Laser in Odontoiatria Estetica: basi scientifiche dell utilizzo in Conservativa

Laser in Odontoiatria Estetica: basi scientifiche dell utilizzo in Conservativa Autori_G. Olivi, G. Iaria, M.D. Genovese _Introduzione La tecnologia laser trova oggi ampio campo di utilizzo in molte branche medico-chirurgiche. Alcune lunghezze d onda vengono utilizzate elettivamente in Oculistica (Eccimeri a 193nm) e in Oncologia (terapia fotodinamica con diverse lunghezze d onda), rappresentando presente e futuro di terapie, minimamente invasive e ad alta efficacia terapeutica; altre lunghezze d onda come i near infrared (diodi a 810,940 e 980nm e Neodimio:YAG 1064nm) e i far infrared (CO2 10600nm), sono diffusamente impiegate sia in Chirurgia Vascolare che in Medicina Estetica. I laser Erbium (2940nm), sinora ampiamente usati in Dermatologia, sono attualmente utilizzati anche in Ortopedia. Dagli anni 90, queste stesse lunghezze d onda vengono utilizzate in Odontoiatria con diversi campi di applicazione: _ i laser near infrared (810,940,980 e 1064nm) sono impiegati nella terapia dei tessuti molli per la loro alta affinità ottica per i pigmenti emoglobina e melanina (pigmenti bersaglio) ed utilizzati per la decontaminazione batterica in Endodonzia e Paradontologia; _ i laser medium infrared (Erbium 2780 e 2940nm), ampiamente assorbiti dall acqua e dall idrossiapatite (elementi bersaglio) hanno un più versatile campo di utilizzo essendo impiegati per terapie sia sui tessuti molli che sui tessuti duri. Laser Erbium Tra i laser medium infrared, i laser ad Erbium (più precisamente Erbium Cromium:YSGG 2780nm ed Erbium:YAG 2940nm) sono impropriamente definiti laser freddi o laser ad acqua per il loro taglio mediato da uno spray d acqua integrato che provoca solo un modesto rialzo termico sui tessuti bersaglio (1). Possono essere utilizzati in quasi tutte le branche dell Odontoiatria: dalla Conservativa all Endo- donzia, dalla Paradontologia alla Chirurgia Ossea, dalla Pedodonzia alla Implantologia, dove i tessuti bersaglio, come gengiva, mucosa, osso, dentina, smalto, e tessuto carioso, sono appunto ricchi di acqua e di idrossiapatite. Laser ad Erbium in Conservativa L interazione laser-tessuto rappresenta la base fisica dell ablazione laser dello smalto, della dentina e del tessuto cariato. Questo concetto merita un approfondimento poiché, tradizionalmente, siamo abituati a pensare ed agire in termini di asportazione meccanica di tessuto per contatto ed usura progressiva a mezzo di frese; l asportazione di tessuto con tecnologia laser è, invece, dovuta principalmente alla interazione fototermica (sviluppata dalla luce laser) e alla interazione fotomeccanica (dovuta alle onde d urto generate dalla microesplosione delle molecole d acqua colpite dalla luce laser) e non avviene per contatto, essendo l emissione del raggio laser a distanza dal tessuto (focus variabile da 1 a 15mm a seconda delle diverse strumentazioni). E facilmente compensibile come uno strumento preciso per definizione come il laser, lavorando in Odontoiatria non a contatto può perdere parte della sua caratteristica di precisione se non affiancato ad una corretta tecnica di utilizzo. La sua azione priva di contatto provoca un impatto soft e confortevole sul paziente, diffondendone l uso sia come strumento alternativo alle tecniche tradizionali, sopratutto in pazienti fobici o pediatrici, sia come strumento di complemento in terapie minimamente invasive eseguite con strumentario tradizionale (coagulazione della polpa esposta,gengivectomia,gengivoplastica, allungamento coronale). Interazione laser-tessuti dentali L interazione laser - smalto crea la rottura dei legami ossidrile dell idrossiapatite e della componente acquosa dei prismi; a livello dentinale oltre all inte- 22I

