fulltext - LaserZahnheilkunde

Begleitende Laserbestrahlung in der Kariesprophylaxe während der Mulitbandbehandlung
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Begleitende Laserbestrahlungsmaßnahmen
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in der Kariesprophylaxe während der
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Multibandbehandlung
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Todea C, Miron M, Filip L, Dreugărin M, Glăvan F
Schlüsselwörter
CO2-Laser, Nd:YAG-Laser, Schmelzhärte, bakterielle Plaque, festsitzende kieferorthopädische
Apparatur
Zusammenfassung
Gegenstand der Studie: Der Gegenstand unserer Forschungsarbeit bestand im Vergleich der
Effektivität zweier Lasertypen (CO2 und Nd:YAG) in der Verstärkung der Schmelzhärte bzw. in
der Zerstörung der bakteriellen Plaque bei Patienten mit festsitzender kieferorthopädischer
Apparatur.
Material und Methode: In unserer experimentellen Studie wurden 32 extrahierte Weisheitszähne (3 Molaren) benutzt, die in zwei Gruppen aufgeteilt wurden, wobei jeder Gruppe 16
Zähne entsprachen. Diese Zähne wurden in Kunststoff befestigt und in longitudinale Scheiben
geschnitten, wobei deren Schmelzhärte mit der Vickers-Methode bestimmt wurde. Die
Schmelzhärte wurde sowohl vor als auch nach jeder Laserbestrahlung gemessen. Die erzielten
Ergebnisse, entsprechend jeder Gruppe, wurden statistisch mithilfe des MINITAB-Programms
ausgewertet. In unserer klinischen Studie wurden 26 Patienten einer bakteriologischen
Untersuchung unterzogen. Die Ergebnisse wurden mithilfe des Student T-Test-Programms ausgewertet, wobei Werte unter 0,05 als unwichtig eingestuft wurden.
Ergebnisse: Aus unserer experimentellen Forschungsarbeit haben wir folgende Schlussfolgerungen gezogen: die größte Schmelzhärte wurde bei der Benutzung von 9,55 J/cm2 für CO2-Laser
und 12,89 J/cm2 für Nd:YAG-Laser erzielt. In unserer klinischen Studie stellten wir eine Verringerung der bakteriellen Kolonien nach der Laserbestrahlung fest, aber statistisch konnten wir
in diesem Fall keinen wesentlichen Unterschied zwischen den zwei Lasertypen feststellen.
Schlussfolgerung: Unsere Studie hat bewiesen, dass der Einsatz von CO2-Laserbestrahlung bei
Patienten mit Multibandbehandlung sowohl die Schmelzhärte vergrößert als auch die bakterielle Plaque verringert, wobei die Prävalenz der Karies verkleinert wird. Die statistischen
Unterschiede zwischen den zwei Lasertypen erwiesen sich als unwichtig.
Einführung
Die Wichtigkeit der Prophylaxe für eine gesunde Mundhygiene wurde schon vor Jahren bewiesen. Eine gute
Mundhygiene ist während der Multibandbehandlung sehr
schwer zu erzielen (Abb. 1). Bei schlechter Mundhygiene
steigt durch die Ansammlung von Plaque das Risiko für
Schmelz-Dekalzifikationen, Karies und parodontale
Erkrankungen1, 2. Bei Patienten, die sich in einer kieferorthopädischen Behandlung mit Apparatur befinden, entstehen wesentliche Veränderungen in der Zusammensetzung der mikrobiellen Flora, im pH-Wert und in der
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Karbohydratkonzentration. Während der Multibandbehandlung ist die Zahnreinigung erschwert und gleichzeitig wird die Plaque keinen mechanischen Reizen ausgesetzt
(wie z. B. Zahnreinigung, Kauvorgang oder Speichelfluss).
Die entstehende Schmelz-Demineralisation und die
Plaquebildung können verhindert werden, sowohl durch
eine gute Mundhygiene aber auch durch die Benutzung
von lokalen Fluoridpräparaten. Diese beiden Methoden
sind abhängig vom Patienten, dessen Motivation und
Compliance4, 5.
Verschiedene klinische Untersuchungen haben belegt,
dass die Anwendung von Laserbestrahlung auf den Zahn79
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Abb. 1a und b Klinische Ansicht bakterieller Plaque bei Patienten mit Multibandbehandlung.
Abb. 2 Zahnschnitte befestigt in Kunstoff. Jedes Experiment wurde
dreimal wiederholt.
Abb. 3 Laserbestrahlung
der Schnitte.
schmelz dessen Widerstand gegen die Säureätztechnik (in
vitro) und die Entstehung von Karies (in vivo)6-11 verstärkt.
Der Einsatz von Laserbestrahlung wird in der Fachliteratur
als hemmend auf die bakterielle Ansammlung beschrieben12, 13.
Zähne wurden in Behälter gesetzt, mit der zu bestrahlenden Oberfläche in Richtung Laserkanüle (Abb. 3). Jedes
dieser Experimente wurde dreimal durchgeführt (Abb. 2).
Für unsere klinische Studie wurden 26 Patienten ausgesucht, die sich in kieferorthopädischer Behandlung in der
Zahnmedizinischen Hochschule der Medizinischen Universität „V. Babe“ Timişoara, Romania, befanden. Die
Patienten (im Alter zwischen 14 und 23 Jahren) stimmten
der Teilnahme an der klinischen Studie zu. Alle Patienten
wurden nach dem Helsinki-Vertrag behandelt. Bei jedem
Patienten wurden drei Frontzähne für die Studie ausgewählt: ein Zahn zur Kontrolle und die beiden anderen zur
Laserbestrahlung. Die Plaque wurde jeweils mit breiten Papierspitzen der Marke Roeko von den bukkozervikalen Zahnoberflächen der drei Frontzähne entnommen (Abb. 4), sowohl vor als auch nach der Laserbestrahlung. Pro Zahn
wurde jeweils eine Papierspitze benutzt. Diese benutzten
Papierspitzen wurden in sterilen Testkanülen transportiert.
Um eine qualitative und eine quantitative Einschätzung der
Zusammensetzung der Plaque durchführen zu können,
wurde diese nacheinander auf grammpositiven und
grammnegativen Nährböden angesetzt. Folgende Nährböden wurden benutzt: Glukose-Kolonie, Glukose-Blut
Material und Methode
In unserer experimentellen Studie wurden 32 gesunde
Weisheitszähne (3 Molaren) benutzt, die 48 Stunden zuvor
extrahiert worden waren. Die Zähne wurden in zwei
Gruppen mit jeweils 16 Zähnen aufgeteilt. Die erste
Zahngruppe wurde mit CO2-Laser bestrahlt, die zweite mit
dem Nd:YAG-Laser. Die Zähne wurden longitudinal in
Scheiben geschnitten (von okklusal nach apikal) und danach in 3,8%iger Formaldehydlösung fixiert. Eine Hälfte
aller untersuchten Zähne wurde der Laserbestrahlung vorbehalten. Jede Probe wurde mit Kunststoff in einen metallischen Vorformer eingebettet, mit Kunststoff befestigt und
auf der Schnittseite breit gedrückt (Silikon-Carbid-Papier)
(Abb. 2). Die Schmelzhärte wurde vor und nach der
Laserbestrahlung mit der Vickers-Methode gemessen. Die
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Schmelzhärte /daN/mm2)
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Anzahl der Fälle
Abb. 4 Entnahme von bakterieller Plaque von der bukkozervikalen
Zahnoberfläche mit einer breiten Papierspitze.
Abb. 5 Vergleichende Abbildung der Unterschiede, die in der experimentellen Studie erzielt wurden.
One-way ANOVA: CO2; Nd:YAG
Nd:YAG
CO2
Schmelzhärte /daN/mm2)
Analysis of Variance
Source DF
SS
Factor
1
25256
Error
30
68848
Total
31
94104
MS
25256
2295
Level
N
CO2
16
Nd:YAG 16
Mean
86,38
30,19
StDev
67,03
9,86
Pooled StDev =
47,91
30
F
11,01
P
0,002
Individual 95% CIs For Mean
Based on Pooled StDev
---------+---------+---------+------(-------*-------)
(-------*-------)
---------+---------+---------+------60
90
Abb. 6a Boxplot-Abbildung der statischen Ergebnisse: die
Mittelwerte sind mit durchgezogenen Kreisen gekennzeichnet.
Abb. 6b Die Ergebnisse der statischen Analyse One-way ANOVA
(p < 0,005).
und Pike-Nährböden. Die Untersuchungen wurden in dem
Labor für Mikrobiologie der Universität „V. Babeş“
Timişoara, Romania durchgeführt. Die benutzten Laserbestrahlungswerte sind in den Tabellen 1 und 2 ersichtlich.
Die oben angeführten Parameter wurden aus vorangehenden Studien ausgewählt16, 17. Die im Labor erzielten Ergebnisse wurden statistisch mit dem Programm Student’s
Test analysiert, insbesondere der Zusammenhang zwischen den bakteriellen Kolonien vor und nach der Laserbestrahlung, wobei auch nach einem Zusammenhang zwischen beiden Gruppen gesucht wurde.
Schmelzhärte, höher war (Abb. 5). Die statistische Analyse
wies einen wesentlichen Unterschied zwischen der Gruppe
mit der CO2-Laserbestrahlung und der Nd:YAG-Laserbestrahlung (p < 0,005) (Abb. 6a, b) auf.
Ergebnisse der experimentellen
Studie
Durch den Vergleich der Ergebnisse vor und nach der
Laserbestrahlung ergab sich ein arithmetisches Mittel, das
im Fall der CO2-Laserbestrahlung, bezogen auf die
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Ergebnisse der klinischen Studie
Die quantitativen Laboruntersuchungen der bakteriellen
Plaque vor der Laserbestrahlung ergaben folgende Zusammensetzung: Streptococcus sanguis, Streptococcus mutans, Streptococcus mitior und Actinomyces viscosus. Nach der
Laserbestrahlung wurde eine Änderung der Anzahl der
bakteriellen Kolonien in der Plaque festgestellt. Diese ist
der Abbildung 7 für Streptokokken und Abbildung 8 für
Aktinomyzeten zu entnehmen.
Mithilfe des Statistikprogramms MINITAB und dem
Student T-Test-Programm hat man die wesentlichen
Unterschiede zwischen der Kontrollgruppe und der mit
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Anzahl der Fälle
Anzahl der Streptokokken-Kolonien
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Anzahl der Streptokokken-Kolonien
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Anzahl der Fälle
Abb. 7 Grafische Darstellung der Anzahl von StreptokokkenKolonien nach der Laserbestrahlung, im Vergleich zur Kontrollgruppe.
Abb. 8 Grafische Darstellung der Anzahl der AktinomyzetenKolonien nach der Laserbestrahlung, im Vergleich zu Kontrollgruppe.
dem CO2- und Nd:YAG-Laser behandelten Gruppe erstellen können. Die Ergebnisse sind in Abbildung 9a, b und
Abbildung 10a, b ersichtlich. Die statistischen Vergleiche
zwischen den Lasertypen zeigten, dass der CO2-Laser viel
effektiver war (Abb. 11a, b).
Infrarotaufnahmen beweisen, dass der Kohlenstoffgehalt sehr reduziert war, wobei an der Oberfläche sowohl
Hydroxylapatit als auch Tetrakalziumdiphosphatmonoxid
anzutreffen waren. Gleiche Ergebnisse wurden auch in anderen Studien erzielt8. In einer weiteren Studie wurde der
Zahnschmelz mit einer sauren Phosphatfluorid-Lösung
(APF) konditioniert und danach mit Nd:YAG-Laser bestrahlt. Es wurde bewiesen, dass die Widerstandsfähigkeit
des Zahnschmelzes höher ist, wenn man zuerst die
Laserbestrahlung durchführt und danach die APF-Lösung
appliziert; der bestrahlte Zahnschmelz hat für die APFLösung ein höheres Aufnahmepotenzial. Es wurde bestätigt10, dass die Bestrahlung einer kariösen Läsion im
Zahnschmelz mit 9,3 μm durch den CO2-Laser, gefolgt von
einer vielfachen APF-Behandlung, die Kariesausbreitung
ganz verhindern kann.
Verschiedene Studien haben bewiesen, dass sowohl die
Nd:YAG- als auch die CO2-Bestrahlung eine positive Wirkung
auf die Beseitigung der bakteriellen Plaque hat.
Untersuchungen belegen die Wirkung der progressiven
Stärken der Nd:YAG-Laserbestrahlung zur Reduzierung der
Bakterienanzahl (in mm3) (in einigen Fällen kann dies bis
zur Sterilisation führen)20.
Diskussion
Während der Behandlung des Zahnschmelzes extrahierter
menschlicher Zähne mit Laserbestrahlung können wichtige morphologische Veränderungen auftreten. Einige
Autoren sind der Meinung, dass diese Veränderungen in
der mineralischen Zusammensetzung des Zahnschmelzes
entstehen, andere vertreten die Ansicht, es entstünde eine
Reorganisation der Hydroxylapatitkristalle der Schmelzoberfläche18.
Die hergestellte Wirkung kann man als eine Mikrofusion
der Schmelzoberfläche betrachten, die von der totalen
Energie abhängt, die aufgenommen wurde. Die Bedingung für die Einwirkung der Laserbestrahlung besteht
in maximaler Energieaufnahme in minimaler Zeit, damit
Weichgewebe nicht thermisch zerstört werden19.
Klinische Untersuchungen haben die Effekte der
Nd:YAG- und der CO2-Laser auf synthetischem Apatit hervorgehoben, mit der Schlussfolgerung, dass nur die CO2Laserbestrahlung einen hemmenden Effekt auf dessen
Reaktionsfähigkeit hatte. Andere Untersuchungen haben
bewiesen, dass der pulsierende CO2-Laser eine Temperaturerhöhung (> 10000 C) an der Zahnschmelzoberfläche
erzeugt, die genügend hoch ist, um die Zahnschmelzkristalle zusammenzufügen und einzuschmelzen, wodurch
ein kohlenstoffhaltiges Apatit entsteht. Diese oberflächige,
eingeschmolzene Zone erwies sich nicht tiefer als 5 μm.
Daneben befindet sich eine 10–40 μm tiefe Zone. In der letzten Zone war der Temperatureinfluss ungenügend für einen
Zerstörungsprozess, aber ausreichend hoch, um ein paar
Veränderungen in der Struktur der Kristalle zu bewirken.
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Schlussfolgerung
In unserer Studie wurde bewiesen, dass der Einsatz von
Laserbestrahlung während der Multibandbehandlung die
Häufigkeit von Karies verringert. Es wurde außerdem aufgezeigt, dass die mikrobielle Zusammensetzung der
Plaque verkleinert oder gar beseitigt wird, wobei sich die
Widerstandsfähigkeit des Zahnschmelzes vergrößert.
Unsere Studie hat belegt, dass bei Patienten mit Multibandbehandlung der CO2-Laser viel effektiver ist als der Nd:YAGLaser und zwar sowohl in der Stärkung der Widerstandsfähigkeit des Zahnschmelzes als auch in der Zerstörung der
bakteriellen Plaque.
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Anzahl der Kolonien
Anzahl der Kolonien
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Streptokokken/CO2
Streptokokken/Kontrollgr.
Aktinomyzeten/CO2
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Aktinomyzeten/Kontrollgr.
Anzahl der Kolonien
Anzahl der Kolonien
Abb. 9a und b Boxplot-Darstellung der Ergebnisse der statischen Analyse (p < 0,005) von CO2-Laser und der Kontrollgruppe: die Mittelwerte
sind mit durchgezogenen Kreisen gekennzeichnet.
