Лазерный мир

С.В.Тарасенко, Е.А.Морозова, Р.Д.Гарипов// журнал Фотоника, №1, 2018, DOI: 10.22184/1993-7296.2018.69.1.106.117

Лазерные методы активно внедряют в современную стоматологию. Анализ микроповерхности имплантатов различных систем после воздействия на них лазерного излучения с разной длиной волны по данным сканирующей электронной микроскопии показал, какие медицинские лазеры оказывают наиболее травматичное воздействие на поверхность имплантатов, а какие несут наименьшее повреждение. Это поможет подобрать режим работы медицинских лазеров.

DENTAL IMPLANTS SURFACE ANALYSIS
AFTER EXPOSURE TO RADIATION
OF LASER DENTAL SYSTEMS
Implantable materials are widely used in dentistry.
Many materials come into contact directly with
bone tissue, therefore the dental implants surface
structure is of great concern. Laser methods are also
being actively introduced into modern dentistry.
Analysis of the implant microsurface of various
systems after exposure to laser irradiation at different
wavelengths by the results of scanning electron
microscopy showed which medical lasers have the
most traumatic impact on the implant surface, and
which carry the least damage. This will help to select
the mode of medical laser operation.

В стоматологии широко используются имплантируемые материалы. Многие материалы контактируют непосредственно с костной тканью, поэтому структура поверхности дентальных имплантатов играет большую роль. Лазерные методы также активно внедряют в современную стоматологию. Анализ микроповерхности имплантатов различных систем после воздействия на них лазерного излучения с разной длиной волны по данным сканирующей электронной микроскопии показал, какие медицинские лазеры оказывают наиболее травматичное воздействие на поверхность имплантатов, а какие несут наименьшее повреждение. Это поможет подобрать режим работы медицинских лазеров.