speciality _ conservativa I razione con l idrossiapatite, la radiazione laser vaporizza la componente organica (collagene ed acqua), con conseguente ablazione di sostanza dura (2, 3, 4). Fig. 1 Preparazione di cavità La prepazione cavitaria deve assolvere alcuni principi base: a_ deve avere un disegno di cavità che assicuri stabilità meccanica al restauro; b_ deve fornire un substrato idoneo al materiale di ricostruzione, assicurandone elevata adesività ed ermeticità; c_ deve rispettare e mantenere la vitalità pulpare. Le terapie conservative effettuate con i laser erbium rispettano questi concetti base ma hanno peculiari caratteristiche (5,6). a. Disegno di cavità Il disegno di una cavità preparata con il laser si differenzia in modo sostanziale dalle cavità preparate in modo tradizionale con mezzi rotanti, essendo la rimozione di tessuto eseguita con il laser estremamente selettiva per la sostanza demineralizzata (più ricca in acqua): il disegno di cavità seguirà così la forma del processo carioso con pareti e fondo di cavità che risulteranno irregolari, risultandone una cavità minimamente invasiva che risparmia tessuto sano. b. Adesione e tessuti laser trattati Il dente laser trattato presenta aspetti contrastanti se considerati in termini di adesione: _ A livello macroscopico, come appena detto le irregolari superfici e fondo di cavità, risultanti da microcavitazioni progressive, sembrerebbero aumentare la superficie di adesione; i margini di cavità di contro non risultano levigati e rettilinei. _ A livello microscopico la superfice dentinale è priva di smear layer; l ablazione è prevalente a livello intertubulare più ricca in acqua rispetto alla Fig. 3 Fig. 2 zona peritubulare, creando superfici irregolari con gli orifizi tubulari a rilievo, ben aperti, mentre la matrice collagenica risulta vaporizzata: in termini di adesione si ottengono resin tags stretti e lunghi non adeguati ai risultati di adesione che si ottengono con le tecniche tradizionali (7,8) (fig. 1, 2); _ L aspetto ultrastrutturale dello smalto laserizzato, rispecchia più spesso gli aspetti tipo II di Silverstone, con ablazione prevalente della periferia del prisma più ricca in acqua o di tipo III, completamente disordinata o mista, che determinano risultati inferiori in termine di adesione rispetto allo smalto mordenzato con acido ortofosforico (9,10) (fig. 3). Fig. 1_Superfice dentinale trattata con laser Er,Cr (20pps,125mJ,2,5W), i tubuli dentinali sono aperti, senza smear layer; sono presenti irregolarità di superficie, con rilievi ed avvallamenti dovuti alla vaporizzazione prevalente della componente organica a livello intertubulare. Fig. 2_Superfice dentinale trattata con laser Er,Cr non mordenzata (20pps,125mJ,2,5W), trattata con adesivo smalto-dentinale: sono presenti numerosi zaffi resinosi, lunghi e sottili. Fig. 3_Superfice di smalto trattato con laser Er,Cr (20pps,275mJ,5,5W). Aspetto tipo I e II di Silverstone, zone di vaporizzazione dello smalto a livello del centro del prisma si alternano a zone di ablazione a livello periferico; qualche nota di melting superficiale. I23

Fig. 4 Fig. 4_Esposizione pulpare durante preparazione per inlay, distalmente a livello del cornetto palatino: decontaminazione e coagulazione eseguita con laser Er,Cr (defocalizzato, senza acqua, 10pps, 25mJ, 0.25W). Fig. 5_Cavità di 5 a classe preparata con laser Erbium YAG (in vitro, 3W 20pps 150mJ), rifinitura dei margini di smalto con fresa ad anello rosso (40micron), mordenzatura con acido ortofosforico e trattamento con sistema adesivo di 4 generazione e composito nanoriempito: buon adattamento marginale con assenza di microleakage dopo immersione in blu di metilene e termociclaggio. Fig. 5 c. Tessuto pulpare e laser La preparazione di cavità eseguita con laser ad Erbium produce solo un modesto aumento di temperatura in camera pulpare (11,12,13), così come ridotta è la pressione endocavitaria risultante dalla vaporizzazione del tessuto cariato, riducendo l irritazione fisico-meccanica rispetto alle preparazione eseguite con strumenti rotanti e meccanici tradizionali. La decontaminazione batterica ottenuta con la preparazione laser è estremamente elevata ed in caso di esposizione pulpare accidentale o in cavità estremamente profonde in contiguità con la camera pulpare, la preparazione laser risulta efficace nel creare un campo sterile (effetto decontaminante) ed asciutto (effetto coagulante) che rappresenta la base biologica necessaria per il mantenimento della vitalità pulpare (14) (fig. 4). _Discussione Per sfruttare a pieno il potenziale incremento di supefice adesiva dovuto alla irradiazione laser, alcuni aspetti macroscopici e ultrastrutturali vanno considerati per apportare alcuni accorgimenti operativi che delineano un corretto protocollo di lavoro. 1_ I sistemi compositi oggi in commercio, per le loro caratteristiche biomeccaniche di elasticità e durezza, meglio si adattano a margini di cavità lisci e regolari: è consigliabile un opportuna rifinitura dei margini (fig. 5). 2_ Il fondo di cavità risultante da microcraterizzazioni successive è un fondo irregolare, che pur aumentando fisicamente la superficie di adesione al composito, al tempo stesso ne rende più difficile l adattamento al fondo stesso: i sistemi adesivi devono essere applicati con attenzione, stendendoli uniformemente e delicatamente; un composito flow applicato anch esso in spessore minimo, creerà un interfaccia più uniforme tra adesivo e composito, con funzione anche di ammortizzatore-rompiforze. 3_ A livello dentinale, microscopicamente, la trama collagene è assente perché vaporizzata, venendo meno la formazione dello strato ibrido: la mordenzatura con acido orofosforico al 37% per 20 secondi sarà necessaria per la esposizione 24I

speciality _ conservativa I della rete collagenica e la formazione dello strato ibrido (15) (fig. 6A, 6B). 4_ Anche a livello dello smalto la mordenzatura con acido ortofosforico produrrà un aspetto ultrastrutturale di tipo I di Silverstone, che ben si presta alla migliore adesione (16) (fig. 7). Appare evidente come l utilizzo dell acido ortofosforico, rimanga uno degli elementi critici nel protocollo di adesione, determinante sia nelle preparazioni tradizionali con fresa, che nelle preparazioni laser, per il raggiungimento dei migliori risultati di adesione considerati in termine di bond strength (15). La rifinitura e mordenzatura dei margini di cavità incrementerà l adesione sullo smalto e sulla dentina cervicale, dando risultati di adesione in termini di microinfiltrazione sovrapponibile a quelli ottenuti con tecnica tradizionale. _Conclusioni Lo sviluppo di nuove tecnologie va sempre considerato con apertura e senso critico. In quest ottica possiamo considerare il laser ad Erbium un valido strumento alternativo e/o complementare in numerose terapie odontoiatriche. In Odontoiatria Adesiva ed Estetica, il laser Erbium oltre ad effettuare, con elevato potere decontaminane, preparazioni di cavità idonee e minimamente invasive, risulta anche estremamente efficace in interventi di incappucciamento pulpare, gengivectomia e gengivoplastica necessarii al raggiungimento del miglior risultato, per di più con guarigioni veloci e predicibili. Va considerato, inoltre, il confort psicologico ed operativo che spesso il paziente riferisce dopo una terapia odotoiatrica laser, sia per l assenza di contatto, che per il ridotto uso di anestetico, che per l approccio ad una tecnologia avanzata. Fig. 6A Fig. 6B Fig. 7 Fig. 6A_Dentina trattata con acido ortofosforico 37% per 20 sec.: esposizione della trama collagenica. Fig. 6B_Dentina trattata con acido ortofosforico 37% per 20 sec. e sistema adesivo smalto-dentinale di 4 a generazione: presenza di strato ibrido. Fig. 7_Smalto mordenzato con acido ortofosforico 37% per 30 secondi: aspetto di tipo I di Silverstone con demineralizzazione prevalente al centro del prisma di smalto. I25

