Pozytywne i negatywne aspekty stosowania ultradźwięków w stomatologii na podstawie piśmiennictwa

Transkrypt

1 Czas. Stomat., 2005, LVIII, 3 Pozytywne i negatywne aspekty stosowania ultradźwięków w stomatologii na podstawie piśmiennictwa Positive and negative aspects of using ultrasound in dentistry - on the basis of the literature Katarzyna Błochowiak, Henryk Witmanowski Z Katedry i Zakładu Fizjologii AM im K. Marcinkowskiego w Poznaniu Kierownik: prof. dr hab. med. J. Paluszak Streszczenie Celem pracy jest omówienie różnych aspektów stosowania ultradźwięków i ich wpływu na tkanki zęba, szczelność brzeżną oraz mikroprzeciek wypełnień i korony protetyczne. Poddziąsłowy skaling usuwa cement korzeniowy, zwiększa przepuszczalność powierzchniowych warstw zębiny i naraża ją na szkodliwe działanie środowiska jamy ustnej, co może powodować zwiększoną wrażliwość zębiny i reakcje zapalne miazgi. Skaling ultradźwiękowy może wywoływać zmiany enzymatyczne w ślinie. Ultradźwięki mogą wywierać pozytywny wpływ terapeutyczny na tkankę kostną i syntezę kolagenu w tkance łącznej. Ultradźwięki znalazły też zastosowanie w endodoncji w opracowywaniu i wypełnianiu kanałów oraz usuwaniu warstwy mazistej i złamanych narzędzi endodontycznych. HASŁA INDEKSOWE: ultradźwięki, ultradźwiękowe usuwanie kamienia nazębnego, endodoncja, skaling/efekty uboczne Summary The aim of this paper is to discuss different aspects of the use of ultrasound and its effect on the dental tissues, marginal seal and microleakage of restorations and prosthetic crowns. Subgingival scaling removes root cement, increases the permeability of the superficial layers of the dentine and makes it susceptible to the harmful effects of the oral environment, which may cause increased dentine sensitivity and an inflammatory response in the pulp. Ultrasonic scaling may cause enzymatic changes in the saliva. Ultrasound may have a positive therapeutic effect on the bone tissue and on collagen synthesis in the connective tissue. Ultrasound has also found an application in endodontics, in the preparation and obturation of root canals and in removing the smear layer and broken endodontic instruments. KEYWORDS: ultrasonics, ultrasonic scaling, endodontics, and scaling/adverse effects Ultradźwięki w ujęciu fizycznym określane są jako drgania i fala elektromagnetyczna o częstotliwości większej niż 20 khz, nie wywołujące w uchu ludzkim wrażeń słuchowych. Od wielu już lat techniki ultradźwiękowe znajdują zastosowanie w stomatologii, przede wszystkim w chirurgii, endodoncji i periodontologii. C e l e m p r a c y jest omówienie możliwości zastosowania ultradźwięków w stomatologii oraz omówienie ich wpływu na tkanki zęba, wypełnienia i uzupełnienia protetyczne. Najbardziej rozpowszechnioną w stomatologii techniką wykorzystującą ultradźwięki jest usuwanie kamienia nazębnego. Aparaty ultradźwiękowe stosowane do usuwania kamienia nazębnego wykorzystują drgania o częstotliwości około tys. Hz (Piezon Master 400, Cavi Endo, Amdent). Aparaty te umożliwiają dokładne wykonanie skalingu nad i poddziąsłowego. Są łatwe w użyciu i skracają czas wykonania 201

2 K. Błochowiak, H. Witmanowski Czas. Stomat., zabiegu. Pamiętać należy jednak, że pionowe, niewłaściwe ustawienie końcówki narzędzia w stosunku do powierzchni zęba lub wypełnienia powoduje powstawanie głębokich kraterów na ich powierzchni (12). Na wielkość powstałych uszkodzeń ma wpływ rodzaj i kształt stosowanej końcówki skalera (12). W stomatologii wykorzystuje się dwa typy aparatów ultradźwiękowych: magnetostrykcyjne i piezoelektryczne. Pierwsze z nich zamieniają energię elektromagnetyczną, której źródłem jest stałe i zmienne pole magnetyczne na energię mechaniczną. Wadą tego typu urządzeń jest generowanie znacznych ilości ciepła, które pozbawione zewnętrznego systemu chłodzenia może wpływać jatrogennie na tkanki zęba, przede wszystkim na miazgę. Aparaty oparte na zjawisku piezoelektrycznym wykorzystują energię mechaniczną powstającą podczas drgań kryształów i nie produkują ciepła (16). Klinicyści poświęcali wiele uwagi wpływowi skalerów ultradźwiękowych na wypełnienia i stałe uzupełnienia protetyczne (4). Badania wykazały, że skalery ultradźwiękowe powodują największe uszkodzenia powierzchni metalowych koron w porównaniu z innymi narzędziami do usuwania kamienia (4). Jednocześnie badając podatność na uszkodzenia różnych stopów wykorzystywanych w protetyce, m. in. stopów chromowo niklowych, srebro palladowych i stopów złota okazało się, że te z dużą zawartością złota są najmniej odporne na uszkodzenia (4). Nie notuje się znaczącego wpływu skalingu ultradźwiękowego na wypełnienia amalgamatowe i wypełnienia z materiałów złożonych zwłaszcza pod kątem ich wytrzymałości i szczelności brzeżnej (7). Jednak wielu pacjentów po zabiegach skalingu ultradźwiękowego zgłasza występowanie znacznej wrażliwości termicznej wokół wypełnień sięgających granicy szkliwno-cementowej (7). Badania za pomocą mikroskopu elektronowego określające stan tych wypełnień poddanych skalingowi ultradźwiękowemu zarówno w okolicy brzegu dziąsłowego, jak i okluzyjnego nie wykazały szkodliwego działania ultradźwięków na szczelność brzeżną wypełnień (7). Nie odnotowano także niekorzystnego wpływu skalingu na mikroprzeciek wypełnień. Skalery ultradźwiękowe powodują znaczny wzrost szorstkości zarówno powierzchni zębów, jak i wypełnień, co sprzyja retencji i akumulacji płytki nazębnej (19). Podczas głębokiego poddziąsłowego skalingu ultradźwiękowego dochodzi do znacznej utraty cementu korzeniowego i powierzchniowej zębiny (5). Zmiany te powodują wzrost przepuszczalności pozostałej, niepokrytej cementem zębiny i jej ekspozycję na szkodliwe czynniki środowiska jamy ustnej, między innymi bakterie i ich produkty. Ma to poważne konsekwencje kliniczne w postaci zwiększonej wrażliwości zębiny, opóźnionego tworzenia nowego przyczepu nabłonkowego, utraty naturalnej czynności ochronnej i obronnej tkanek przyzębia i ich utrudnionego gojenia, a także zwiększonego narażenia miazgi na działanie bakterii, ich produktów oraz leków aplikowanych do kieszonek dziąsłowych, co może w skrajnych przypadkach doprowadzić do zapalenia miazgi (5). W badaniu wrażliwości zębiny i miazgi po zabiegu skalingu reakcja miazgi określana za pomocą testu elektrycznego nie wykazywała żadnych odchyleń od normy, podczas gdy próg pobudliwości zębiny na zgłębnikowanie i powietrze był znacznie podwyższony (4, 20). Mechanizm występowania przejściowej, zwykle samoistnie ustępującej nadwrażliwości zębiny jest bezpośrednio związany z utratą znacznych ilości cementu korzeniowego i zębiny podczas skalingu ultradźwiękowego (5). Dokładniejszy pogląd na temat wpływu skalingu ultradźwiękowego na stan miazgi dają badania z użyciem mikroskopu elektronowego oceniające zmiany histologiczne powstałe pod wpływem ultradźwięków. W próbie kontrolnej liczącej 10 zębów poddanych skalingowi ultradźwiękowemu w 3 przypadkach odnotowano zmiany charakterystyczne dla przewlekłego zapalenia miazgi. Co więcej zmiany te lokalizowały się w rejonach miazgi sąsiadującej bezpo- 202

3 2005, LVIII, 3 Stosowanie ultradźwięków w stomatologii średnio z powierzchnią zęba poddaną uprzednio skalingowi (21). Inną przyczyną mogących potencjalnie wystąpić zapaleń miazgi po zabiegach skalingu ultradźwiękowego jest ciepło generowane przez aparaty magnetostrykcyjne. W nowoczesnych unitach stomatologicznych wyposażonych w źródła chłodzenia problem ten został już wyeliminowany. Zarejestrowano, że podczas skalingu ultradźwiękowego temperatura zębiny wzrasta do 4 C (277K) z chłodzeniem i aż do 35 C (308K) bez chłodzenia (9). Dla bezpiecznego użycia skalerów ultradźwiekowych wymagana jest ilość 30 ml/min płynu chłodzącego, który chroni miazgę przed jatrogennym wpływem ciepła (9). Zębina i cement są dobrymi izolatorami. Stąd istnieje odwrotna zależność pomiędzy ich grubością, a temperaturą wewnątrz miazgi. Potencjalne ryzyko termicznego uszkodzenia miazgi znacznie wzrasta w przypadkach, gdzie grubość zębiny nie przekracza 2 mm (9). Ilość wytwarzanego ciepła wyraźnie koreluje z czasem skalingu, siłą nacisku wywieraną na kiretę, jej kształtem oraz właściwą proporcją cementu i zębiny chroniących miazgę zęba (11). Wysunięto wniosek, że im dłuższy czas skalingu, tym większy wzrost temperatury. Czynnikiem, który w istotny sposób modyfikuje ryzyko wystąpienia zmian patologicznych w miazdze jest także jej stan kliniczny. Zęby z wcześniejszymi epizodami odwracalnych zapaleń miazgi, zęby z głębokimi ubytkami próchnicowymi, z rozległymi wypełnieniami oraz zęby po urazach są szczególnie narażone na jatrogenny wpływ ciepła wytwarzanego podczas skalingu ultradźwiękowego (11). Skaling ultradźwiękowy jest natomiast zupełnie bezpieczny dla miękkich tkanek jamy ustnej, a potencjalnie możliwe uszkodzenia błony śluzowej wynikają raczej z nieumiejętnego posługiwania się skalerami, niż ze szkodliwego wpływu samych ultradźwięków (7). Skaling ultradźwiękowy może zmieniać skład enzymatyczny śliny. Zaobserwowano wzrost aktywności pseudocholinesterazy (PCE) w ślinie u pacjentów z młodzieńczym oraz szybko postępującym zapaleniem przyzębia. Wzrost jej aktywności korelował ze stopniem destrukcji przyzębia (22). Podczas leczenia z użyciem skalerów ultradźwiękowych poziom PCE spada z 17,95 U/L w okresie poprzedzającym terapię, do 4,67 U/L po zabiegu skalingu i zbliża się pod koniec terapii do poziomu właściwego dla osób zdrowych (22). Wpływ skalerów ultradźwiękowych na twarde tkanki zęba wiąże się przede wszystkim z utratą pewnych ilości cementu korzeniowego i zębiny oraz szorstkością zewnętrznych warstw twardych tkanek zęba. Aparaty ultradźwiękowe usuwają 6,8 mikronów substancji zęba, podczas gdy ręczne kirety 23,6 mikronów, a aparaty dźwiękowe typu Periosonic od 12,5 do 18,8 mikronów (15). Szorstkość powierzchni zęba powodowana przez aparaty piezoelektryczne, magnetostrykcyjne i dźwiękowe jest podobna, ale w przypadku urządzeń piezoelektrycznych wzrost siły nacisku powoduje jednocześnie wzrost szorstkości powierzchni zęba (2). Wybierając za kryterium oceny wskaźnik RCI (wskaźnik pozostałego kamienia) i RLTSI (wskaźnik chropowatości i utraty tkanek zęba) wykazano, że aparaty dźwiękowe usuwają kamień najdokładniej, ale powodują przy tym największą utratę substancji zęba i szorstkość powierzchni (8). Zwraca się uwagę na terapeutyczny, wielofunkcyjny wpływ ultradźwięków na tkankę kostną, a zwłaszcza na jej zdolności regeneracyjne i naprawcze (17). Po 7 dniowej stymulacji kości z użyciem ultradźwięków o częstotliwości 1 MHz i intensywności 0,068 W/cm 2 odnotowano wzrost poziomu kwaśnej fosfatazy i TNF-α, który stanowił 474,77% w porównaniu z grupą kontrolną (17). Wielu badaczy zwraca uwagę na pozytywny wpływ ultradźwięków na procesy gojenia tkanki łącznej, przejawiające się w przyspieszonej syntezie kolagenu i zwiększonej proliferacji fibroblastów (14). Cechą charakterystyczną jest to, że przyspieszona synteza kolagenu występuje tylko w odpowiedzi na wcześniejsze uszko- 203

4 K. Błochowiak, H. Witmanowski Czas. Stomat., dzenie tkanki łącznej. Dla porównania ubytek tkanki wywołuje reakcje w postaci 20% wzrostu syntezy kolagenu, podczas gdy terapia ultradźwiękami powoduje aż 50-70% wzrost syntezy w odpowiedzi na analogiczne uszkodzenie (14). Ultradźwięki stymulują podziały komórek i włączanie tymidyny do łańcucha nukleozydowego (14). Negatywnym aspektem stosowania ultradźwięków jest sonikacja roztworów wodnych, będąca źródłem wolnych rodników. Ilość generowanych tą drogą reaktywnych form tlenu (RFT) zależy od mocy stosowanych ultradźwięków. Pierwotnymi wolnorodnikowymi produktami sonolizy wody są H i OH. W dalszych etapach sonikacji powstają rekombinowane formy wolnorodnikowe H 2 O 2 i HO 2 oraz tlen singletowy (3). W wyniku rozbicia cząsteczki tlenu na atomy i reakcji atomowego tlenu z azotem powstaje tlenek azotu, a w kolejnych reakcjach także nadtlenoazotyn. RFT w niewielkim stopniu są odpowiedzialne za efekt bakteriobójczy ultradźwięków. W przeważającej części oddziałują destrukcyjnie na tkanki jamy ustnej. Wywierają ujemny wpływ niemal na wszystkie komórki organizmu i zakłócają przebieg wielu naturalnych szlaków metabolicznych. Odpowiedzialne są one m. in. za inaktywację enzymów i białek transportowych, peroksydację lipidów, utlenianie związków niskocząsteczkowych, depolimeryzację kwasu hialuronowego, uszkodzenia chromosomów, powstawanie mutacji i transformacji nowotworowych (3). RFT odgrywają także rolę w patogenezie chorób przyzębia, co przejawia się w uszkodzeniu czynności neutrofili, upośledzonym gojeniu tkanek przyzębia, degradacji kolagenu i wzmożonym wydzielaniu mediatorów zapalenia (1). Ultradźwięki są także z powodzeniem wykorzystywane w periodontologii do pomiaru grubości dziąsła przed zabiegami śluzówkowo dziąsłowymi. Ultradźwiękowe aparaty m. in. Krupp SDM pozwalają na atraumatyczny pomiar grubości dziąsła. Wykorzystują one drgania o częstotliwości MHz. Urządzenie to za pomocą generatora emituje drgania, które są przenoszone w odstępach 1 ms przez przepuszczalną dla dźwięków błonę śluzową z prędkością 1,5 m/s i są następnie odbijane na wyrostku zębodołowym lub zębach z powodu innej impedancji ośrodka. Aparat przenosi i analizuje około 1000 sygnałów dźwiękowych na minutę. Pozwala na najdokładniejszy pomiar grubości dziąsła i błony śluzowej w diagnostyce periodontologicznej (10). Ultradźwięki są także wykorzystywane w endodoncji na różnych etapach leczenia. Urządzenia ultradźwiękowe (Cavi Endo, Enac-OE 3JD, Piezon Master 400) wykorzystują drgania o częstotliwości 25 tys./s. Energia zostaje przesyłana do płynnego środowiska w kanale, co przyczynia się do wzrostu aktywności środków płuczących (16). Są przydatne w opracowywaniu, poszerzaniu, oczyszczaniu kanałów korzeniowych, usuwaniu złamanych instrumentów i ćwieków srebrnych z ich światła oraz w wypełnianiu (6). Fale ultradźwiękowe efektywnie rozbijają nierozpuszczalne cementy wypełniające światło kanałów. Ich użycie jest jednak ograniczone rozmiarami ujścia kanałów, krótką końcówką skalera i głębokością, na jakiej mają pracować. Użycie aparatów ultradźwiękowych w pobliżu wierzchołka korzeniowego zwiększa ryzyko perforacji lub złamania korzenia. Ultradźwięki są szczególnie polecane do usuwania ze światła kanałów ćwieków metalowych i złamanych narzędzi endodontycznych. Natomiast wydają się mało przydatne w usuwaniu gutaperki i innych materiałów termoplastycznych. Tradycyjne, konwencjonalne, ręczne instrumenty kanałowe mają znaczną przewagę w opracowywaniu wąskich i zakrzywionych kanałów w porównaniu z urządzeniami ultradźwiękowymi. Wąskie światło kanału hamuje, bowiem proces wibracji (16). Niezależnie od stosowanej techniki opracowywania zawsze powstaje warstwa mazista pokrywająca ściany kanału. Ma ona istotne znaczenie dla szczelności wypełnienia kanałowego. Badając wpływ urządzeń ultradźwiękowych na przygotowanie kanałów przeznaczonych do 204

5 2005, LVIII, 3 Stosowanie ultradźwięków w stomatologii wypełnienia wstecznego, stwierdzono znacznie mniejszą ilość warstwy mazistej w porównaniu z konwencjonalnymi metodami opracowywania kanałów (18). Większość autorów uważa, że jej usunięcie zmniejsza przeciek w wypełnionym kanale i umożliwia głębsze wnikanie uszczelniacza kanałowego w głąb kanalików zębinowych (18). Spośród wielu metod dążących do eliminacji warstwy mazistej urządzenia ultradźwiękowe okazały się najbardziej skuteczne, zwłaszcza w połączeniu z jednoczesnym stosowaniem środków płuczących, takich jak kwas cytrynowy, EDTA i 2 % podchloryn sodu. Problemem jest nadal usunięcie warstwy mazistej z okolicy przywierzchołkowej oraz z kanałów wąskich i zakrzywionych. W tym przypadku zdecydowaną przewagę zyskują ręczne instrumenty kanałowe. Badając w mikroskopie elektronowym morfologię warstwy mazistej oraz resztki miazgi pozostawionej w kanale wykazano, że narzędzia ręczne powodowały powstanie homogennej, zbitej warstwy mazistej, bez pozostałości miazgi. Z kolei urządzenia ultradźwiękowe całkowicie usuwały warstwę mazistą, pozostawiając jednocześnie małe ilości miazgi w okolicy przyszczytowej (13). Podsumowanie Ultradźwięki są stosowane w wielu dziedzinach stomatologii. Metody diagnostyczne i terapeutyczne wykorzystujące ultradźwięki mają wiele zalet, należy jednak brać pod uwagę niepożądane i niewyjaśnione skutki uboczne działania ultradźwięków na tkanki. Piśmiennictwo 1. Al-Mubarak S., Ciancio S., Aljada A., Awa H., Hamouda W., Ghanim H., Zamborn J., Boardman T. J., Mohanty P., Ross C., Dandona P.: Comparative evaluation of adjunctive oral irrigation in diabetics. J. Clin. Periodont., 2002, 29, Brine E. J., Marretta S. M., Pijanowski G. J., Siegel A. M.: Comparison of the effects of four different power scalers on enamel tooth surface in the dog. J. Vet. Dent., 2000, 17, Bartosz G.: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa Cutler B. J., Goldstein G. R., Simonelli G.: The effect of dental prophylaxis instruments on the surface roughness of metals used for metal ceramic crowns. J. Prosthet. Dent., 1995, 73, 2, Fisher C., Wennberg A., Fisher R. G., Attstrom R.: Clinical evaluation of pulp and dentine sensitivity after supragingival and subgingival scaling. Endod. Dent. Traumatol., 1991, 7, 6, Fogel H. M., Pashley D. H.: Effect of periodontal root planning on dentin permeability. J. Clin. Periodont., 1993, 20, Goon W. W. Y.: Efficient amalgam core elimination and root preservation with ultrasonic instrumentation. J. Prosthet. Dent., 1992, 68, Gorfil C., Nordenberg D., Liberman R., Ben-Amar A.: The effect of ultrasonic cleaning and air polishing on the marginal integrity of radicular amalgam and composite resin restorations. An in vitro study. J. Clin. Periodont., 1989, 16, 3, Jotikasthira N. E., Lie T., Leknes K. N.: Comparative in vitro studies of sonic, ultrasonic and reciprocating scaling instruments. J. Clin. Periodont., 1992, 19, Kocher T., Plagmann H. C.: Heat propagation in dentin during instrumentation with different sonic scaler tips. Quintessence. Int., 1996, 27, Muller H. P., Eger T.: Masticatory mucosa and periodontal phenotype: a review. Int. J. Periodontics. Restorative. Dent., 2002, 22, Nicoll B. K., Peters R. J.: Heat generation during ultrasonic instrumentation of dentin as affected by different irrigation methods. J. Periodontol., 1998, 69, 8, Plagmann H. C., Wartenberg M., Kocher T.: Changes in the enamel surface after calculus removal. Dtsch. Zahnarztl. Z., 1989, 44, Prati C., Selighini M., Ferrieri P., Mongiorgi R.: Scanning electron microscopic evaluation of different endodontic procedures on dentin morphology of human teeth. J. Endod., 1994, 20, 4, Ramirez A., Schwane J. A., McFarland C., Starcher B.: The effect of ultrasound on collagen synthesis and fibroblast proliferation in vitro. Hawaii. Dent. J., 1990, 21, 10, Rees J. S., Addy M., Hughes J.: An in vitro assessment of the dentine lost during instrumentation using the Periosonic system. J. Clin. Periodont., 1999, 26, 2, Stock C. J. R.: Current status of the use of ultrasound in endodontics. Int. Dent. J., 1991, 41, Sun J. S., Hong R. C., Chang W. H., Chen L. T., Lin F. H., Liu H. C.: In 205

6 K. Błochowiak, H. Witmanowski Czas. Stomat., vitro effects of low- intensity ultrasound stimulation on the bone cells. J. Biomed. Mater. Res., 2001, 57, 3, Sutimuntanakul S., Worayoskowit W., Mangkornkarn Ch.: Retrograde seal in ultrasonically prepared canals. J. Endod., 2000, 26, 8, Topoll H. H., Lange D., Hugelmyer D. E., Hennemann D.: Surface changes of enamel, root cementum and fillings after treatment with tooth cleaning instruments. Dtsch. Zahnarztl. Z., 1989, 44, 5, Wallace J., Bissada N.: Pulpal and root sensitivity rated to periodontal therapy. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol., 1990, 69, Wong R., Hirsch R. S., Clarke N. G.: Endodontic effects of root planing in humans. Endod. Dent. Traumatol., 1989, 5, 4, Yamalik N., Őzer N., Caglayan F., Caglayan G.: The effect of periodontal therapy on salivary pseudocholinesterase activity. J. Dent. Res., 1991, 70, 6, Otrzymano: dnia 1.IX.2003 r. Adres autorów: Poznań, ul. Święcickiego