В пробирке Оценка эффектов Er,Cr:YSGG и диодных лазеров, используемых на титановом цилиндре

В этом исследовании Er,Cr:YSGG и диодные лазеры применялись отдельно к плоской поверхности в общей сложности 96 специально разработанных титановых цилиндров. Термопара помещалась на другую поверхность, и измерялась температура. Шероховатость поверхности анализируется с помощью профилометра, СЭМ и АСМ.

Заболевания периимплантатов являются серьезными проблемами, связанными с зубными имплантатами. Целью данного исследования явилась оценка шероховатости поверхности и изменения температуры при нанесении диодных и эрбиевых, хром-легированных Иттрий-Скандий-Галлий-Гранатовых (Er,Cr:YSGG) лазеров на титановых цилиндрах при лечении нехирургических периимплантационных заболеваний. Всего было сформировано 13 групп, включая контрольную, с диодными лазерами 940 нм (0,8 Вт-1,3 Вт-1,8 Вт) и Er,Cr:YSGG (1,5 Вт-2,5 Вт-3,5 Вт) в 6 различных режимах мощности, 20 с/Вт и 40 с/Вт, и в каждой группе было обработано восемь титановых цилиндров. В ходе этого процесса начальная и конечная температуры регистрировались с помощью термопары, помещенной в апикальную щель цилиндра. После нанесения шероховатость (Ra) всех дисков измерялась с помощью профилометра. Поверхности сканировали с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и атомно-силового микроскопа (АСМ) для двух- и трехмерного исследования поверхности. Когда оценивались изменения температуры титановых цилиндров во время облучения, цилиндры, облученные диодным лазером в течение 40 с, были значительно выше, чем облучаемые в течение 20 с. В цилиндрах, обработанных Er,Cr:YSGG, температура снижалась в некоторых образцах и минимально увеличивалась в некоторых образцах. Значения профилометра (Ra) не были статистически значимыми с точки зрения шероховатости для всех групп. Тем не менее, снимки СЭМ показали плавление и увеличение количества микропор на обработанных поверхностях. Учитывая ограничения данного исследования in vitro , применение Er,Cr:YSGG и диода можно рассматривать как безопасный подход к лечению периимплантита, особенно с точки зрения термической безопасности. В то время как шероховатость поверхности остается неизменной, использование этих лазеров привело к изменениям плавления и образованию микропор в топографии титанового цилиндра. Чтобы определить, как эти настройки лазера влияют на уменьшение количества бактерий и остеоинтеграцию, необходимы дополнительные исследования.

Зубные имплантаты являются общепринятым вариантом лечения для замены утраченных зубов ^1,2. Периимплантный мукозит и периимплантит классифицируются как периимплантные заболевания. Периимплантный мукозит ограничен мягкими тканями, и нет никаких признаков потери костной массы, за исключением физиологического ремоделирования кости. Периимплантит – это патологическое состояние, которое связано с зубным налетом и поражает ткани, окружающие зубные имплантаты. Он характеризуется воспалением слизистой оболочки вокруг имплантата и последующей увеличивающейся потерей опорной кости³. Основным этиологическим фактором для инициации и прогрессирования расстройства является нарушение биопленки околоимплантной бляшки⁴. Многочисленные исследования периимплантных заболеваний показывают, что распространенность периимплантного мукозита (ПИМ) колеблется от 9,7% до 64,6%, в то время как распространенность периимплантита (Р) колеблется от 4,7% до 45%⁵.

В то время как накопление зубного налета является основным этиологическим фактором, вызывающим периимплантит, его лечение осложняется разнообразными топографическими характеристиками имплантатов. Основой нехирургического лечения периимплантита является управление инфекцией путем санации поверхности имплантата и устранения прилипшей биопленки для снижения бактериальной нагрузки ниже болезнетворного порога ^6,7. Сложная микро- и макротопография титановых границ раздела и анатомия костных дефектов ограничивают обеззараживание поверхности. Оценена эффективность различных механических (кюретки, ультразвуковые аппараты, воздушно-порошковая абразивизация, титановые щетки), химических (лимонная кислота, хлоргексидин, противомикробные препараты) и физических (лазер, фотодинамическая терапия) методов обеззараживания в комбинации⁸. Современные исследования показывают, что комбинированное использование нехирургических методов вмешательства при периимплантите более эффективно, чем только санация⁹. Включение химических противомикробных препаратов или местных/системных антибиотиков в механическую терапию продемонстрировало значительную эффективность; Тем не менее, эти вмешательства могут привести к возможным неблагоприятным последствиям¹⁰. По мере развития лазерных технологий стоматологические лазеры становятся все более популярными из-за их противоинфекционного, детоксикационного и удобного для пользователя воздействия на поверхности имплантатов^10,11.