_Caso clinico 1 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 11 Fig. 8_Frattura non complicata dell elemento 1.1: fallimento adesivo-coesivo di precedente ricostruzione eseguita con tecnica tradizionale. Fig.9_Rimozione del composito ancora adeso e preparazione dello smalto con laser Erbium YAG (prima della rifinitura). Fig. 10_Preparazione smalto dentinale con laser ad Erbium YAG (il leggero effetto termico superficiale evidente a livello dentinale verrà rimosso con la tecnica di total etching). Fig. 11_Tecnica di total etching della superficie laser trattata e rifinita con coppetta di gomma. Fig. 12_Ricostruzione ultimata con stratificazione progressiva di masse dentina a cromaticità differenziata e massa smalto di valore elevato, l uso di traslucente incisale blu ha contribuito alla buona integrazione estetica. Fig. 12 26I

speciality _ conservativa I _Caso clinico 2 Fig. 13 Fig. 14 Fig. 15 Fig. 16 Fig. 13_Carie del colletto dell elemento 4.4: i margini cervicali della lesione non sono perfettamente ispezionabili e controllabili. Fig. 14_Gengivectomia minimamente invasiva eseguita con laser Er,Cr:YSGG (20pps, 75mJ, 1,5W) e contestuale rimozione del tessuto cariato e condizionamento dentinale (20pps, 100mJ, 2W). I margini cervicali sono stati rifiniti con punta di gomma. Fig. 15_Otturazione sotto diga di gomma: l uso di un sottile strato di composito flow è altamente consigliato. Fig. 16_Ricostruzione eseguita e controllo della buona guarigione tessutale a 7 giorni. Fig. 17 Fig. 18 _Caso clinico 3 Fig. 19 Fig. 17_Lesioni prossimali multiple a carico del gruppo frontale superiore destro. Fig. 18_Preparazione minimale con laser Erbium YAG: è stato preferito l accesso vestibolare con una apposita punta curva per un maggiore risparmio tessutale. Fig. 19_Restauri eseguiti: la buona integrazione cromatica dei compositi giustifica l approccio vestibolare scelto. I27

_Ringraziamenti Gli Autori desiderano ringraziare il Prof. L. Fonzi ed il Prof. V. Kaitsas, per la collaborazione e la gentile concessione delle immagini eseguite al Microscopio Elettronico dell Istituto di Anatomia Umana Normale dell Università di Medicina e Chirurgia di Siena. _Bibliografia 1. Paghdiwala A.F. et al., Evaluation of erbium YAG laser radiation of hard dental tissues: Analysis of temperature changes, depth of cuts and structural effects. Scanning Microsc, 7(3):989-997, Sept 1993. 2. Keller U, Hibts R, Ultrastructural changes of enamel and dentin following Er:YAG laser on teeth laser surgery: advanced characterization. Therapeutics and systems. Proc SPIE 1990;1200:408-415. 3. Dostalova T. et al., Evaluation of the surface changes in enamel and dentin due to possibility of thermal overheating induced by Erbium: YAG laser radiation. Scanning Microsc, 10(1):285-290,1996(discussion 290-291). 4. Hossain M., Nakamura Y. et al., Ablation depths and morphological changes in human enamel and dentin after Er:YAG laser irradiation with or without water mist. J Clin Laser Med Surg, 17(3) : 105-109, Jun 1999 5. Freitas PM, Navarro RS, Barros JA, de Paula Eduardo C. The use of Er:YAG laser for cavity preparation: an SEM evaluation. Microsc Res Tech. 2007 Sep;70(9):803-8 6. Meister J, Franzen R, Forner K, Grebe H, Stanzel S, Lampert F, Apel C. Influence of the water content in dental enamel and dentin on ablation with erbium YAG and erbium YSGG lasers.j Biomed Opt. 2006 May-Jun;11(3):34030. 7. Tokonabe H. et al., Morphological changes of human teeth with Er :YAG laser irradiation. J Clin Laser Med Surg,17(1): 7-12, Feb 1999. 