DT Italian Edition, Novembre 2010, Anno VI n. 11

14 Italian EditionAnno IV n. 2 - Novembre 2010 Clinica & Ricerca ET pagina 13 Una breve introduzione sulle basi fisiche che regolano l’inte- razione laser-tessuto è necessaria per la comprensione dell’utilizzo del laser in endodonzia. Basi scientifiche dell’utilizzo dei Laser in endodonzia - Intera- zione laser-tessuto L’interazione della luce con un corpo bersaglio segue le rego- le della fisica ottica: la luce può venire riflessa, assorbita, diffusa o trasmessa. La riflessione è il fenomeno per ilqualeunraggiodilucelasercol- pisce un bersaglio e viene riflesso per mancanza di affinità; per questo è obbligatorio indossare occhialidiprotezionespecificiper evitare possibile danneggiamen- to involontario all’occhio. L’as- sorbimento è il fenomeno per il quale l’energia incidente su un tessuto affine viene da esso trat- tenuta, e in questo esercita i suoi effetti biologici. La diffusione è il fenomeno per il quale la luce incidente si propaga in profondità in modo non uniforme rispetto al punto di interazione, dando i suoi effetti biologici a distanza dalla superficie. La trasmissione è il fenomeno per il quale un raggio laser può attraversare un tessu- to non affine, senza dare effetti su di esso. L’interazione tra una luce laser e un tessuto avviene quando c’è affinità ottica tra di essi: quindi, specificità e seletti- vità di azione per assorbimento e diffusione. Minore è l’affinità maggiore è la quota che viene inveceriflessaotrasmessa(Fig.2). Effetti della luce laser sui tes- suti L’interazione della luce laser con un tessuto bersaglio, per assorbimentoodiffusione,genera in esso gli effetti biologici respon- sabili degli aspetti terapeutici, che possono essere riassunti in: - effetti fototermici; - effetti fotomeccanici (che includono gli effetti fotoacu- stici); - effetti fotochimici. I laser a diodi (da 810nm a 980nm) e il Nd:YAG (1064nm), che appartengono alla regione del vicino infrarosso dello spet- tro elettromagnetico della luce, hanno un’interazione prevalen- temente per diffusione nei tes- suti molli; più in profondità il laser Nd:YAG (fino a 4-5mm), più superficialmente i laser a diodi (fino a 3mm). La loro luce viene elettivamente assorbita dall’emo- globina, ossiemoglobina e dalla melanina. Esercitano effetti foto- termici sui tessuti e per questo il loro utilizzo in odontoiatria è limitato alla vaporizzazione ed incisione dei tessuti molli; sono anche utilizzati per lo sbianca- mento dentale in luce laser, per attivazione termica del reagen- te. In endodonzia rappresentano ad oggi il migliore sistema di decontaminazione, grazie alla Fig. 1 - Laser e spettro elettromagnetico della luce. Tab. 1 Fig. 2 - Interazione laser-tessuto. Fig. 3 - Coefficienti di assorbimento tessutale. Fig. 4 - Modalità di emissione della luce laser. P-potenza: espressa in Watt E-energia: espressa in J F-frequenza: espressa in Hz per secondo Pd-power density o densità di potenza: espressa in W/cm2 Fl-fluence o densità di energia: espressa in J/cm2 P(W)-potenza media = E (J) x F (Hz) PP(W)-potenza di picco = E (J) / durata del singolo impulso (sec) Altro importante parametro da considerare è la forma (“sha- pe”) dell’impulso, che condizio- na l’efficienza e la dispersione dell’energia ablativa sotto forma di energia termica. La durata dell’impulso, da microsecondi a millisecondi, è responsabile degli effetti prevalentemente termici. Impulsi di durata più corta, da pochi microsecon- di (<100) a nanosecondi, sono responsabili di effetti fotomec- canici. La durata dell’impulso condiziona la potenza di picco di ogni singolo impulso, secondo la formula riportata in Tabella 1. Ad oggi sono disponibili in commercio laser odontoiatrici Nd:YAG, con impulsi di 100-200 microsecondi e laser ad Erbium, con impulsi da 50 a 1000 micro- secondi. Effetti della luce laser sui bat- teri e sulle pareti dentinali In endodonzia, i laser sfrut- tano gli effetti fototermici e fotomeccanici, che risultano dall’interazione di diverse lun- ghezze d’onda, di diversi para- metri, sui tessuti bersaglio; questi sono la dentina, lo smear layer, i detriti e i residui pulpari, quindi i batteri nelle loro diver- se forme di aggregazione. A diverse potenze di utiliz- zo, tutte le lunghezze d’onda distruggono la parete cellulare grazie al loro effetto fototer- mico. Per le caratteristiche strutturali proprie delle diver- se pareti cellulari, i batteri gram- sono distrutti piu facil- mente, con minore energia e minor numero di irradiazione, di quelli gram+(16) . I laser near infrared, non assorbiti dai tes- suti duri dentinali, sui quali non esercitano effetti ablativi ma solo termici, penetrano più in profondità, permettendo l’ef- fetto decontaminante negli stati dentinali più profondi(8) . I laser medium infrared sono inve- ce ampiamente assorbiti dalle pareti dentinali, esercitando anche effetto ablativo; l’effetto decontaminante risulta ugual- mente efficace, ma più superfi- ciale(8,16) . L’effetto termico dei laser, utilizzato per l’effetto batte- ricida, deve essere controllato per evitare danni sulle pareti dentinali: l’irradiazione a para- metri corretti produce anche la vaporizzazione dello smear layer (medium infrared laser), della struttura organica denti- nale (fibre collagene), con aspet- loro capacità di penetrare in pro- fondità le pareti dentinali (fino a 750 micron i laser a diodi , fino ad 1mm il Nd:YAG(8) ) e per l’affinità di queste lunghezze d’onda con i batteri, che vengono distrutti per effetto fototermico(16) . I laser Erbium (2780nm e 2940nm) appartengono alla regione del medium infrared; la loro luce è prevalentemente assorbita superficialmente nel tessuto mol- le, tra 100 e 300micron e fino a 300-400micron nelle pareti den- tinali(8,20) ; il cromoforo bersaglio è l’acqua, per questo il loro utilizzo in odontoiatria è esteso dai tessuti molli ai tessuti duri, per il conte- nuto in acqua di mucosa, gengi- va, dentina e tessuto cariato, che vengono vaporizzati per effetto termico. L’esplosione delle mole- cole dell’acqua genera un certo grado di effetto fotomeccanico che partecipa al processo ablativo e di detersione(17-19) (Fig. 3). Parametri che influiscono sull’emissione di energia laser L’energia laser viene emessa con diverse modalità dai diver- si macchinari. Nei laser a diodi, questa energia è emessa in modo continuo. È possibile un’interru- zione meccanica (della durata di millisecondi) dell’erogazione di energia (definita propriamente “gated” o impropriamente “pul- sata”), per avere un maggiore controllo dell’emissione termica. I laser Nd:YAG e della famiglia degli Erbium emettono energia laser in modo “pulsato” (defini- to anche “free running pulsed”), così che ogni impulso abbia un momento di inizio, incremen- to e termine, con andamento di tipo gaussiano; tra un impulso e l’altro, il tessuto ha il tempo di raffreddarsi (thermal relaxating time) permettendo un miglio- re controllo dell’effetto termico (Fig. 4). I laser Erbium, inoltre, lavorano con uno spray d’acqua integrato, con duplice funzione di detersione e raffreddamen- to. La modalità pulsata fa sì che nell’unità di tempo (sec) un tre- no di impulsi venga emesso con differente frequenza, definita in Hz (generalmente da 2 a 50 impulsi in un sec). Le frequen- ze più elevate si comportano in maniera più simile alla moda- lità continua, mentre frequenze più basse permettono tempi più lunghi di rilasciamento termico. La frequenza di emissione influ- isce sulla potenza media emessa, secondo la formula riportata in Tabella 1. ti di fusione superficiale (near e medium infrared laser). I soli laser Erbium producono anche fenomeni ablativi superficia- li della dentina, più prevalen- te nelle aree intertubulari più ricche in acqua, che nelle aree peritubulari più calcificate. I danni termici, quando si uti- lizzano parametri o modalità di utilizzo scorretti, si manife- stano con estese aree di fusione (melting), di ricristallizzazione della matrice minerale (bubble), microfratture superficiali con segni di carbonizzazione radico- lare interna ed esterna. Laser ad Erbium con impulsi di durata molto corta (inferiore a 150 microsecondi), permet- tono con l’utilizzo di energie molto basse (inferiori a 50mJ), il raggiungimento di potenze di picco assai elevate. L’utilizzo di energia subablativa minimizza gli indesiderati effetti termici a vantaggio di fenomeni di esplo- sionedellemolecoled’acqua(cro- moforo bersaglio), con successiva produzione di effetti fotomecca- nici e fotoacustici (shock wave) delle soluzioni irriganti intro- dotte nel lume canalare, sulle pareti dentinali. Questi effetti sono risultati estrememente efficaci nell’azione di detersione dello smear layer dalle pareti dentinali, nella rimozione del biofilm batterico e nella decon- taminazione canalare, e verran- no discussi più avanti(10-13) . Endodonzia laser assistita - Preparazione della cavità di accesso La preparazione della cavi- tà di accesso può essere ese- guita direttamente con i laser Erbium, in grado di abladere smalto e dentina; è consigliabile in questo caso l’utilizzo di pun- te corte (da 4 a 6 mm), con dia- metri tra 600 e 800 micron, in quarzo, per permettere l’utilizzo di energia e potenza più elevata. L’importanza di questa tecnica non va sottovalutata in quanto il laser, per la sua affinità per i tessuti più ricchi in acqua (pol- pa e tessuto cariato), permet- te un accesso minimamente invasivo (perché selettivo) alla camera pulpare e al tempo stes- so permette decontaminazione e rimozione di detriti batterici e tessuto pulpare. L’accesso agli orifici canalari avviene dopo avere abbattuto di molto la cari- ca batterica e, quindi, evitando la trasposizione di batteri, tossi- ne e detriti in direzione apicale durante la strumentazione. Uno studio (1996) ha dimostrato che i batteri vengono uccisi durante una preparazione di cavità sino a una profondità di 300-400 microns, al di sotto della super- ficie irradiata(20) . Inoltre, i laser Erbium sono utili nella rimo- zione di calcoli pulpari e nella ricerca dei canali calcificati. Preparazione e sagomatura dei canali La preparazione dei canali con strumenti al Ni-Ti, è anco- ra oggi il gold standard dell’en- dodonzia. Infatti, nonostante la riconosciuta capacità abla- tiva sui tessuti duri dei laser Erbium (2780nm e 2940nm), la loro efficacia nella preparazione dei canali appare al momento scarsa e non rispondente agli standard endodontici raggiun- ti dalla tecnologia nichel-tita- nio(21-23). Comunque i laser Erbium Chromium:YSGG e Erbium:YAG hanno ricevuto l’approvazione FDA (secondo la U.S. FDA Marketing Clearance by Wavelength) per la detersio- ne, sagomatura e allargamen- to dei canali, e in letteratura sono riportati alcuni studi con risultati positivi circa la reale efficacia di questi sistemi per la sagomatura ed allargamento dei canali radicolari. Shoji et al. (2000) hanno uti- lizzato un sistema laser Er:YAG con una punta di forma conica con l’80% di emissione laterale e 20% di emissione in punta, per l’allargamento e detersione dei canali, utilizzando energie da 10 a 40 mJ a 10Hz, otte- nendo superfici dentinali più pulite rispetto alle tecniche rotatorie tradizionali(24) . Anche Kesler et al. (2002), in uno stu- dio preliminare sugli effetti del laser Er:YAG equipaggiato con microsonde a emissione radiale da 200 e 400 microns, utiliz- zando 140mJ con la punta da 400micron e 90mJ per la punta da 200 microns, hanno riportato buona capacità di allargamen- to e sagomatura, dimostratasi veloce e superiore al metodo tradizionale, almeno nelle con- dizioni dello studio. Le osserva- zioni al SEM hanno mostrato una superficie dentinale unifor- memente pulita dall’apice alla porzione coronale, con assenza di residui pulpari e tubuli den- tinali ben puliti(25) . Chen (2002, 2003) ha presen- tato studi clinici di casi inte- ramente preparati con laser Er,Cr:YSGG, il primo laser a ottenere il brevetto FDA per l’intera procedura endodontica. Utilizzando punte da 400, 320 e 200 microns progressivamente, con tecnica crown-down a 1,5W, 20Hz (con spray aria acqua 35%- 25%)(26,27) . Anche Stabholz et al. (2003, 2004) hanno presentato risultati positivi sui trattamenti interamente eseguiti con laser Er:YAG che utilizza microsonde endodontiche a emissione latera- le(28,29) . Invece, Ali et al. (2005), Matsuoka et al. (2005) e Jahan et al. (2006), tutti appartenenti alla scuola di Tokyo, hanno uti- lizzato il laser Er,Cr:YSGG per la preparazione di canali dritti e curvi, ma i risultati in tutti i casi sono risultati peggiori del gruppo controllo. ET pagina 15