АКТУАЛЬНОСТЬ
В настоящее время дентальная имплантация занимает одно из первых мест в комплексе реабилитации пациентов с вторичным полным или частичным отсутствием зубов. Ежегодно в мире устанавливается более двух миллионов имплантатов, уже в 1990-е годы прошлого столетия общее число таких пациентов достигло 30 миллионов человек. Научные наблюдения и исследования клиницистов демонстрируют хорошие результаты имплантации, позволяющей достичь полноценного восстановления жевательной эффективности, речеобразования и эстетики зубного ряда [1]. Воспаление тканей, окружающих остеоинтегрированный имплантат, является одной из основных осложнений имплантации. Исследования последних лет свидетельствуют о том, что от 50 до 70% пациентов с дентальными имплантатами страдают заболеваниями пародонта, что в отдаленном послеоперационном периоде может являться причиной потери зубов и имплантатов. Поэтому пациенты с ортопедическими конструкциями на дентальных имплантатах нуждаются в регулярном наблюдении для предотвращения развития таких воспалительных осложнений, как периимплатационный мукозит и периимплантит. Развившийся периимплантит, клиническая и микробиологическая картина которого сравнима с картиной, развивающейся при пародонтите, приводит к сокращению срока службы всей имплантационной конструкции. В связи с этим возрастает роль регулярного проведения профессиональной гигиены. Актуальность проведения качественной профессиональной гигиены возрастает год от года в связи с увеличением количества воспалительных осложнений, приводящих к периимплантиту и потере имплантатов [2–4].
Хороший результат чистки зависит от того, насколько качественно отполированы заводским способом шейки имплантата и насколько плотно подогнаны друг к другу его модули. Первое гигиеническое наблюдение за состоянием протезов на имплантатах должно производиться через месяц после установки постоянной суперконструкции. Должны быть проведены все тесты, контролирующие гигиену полости рта, проводимую пациентом. В случае нахождения на имплантатах или на конструкции протеза загрязнений, они очищаются при помощи низкооборотных наконечников, звуковых инструментов. Чаще всего – это пластмассовые кюреты и нейлоновые щетки. В заключение нужно произвести чистку суперконструкции, фиксированной на имплантатах. Для этого используются ершики, суперфлоссы и резиновые головки. Если супраконструкция съемная, то дополнительно к механической очистке рекомендуется производить чистку ультразвуком. Применение технологии Perio Flow (воздушно-абразивная над- и поддесневая обработка порошком глицина диметром частиц 25 мкм) (EMS, Швейцария) позволяет удалять биопленку, не нанося видимых повреждений поверхности имплантата [1–6].
Недопустимым является применение грубых металлических инструментов, а также обычных скалеров для снятия зубных отложений с естественных зубов. Их применение приводит к химической инактивации и физическим повреждениям поверхности имплантата. Возможна реакция между металлом инструмента и металлом имплантата, нарушается инактивирующая пленка на имплантате, приводит к повреждению поверхности имплантата и усилению образования бляшек на нем.
Сохранение кости и создание биологической ширины на уровне абатмента обеспечивают необходимое стимулирование кости и способствуют здоровому состоянию мягких тканей. Важная функция мягких тканей – защищать подлежащую кость. При этом кость должна быть стабильна для того, чтобы поддерживать мягкие ткани. В связи с этим большое значение имеет структура поверхности дентальных имплантатов. Имплантируемые материалы широко используются в стоматологии. Многие материалы контактируют непосредственно с костной тканью. Десятилетиями учеными создаются новые поверхности, специально предназначенные для улучшения взаимодействия между имплантатом и костной тканью [1, 5, 7, 12].
Использование новейших технологий пескоструйной обработки и кислотного травления позволяет изготавливать чистые и пористые поверхности имплантатов таким образом, чтобы обеспечить долгосрочную остеоинтеграцию дентального имплантата с костной тканью, стабильность имплантата, чтобы максимально продлить срок эксплуатации ортопедической конструкции с опорой на имплантат. Был проведен анализ рынка дентальных имплантатов, широко применяемых в нашей стране. В результате для исследования были отобраны имплантаты систем: «OsseoSpeed, Astra Tech» (Astra Tech, Мёльндаль, Швеция), «Biotech» (Экс-ан-Прованс, Франция), Liko (Москва, Россия), «Nobel Active» (Nobel Biocare, Гетебург, Швеция), «Xive TG» (Dentsply friadent, Майнгейм, Германия), «Dentium» (Dentium Co, Cеул, Корея) [1, 5, 8–12].
С приходом в клиническую стоматологию лазеров появилась возможность усовершенствовать технологии профессиональной гигиены в стоматологии. Использование лазеров для профессиональной гигиены включает бактерицидную обработку шейки и верхних колец имплантата, костной ткани и мягких периимплантантных тканей. С этой целью применяются все известные стоматологические лазеры: твердотельные Er : YAG и Nd : YAG – лазеры с длинной волны 2 940 нм и 1 064 нм. Под действием лазерной энергии Er : YAG-лазера в тканях наблюдается абляция (испарение), в результате которого происходит послойное рассечение тканей. Результатом воздействия Nd : YAG-лазера является гомогенный фототермолиз, поглощение лазерной энергии тканью-мишенью и распространением ее в окружающих тканях в виде тепла на небольшую глубину. Использование лазерного луча позволяет проводить стерилизацию костной ткани, поверхности имплантата, выступающие над костной тканью, и стерилизацию внутренней поверхности периимплантантного кармана [6, 13].