Streptokokken/Nd:YAG
Streptokokken/Kontrollgr.
Aktinomyzeten/Nd:YAG
Aktinomyzeten/Kontrollgr.
Anzahl der Kolonien
Anzahl der Kolonien
Abb. 10a und b Boxplot-Darstellung der Ergebnisse der statischen Analyse (p < 0,005) von Nd:YAG-Laser und der Kontrollgruppe: die
Mittelwerte sind mit durchgezogenen Kreisen gekennzeichnet.
Streptokokken/CO2
Streptokokken/Nd:YAG
Aktinomyzeten/CO2
Aktinomyzeten/Nd:YAG
Abb. 11a und b Boxplot-Darstellung der Ergebnisse der statischen Analyse (p < 0,005) von CO2- und Nd:YAG-Laser: die Mittelwerte sind mit
durchgezogenen Kreisen gekennzeichnet.
Autoren und Korrespondenzadresse
Todea C.1, Miron M.1, Filip L.1, Dreugărin M. 2, Glăvan F. 3
1
Abteilung der Oralen Rehabilitation und Notfallbehandlung der Zahnmedizinischen Fakultät der Medizinischen Universität „V. Babeş”, Timişoara, Rumänien
2
Frei praktizierende Kieferorthopädin, Timişoara,
Rumänien
3
Abteilung für Orthodontie und Kieferorthopädie der
Zahnmedizinischen Fakultät der Medizinischen Universität „V. Babeş”, Timişoara, Rumänien
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Univ.-Prof. Dr. C. Todea
Abteilung der Oralen Rehabilitation und Notfallbehandlung der Zahnmedizinischen Fakultät der Medizinischen
Universität „V. Babeş”, Bd. Revoluţiei 1989, Nr. 9, 300070,
Timişoara, Rumänien, Tel./Fax: +40 256/ 221 488
E-Mail: [email protected]
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Laser-Assisted Orthodontic Treatment
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in the Prevention of Dental Decay te vo
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Keywords: CO2-Laser, Nd:YAG-Laser,n Enamel abrasiven
ness, bacterial plaque, orthodontics
se nz
Purpose: This study aims to compare the two laser devices (CO2 and Nd:YAG) in order to determine which one
of them is more appropriate to increase enamel microhardness and destroy the bacterial plaque.
Material and methods: In the experimental study, 32
human 3rd molars, divided in two groups, of 16 teeth each,
for irradiation with CO2 and Nd:YAG lasers, were used. The
teeth were fixed in acrylic resin and sectioned longitudinally, and the microhardness was measured using the
Vickers method. Laser devices used: Nd:YAG (1064 nm;
3W) and CO2 (10600 nm; 20 W). The microhardness measurements were performed before and after each laser
irradiation. For each group, the experimental modeling
was achieved with the MINITAB program, using an imposed experimental matrix. In the clinical study, a lot of
26 patients underwent the bacteriological study. The importance of the results was evaluated using Student’s t test
and the threshold of 0.005 (P<0.005) was considered of
minimum significance.
Results: In the experimental study, the results showed that
the maximum enamel microhardness increasing was obtained for the CO2 laser when a total dose of 9.55 J/cm2
was applied and 12.89 J/cm2 for the Nd:YAG laser. In the
clinical study, the results prove that the early gingivitis exposure to the same laser dose used in experimental study
proves a decrease in the number of bacteriological colonies. The statistical analysis provided data pointing out the
superior efficiency of the CO2 laser exposure compared
with Nd:YAG (P<0.005).
Conclusion: When using the CO2 or Nd:YAG laser irradiation, knowing the most influential parameter is the key
to performing the most suitable therapy method to prevent dental decay. Our results showed that CO2 laser is
more appropriate for increasing the enamel microhardness and destroying the bacterial plaque in orthodontic
treated patients. The statistical comparison between the
two lasers was not as significant as the comparison to the
control.
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