Инновационное использование лазера в стоматологии

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

С момента появления лазеров в стоматологии в 1960-х годах начался активный рост их клинического применения. Laser — это аббревиатура, которая расшифровывается как Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — «усиление света путем вынужденного излучения». Исходя из этого, лазер можно определить как устройство, вырабатывающее световую энергию в процессе оптического усиления за счет вынужденного испускания электромагнитного излучения [1]. Фотоны, образующие лазерный луч, когерентны, усилены в фазе (стоячая волна) излучениями определенной длины волны (монохроматическими). Стойкая волна излучения делает лазер особенно эффективным инструментом в стоматологии более двух десятилетий [2]. Благодаря своей простоте, эффективности, удобству и ряду преимуществ по сравнению с традиционными методами (включая бесконтактное воздействие, минимальную инвазивность, низкую системную токсичность, избирательное воздействие на патологические ткани, гемостаз, более быстрое заживление и снижение склонности к инфекции в послеоперационном периоде), лазеры стали неотъемлемой частью стоматологической практики для проведения широкого спектра процедур [3, 4], от диагностики до разрезания твердых тканей и применения при хирургических вмешательствах, а также для обработки стоматологических материалов [5]. Лазер используется в консервативной стоматологии, эндодонтии, пародонтологии, имплантологии, хирургии полости рта и т. д. [6].

Цель работы — обзор современного состояния лазерных технологий в стоматологии: рассмотрение роли лазера в диагностике, лечении и регенерации тканей зуба и пародонта, различных типов лазера, используемых в стоматологии, их применения в стоматологических процедурах.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для проведения обзора была осуществлена выборка релевантной русскоязычной и зарубежной литературы в ведущих научных базах данных PubMed, Scopus и Web of Science. В обзор были включены следующие типы публикаций: оригинальные исследования, обзорные статьи, клинические случаи. Для отбора релевантных публикаций были использованы следующие ключевые слова и сочетания: laser dentistry, dental laser, laser application in dentistry, laser therapy in dentistry, innovative laser technology in dentistry, laser classification и др. Включены статьи, опубликованные в рецензируемых журналах. Обзор позволил выявить ключевые направления использования лазерных технологий в стоматологии, оценить их эффективность и безопасность, проанализировать тенденции развития лазерной стоматологии в ближайшем будущем.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Классификация лазеров

Лазеры в стоматологии можно классифицировать по среде действия, которая включает твердотельные, диодные, газовые и полупроводниковые лазеры. Также они могут быть классифицированы по длине волны: эрбиевые, легированные неодимом иттрий-алюминиевые гранаты (Nd:YAG), лазеры на углекислом газе (CO₂) и аргоновые лазеры. Дополнительно лазеры можно классифицировать в зависимости от их применения, например, лазеры для мягких тканей для таких процедур, как контурирование десен, и лазеры для твердых тканей для препарирования полостей и абляции зубов. Также лазеры могут быть классифицированы по степени опасности для кожи или глаз после длительного воздействия. В сложных стоматологических случаях использование комбинаций волн различной длины обеспечивает высокий уровень лечения [7].

В стоматологии для генерации лазерного излучения применяются различные вещества, включая эрбий, углекислый газ и неодим. Используются комбинации таких веществ, как, например, YAG-иттрий, алюминий и гранат; YSGG-иттрий, скандий, галлий и гранат, а также эксимерные, аргоновые и диодные лазеры. Каждый излучает свет определенной длины волны [8]. Классификация лазеров в зависимости от длины волны и воздействия на целевые ткани представлена в таблице 1.

 

Таблица 1. Длина волны используемого лазерного излучения и ткань, на которую оно направлено

Table 1. Wavelength of applied laser radiation and the target tissue

Тип лазера	Длина волны, нм. Импульсный режим	Используемые хромофоры	Целевая ткань
Диодный	850–1064	Пигмент	Десна, слизистые оболочки
		Гемоглобин
		Меланин
Неодимовый иттрий-алюминиевый гранат (Nd:YAG)	1064	Пигмент
		Гемоглобин
		Меланин
Эрбиевый лазер (Er:YAG)	2940	Вода
		Гидроксиапатит	Эмаль, дентин, кость
Лазеры на кристаллах (Er, Cr:YSGG)	2860	Вода	Десна, слизистые оболочки
		Гидроксиапатит	Эмаль, дентин, кость
Углекислый газ (CO2)	10 640	Вода	Десна, слизистые оболочки
			Эмаль, дентин, кость

 

Лазер как диагностический инструмент

Традиционный метод диагностики кариеса — зондирование эмали — может повредить эмаль и спровоцировать развитие кариеса. Один из альтернативных методов диагностики — диодный лазер, например KaVo-Diagnodent (KaVo, Германия) с длиной волны 655 нм, обнаруживающий начальные стадии кариеса с помощью лазерной флуоресценции. Кариозные поражения выделяются более яркой флуоресценцией, что помогает точно определить их местоположение. Методика также позволяет осуществлять мониторинг деминерализации и реминерализации твердых тканей зуба, обнаружить интерпроксимальные и окклюзионные поражения под пломбами и фиссурными герметиками в межзубном пространстве [9, 10].