Итак, использование для проведения профессиональной гигиены агрессивных металлических инструментов и химических агентов неблагоприятно влияет на структуру поверхности дентальных имплантатов. Во избежание этого в стоматологии используются различные лазерные системы для обработки переимплантантных карманов при профессиональной гигиене и лечении мукозита и периимплантита. Однако в литературе мы не обнаружили сведений о том, как лазерное излучение влияет на поверхности имплантатов. Ведь ученые при разработке поверхностей в основном были озабочены проблемами остеоинтеграции, а не резистентности поверхности к химическим и физическим агентам, которые будут использованы при профессиональной гигиене. Эта тема недостаточно разработана. Применение современных хирургических лазерных технологий, казалось бы, может способствовать решению этой проблемы. Однако обоснование этого требует проведения дальнейших исследований в данном направлении.
Целью исследования стало сравнение параметров микроструктуры поверхности имплантатов, используемых в отчественной практике, после воздействия на них лазерного излучения разных длин волн.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе использованы следующие стоматологические лазерные системы: Er : YАG DEКA «Smart 2940D plus», Nd : YAG DEКA «Smarti A10» выполненные по технологии YAG (иттрий алюминиевый гранат), излучающие в ИК-спектре на длинах волн 2 940 нм и 1 064 нм соответственно; лазерную систему «Smart US20D» DEKA (Италия), с длинной волны 10 600 нм (СО2); лазерную систему «Smart Lite» DEKA (Италия), с длинной волны 532 нм (Nd : YAG-КТР); лазерный аппарат ЛСП «ИРЭ-Полюс» (Россия), с длинной волны 970 нм. В качестве объектов для исследования использовали имплантаты систем: «OsseoSpeed, Astra Tech» (Astra Tech, Мёльндаль, Швеция), «Biotech» (Экс-ан-Прованс, Франция), Liko (Москва, Россия), «Nobel Active» (Nobel Biocare, Гетебург, Швеция), «Xive TG» (Dentsply friadent, Майнгейм, Германия), «Dentium» (Dentium Co, Cеул, Корея). Образцы имплантатов были распределены по группам исследования в зависимости от способа воздействия. Всего было исследовано 5 групп образцов (табл.1).
С помощью хирургических лазеров воздействовали на поверхность имплантатов точечно в течение 1 секунды мощностью 1 Вт и 2 Вт. Для анализа микрорельефа поверхности имплантатов использовали метод сканирующей электронной микроскопии. Образцы помещали на графитовый скотч, который с другой стороной фиксировали на алюминиевый столик. Подготовленный таким образом образец помещали в рабочую камеру сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) LЕО 1420 (VP). Анализ осуществлялся как в точке размером 2–5 мкм, так и по произвольно задаваемой площади. Определение интенсивности и количества дефектов при неоднородном разрушении производили по цифровой шкале в баллах от 0 до 5, где 0 обозначает отсутствие дефектов, а 5 – наличие сильного повреждения покрытия; баллы от 1 до 4 – промежуточные степени разрушения (табл.2). Балльную оценку разрушений микрорельефа поверхности имплантата после воздействия лазерного излучения выполняли сравнением с интактной поверхностью имплантатов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При изучении поверхности имплантатов по данным сканирующей электронной микроскопии после излучения СО2-лазером мощностью 1 Вт в большей степени пострадала поверхность имплантата «Nobel Active» (рис.1), на поверхности умеренное количество пузырей, хаотично расположенных трещин, местами наблюдалось отслаивание покрытия имплантата, структура поверхности других имплантатов осталась интактной.
При увеличении мощности СО2-лазера до 2Вт признаки повреждения разной степени выявлены на всех образцах в виде мелких пузырей, вздутий, незначительного количества хаотично расположенных трещин, отслаиваний и вапоризации покрытия имплантата с образованием дефектов поверхности (рис.2).
После воздействия Er: YАG-лазера мощностью 1 Вт пострадали только два образца «Biotech BIS-Conic» (рис.3) и «Nobel Active», в меньшей и большей степени соответственно, значительное количество дефектов на поверхности образца «Nobel Active» – вздутия, растрескивание, отслаивание, вапоризация поверхности с образованием сплошного дефекта микрорельефа имплантата. При мощности 2 Вт отмечаются повреждения всех образцов имплантатов разной степени от нескольких едва заметных дефектов до сплошных дефектов поверхности.
Самое мягкое лазерное излучение на поверхности образцов оказывал лазер Nd : YАG–KTР (разновидность неодимового лазера), при мощности 1 Вт пострадала поверхность образца «Nobel Active», на поверхности незначительное количество мелких пузырей. Однако при увеличении мощности 2 Вт незначительно пострадали два образца «Dentium» и «Liko», на поверхностях едва заметные дефекты в виде пузырей, и значительно пострадала поверхность образца имплантата «Nobel Active», наблюдается расплавление, растрескивание с образованием дефектов поверхности.
Самым агрессивным оказалось воздействие лазерного излучения Nd : YАG-лазера в режиме абляции, которое используется в клинике. После воздействия неодимовым лазером мощностью 1 Вт интактных образцов не было. Степень разрушения микрорельефа характеризуется наличием от значительного количества мелких дефектов до сплошных дефектов поверхности, отмечается плавление, вздутие и растрескивание поверхности образцов имплантатов (рис.5). При увеличении мощности до 2 Вт излучение Nd : YАG-лазера приводит к сплошным дефектам поверхности: плавлению, растрескиванию, отслоению покрытия имплантата и вапоризации поверхности образцов имплантатов с обнажением металла (рис.6).
