Irygacja aktywowana wiązką ową Część II: Czy pozycja włókna a ma znaczenie? Autorzy_ Roeland Jozef Gentil De Moor i Maarten Meire _Procedury Procedury endodontycznego czyszczenia i opracowania kanałów korzeniowych opierają się na zastosowaniu narzędzi w celu przygotowania kanału głównego i stworzenia miejsca dla roztworów płuczących. Roztwory te są niezbędne do zastosowania w tych obszarach za pomocą narzędzi endodontycznych służących do opracowania kanałów. Obecnie, połączenie roztworów podchlorynu sodu (NaOCl) i kwasu edetynowego (EDTA) jest preferowane w początkowej i końcowej fazie płukania kanału. Oba są komplementarne. System kanałów korzeniowych jest geometrycznie bardzo skomplikowany i rozbudowany, posiada m.in. krzywizny w wielu kierunkach, odgałęzienia boczne, przesmyki, deltę wierzchołkową oraz liczne kanaliki zębinowe. Obszary te pozostają nietknięte podczas instrumentacji, a czasami nawet zablokowane przez warstwę mazistą w wyniku mechanicznego opracowania kanałów korzeniowych. To doskonałe miejsce tworzenia skupisk bakterii. Dlatego też opracowywane są coraz nowsze zmodyikowane związki chemicznie i systemy irygacji w celu poprawy skuteczności płukania opracowanych kanałów korzeniowych. _Ultradźwięki i wzrost skuteczności płukanek endodontycznych Udowodniono, że ogrzewanie roztworu NaOCl do 20-45 C poprawia zdolność rozpuszczania tkanki nekrotycznej i zwiększa skuteczność w walce z drobnoustrojami.zatem efekt jest o wiele skuteczniejszy niż bez podgrzewania. Podgrzanie podchlorynu sodu powoduje przyspieszenie procesu rozpuszczania tkanki. Wcześniejsze badania wykazały istotny wpływ mechanicznego ruchu roztworu podchlorynu sodu, wywołanego falami ultradźwiękowymi na rozpuszczanie tkanki. Ultradźwięki zwiększają skuteczność i siłę wprowadzania roztworu. W tym czasie (2005), stwierdzono, że stosowanie ultradźwięków dodatkowo wspomaga chemiczne opracowanie kanałów zębowych dzięki wykorzystaniu zjawiska kawitacji. Zjawisko kawitacji jest przedmiotem debaty od ponad 2 dekad. Dzięki kawitacji wykazano, że ultradźwiękowe narzędzia rotacyjne pracują swobodnie w płynnym środowisku. Wykazano także, że zjawisko kawitacji może występować także przy niskich ustawieniach mocy. Argumentowano, że kawitacja było mało prawdopodobna wewnątrz systemu kanału korzeniowego ze względu na ograniczoną ilość miejsca, a tym samym ograniczenie amplitudy oscylacji. Chwilowa kawitacja (tj. proces, w którym bańka pary szybko się rozpada, tworząc falę uderzeniową) jest wytwarzana przez większość włókien w postaci dużego pęcherzyka lub chmury powstałej na końcu włókna, rozpadając się na drobne pęcherzyki i kolejne mniejsze fale uderzeniowe. Chmura z bańki rozpada się głównie na narzędziu, a nie ścianie kanału zębowego, ale rozpad ten może pociągnąć materiał z sąsiednich ścian kana- 12
Ryc. 1_Widma transmisji wody destylowanej, 5,5% NaOCl, kwasu cytrynowego 20%, chlorheksydyny 0,2% (Corsodyl), EDTA 17% (długość ścieżki = 1 mm, zgodnie z Meire et al. 2013). Ryc. 1 łu. Na granicy faz ciekłego powietrza w koronowej części kanału głównego, kumulacja powietrza prowadzi do stabilnej kawitacji wewnątrz kanału korzeniowego (tj. procesu, w którym bańka płynu jest zmuszona do oscylacji w obszarze i kształcie kanału, uwzględniając energię wejściową). Poziom kawitacji różni się w zależności od rodzaju narzędzia. Parametry, które na to wpływają to: długość włókna, średnica, kształt przekroju poprzecznego, skręcenie pilnika oraz charakterystyka oscylacji. Większa średnica włókna zwiększa efekt kawitacji. Występuje wówczas zwiększona aktywność kawitacyjna (wzrost liczby i wielkości pęcherzy) w kanale korzeniowym w porównaniu z wpływem samego środowiska wodnego. _Irygacja aktywowana owo Aktywacja roztworów do płukania kanałów może