Laser trong nội nha (Phần I)

Việc sử dụng laser trong nội nha đã được nghiên cứu từ đầu những năm 1970 và được sử dụng rộng rãi hơn từ những năm 1990. Phần I của bài viết sẽ mô tả sự phát triển của các kỹ thuật và công nghệ laser. Phần II sẽ trình bày hiệu quả của các dụng cụ này trong việc làm sạch và khử nhiễm hệ thống nội nha, trình bày các nghiên cứu sơ bộ về các phương pháp sử dụng năng lượng laser mới.

Laser trong nội nha

Mục tiêu chính của điều trị nội nha là làm sạch hiệu quả hệ thống ống tủy. Các kỹ thuật nội nha truyền thống sử dụng các dụng cụ cơ học, siêu âm và tưới hóa chất để tạo hình, làm sạch và khử nhiễm hoàn toàn hệ thống nội nha.

Công nghệ laser được ứng dụng trong lĩnh vực nội nha với mục tiêu cải thiện kết quả từ các thủ thuật truyền thống: tăng khả năng làm sạch, loại bỏ các mảnh vụn và lớp bôi trơn khỏi ống tủy; đồng thời cải thiện khả năng khử nhiễm của hệ thống nội nha thông qua việc sử dụng năng lượng ánh sáng.

Các bước sóng khác nhau đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc giảm đáng kể vi khuẩn trong ống tủy bị nhiễm trùng và các nghiên cứu cũng đã xác nhận những kết quả này trong ống nghiệm. Các nghiên cứu sâu hơn đã chứng minh hiệu quả của laser kết hợp với các chất tưới thường được sử dụng, chẳng hạn như EDTA 17%, axit xitric 10% và natri hypoclorit 5,25%. 

Tác động của các chất chelat tạo điều kiện cho ánh sáng laser xuyên qua, có thể xuyên qua các vách ngăn sâu tới 1mm và có tác dụng khử nhiễm mạnh hơn các tác nhân hóa học. Các nghiên cứu khác đã nghiên cứu khả năng của một số bước sóng nhất định để kích hoạt các dung dịch tưới trong kênh. Kỹ thuật này, được gọi là tưới kích hoạt bằng laser, đã được chứng minh là có hiệu quả hơn về mặt thống kê trong việc loại bỏ các mảnh vụn và lớp màng trong ống tủy so với các kỹ thuật truyền thống và siêu âm. 

Một nghiên cứu của DiVito et al. đã chứng minh rằng việc sử dụng tia laser Erbium ở mật độ năng lượng thấp bằng kết hợp với hệ thống tưới EDTA giúp loại bỏ các mảnh vụn và lớp bôi bẩn hiệu quả mà không gây tổn hại nhiệt cho cấu trúc lớp đệm hữu cơ. 

 

laser-trong-noi-nha-1
Công nghệ laser được giới thiệu trong lĩnh vực nội nha với mục tiêu cải thiện kết quả thu được từ các thủ thuật truyền thống

Quang phổ điện từ của ánh sáng và phân loại laser

Tia laser được phân loại theo vị trí của chúng trên quang phổ điện từ của ánh sáng. Chúng có thể hữu hình hoặc vô hình, tia laser hồng ngoại gần, trung bình và xa. Do vật lý quang học, chức năng của các loại laser khác nhau nên sử dụng trong lâm sàng khác nhau. 

Trong quang phổ ánh sáng nhìn thấy được, tia laser ánh sáng xanh lục (KTP, một bản sao của neodymium 532nm) đã được giới thiệu trong nha khoa (có rất ít nghiên cứu liên quan đến bước sóng này). Việc phân phối của nó thông qua một sợi quang học linh hoạt 200µ cho phép nó được sử dụng trong nội nha để khử nhiễm kênh và đã cho kết quả khả quan. 

Laser gần hồng ngoại (từ 803nm đến 1.340nm) là những tia đầu tiên được sử dụng để khử nhiễm rễ. Đặc biệt, Nd: YAG (1.064nm), được giới thiệu vào đầu những năm 1990, truyền năng lượng laser qua một sợi quang học. Các tia laser hồng ngoại trung bình, họ laser Erbium (2,780nm và 2,940nm), cũng được sản xuất vào đầu những năm 1990, được trang bị các đầu nhọn, mềm dẻo, được sử dụng và nghiên cứu ứng dụng trong nội nha. 

Tia laser hồng ngoại xa CO2 (10.600nm) là bước đầu tiên được sử dụng trong nội nha để khử nhiễm và làm tan chảy đỉnh trong phẫu thuật ngược dòng. Nó không còn được sử dụng trong lĩnh vực này ngoại trừ liệu pháp điều trị tủy quan trọng. 

Các laser được xem xét ở đây cho các ứng dụng nội nha là laser hồng ngoại gần — diode (810, 940, 980 và 1,064nm), Nd: YAG (1,064nm), laser hồng ngoại trung bình — Erbium, Chromium: YSGG (Er, Cr: YSGG ; 2,780nm) và Erbium: YAG (2,940nm). 

Xem thêm: Điều trị tủy lại răng 47

Cơ sở khoa học của việc sử dụng laser trong nội nha

Tương tác giữa laser và mô

Sự tương tác của ánh sáng với một mục tiêu tuân theo các quy tắc vật lý quang học. Ánh sáng có thể bị phản xạ, hấp thụ, khuếch tán hoặc truyền qua.

  • Phản xạ là hiện tượng chùm ánh sáng laser chiếu vào mục tiêu và bị phản xạ vì thiếu ái lực. Do đó, bắt buộc phải đeo kính bảo vệ để tránh những tổn thương ngẫu nhiên cho mắt.
  • Hấp thụ là hiện tượng năng lượng tới mô có ái lực được hấp thụ, do đó phát huy tác dụng sinh học của nó.
  • Khuếch tán là hiện tượng ánh sáng tới xuyên qua một độ sâu không đồng đều so với điểm tương tác, tạo ra các hiệu ứng sinh học ở khoảng cách xa so với bề mặt.
  • Truyền qua là hiện tượng chùm tia laser có thể đi qua mô mà không có ái lực và không có tác dụng.

Sự tương tác của ánh sáng laser và mô xảy ra khi có ái lực quang học giữa chúng. Tương tác này là đặc hiệu và chọn lọc dựa trên sự hấp thụ và khuếch tán. Ái lực càng ít, ánh sáng sẽ bị phản xạ hoặc truyền qua càng nhiều.

laser-trong-noi-nha-2
Cơ sở khoa học của việc sử dụng laser trong nội nha

Ảnh hưởng của ánh sáng laser trên mô

Sự tương tác của chùm tia laser trên mô đích, thông qua hấp thụ hoặc khuếch tán, tạo ra các hiệu ứng sinh học chịu trách nhiệm về các khía cạnh điều trị có thể được tóm tắt là:

  • Hiệu ứng quang-nhiệt
  • Hiệu ứng cơ kỹ thuật (điều này bao gồm cả hiệu ứng quang âm)
  • Hiệu ứng quang hóa

Diode laser (từ 810nm đến 1,064nm) và Nd: YAG (1,064nm) thuộc vùng hồng ngoại gần của quang phổ điện từ của ánh sáng. Chúng tương tác chủ yếu với mô mềm bằng cách khuếch tán (tán xạ). Tia laser Nd: YAG có độ thâm nhập sâu hơn vào các mô mềm (lên đến 5mm), trong khi tia laser diode có bề mặt nông hơn (lên đến 3mm). Chùm tia của chúng được hấp thụ một cách chọn lọc bởi hemoglobin, oxyhaemoglobin và melanin, và có hiệu ứng quang nhiệt trên mô. 

Do đó, việc sử dụng chúng trong nha khoa chỉ giới hạn trong việc làm bay hơi và rạch mô mềm. Chúng cũng được sử dụng để làm trắng răng bằng tia laser, bằng cách kích hoạt nhiệt của thuốc thử. Trong endo-dontics, chúng hiện đại diện cho hệ thống tốt nhất để khử nhiễm, nhờ khả năng xuyên qua các vách ngăn âm (lên đến 750µ với laser diode 810nm; lên đến 1mm với Nd: YAG) và đối với ái lực của các bước sóng này với vi khuẩn, tiêu diệt chúng thông qua hiệu ứng quang nhiệt. 

Các tia laser Erbium (2,780nm và 2,940nm) thuộc vùng hồng ngoại trung bình và chùm tia của chúng chủ yếu được hấp thụ bề ngoài bởi mô mềm từ 100 đến 300µ và lên đến 400µ bởi các thành tế bào. 8,17

Mục tiêu của chất mang màu là nước, đó là lý do tại sao việc sử dụng chúng trong nha khoa mở rộng từ mô mềm đến mô cứng. Do hàm lượng nước trong niêm mạc, nướu, răng và mô răng, tia laser Erbium hóa hơi và ảnh hưởng nhiệt đến các mô này. Sự bùng nổ của các phân tử nước tạo ra hiệu ứng quang cơ góp phần vào quá trình mài mòn và làm sạch.

Các thông số ảnh hưởng đến sự phát xạ năng lượng laser

Năng lượng laser được phát ra theo nhiều cách khác nhau với các thiết bị khác nhau. Trong laser diode, năng lượng được phát ra dưới dạng sóng liên tục (chế độ CW). Có thể xảy ra sự gián đoạn cơ học đối với sự phát xạ năng lượng cho phép kiểm soát tốt hơn sự phát xạ nhiệt. Thời lượng và khoảng thời gian xung tính bằng mili giây hoặc micro giây (thời gian bật / tắt).

Laser Nd: YAG và họ Erbium phát ra năng lượng laser ở chế độ xung (còn gọi là xung chạy tự do), do đó mỗi xung (hoặc xung) có thời gian bắt đầu, thời gian tăng và thời gian kết thúc, được gọi là lũy tiến Gauss. Giữa các xung, mô có thời gian để nguội (thời gian giãn nhiệt), cho phép kiểm soát tốt hơn các hiệu ứng nhiệt. 

Các tia laser Erbium cũng hoạt động với vòi phun nước tích hợp, có chức năng kép là làm sạch và làm mát. Trong chế độ xung, một chuỗi xung được phát ra với tốc độ lặp lại xung khác được gọi là tốc độ Hertz (thường từ 2 đến 50 xung) mỗi giây. Tốc độ lặp lại phát xạ cao hơn hoạt động theo cách tương tự như chế độ CW, trong khi tốc độ lặp lại thấp hơn cho phép thời gian giãn nhiệt lâu hơn. Tần số phát xạ (tốc độ lặp lại xung) ảnh hưởng đến công suất trung bình phát ra.

Một tham số quan trọng khác cần xem xét là “hình dạng” của xung, mô tả hiệu suất và sự phân tán của năng lượng triệt tiêu dưới dạng nhiệt năng. Độ dài của xung, từ micro giây đến mili giây, chịu trách nhiệm về các hiệu ứng nhiệt chính. Các xung ngắn hơn, từ vài micro giây (<100) đến nano giây, là nguyên nhân gây ra các hiệu ứng quang cơ. Độ dài của xung ảnh hưởng đến công suất đỉnh của mỗi xung đơn lẻ. Các loại laser nha khoa hiện có trên thị trường là laser xung chạy tự do, Nd: YAG với xung từ 100 đến 200µs và laser Erbium với xung từ 50 đến 1.000µs. 

laser-trong-noi-nha-3
Các thông số ảnh hưởng đến sự phát xạ năng lượng laser

Ảnh hưởng của ánh sáng laser lên vi khuẩn và vách ngăn

Trong nội nha, laser sử dụng các hiệu ứng quang nhiệt và quang cơ do sự tương tác của các bước sóng khác nhau và các thông số khác nhau trên các mô đích.

Sử dụng các đầu ra khác nhau, tất cả các bước sóng phá hủy thành tế bào do hiệu ứng quang nhiệt của chúng. Do đặc điểm cấu tạo của thành tế bào khác nhau nên vi khuẩn gram âm dễ bị tiêu diệt với ít năng lượng và bức xạ hơn vi khuẩn gram dương. 

Tia laser hồng ngoại gần không bị hấp thụ bởi các mô cứng và không có tác dụng mài mòn trên bề mặt đáy. Hiệu ứng nhiệt của bức xạ thâm nhập tới 1mm vào các bức tường của lớp đệm, cho phép tạo ra hiệu ứng khử nhiễm trên các lớp sâu hơn. 

Các tia laser hồng ngoại trung bình được hấp thụ tốt bởi thành phần nước của thành ống tủy và do đó có tác dụng tẩy và khử nhiễm bề mặt ống tủy. 

Hiệu ứng nhiệt của tia laser có tác dụng diệt khuẩn, phải được kiểm soát để tránh làm hỏng các vách ngăn. Việc chiếu tia laser ở các thông số chính xác làm bốc hơi lớp bôi trơn và cấu trúc chất nền hữu cơ (sợi collagen) với các đặc điểm của phản ứng tổng hợp bề mặt. Chỉ có các tia laser Erbium mới có tác dụng mài mòn bề mặt trên màng đệm, xuất hiện phổ biến hơn ở các khu vực liên ống giàu nước hơn là ở các khu vực quanh ống bị vôi hóa. Khi sử dụng các thông số hoặc phương thức sử dụng không chính xác, thiệt hại do nhiệt thể hiện rõ ràng với các khu vực rộng rãi của sự nóng chảy, tái kết tinh của ma trận khoáng chất (bong bóng) và các vết nứt siêu nhỏ đồng thời với quá trình cacbon hóa thấu kính bên trong và bên ngoài.

Với độ dài xung rất ngắn (dưới 150µs), tia laser Erbium đạt công suất cực đại khi sử dụng năng lượng rất thấp (dưới 50mJ). Việc sử dụng năng lượng triệt tiêu tối thiểu làm giảm thiểu các hiệu ứng mài mòn và nhiệt không mong muốn trên các thành tế bào trong khi công suất cực đại mang lại lợi thế của các hiện tượng kích thích phân tử nước (mang màu đích) và việc tạo ra liên tiếp các hiệu ứng quang cơ và quang âm (sóng xung kích) của các dung dịch tưới tiêu được đưa vào ống tủy trên các vách ngăn. Những tác dụng này cực kỳ hiệu quả trong việc làm sạch lớp bôi trơn từ các vách ngăn, loại bỏ màng sinh học vi khuẩn và khử nhiễm ống tủy, và sẽ được thảo luận trong Phần II. 

Nguồn: Dental Tribune

Lược dịch: Công ty Anh & Em

Sharing is caring!

Viết một bình luận

Đăng ký sửa tay khoan miễn phí