Воздействие лазерного излучения отечественного диодного лазера ИРЭ-Полюс в клиническом режиме абляции привело к незначительным разрушениям поверхности образцов «OsseoSpeed, Astra Tech» и «Nobel Active» в виде мелких пузырей. К более значительным разрушениям поверхностей этих образцов (рис.7) привело увеличение мощности до 2 Вт, остальные образцы практически не пострадали (рис.8).
В результате экспериментального исследования данные сканирующей электронной показали достоверные различия параметров поверхности. Наибольшая степень разрушения микрорельефа поверхности имплантатов выявляется при воздействии излучения Nd : YАG-лазера и минимальные или отсутствие повреждений поверхностей при воздействии излучения Nd : YАG–KTР-лазера. При лазерном излучении мощностью 1Вт определяется наименьшее количество вздутий, растрескиваний и расслаиваний на поверхности имплантатов при использовании Nd : YАG–KTР, CO2- и полупроводникового ИРЭ-Полюс лазеров и наибольшее количество повреждений при воздействии Nd : YАG- и Er : YАG-лазеров (рис.11).
При лазерном воздействии мощностью 2 Вт агрессивное влияние излучения наблюдается при воздействии Nd : YАG- и Er : YАG-лазеров в виде полного расправления верхнего слоя поверхностей имплантатов и меньшее разрушающее воздействие при излучении Nd : YАG-KTР-, диодного лазера ИРЭ-полюс и CO2-лазера (рис.12).
Данные сканирующей электронной микроскопии показали достоверные различия. Наибольшее повреждение поверхности имплантатов были выявлены при воздействии Nd : YАG лазера и минимальные или отсутствие повреждений при воздействии лазерного излучения Nd : YАG–KTР. При воздействии мощностью 1Вт наименьшее повреждающее действие было выявлено при использовании Nd : YАG–KTР, CO2-лазера и диодного лазера ИРЭ-Полюс, наибольшее при воздействии Nd : YАG- и Er : YАG-лазера. При мощности 2Вт агрессивное влияние лазерного излучения было выявлено при воздействии Nd : YАG- и Er : YАG-лазеров, а меньшее воздействие Nd : YАG-KTР-, диодного лазера ИРЭ-полюс и CO2-лазера.
ВЫВОДЫ
Данные сканирующей электронной микроскопии свидетельствуют о том, что все исследованные лазерные системы могут успешно использоваться для профессиональной гигиены у пациентов с установленными дентальными имплантатами. Однако следует учитывать, что наиболее травматичное воздействие на поверхность имплантатов оказывает излучение Nd : YAG- и Er : YAG- лазеров. Это свидетельствует, что эти лазеры можно использовать для профессиональной гигиены при меньшей мощности излучения – до 1 Вт. Наименьшее повреждающее воздействие на поверхность имплантата выявлено при излучении Nd : YAG-КТР-, лазера в установке ИРЭ-Полюс и CO2-лазера. Мощность этих лазеров при профессиональной гигиене может быть выше 1 Вт.
ЛИТЕРАТУРА
1. Branemark P.I., Engstrad P., Branemark N. A new treatment concept for rehabilitation of the edentulous mandible. Preliminary results from a prospective clinical follow-up study. – Clin. Implant Dent. Relat. Res. 1999;1(1):2–16.
2. Тарасенко С.В., Морозова Е. А. Применение диодного лазера в хирургической стоматологии. – Лечение и профилактика. 2016, № 2(18), c.98–103.
3. Трунин Д.А., Лобанов А. А., Кириллова В. П., Федорина Т. А. Морфологическая оценка воздействия неодимового (ND: YAG. 1064 нм) лазера на ткани пародонта. – Стоматология, 2008, № 5, с. 27–30.
4. Уингроув С.С. Профессиональная гигиена в области имплантататов и лечение периимплантитов. /перевод с англ. Кутепова С. А. – М.: ООО «Таркомм», 2004.
5. Ушаков А.И. Исследование поверхностей имплантатов различных производителей. – Обозрение стоматология. 2014, № 3 (83), с. 20–23.
6. Спокойный Л.Б., Махоня Д. В. Fidelis hlus – лучшая в мире лазерная система для стоматологии (Er : YAG + Nd : YAG). – Стоматолог-практик, 2009, № 2, с. 18–22.
7. Цыганков А. И. Состояние и развитие современных технологий обработки поверхности дентальных имплантатов. – Вестник Пензенского государственного университета, 2013, № 2, с. 112–117.
8. Davidas J. P. Looking for a new international standard for characterization, classification and identification of surfaces in implantable materials: the long march for the evaluation of dental implant surfaces has just begun. –POSEIDO Journal, 2014, № 2(1), p.1–5.
9. Ehrenfest D.M, Coelho P. G., Kang B. S., Sul Y.T, Albrektsson T. Classification of osseointegrated implant surfaces: materials, chemistry and topography. – Trends Biotechnol., 2010, № 28(4), p.198–206.
10. Ehrenfest D. D. M., Del Corso M., Kang S., Leclercq Ph., Mazor Z., Horowitz R. A., Russe Ph., Oh H.-K., Zou, D.-R., Shibli J. A., Wang H.-L., Вernard J.-P., Byung G. S. Identification card and codification of the chemical and morphological characteristics of 62 dental implant surfaces. Part 5: chemically coated surfaces (Group 3, coating) and implant collar surfaces (Group 4, collar). –POSEIDO Journal, March 2014, v.2, is. 1, p.33.
11. Albrektsson T, Wennerberg A. Oral implant surfaces: Part 1-review focusing on topographic and chemical properties of different surfaces and in vivo responses to them. – Int. J. Prosthodont., 2004, № 17(5), p.536–43.
12. Albrektsson T, Wennerberg A. Oral implant surfaces: Part 2—review focusing on clinical knowledge of different surfaces. – Int. J. Prosthodont, 2004, № 17(5), р.544–64.
13. Mangano C., Piattelli A., Raspanti M., Mangano F., Cassoni A., Iezzi G., Shibli J. A Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray dispersive spectrometry evaluation of direct laser metal sintering surface and human bone interface: a case series. – Lasers Med. Sci., 2011, № 26,.р133–138.

Источник: http://www.photonics.su/files/article_pdf/6/article_6495_164.pdf

Видео по теме «Лазерное структурирование на  поверхности импланта»: