اصول علمی کاربرد لیزرها در اندو:
برخورد لیزر با بافت:
برخورد نور روی جسم هدف از قوانین فیزیک نوری تبعیت میکند. نور ممکناست منعکس، جذب، منتشر یا منتقل شود (شکل2).
ـ انعکاس پدیدهای است که در آن نور لیزر به هدف برخوردکرده و بهعلت عدم جذب، منعکس میشود. لذا لازم است از عینک محافظ برای جلوگیری از آسیب تصادفی به چشمها استفاده شود.
ـ جذب عبارتاز برخورد انرژی روی نسج با قابلیت جذب و اعمال اثرات بیولوژیک.
ـ انتشار پدیدهای است که درآن نور تابیده شده تا عمقی نفوذکرده با حالتی غیریکنواخت درمقایسه با محل برخورد و اثرات بیولوژیک را در فاصلهای از سطح اعمال میکند.
ـ انتقال پدیدهای از نور لیزر است که قادر به عبور از نسج بدون قابلــیت جذب و بدون هیچگونه اثر میباشد.
برخورد نور لیزر و نسج درصورتیکه جاذبهی نوری بین آنها باشد صورت میگیرد. این برخورد انتخابی و اختصاصی براساس جذب و انتشار است. هرچه جذب کمتر باشد نور بیـشتری منعکس یا منتقل میشود.
اثر لیزر روی بافت:
برخورد اشعهی لیزر روی بافت هدف از طریق جذب یا انتشار، اثرات بیولوژی میگذارد که مسوول جنبهی درمانی آن است و بهطور خلاصه شامل:
ـ اثرات پرتو ـ حرارتی
ـ اثرات فوتو مکانیکی مانند اثرات فوتوآکوستیک
ـ اثرات فوتوشیمیایی
لیزر nm) diodeا810 تا 1064) و Nd:YAG ا(1064nm) متعلق به ناحیهی نزدیک مادونقرمز طیف الکترومغناطیسی نور هستند.تماس اولیهی آنها با نسج نرم از طریق انتشار یا پراکنش است. لیزرNd:YAG عمق نفوذ بیشتری در نسج نرم تا5 میلیمتر دارد درحالیکه عمق نفوذ لیزرdiode سطحیتر و تا 3میلیمتر است. نور آنها بهطور انتخابی توسط هموگلوبین، اکسیهموگلوبین و ملانین جذب شده و دارای اثرات پرتو ـ حرارتی روی نسج است.لذا کاربرد آنها در دندانپزشکی محدود به برش و تبخیر بافت نرم است. از آنها برای سفیدکردن ازطریق فعالسازی حرارتی ماده استفاده میشود. درحالحاضر در اندو بهترین سیستم میکروبزدایی بهعلت توانایی نفوذ بهداخل دیوارهی عاجی بوده (تا750 میکرون با لیزر diode 810nm و 1میلیمتر با Nd:YAG) و بهعلت جذب این طول موجها توسط باکتریها براساس پرتو ـ حرارتی باعث تخریب آنها میشوند.
لیزرهای Erbiumا(2940nm و 2780) متعلق به ناحیهی مادونقرمز متوسط بوده و اشعهی آن در ابتدا توسط لایهی سطحی بافت نرم جذب میشود و بین 100 و300میکرون و تا400 میکرون جذب دیوارهی عاجی میشود. هدف chromophore (بافت هدف برای لیزر. طول موج جذب بافت، نوع طول موج لیزر را انتخاب میکند. مترجم)، آب است. برای همین کاربرد آن در دندانپزشکی از نسج نرم تا سخت گسترده است. بهعلت محتوای آب مخاط، لثه، عاج و نسج پوسیده، لیزرهایErbium باعث تبخیر و تأثیر روی این نسوج بهصورت حرارتی میشود. انفجار مولکولهای آب باعث تولید اثر فوتومکانیکی شده که به روند تمیزکردن وablation کمک میکند (شکل3).
عواملیکه روی تابش انرژی لیزر تأثیر میگذارند:
انرژی لیزر در جهات مختلف با وسایل مختلف تابیده میشود (شکل4). در لیزرهای diode انرژی بهصورت موج مداوم تابیده میشود (CW). اختلال مکانیکی در ساطعشدن انرژی تحتعنوان gated یا chopped و به غلط pulse نامیده میشود و این مسأله روی تابش حرارتی کنترل بهتری دارد.مدت پالس و دورهی آن میلی ثانیه یا میکرو ثانیه است. (زمانon/off).
لیزر Nd:YAG و خانوادهی Erbium، انرژی لیزر را در حالت نوسانی –pulse- یا اصطلاحاً free running pulse میتابانند، طوریکه هر ایمپالس یا نوسان دارای زمان آغاز، افزایش و پایان است، تحتعنوانGaussian progression. بین پالسها، بافت زمانی برای خنکشدن دارد (زمان استراحت حرارتی) تا بهتر بتوان اثرات حرارتی را کنترل نمود.
لیزرهای Erbium توسط اسپری آب مداوم نیز کار میکنند که دارای عملکرد دوگانهی تمیزکردن و خنککردن است. در روش نوسانی، نواری از نوسانات ساطع شده با تکرار نوسان متغیرکه به غلط فرکانس نامیده میشود تحتعنوان Hertz در ثانیه (بین 2تا50 نوسان) ساطع میشود. سرعت تکرار بیشتر نوسانات مشابه روش CW عمل میکند درحالیکه سرعت پایین تکرر آن، باعث زمان بیشتر استراحت حرارتی میشود.تکرر ساطعشدن (میزان تکرار نوسان) روی متوسط توان ساطعشدن باتوجه به فرمول جدول1 اثر میگذارد (جدول1).
| (P power (in W (E energy (in J (R pulse repetition rate (in Hz (Pd power density or density of power (in W/cm2 (F fluence or density of energy (in J/cm2 P(W) average power = E x R (PP(W) peak power = E; length of single pulse (in seconds |
| جدول1: پارامترهای تابش نور لیزر |
عامل مهم دیگر شکل نوسان است که توانایی پراکندگی انرژی ablative بهصورت انرژی حرارتی را توصیف میکند. طول نوسان از میلیثانیه تا میکروثانیه مسوول اثرات حرارتی است. نوسانهای کوتاه کمتر از 100 میکروثانیه تا نانوثانیه مسوول اثرات فوتومکانیکی است.طول نوسان روی حداکثر توان هر نوسان واحد باتوجه به فرمول جدول1 تأثیر میگذارد. لیزرهای دندانپزشکی مـوجود در بـازار امـــروز لــیــزرهــای نوسانی free running هستند.
Nd:YAG با نوسان 100تا200 میکروثانیه و لیزرهای Erbium با نوسانهای 50تا1000 میکروثانیه.لیزرهای diode انرژی را بهصورت CW ساطع میکنند که بهطور مکانیکی میتوان آن را قطع نمود تا باعث ساطعشدن انرژی بامدت نوسان میلیثانیه باتوجه به مدل لیزر شود.
اثرات نور لیزر روی باکتریها و دیواره عاجی:
در اندو، لیزرها اثرات پرتو ـ حرارتی و فوتومکانیکی ناشیاز برخورد طولموجهای مختلف و پارامترهای مختلف روی نسوج هدف را بهکار میبرند که شامل عاج، لایهی اسمیر، دبری، بقایای پالپ و باکتریها در اشکال مختلف تجمع یافتهی آن است.
با کاربرد بروندههای مختلف تمام طولموجها، دیوارهی سلولی را براساس اثر پرتو ـ حرارتی تخریب میکنند. بهعلت ویژگیهای ساختاری دیوارههای سلولی مختلف، باکتریهای گرم منفی راحتتر و با انرژی کمتر و تابش کمتراز باکتری گرم مثبت تخریب میشوند.لیزرهای نزدیک مادونقرمز توسط نسوج سخت عاجی جذب نشده و اثرات ablative روی سطوح عاجی ندارند. اثرات حرارتی تابش تا 1میلیمتر بهداخل دیوارهی عاجی نفوذکرده و باعث اثر ضدمیکروبی در لایههای عمقی عاج میشود. لیزرهای متوسط مادونقرمز بهخوبی توسط محتوای آب دیوارههای عاجی جذب شده و دارای اثر سطحیablative و ضدمیکروبی روی سطوح کانال ریشه است. اثرات حرارتی لیزرها که روی اثر باکتریوسید آنها بهکار میرود باید تحتکنترل باشد تا مانع از آسیب به دیوارههای عاجی شود.تابش لیزر تحت پارامترهای صحیح باعث تبخیر لایهی اسمیر و ساختمان آلی عاج (الیاف کلاژن) و باعث گداختگی سطحی میشود.فقط لیزرهای Erbium دارای اثر سطحی ablative روی عاج هستند که در نواحی بین توبولی غنیاز آب تا نواحی اطراف توبولی کلسیفیه دیده میشود. درصورت کاربرد پارامترها یا روش تابش غلط، آسیب حرارتی به صورت نواحی وسیع ذوب، کریستالیزاسیون مجدد ماتریکس معدنی (حباب) و ریزترکهای سطحی همراه با carbonization (تبدیل مواد آلی به کربن) خارجی و داخلی ریشه دیده میشود.
لیزر Erbium با طول نوسان بسیار کوتاه (کمتراز150 میکروثانیه) با حداقل انرژی کمتر از ۵۰۰mJ به حداکثر توان میرسد.کاربرد حداقل انرژی ablative اثرات نامحدود ablative و حرارتی روی دیوارهی عاجی را به حداقل رسانده درحالیکه حداکثر توان مزیت tissue chromophore یا بهعبارتی تحریک مولکولی آب و تولید اثرات متعاقب آن یعنی فتومکانیکی و فوتواکوستیک (موجشوک) درمحلول شستشودهنده بهکار رفته روی دیوارهی عاجی کانال ریشه را باعث میشود. این اثرات در تمیزکردن لایهی اسمیر از دیوارهی عاجی در حذف بیوفیلم باکتری و میکروبزدایی کانال توانایی فوقالعادهای دارند.