Лазерная доплеровская флоуметрия, основанная на эффекте Доплера, является современным методом дополнительной диагностики нарушений микроциркуляции в тканях пародонта. Флоуметр способен зондировать исследуемую область, отражая лазерное излучение от форменных элементов крови, в частности эритроцитов [11]. С помощью данного метода оценивают уровень проницаемости крови в тканях пародонта, чтобы выявить раннюю ишемию тканей, которая может возникнуть из-за аномального (излишне скученного) расположения зубов или в результате ортодонтического лечения. Ишемия тканей происходит из-за нарушения микроциркуляции, что приводит к нарушению снабжением кислорода и, в конечном итоге, к повреждениям тканей пародонта [12]. Также метод помогает определить реваскуляризацию травмированных зубов. Используются диодные лазеры He-Ne и GaAlAs при низкой мощности 1 или 2 мВт [13].

Развитие технологий лазерной флюоресценции привело к появлению такого метода диагностики, как раман-флуоресцентная спектроскопия [14]. Он позволяет идентифицировать органические молекулы по спектрам неупругого рассеяния света и является одним из наиболее точных способов анализа органических и неорганических соединений [15]. Рамановское излучение может быть использовано для оценки состояния зубов как при нормальном состоянии, так и при наличии патологий, позволяя определить степень минерализации или деминерализации твердых тканей [16, 17].

Преимущества использования лазера в стоматологии

В отличие от традиционных методов хирургического вмешательства, лазерное лечение кровеносных и лимфатических опухолей в полости рта и на вермилиевых участках губ обеспечивает оптимальное заживление без анатомических искажений [18]. За счет тиссулярного биопотенциала определенных длин лазерных волн возможно успешное удаление болезненных участков слизистой оболочки при лихеноидных заболеваниях [19]. Использование лазерных лучей обладает большим потенциалом для эффективной дезинфекции инфицированных областей полости рта и успешного лечения вирусных опухолей [20]. Использование лазера в ортопедической хирургии также имеет преимущества. При использовании лазера нет необходимости в послеоперационных швах, что предотвращает деформацию операционных участков и сохраняет длину вестибулярного аппарата. При лечении пациентов со съемными протезами после удаления опухолей или гиперплазии десны лазером также не требуется ушивание раны, что позволяет сохранить или в некоторых случаях увеличить длину вестибулярного аппарата, что является важным для стабильности и фиксации протезов [21].

В хирургической стоматологии диодные лазеры рассматриваются как наиболее оптимальный выбор благодаря своему широкому спектру применения, высокой надежности и понятному управлению. При использовании диодного лазера с длиной волны 810 нм можно значительно улучшить результаты хирургического лечения пациентов с различными заболеваниями полости рта и челюстно-лицевой области, включая предонкологические состояния, опухоли и воспаления [22, 23].

Изучение клинических и иммунологических методов демонстрирует, что применение лазерной терапии способствует активации локальных механизмов защиты организма за счет стимуляции секреторных, гуморальных и клеточных факторов. Помимо этого, анализ популяции лейкоцитов в периферической крови свидетельствует об отсутствии воспалительных процессов, интоксикации и иммунодефицита после воздействий лазером [24].

Данные исследований демонстрируют, что применение диодного лазера в комплексном лечении воспалительных заболеваний пародонта способствует улучшению качества жизни пациентов путем снижения уровня болевых ощущений, отсутствия функциональных ограничений, непродолжительной реабилитации и восстановления, при этом сроки проводимого лечения значительно сокращаются [25, 26].

Лазерная обработка твердых тканей зуба (эмали и дентина)

Лазер может удалять инфицированный и размягченный кариозный дентин так же эффективно, как и бор. Однако при использовании Er:YAG-лазеров отмечается более низкая степень вибрации. Они безопасно и эффективно удаляют кариес и подготавливают полости, сохраняя структуру зуба без эффекта повышения температуры вокруг нерва, а также помогают удалять дефектные композитные реставрации и цементы, обеспечивая безопасное воздействие на зубы [27].