być także aktywowana za pomocą ów. Wieku naukowców badało zdolności oddziaływania różnych fal owych na aktywowanie dostępnych na rynku roztworów w kanale korzeniowym. Ekspansja i implozja pęcherzyków pary wodnej Technika aktywacji środka płuczącego jest nazywana Laser Activated Irrigation LAI (Irygacja Aktywowana Wiązką Laserową). Efekt czyszczenia w tej metodzie jest oparty na zjawisku kawitacji. W wyniku działania wiązki a tworzą się pęcherzyki pary w końcówce włókna, które szybko się rozszerzają dzięki impulsowi światła, po czym następuje implozja pęcherzyka, który natychmiast się zapada. Efekt w obrębie kanału korzeniowego jest trojaki: 1) Zmianom objętościowym pęcherzyków pary towarzyszy znaczny przepływ płynu wewnątrz kanału, 2) Implozja bański kawitacyjnej, która jest gwałtownym procesem generuje falę wstrząsową w obrębie główki włókna, obser- Laser Diodowy Nd:YAG Er, Cr:YSGG Er:Yag Długość fali 810 830 940 980 1,064 2,790 2,940 Woda 0,0438 0,0486 0,118 0,243 0,101 NaOCl 5,3% 0,0511 0,0559 0,123 0,250 0,108 EDTA 17% 0,0512 0,0560 0,116 0,234 0,105 36,3 33,5 Tab. 1_Wartości alpha czystej wody, podchlorynu sodu 5,3% i 17% EDTA przy odpowiednich długościach fali ów stosowanych w leczeniu kanałowym (wg Meire et al.2013). 13
Ryc. 2a-e_Leczenie kanałowe pierwszego zęba trzonowego żuchwy oraz stosowanie H-LAI z końcówką X-Pulse wykazują swoją skuteczność w opracowaniu kanału (a. dostęp do ubytku, b. opracowanie kanału za pomocą włókna X-Pulse H-Lai, c. opracowane kanały korzeniowe, d. i e. kanały korzeniowe wypełnione gutaperką i Top Seal). Ryc. 2a Ryc. 2b Ryc. 2c Ryc. 2d Ryc. 2e wuje się także lokalne i chwilowe naprężenia powierzchniowe, gdy pęcherzyk pary zapada się blisko tkanek twardych, 3) Poza kawitacją pierwotną (fale wstrząsowe), pojawiają się także mniejsze pęcherzyki jako efekt kawitacji wtórnej. Właściwości absorbcyjne płukanek endodontycznych Działanie promienia owego zależy od docelowego chromoforu. Znajomość charakterystyki absorpcyjnej danego roztworu pozwala na lepsze oszacowanie energii wymaganej do wywołania efektu kawitacji w określonym rodzaju a. Właściwości widma wody i roztworu do irygacji zostały opracowane przez Meire et al. 23 (Tab. 1). Wykazano, że NaOCl 5,3 % i 17% EDTA wykazują takie samo widmo jak czysta woda. Przestrzenna i czasowa koncentracja energii Jak wcześniej wspomniano, mechanizm działania czyszczącego LAI to kawitacja, czyli tworzenie, a później zapadanie się pęcherzyków pary w procesie irygacji. Aby to osiągnąć, konieczna jest duża wiązka energii w celu ogrzania i odparowania małej ilości roztworu. Koncentracja energii może być czasowa (poprzez krótki czas działania) lub przestrzenna (poprzez ukierunkowanie energii na bardzo małej powierzchni). Dowód na czasową koncentrację energii przeprowadzili Lauterborn i Ohl, Lauterborn et al. W ich badaniach nad dynamiką przeprowadzonych na pojedynczych pęcherzykach pary, wykorzystali: _ rubinowy o czasie trwania impulsu 30-50 ns, długość fali 694,3 nm (stąd niska absorpcja w wodzie) i energia na impuls kilku 10 mj, _ Nd:YAG o czasie trwania impulsu 8 ns, o długości fali 1064 nm i podobnych źródeł energii na impuls. Udało się zarejestrować czas zapadnięcia wytworzonych pęcherzyków: pomiary wahają się w zakresie od 9 ns, gdy pęcherzyki zaczynają się zapadać ze średnicy ok. 1,5 mm w dół do 4 ns aż do pęcherzyków o maksymalnym średnicy ok. 0,75 mm. Pomiar ciśnienia fali wstrząsowej uzyskano również przy różnych rozmiarach pęcherzyków pary: ok. 10 kbar został osiągnięty przy zapadnięciu pęcherzyków o średnicy 500 mikrometrów i o. 25 kbar podczas zapadnięcia pęcherzyków o średnicy 3 mm. Przykład przestrzennej koncentracji energii udokumentował Jansen et al. Przeprowadzono próbę kawitacji z wodą na końcówce a Ho: YAG (λ = 2,120 nm, α inwateris 11,3 cm 1, transmisja przez 1 mm wody wynosi 7,4 %), przy użyciu 200 impulsów mj i średnicę końcówki włókien z 400 μm. Występowanie pęcherzyków kawitacyjnych wykazano dla długości impulsów w zakresie mikrosekund. Ten ostatni jest do- 14