8. Brulat N, Rocca JP, Leforestier E, Fiorucci G, Nammour S, Bertrand MF. Shear bond strength of self-etching adhesive systems to Er:YAG-laser-prepared dentin. 9. Moritz A, Schoop U, Goharkhay K, Szakacs S, Sperr W, Schweidler E, Wernisch J, Gutknecht N. Procedures for enamel and dentin conditioning: a comparison of conventional and innovative methods. J Esthet Dent 1998; 10(2): 84-93. 10. Olivi G, Genovese MD. Effect of Er:YAG Laser on Enamel: SEM Observations. J Oral Laser Application Vol7.No 1, 2007:27-35. 11. Dostalova T. et al., Dentin and pulp response to Erbium :YAG laser ablation: a preliminary evaluation of human teeth. J Clin Laser Med Surg, 15(3): 117-121, 1997. 12. Glockner K. et al. Intrapulpal temperature during preparation with the Er: YAG laser compared to the conventional burr: an in vitro study. J Clin Laser Med Surg, 16(3): 153-157, Jun1998. 13. Rizoiu I,Kohanghadosh F,Kimmel AI,Eversole LR. Pulpal thermal responses to an erbium,chromium:ysgg pulsed. Oral Surg Oral Med Pathos Oral Radiol Endod 1998 Aug;86(2): 220-3. 14. Olivi G, Genovese M.D, Maturo P, Docimo R. Pulp capping: advantages of using laser technology. Eur J Paediatr Dent. 2007 Jun;8(2):89-95. 15. Bertrand MF, Semez G, Leforestier E, Muller-Bolla M, Nammour S, Rocca JP. Er:YAG laser cavity preparation and composite resin bonding with a single-component adhesive system: relationship between shear bond strength and microleakage.lasers Surg Med. 2006 Jul;38(6):615-23 16. Silverstone L. Odontoiatria Preventiva Scienza e Tecnica Dentistica; Edizioni Internazionali Milano 1981: pag 121-130. _gli autori dentistry Giovanni Olivi Laureato con lode in Medicina e Chirurgia all Università La Sapienza, si è specializzato con lode in Odontostomatologia all Università di Tor Vergata di Roma. E socio fondatore della IAHT (International Academy of High Technology) ed è docente al Corso di Perfezionamento Laser dell Università di Genova (DI.S.T.BI.M.O.)e dell Università di Firenze. Membro attivo e Master dell Academy of Laser Dentistry, è stato premiato nel 2007 con il Leon Goldman Award, conferito dall Academy of Laser Dentistry allo specialista che si è distinto per Clinical Excellence. Socio attivo dell Accademia Italiana di Odontoiatria Microscopica e della Società Italiana di Endodonzia. Relatore a Corsi e Congressi nazionali ed internazionali, è autore di numerose pubblicazioni di odontoiatria laser. Giuseppe Iaria Laureato in Medicina e Chirurgia presso l Università degli Studi di Milano, si è specializzato con lode in Odontostomatologia e in Ortognatodonzia presso la stessa Università. Socio fondatore e vicepresidente della IAHT (International Academy of High Technology). Professore a contratto presso l Università degli Studi di Genova ed è docente al Corso di Perfezionamento Laser dell Università di Genova (DI.S.T.BI.M.O.) ed all Università La Sapienza di Roma. Membro attivo e Master dell Academy of Laser Dentistry, conseguendo nel 2000 il titolo di Dental Laser Educator. Autore del testo Il laser in odontoiatria e in chirurgia orale pubblicato nel 2001 dalla UTET. E relatore a numerosi corsi e congressi nazionali ed internazionali ed autore di numerose pubblicazioni di odontoiatria laser. Maria Daniela Genovese Laureata con lode in Medicina e Chirurgia presso l Università La Sapienza di Roma si Specializza con Lode in Odontostomatologia presso l Università La Sapienza di Roma. Si Perfeziona in Ortodonzia presso S.M.O Ospedale George Eastman Roma 1992. Consegue il Master di II livello in Gnatologia posturale presso l Università Tor Vergata di Roma nel 2002. È membro attivo dell Academy of Laser Dentistry e della IAHT(International Academy of High Technology). E autrice di numerosi articoli di Odontoiatria Laser e relatrice in Congressi Nazionali ed Internazionali di Odontoiatria Laser ed Posturologia. 28I