Благодаря сильному флуоресцентному сигналу, выделяемому бактериальными порфиринами в камне зуба, можно эффективно использовать Er:YAG-лазер для скалирования. Эти лазеры проявляют высокую способность к уничтожению бактерий, в частности таких патогенов пародонта, как Porphyromonas gingivalis и Actinobacillus actinomycetemcomitans [28].

Лазер YSGG был одобрен в 1999 году для обработки полостей I–V классов, а также удаления кариеса, вскоре после этого было получено аналогичное разрешение для использования в лечении детей. Кроме того, поскольку лазер воздействует на клеточном уровне и помогает подавить болевую реакцию, большинство процедур с твердыми тканями можно проводить без инъекционной анестезии.

Лазер YSGG обеспечивает высокоточную обработку ямок и фиссур на окклюзионных поверхностях моляров, что способствовало развитию направлений микро- и минимально инвазивной стоматологии [29].

В последние годы лазер активно применяется в профилактике кариеса на субабляционных уровнях, где энергия достаточна для изменения структуры эмали, но не достаточна для абляции тканей. В начале 1980-х годов было доказано, что лазерное излучение способно изменять структуру поверхностных тканей зубной эмали. Когда лазер взаимодействует с эмалью на субабляционном уровне, происходит быстрое и поверхностное повышение температуры от 100 до 1600 °C, что приводит к модификации структуры тканей [30].

Излучение лазера взаимодействует с водой и гидроксиапатитом, хромофорами эмали. Внутри облученной эмали уменьшается концентрация воды, особенно вокруг кристаллов гидроксиапатита, что приводит к снижению проницаемости тканей, включая проникновение кислот, вырабатываемых бактериями кариеса. Облучение также изменяет химический состав гидроксиапатита, повышая содержание кальция и фосфата и снижая уровень карбоната. Эти изменения улучшают химическую стабильность гидроксиапатита, увеличивая степень его кристалличности и улучшая структурные свойства эмали [31].

Использование лазера продемонстрировало дополнительные преимущества в условиях in vitro: увеличение поглощения фтора эмалью и улучшение фиксации герметика при использовании в сочетании с кислотным гелем для протравливания эмалевых ямок и фиссур [32].

Применение лазера повышает эффективность эндодонтического лечения. Это происходит благодаря излучению, способному эффективно дезинфицировать эндодонтическую систему и удалять детрит и смазанный слой из корневого канала. Благодаря выделению тепла лазер обладает высокой бактерицидной активностью, что приводит к испарению воды, присутствующей в значительном объеме в бактериальной клетке. Этот процесс приводит к разрушению клеточной стенки бактерии и, в конечном итоге, к нарушению осмотического равновесия, провоцируя гибель клетки. Из-за малого диаметра дентинных канальцев проникновение антисептических жидкостей ограничено глубиной не более 100 нм, в то время как микроорганизмы могут проникать в дентин на глубину до 700 нм. Решение этой проблемы в использовании лазера, поскольку его проникающая способность превышает эти ограничения [8, 33].

Использование интраоральных камер VistaCam

В последние годы большое внимание уделяется использованию ближнего инфракрасного отражения (near-infrared reflection — NIRR) для диагностики апроксимального кариеса в боковых зубах. Для этой цели были разработаны камеры VistaCam iX и VistaCam iX HD (компания Dürr Dental, Германия) на основании технологии флуоресценции. Камера многофункциональна, так как имеет насадки для создания внутриротовых снимков (Cam), получения изображения в 120-кратном увеличении (Macro), диагностики кариеса проксимальных поверхностей зубов (Proxi), диагностики кариеса и зубного налета (Proof) [34]. Устройство использует 2 инфракрасных светодиода с длиной волны 850 нм, выходной мощностью 6 мВт и световым пятном размером 7 × 9 мм для освещения близлежащих областей 2 соседних зубов. Между светодиодами установлен полупроводниковый датчик для записи отраженного света. Затем делается цифровой снимок и выводится на монитор в черно-белом виде с помощью программ визуализации DBSWIN или VistaSoft (Dürr Dental, Германия) [35].