stępny w przypadku większości stomatologicznych systemów owych. Parametry, które mają wpływ na kawitację Oba przykłady pokazują, że kawitacja nie zawsze zależy od współczynnika wchłaniania cieczy samej w sobie. Wielkość mocy i energii (określona przez długość impulsu, moc impulsu średnicę i budowę włókna) to równie ważne parametry, które należy uwzględnić w odniesieniu do ilości energii, która jest dostarczana do zęba i kanału korzeniowego. W warunkach korzenia oznacza to, że promieniowanie niewchłaniane przez roztwór może prowadzić do niepożądanych skutków ubocznych i innych konsekwencji. Dla długości fal, które są dobrze absorbowane przez zębinę skutkuje uszkodzeniem kanału korzeniowego i ściany korzenia. Fale, które przenikają w głąb zębiny powodują uszkodzenia termiczne zębiny, spodziewać się można również uszkodzenia więzadeł ozębnej. W związku z tym, zaleca się wysokie α-wartości dla rozwiązań irygacyjnych. Przy stosowaniu metody LAI warto zatem rozważyć wartość krytyczną dla na 10 cm-1. α-wartości. Z tych powodów należy rozważyć stosowanie 2 długości fal a erbowego. Współczynniki absorpcji dla wody 2,790 nm (Er, Cr: YSGG) i 2940 nm (ER: YAG) ok. 6 000-12 000, co jest wartością bardzo wysoką (Tab. 1). W związku z tym, biorąc pod uwagę szereg parametrów, takich jak stałe parametry, tj. minimalne i maksymalne średnice włókien dostępnych ów, czas trwania impulsu, energia impulsu, kształt włókien oraz częstotliwość pulsu, stanowią istotne parametry wzbudzenia kawitacji. Konstrukcja dyszy włókna Końcówki włókien o gładkich końcach powodują tworzenie się pęcherzyków kawitacyjnych umieszczonych w kanale w postaci podłużnych lub eliptycznych pęcherzyków z rozproszoną powierzchnią. Stożkowe końcówki powodują formowanie kulistych pęcherzyków. Zdolność do wytwarzania przez y fal wstrząsowych do opracowywania kanałów korzeniowych zależy od sprawności absorpcji energii przez ciecz, energii, kształtu i czasu trwania impulsu owego i gęstości mocy osiąganego przez końcówkę włókna. Na kierunek fali wstrząsowej ma wpływ kształt włókna. Oczekuje się, że zwykłe końcówki włókna dostarczają energię a zasadniczo w kierunku do przodu, w wyniku czego kierunek fali rozchodzi się w głąb, a fala jest równoległa do powierzchni ścian kanału. Irygacja aktywowana em z włóknem w głównym kanale korzeniowym lub w obszarze otworu zębowego Konieczne jest rozróżnienie między wykorzystaniem włókien w kanale (konwencjonalny aktywujący irygację C-LAI) i włókien znajdujących się nad otworem kanału ( irygacyjne unoszące się nad otworem H-LAI). Obecnie nasze badania prowadzone razem z de Groot i wsp. wykazały, że C-LAI z prostą końcówką włókna prowadzą do skutecznego usuwania pozostałości zębiny i utrzymania Ryc. 3a-f_Leczenie kanałowe pierwszego zęba trzonowego żuchwy ze zmianą okołowierzchołkową i z użyciem H-LAI z końcówką PIPS wykazują swoją skuteczność w opracowaniu, oraz po 6 miesiacach obserwacji (a.diagnostyczne zdjęcie rtg, b. opracowanie kanału korzeniowego za pomocą PIPS H-LAI, c. opracowanie komory jamy zęba i kanałów korzeniowych, d. kanały korzeniowe wypełnione gutaperką i Top Seal, e. i f. zdjęcie kontrolne wypełnień. Ryc. 3a Ryc. 3b Ryc. 3c 15
Ryc. 3d Ryc. 3e Ryc. 3f w czystości ścian kanału. Badania te wydają się być jedynymi, które dotyczą oceny skuteczności czyszczenia kanałów korzeniowych przy użyciu włokien owych. Badanie De Moor i in. w 2010 r. było jedynym porównującym skuteczność zastosowania a zarówno Er: YAG i Er, Cr: YSGG. W badaniu Macedo i wsp. wykazano, że Er: YAG C-LAI zwiększyła skuteczność roztworu NaOCl. Końcówki PIPS (Photon-Induced Photoacoustic Streaming) zostały przedstawione przez ich twórców na Światowym Kongresie Stomatologii Minimalnie Inwazyjnej w San Francisco w sierpniu 2009 r. Ustawienia parametrów różnią się od tych używanych do C-LAI, energia impulsu została obniżona z 20 do 50 mj, a impulsy do zaledwie 50 mikrosekund. Częstotliwość impulsów pozostała niezmieniona na poziomie wcześniej stosowanych częstotliwości C-LAI, czyli 10-20 Hz. Średnia moc 0,2-0,5 W, a każdy impuls oddziałuje z cząsteczkami wody o nominalnej mocy szczytowej do 400-1 000 W, tworząc falę wstrząsową jak zjawisko prowadzące do powstawania potężnego wypływu cieczy do wewnątrz kanału. Wzrost temperatury po upływie 20-40 s nie przekracza 1,5 C. Obecnie występują sprzeczne wyniki dla H-LAI z końcówkami PIPS. Deleu i wsp. znalazł lepszą metodę opracowania rowków w ścianach sztucznych kanałów ze sztucznie wytworzonymi resztkami zębiny przy użyciu końcówek PIPS z C-LAI niż z H-LAI. Opracowanie kanału w oparciu o wysokiej rozdzielczości tomograię mikrokomputerową było 2,5 razy wyższe niż w przypadku zastosowania konwencjonalnej igły irygacyjnej w mezjalnych korzeniach zębów trzonowców żuchwy. Z danych zgłoszonych do publikacji wynika, że H-LAI z końcówką PIPS 400/14 16
(Fotona, Lublana, Słowenia) i końcówką H-LAI XPulse 400/14 (Fotona, Lublana, Słowenia) zarówno z ustawieniami zasilania zalecanymi dla końcówek PIPS, jak i czasem ekspozycji, można usunąć tyle samo miazgi z kanału korzeniowego (Ryc. 2 i 3 to przykłady wykorzystania PIPS i X Pulse). Stwierdzono również, że konieczna jest ciągła irygacja, zwłaszcza gdy włókno znajduje się w kanale o małych wymiarach. Ma to na celu uniknięcie zmniejszenia się irygacji przez rozpryskiwanie się roztworu. Działanie przeciwbakteryjne było większe w przypadku używania H-LAI PIPS w połączeniu z NaOCl niż irygacji strzykawką z NaOCl badanie Al Shahrani et al., a także wyższy niż irygacja strzykawką z NaOCl i irygacja ultradźwiękową w badaniu Peters et al., porównywalne z irygacją strzykawką z NaOCl i EDTA w badaniu Zhu et al. i irygacją strzykawką z NaOCl z w badaniach Pedulla et al. kanału (H-LAI). Porównanie efektywności obu tych metod nie zostało gruntownie zbadane. Niektóre dane wskazują, że metoda H-LAI z użyciem włókien radial-irring ze zredukowaną długością impulsów i wysoką mocą szczytową do usuwania zębiny minimalizuje efekt termiczny na ścianach kanału oraz że zastosowanie włókien w kanale głównym jest wydajniejsze w usuwaniu zbitej zębiny. Konieczne jest przeprowadzenie większej liczby badań, aby rzetelnie ocenić skuteczność przeciwbakteryjną obu typu włókien, najlepiej w takich samych badaniach. W pierwszej części niniejszego artykułu wskazano na ryzyko pozawierzchołkowego przepychania cieczy przy użyciu C-LAI. Konieczne są dalsze badania zastosowania H-LAI, aby ocenić bezpieczeństwo tej techniki. Pacjenci czują działanie H-LAI i opisują je jako delikatne pukanie w górnej części wierzchołka korzenia. W związku z tym, nie jest realne, żeby przy wysokiej mocy szczytowej generowane było wysokie ciśnienie. _Wnioski Technologia ów i włókien do zastosowania w opracowaniu i dezynfekcji kanałów korzeniowych ewoluowała niewiarygodnie w ciągu ostatnich 20 lat. Włókna owe zyskują na ważności szczególnie z końcówkami typu radial-irring, jak i zastosowania włókien erbowych do irygacji kanałów. Aktualnie stosowane są 2 metody opracowania kanału przy użyciu a: konwencjonalna metoda z końcówkami w kanale korzeniowym (C-LAI) oraz z włóknem ponad otworem do _kontakt Prof. Dr Roeland De Moor Ghent University Hospital Dental School De Pintelaan 185/P8 B-9000 Ghent, Belgium Tel.: +32 9332 4003 roeland.demoor@ugent.be 17