Bearbeitung von oralen Knochen- und Weichgeweben mit einem Lasersystem auf Ultrakurzpulsbasis

Abstract

Hintergrund und Ziel: Die Anwendung von Lasertechnologien befindet sich in ständiger Weiterentwicklung, auch im medizinischen Bereich. Als Teil einer experimentellen Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Ultrakurzpulslaser-Technologie soll evaluiert werden, ob es möglich ist, den verwendeten Nd:YVO4-Laser in naher Zukunft in vielfältigen Bereichen der Zahnmedizin einsetzen zu können. Das Ziel dieser Arbeit war es, eine möglichst effiziente Abtragung von oralem Knochen- und Weichgewebe bei gleichzeitig hoher Bearbeitungsqualität, d.h. unter Abwesenheit thermischer Nebeneffekte, wie Blasenbildung oder Karbonisation, zu ermöglichen. <br /> Material und Methodik: In orientierenden Vorversuchen wurden zunächst Parameter für die Grundeinstellungen des Lasers ermittelt, mit welchen die jeweiligen Gewebe abgetragen werden konnten und die Leistungsgrenzen hinsichtlich unerwünschter thermischer Nebenwirkungen festgelegt. Da sich durch den fehlenden Autofokus die Abtragung des von der Oberfläche eher inhomogenen Weichgewebes als sehr schwierig erwies, wurde die Ablation von Gewebe mit einer großen Probezahl lediglich für Knochen durchgeführt. Die einzelnen Laserparameter (Repetitionsrate, Leistung, Energiedichte, Gesamtenergie) wurden dabei so variiert, dass ein größtmöglicher und zeitgleich gewebeschonender Abtrag erfolgte. Die mit dem Ultrakurzpulslaser bearbeiteten Probekörper wurden profilometrisch ausgemessen und histologisch untersucht, um die Effizienz des Abtrags hinsichtlich der Bearbeitungszeit anhand von Ablationsraten beurteilen zu können und genaue Aussagen über den Zustand der bearbeiteten Oberflächen auf zellulärer Ebene treffen zu können. <br /> Ergebnisse: Mithilfe des Nd:YVO4-Lasers ist eine präzise Ablation von Hart- und Weichgewebe möglich, und selbst ohne Kühlung, beispielsweise mithilfe von Luft oder Wasser, konnten unerwünschte thermische Nebeneffekte grundsätzlich vermieden werden. Die Effizienz des Abtrags lag zwischen 5,8 mm3/min - 52 mm3/min für Knochen und zwischen 11,5 mm3/min - 38 mm3/min für Weichgewebe (Repetitionsrate 500 kHz) und erweist sich zum jetzigen Zeitpunkt als noch nicht ausreichend, um im klinischen Alltag konventionelle Methoden der Knochen- und Weichgewebsbearbeitung zu ersetzen. <br /> Schlussfolgerung: Weitere Studien zur Erhöhung der Effizienz, eventuell auch unter gleichzeitiger Kühlung des Gewebes, wären sinnvoll. Für den klinischen Einsatz des Nd:YVO4-Lasers fehlt die Entwicklung und der Einsatz eines geeigneten „Delivery Systems“ zur Anwendung des Lasers in in-vivo Studien. Die vorliegende Arbeit lässt hoffen, durch Optimierung der Versuchsbedingungen und des Lasersystems ein geeignetes Laser-Therapiegerät für ein breites Behandlungsspektrum der Zahnmedizin entwickeln zu können.