В исследовании F. Ahrari и соавт. головка Proxi системы VistaCam iX показала высокую чувствительность для выявления раннего апроксимального кариеса в боковых постоянных зубах, но при этом она была связана с высокой долей ложноположительных результатов и, соответственно, очень низкой специфичностью [36]. Таким образом, NIRR не подходит для выявления апроксимальных поверхностей, не имеющих кариеса. В целом, NIRR показал низкую точность при выявлении апроксимального кариеса. Лазерная флуоресценция продемонстрировала относительно более высокий по сравнению с NIRR уровень диагностической точности для выявления апроксимального кариеса в постоянных боковых зубах. Однако в рамках данного исследования VistaCam iX Proxi нельзя рассматривать как подходящее устройство для диагностики апроксимального кариеса.

Использование метода количественной светоиндуцированной флуоресценции

Метод количественной светоиндуцированной флуоресценции (Quantitative light-induced fluorescence — QLF) широко используется в стоматологии для оценки состояния эмали во время различных процедур. Он позволяет быстро и объективно определить уровень гигиены в ротовой полости пациента, а также динамически отслеживать процессы де- и реминерализации эмали, не нанося эмали урона. Применение QLF открывает новые возможности для стоматологов и гигиенистов, помогая выявлять патологии на ранней стадии, проводить диагностику зубной эмали, обнаруживать зубной налет без окрашивания, определять скрытые очаги кариеса, трещины, зубной камень и оценивать уровень гигиены в полости рта [37]. По данным А.А. Лыткиной и А.Ю. Зейберт [38], метод QLF представляет собой более информативный способ диагностики раннего кариеса по сравнению с традиционными методами (визуальный осмотр и зондирование). Применение метода позволило выявить на 17 % больше случаев кариозного поражения твердых тканей зубов.

Использование лазера для лечения слизистой оболочки полости рта и дисфункции височно-нижнечелюстного сустава

В работе Н.В. Тиуновой и Г.Б. Любомирского [39] представлены данные о лечении лазером слизистой оболочки рта. Показано, что использование диодного лазера с длиной волны 810 нм для лазерной термоабляции, совместно с применением коллагенового препарата в послеоперационном периоде, в рамках комплексного лечения веррукозной формы лейкоплакии привело к хорошему клиническому результату: у пациентов исчезли жалобы, при осмотре наблюдалась эпителизация.

В исследовании М.Н. Пузина и соавт. [40] было проведено лечение 175 пациентов с синдромом дисфункции височно-нижнечелюстного сустава. Боль является одним из основных симптомов этого нарушения, иногда сопровождаемого звуковыми явлениями или ограничениями движения челюсти. Лечение проводилось с использованием ортопедических, медикаментозных и физиотерапевтических методов, включая лазерную диагностику и терапию гелий-неоновым лазером. Данный комплекс оказался эффективен в снижении боли и восстановлении жевательных мышц. Использование гелий-неонового лазера также позволило диагностировать триггерные точки и эффективно лечить миофасциальные боли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, использование лазера в стоматологии представляет собой современный и эффективный метод лечения заболеваний полости рта. Лазерная терапия обладает рядом преимуществ, включая отсутствие кровотечений, минимальные болевые ощущения и дискомфорт для пациента, быстрое заживление тканей, а также отсутствие риска заражения. Благодаря лазеру появляется возможность обеспечить высокоточное и мягкое воздействие на пораженные участки, сохраняя здоровые ткани.

В области клинической стоматологии лазерные технологии достигли высокого уровня развития и имеют потенциал. Фотохимические реакции, основанные на воздействии лазером, обладают значительными возможностями, в частности, для воздействия на определенные патогены и клетки. Прогнозирование лечения в стоматологии в ближайшее время будет существенно изменено благодаря широкому применению лазеров. Эта технология изменила подход к стоматологии, делая ее более комфортной, эффективной, способствуя более быстрому достижению и большей степени прогнозируемости результатов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Личный вклад каждого автора: М.Г. Тумасян — хроматографическое исследование, анализ полученных данных, написание текста; С.Г. Тумасян — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, написание текста; Е.А. Сатыго — обработка материалов.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study. The contribution of each author: М.G. Toumassian — gas chromatography–mass spectrometry, data analysis, writing the main part of the text; S.G. Toumassian — experimental design, collecting and preparation of samples, writing the main part of the text; E.A. Satygo — preparation of samples.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Об авторах

Михаил Грачьяевич Тумасян

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Автор, ответственный за переписку.
Email: toumassianmichel@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8067-9735
SPIN-код: 7220-9284

студент

Россия, Санкт-Петербург

Серж Грачьяевич Тумасян

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: 79119800070@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8439-585X
SPIN-код: 8218-1615

студент

Россия, Санкт-Петербург

Елена Александровна Сатыго

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: stom9@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9801-503X
SPIN-код: 8776-0513

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы