Avaliação de diferentes parâmetros para irradiação do esmalte dental com o laser de CO2 visando a redução da desmineralização

Esteves Oliveira, Marcella; de Paula Eduardo, Carlos; Apel, Christian

doi:28631

Avaliação de diferentes parâmetros para irradiação do esmalte dental com o laser de CO2 visando a redução da desmineralização = Evaluation of different CO2 laser parameters for inhibiting enamel demineralization in vitro = Wirkung verschiedener Parameter der CO2-Laserstrahlung bei der Entmineralisierung des Rinderzahnschmelzes

Esteves Oliveira, Marcella

2008

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Marcella Esteves Oliveira

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2008

Umfang148 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch. und São Paulo, Univ., Diss., 2008

Cotutelle-Dissertation

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
de Paula Eduardo, Carlos (Thesis advisor) ; Apel, Christian (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2008-02-14

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-22410
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/49889/files/Esteves_Oliveira_Marcella.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Konservierende Zahnheilkunde (541000-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Zahnschmelzkaries (Genormte SW) ; Kohlendioxidlaser (Genormte SW) ; Fluoreszenz (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; CO2 Laser (frei) ; Karies (frei) ; Demineralisation (frei) ; Zahnschmelz (frei) ; Kariesprävention (frei) ; QLF (frei) ; Caries (frei) ; Demineralization (frei) ; Bovine Enamel (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Es ist bekannt, dass die Bestrahlung mit dem CO2 Laser eine Demineralisation des Zahnschmelzes vermindern kann. Nebenwirkungen wie thermisch bedingte Mikrorisse und Fissuren in der Schmelzoberfläche verhindern eine sichere klinische Anwendung. Deshalb war das Ziel der vorliegenden Untersuchung Bestrahlungsparameters für den CO2 Laser (lambda = 10,6 µm) zu finden, die in einer hohen kariespräventiven Wirkung ohne thermische Schädigung resultieren. Drei Teiluntersuchungen wurden durchgeführt, um den Einfluss der Energiedichte, Pulsdauer und Bestrahlungszeit unabhängig voneinander untersuchen zu können. Im ersten Versuchsteil wurden fünf verschiedene Energiedichten (0,1, 0,3, 0,4, 0,5 und 0,6 J/cm2) zusammen mit hohen Pulsfrequenzen (500, 154, 167, 182, 187 Hz) bei einer festen Pulsdauer von 10 µs untersucht. Dabei erzielte die Gruppe mit 0,3 J/cm² den höchsten kariespräventiven Effekt. Im zweiten Versuchsteil wurde die Energiedichte von 0,3 J/cm² mit Pulslängen von 5, 10, 20, 30 und 50 µs kombiniert. Im dritten Versuchsteil wurde der Einfluss der Bestrahlungszeit untersucht. Mit der idealen Kombination von 0,3 J/cm² und 5 µs Pulsdauer wurden die Proben 2, 5 und 9 s (entspricht 452, 1130 und 2036 applizierte Pulse) bestrahlt. Für alle Versuche wurden Schmelzblöcke von Rinderzähnen verwendet. Die Oberfläche war poliert. Nach der Laserbestrahlung wurden die Proben einem pH-cylcing Modell für 8 Tagen unterzogen. Die Läsionstiefe wurde im Polarisationsmikroskop vermessen. Zusätzlich wurden in den Versuchsteilen 2 und 3 Messungen mittels Quantitativ Lichtinduzierter Fluoreszenz (QLF) durchgeführt. Die Rasterelektronenmikroskopie diente zur Analyse morphologischer Veränderungen auf den bestrahlten Oberflächen und longitudinalen Schnitten. Mehrere laserbestrahlte Gruppen zeigten eine signifikant niedriger Läsionstiefe als in der unbestrahlten Kontrollgruppe (ANOVA, p<0,05). Die höchste Inhibition wurde bei der Laserbestrahlung mit einer Energiedichte von 0,3 J/cm2, 5 µs Pulsdauer und 9 s Bestrahlungszeit beobachtet und war sogar höher als in der Gruppe mit Fluoridapplikation. Keine der getesteten Parameter führte zu thermischen Schäden oder morphologischen Veränderungen. Basierend auf den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit kann geschlussfolgert werden, dass die CO2 Laserbestrahlung (lambda = 10,6 µm) mit 0,3 J/cm2, 5 µs, 226 Hz bei einer Bestrahlungszeit von 9 s (2036 applizierte Pulse) zu einer erhöhten Kariesresistenz des Zahnschmelzes ohne unerwünschte thermische Schädigung führt.

Embora seja conhecido que a irradiação com laser de CO2 reduz a desmineralização do esmalte, efeitos colaterais como danos térmicos na superfície são comumente observados. A ocorrência dessas microfraturas e fissuras é um dos fatores que ainda comprometem uma utilização segura in vivo. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi encontrar parâmetros de irradiação com laser de CO2 (lambda = 10,6 µm) que resultassem no máximo efeito preventivo de cárie e no menor dano térmico. Três estudos foram conduzidos para avaliar separadamente três parâmetros da irradiação com laser. No primeiro estudo cinco densidades de energia diferentes, 0,1, 0,3, 0,4, 0,5 e 0,6 J/cm2 combinadas com altas taxas de repetição, 500, 154, 167, 182, 187 Hz, respectivamente, e 10 μs de duração de pulso foram testadas. Após ter sido avaliado, qual delas resultou na maior inibição da progressão das lesões de cárie, um segundo estudo foi conduzido com cinco diferentes larguras de pulso, 5, 10, 20, 30 e 50 μs, combinadas à mesma densidade de energia de 0,3 J/cm2. Encontrada a duração de pulso que causou o melhor resultado, um terceiro estudo foi realizado avaliando três diferentes números de pulsos sobrepostos, para a mesma densidade de energia e duração de pulso (0,3 J/cm2 e 5 μs). Para os três estudos foram utilizados cubos de esmalte bovino, que tiveram as suas superfícies polidas. Após o tratamento das superfícies com laser, as amostras foram submetidas ao mesmo desafio cariogênico, uma ciclagem de pH de 8 dias. A desmineralização provocada foi avaliada medindo-se a profundidade das lesões em microscópio de luz polarizada. Avaliações adicionais da desmineralização foram realizadas para os estudos 2 e 3, utilizando-se a técnica de quantificação da fluorescência induzida por luz (QLF). Análises morfológicas da superfície e também da secção transversal foram realizadas com microscópio eletrônico de varredura. Diferentes grupos irradiados por laser apresentaram profundidades de lesão estatisticamente menores do que o controle (ANOVA, p<0,05), e a maior inibição, que foi inclusive menor do que o grupo tratado com gel de flúor fosfato acidulado (1,23%), foi observada para a irradiação com 0,3 J/cm2, 5 μs, 2036 pulsos sobrepostos. Morfologicamente, nenhum dos parâmetros testados causou danos térmicos na superfície. Pelos resultados observados, pode ser concluído que a irradiação por laser de CO2 (lambda = 10,6 µm) com 0,3 J/cm2, 5 μs, 226 Hz e 2036 pulsos sobrepostos resulta em aumento da resistência do esmalte à desmineralização e não causa danos térmicos indesejados na superfície.

Although CO2 laser irradiation can decrease enamel demineralization, thermal damages to the surface are common side effects. The occurrence of fissures and cracks may compromise an in vivo application. Therefore, the aim of the present study was to find CO2 laser (lambda = 10.6 µm) parameters resulting in maximum caries preventive effect with the lowest thermal damage. Three studies were carried out to systematically evaluate different laser parameters. In the first study five low fluencies of 0.1, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.6 J/cm2 combined with high repetition rates of 500, 154, 167, 182, 187 Hz, respectively and 10 µs pulse duration were chosen for the experiments. After evaluating the parameter which resulted in the highest caries inhibition, a second study was conducted with . Finally, a third study was conducted to evaluate which number of overlapping pulses of 0.3 J/cm2 fluence and 5 µs duration, would result in the highest caries inhibition. For all of the three studies bovine enamel cubes, which had their surfaces polished, were used. After the laser treatment, the caries challenge was always the same, an 8-day pH-cycling regime. Demineralization was assessed by lesion depth measurements with a light polarized microscope. Additional demineralization assessments were performed for the second and third studies, using the method of quantitative light-induced fluorescence (QLF). Surface and cross-sectional morphological evaluations were accomplished with scanning electron microscope. Several laser groups resulted in statistically significant lower lesion depths than the control group (ANOVA, p<0.05). The highest inhibition was even higher than observed for the group treated with acidulated phosphate fluoride gel (1,23%) and was found for the irradiation with 0.3 J/cm2, 5 µs and 2036 overlapped pulses. Morphologically, all of the groups resulted in no surface damages. In the present in vitro study irradiation with 0.3 J/cm2, 5 µs, 226 Hz and 2036 overlapped pulses of CO2 laser increase enamel caries resistance without causing undesirable surface damage and excessive temperature rise.

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