie dentale (figure 14-16) senza ausilio I risultati ottenuti dai due casi dimostrativi recente trauma contusivo sul 22 (figura 13) di anestetico locale. con la tecnica descritta sono realmente

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9 P corso: il laser in odontoiatria Posizionamento di materiale composito sulla superficie dentale. 18. Risultato estetico funzionale del restauro eseguito sul 22. confortanti. Le ricostruzioni anche ai controlli successivi hanno evidenziato un ottima resistenza alle sollecitazioni cui sono state sottoposte e un identità cromatica con il tessuto circostante, caratterizzata da translucenza in sede incisale e finitura invisibile nel punto di contatto dopo lucidatura (Caso 1) e da un ottimo camouflage estetico (Caso 2). Discussione L irradiazione laser di smalto e dentina da parte dei laser ErCr: YSGG ed Er: YAG si traduce in una superficie con micro-cavità che, oltre ad aumentare la superficie di adesione, può predisporre alla ritenzione ideale per le resine composite. La scelta di nano-compositi o compositi micro-riempiti appare perciò fondamentale per ripristinare la cavità preparata dal laser. Quando la profondità del restauro lo permette, si consiglia di utilizzare prima uno strato di composito fluido e successivamente resine composite. Per le stessa ragione non è consigliabile l uso di laser per l approntamento di cavità per intarsi che viceversa prevedono ampie cavità con superfici lisce e pre-angolate: in questi casi l uso del laser si deve limitare alla rimozione del tessuto carioso e alla decontaminazione delle superfici, ma il disegno di cavità deve essere deputato all utilizzo di frese specifiche. Sia il laser a ErCr: YSGG, che emette un raggio laser di lunghezza d onda di 2780 nm, sia il laser Er: YAG, che emette un raggio laser di lunghezza d onda di 2940 nm, utilizzano una modalità d impulso pulsata e trasferiscono la loro energia sui tessuti utilizzando delle comode fibre flessibili o sistemi a bracci articolati che si accoppiano con manipoli particolarmente ergonomici. Queste lunghezze d onda hanno poi un alto assorbimento nelle molecole d acqua, il che rende possibile la loro applicazione sia per l ablazione dei tessuti orali molli sia per i tessuti duri dentali e ossei. I principali vantaggi usando queste lunghezze d onda laser in odontoiatria restaurativa comprendono l estrema precisione che si riesce a ottenere con il loro uso, l ablazione selettiva dei tessuti cariati, danni collaterali ridotti rispetto a quelli che possono essere causati dalla strumentazione rotante, una minore o nulla conduzione termica ai tessuti pulpari che si trasforma poi in minore sensibilità post-operatoria, l assenza di vibrazioni e la possibilità di ricorrere meno all uso di anestetici. Tuttavia per ottenere i migliori risultati è indispensabile un adeguata conoscenza della lunghezza d onda, delle impostazioni da utilizzare e delle modalità di applicazione. Quando si usano questi dispositivi sono poi necessarie misure di sicurezza specifiche. 100

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11 P corso: il laser in odontoiatria.2 È sempre consigliabile l utilizzo di questi laser con lo spray integrato che genera un getto d acqua co-assiale al raggio laser, con le due eccezioni cliniche delle tecniche di desensibilizzazione e di pulp capping. Altri aspetti importanti da considerare sono i margini di cavità che necessitano di essere finiti con l uso di scalpelli o frese, l uso dell acido ortofosforico dopo il trattamento laser che permette di raggiungere i migliori risultati di adesione e la scelta dei materiali compositi, che deve essere basata sulle superfici risultanti dal trattamento laser. Infine, le misure di sicurezza includono la segnalazione tramite etichette o luci apposte all esterno dei locali dove i laser sono in uso, l impiego di occhiali di protezione per il medico odontoiatra, l assistente e il paziente, l utilizzo di appropriate mascherine onde evitare l aspirazione dei prodotti biologici derivati dalla vaporizzazione dei tessuti e un aspirazione chirurgica adeguata. Inoltre, il dentista deve usare, quando possibile, strumentazione non riflettente. Sistemi di ingrandimento sono poi consigliati per permettere un miglior controllo del proprio lavoro. RIPRODUZIONE RISERVATA Corrispondenza Iaria Giuseppe Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche Odontostomatologiche (DISTBIMO) Università di Genova, Genova, Italy Tel , Fax iariagiuseppe@virgilio.it bibliografia 1. Keller U, Hibst R. Ablative effect of an Er:YAG laser on enamel and dentin. Dtsch Zahnarztl Z 1989 Aug;44(8): Pelagalli J, Gimbel CB, Hansen RT, Swett A, Winn II DW. 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