Пик поглощения, режим работы аппарата и свойства тканей влияют на увеличение тепла при лазерном облучении. Важнейшее доклиническое исследование показало, что повышение температуры до 50 °C в течение 1 минуты вызывало повреждение сосудов, в то время как повышение температуры до 60 °C приводило к прекращению кровотока и последующему некрозу^{костей.} Исследование in vitro показало, что уже через 10 секунд облучения диодным лазером поверхности имплантатов могут нагреваться выше порога безопасности кости (10 °C). Жизнеспособность костей может быть нарушена повышением температуры всего на 10 °C¹³.

Многочисленные недавние исследования были сосредоточены на изучении благотворного влияния лазеров в этой области 14,15,16,17,18. Различные длины волн лазера демонстрируют значительное антибактериальное воздействие и безопасность на поверхностях имплантатов при применении соответствующих параметров. Ряд переменных, включая интенсивность, частоту и длину волны, влияют на эффективность лазерного лечения. Несколько исследований продемонстрировали бактерицидный эффект различных длин волн лазеров, включая CO₂, Er:YAG, Er,Cr:YSGG и различные диодные лазеры, что позволяет выявить благотворное влияние различных лазеров в лечении периимплантита. Аоки и др. 19,20,21. Из их обзора был сделан вывод о том, что применение лазера облегчает очистку поверхности как при нехирургическом, так и при хирургическом лечении периимплантатов, включая регенеративную терапию, и способствует заживлению за счет активации окружающих клеток тканей^.

Диодные лазеры обладают способностью оказывать бактерицидное воздействие на поверхности имплантатов, не затрагивая рисунок поверхности имплантата. Когда дело доходит до лечения периимплантита, диодный лазер может быть правильным решением, потому что он способствует заживлению тканей пародонта 23,24,25.

Эрбий, легированный хромом: иттриевый, скандий, галлий, гранатовый (Er,Cr:YSGG) лазеры проявляют эффективные свойства для уничтожения биопленки и обеззараживания поверхностей имплантатов¹¹. Сильные бактерицидные эффекты и свойства регенерации кости были продемонстрированы эрбиевыми лазерами без причинения механических повреждений благодаря их свойствам, приводимым в действие водой^11,14.

Существует нехватка данных об изменениях, вызванных лазерным облучением титановых имплантатов. Кроме того, еще предстоит определить окончательную методологию облучения титановых поверхностей, охватывающую такие параметры лазера, как мощность и время применения. Предыдущие исследования показали, что применение лазера Er,Cr:YSGG¹⁶ не оказывало влияния на изменение температуры, однако исследования диодного лазера превышали¹³ и не превышали^16,26 критического значения. Различные результаты влияния лазерной обработки на величину Ra поверхности титана доступны в литературе^18,27. Нулевая гипотеза исследования заключается в том, что не будет никакой разницы между лазерами Er,Cr:YSGG и диодными лазерами с точки зрения изменения температуры и шероховатости титановых поверхностей при использовании. Это исследование было направлено на определение безопасных рабочих параметров путем мониторинга шероховатости поверхности и колебаний температуры титанового материала с использованием Er, Cr:YSGG и диодных лазеров при различных временных и мощных настройках. Оценка изменения температуры проводилась с помощью термопары, шероховатость поверхности оценивалась с помощью профилометра, а поверхностные изменения анализировались с помощью методов СЭМ и АСМ.

ПРИМЕЧАНИЕ: Титановые цилиндры, изготовленные из того же материала, что и обычные имплантаты, и предназначенные для имитации поверхности имплантата с помощью технологии SLA, имеют высоту 10 мм и диаметр 5 мм. Полость размером 7 мм в глубину и 3 мм в ширину расположена в центре цилиндров (рис. 2). Ширина 3 мм уменьшается до 1 мм в самой глубокой точке. Измерение шероховатости поверхности стандартных имплантатов с помощью профилометра не представляется возможным. Удалось оценить эффективность лазера, нанесенного на плоскую поверхность диаметром 5 мм в верхней части титанового цилиндра, разработанного производителем, с использованием того же материала, который имитирует поверхность имплантата. Кроме того, для измерения изменений температуры от центра цилиндра была создана канавка глубиной 7 мм и шириной 3 мм от центра нижней поверхности титанового цилиндра к глубине цилиндра, где будет размещен наконечник термопары. Эта канавка позволяет оценивать изменение температуры обрабатываемой поверхности изнутри цилиндра, а не в зависимости от внешней поверхности. Трехмерные визуальные эффекты были получены путем анализа плоских поверхностей специально изготовленных титановых цилиндров с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ). Диод 940 нм (0,8 Вт²⁸, 1,3 Вт²⁹, 1,8 Вт³⁰) и 2,780 нм лазеры Er,Cr:YSGG (1,5 Вт³¹, 2,5 Вт³¹, 3,5 Вт³²) были использованы при трех различных мощностях в соответствии с рекомендациями компании, и было сформировано 12 групп с временем приложения 20 с и 40 с каждая. После нанесения была добавлена контрольная группа для оценки шероховатости. Подставка с опорой для пальцев была напечатана на трехмерном принтере, чтобы цилиндр Ti оставался стабильным во время нанесения (Таблица материалов).

1. Размер выборки

1. Рассчитайте размер выборки с помощью анализа мощности программы G*Power. Минимальное количество проб для каждой группы определяли как n=8 выборок для изменения температуры с величиной эффекта d: 0,6906, стандартным отклонением 16,8, мощностью: 0,80 и α: 0,05.
   ПРИМЕЧАНИЕ: В данном исследовании в качестве лазерной системы был использован лазер Er,Cr:YSGG, оснащенный диодным лазером с длиной волны 940 нм с наконечником диаметром 300 мкм (наконечник e3) и упругим наконечником RFPT5-14 с углом наклона 360° (диаметр 580 мкм и длина 14 мм) (Рисунок 1).

Рисунок 1: Используемые приборы и оборудование. (A) Диодный лазер, (B) Er,Cr:YSGG лазер, (C) наконечник E3, (D) наконечник RPTF5-14. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

2. Определение рабочих групп

1. Возьмите рекомендуемую ватту лазеров для применения в кармане при периимплантатном мукозите в качестве идеального условия использования. Кроме того, включите одно более низкое и одно большее значение в исследуемые группы относительно рекомендуемого Вт. Здесь используются следующие значения: 1,5 Вт и 3,5 Вт для Er, Cr:YSGG и 0,8 Вт и 1,8 Вт для диодного лазера.
2. Определите время применения как 20 с и 40 с, чтобы оценить влияние времени работы на изменение температуры. Учебные комиссии приведены в таблице 1.

Таблица 1: Информация об учебных комиссиях.

3. Подготовка экспериментальной установки

1. С помощью программы Rhinoceros (3D графика и дизайн) спроектируйте подставку для цилиндров в 3D с полостью немного диаметром 10 мм и толщиной 5 мм.
   1. Откройте приложение. Нарисуйте круг диаметром 10 мм. Уменьшите окружность на 50% от одной оси, чтобы создать эллипс. Нажмите Extuder и поднимите эллипс в третьем измерении.
   2. Снова нарисуйте круг для поддержки пальцев. Поднимите второй круг в третьем измерении с помощью ключа экструдера. Сделайте высоту меньше первого круга.
   3. Просверлите отверстие диаметром 10 мм на эллиптическом чертеже с помощью булевой команды. Для поддержки термопары создайте L-образную линию с помощью команды Sweep 1 и создайте 3-й размер.
   4. Нарисуйте квадрат, увеличьте его в 3-м измерении с помощью команды экструдера и создайте основу. После печати рисунка нанесите силикон вокруг отверстия, куда придет цилиндр Ti, и высушите его. Это позволит удерживать цилиндр на месте во время применения лазера.
2. Доведите закрытое помещение с кондиционером до температуры 27 °C. Зафиксируйте подставку, на которой будут закреплены баллоны, посередине пластиковой ванны с помощью двустороннего скотча.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Вставьте цилиндр Ti, выдавите воздух на поверхность.
3. Поместите термопару термометра в полую часть цилиндра Ti, помещенного в его паз на подставке.
4. Подготовьте хронометр, чтобы отслеживать время нанесения. Записывайте градусы по 3-му наблюдателю и отслеживайте время с помощью секундомера.

4. Экспериментальная методика

1. Во время применения лазера надевайте защитные очки для безопасности практикующего врача. Вставьте наконечник RPTF5-14 для лазера Er,Cr:YSGG. Вставьте наконечник E3 для диодного лазера.
2. Включите лазер Er,Cr:YSGG. Выберите Perio Closed Mode. Применяйте лазеры мощностью 1,5 Вт, 2,5 Вт и 3,5 Вт в течение 20 с и 40 с каждый. Имеется 96 цилиндров Ti с лазерной обработкой. Облучайте цилиндр Ti только одним типом лазера, мощностью один ватт и один раз.
3. Включите диодный лазер. Выберите режим Perio Pocket Mode. Подайте лазер мощностью 0,8 Вт, 1,3 Вт и 1,8 Вт на 20 с и 40 с каждый.
4. Пусть 3-й наблюдатель запустит таймер при запуске лазера. Предупредите его/ее, когда время истечет.
5. Прикладывайте лазерный наконечник под углом 15° к поверхности, в контакте, зигзагообразно по всей поверхности в течение запланированного времени.
6. Обратите внимание на начальные и конечные значения температуры во время нанесения. Вычтите значение начальной температуры из значения конечной температуры. Рассчитайте изменение температуры.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Обратите внимание на значения изменения температуры в общей сложности для 12 групп, 6 Er, Cr:YSGG и 6 диодных лазерных групп.
7. Храните образцы в прозрачных пакетах с написанными на них номерами групп.

5. Двухмерная и трехмерная визуализация материалов

1. Выполняйте анализ с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и атомно-силового микроскопа (АСМ) для оценки и демонстрации изменений в морфологии поверхности титанового цилиндра.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Использовался инструмент FEI Quanta FEG 250.
2. Не покрывайте образцы перед помещением в SEM. Существует 13 групп, в том числе 1 контрольная группа, 6 групп диодного лазера и 6 групп лазеров Er,Cr:YSGG. Для контрольной группы не проводите обработки, только получение изображений поверхности с помощью АСМ и СЭМ.
3. Случайным образом выберите по одному баллону из каждой из 13 исследуемых групп. Вставьте их в устройство SEM. Обратите внимание на расположение на платформе и код образца, чтобы избежать смешивания образцов.
4. Поместите цилиндр Ti в устройство SEM плоской поверхностью вверх. Выполняйте анализы в режиме низкого вакуума. Во время анализа установите давление в камере на 60 Па.
5. Когда устройство будет полностью готово, записывайте изображения с увеличением 250x, 1000x и 5000x из случайной точки на плоской поверхности. Повторите эту процедуру для всех образцов.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Когда устройство SEM завершит уборку, оно будет готово к сбору изображений.
6. Для измерения АСМ случайным образом выберите по одному цилиндру Ti из каждой исследуемой группы. Выполняйте измерение в режиме нарезания резьбы.
   1. Поместите цилиндр Ti в прибор АСМ. Поместите верхнюю крышку так, чтобы кончик инструмента находился над образцом. Убедитесь, что красный свет от окна на приборе находится на поверхности, которую нужно изобразить.
   2. Установите напряжение на 2. Переместите наконечник ближе к образцу с помощью кнопки автоматической посадки. Запустите сканирование, нажав кнопку «Начать сканирование ».
7. Сделайте цифровое изображение размером 5 мкм x 5 мкм для каждого образца и запишите его с медленной скоростью сканирования (1 Гц). Записывайте изображения, полученные с помощью инструмента АСМ с плоских поверхностей цилиндров Ti. Прибор АСМ визуализирует площадь 25^мкм2 .

6. Измерение шероховатости поверхности

ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь использовался прибор Surftest SJ 201, Mitutoyo, Tokyo, Japan.

1. Установите разрешение профилометра на 0,01 мм, поперечную длину на 3,0 мм и диаметр алмазного фиксирующего наконечника на 5 мкм. Установите скорость измерения на 0,5 мм/с, чтобы определить значение Ra.
2. Зафиксируйте цилиндр Ti с помощью держателя, используйте пресел и зафиксируйте цилиндр Ti, удерживая его от боковой поверхности. Поместите стрелку профилометра в контакт с поверхностью Ti.
3. Нажмите кнопку «Пуск». Сохраните найденное значение Ra. Повторите измерение 5 раз в разных направлениях на плоской поверхности каждого цилиндра (Рисунок 2). Чтобы добиться различных направлений, перемещайте цилиндр Ti вокруг себя с помощью преселла. Повторите для всей длины цилиндра Ti.

Рисунок 2: Блок-схема учебных групп. (1A) Ti цилиндр вид сбоку, (1B) вид сверху, (1C) вид снизу Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

7. Статистический анализ

1. Выполните статистический анализ с помощью программы статистического пакета SPSS-Windows и примените тесты Краскела-Уоллиса и Манна-Уитни. Установите уровень статистической достоверности на уровне 95% (α = 0,05).

При оценке, основанной на времени нанесения 20 секунд и 40 секунд, наблюдалась статистически значимая разница. Наблюдалось, что изменение температуры на поверхностях цилиндров, применяемых лазером на 40 с, было больше, чем на 20 с лазере (p=0,037; Рисунок 3).

Рисунок 3: Изменение температуры в зависимости от времени для всех образцов. Строки, идущие вверх и вниз от коробки, показывают минимальное и максимальное значения данных. Горизонтальная линия внутри поля представляет медиану данных. Круглые отметки являются выбросами.
a = Статистически значимая разница по сравнению с группой 40 с. (стр<0,05)
 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Мы проанализировали изменение температуры, разделив их на две группы в зависимости от типов лазеров (Er, Cr:YSGG и диод). Наблюдалось, что изменение температуры в цилиндрах Ti с использованием диодного лазера было больше, чем в цилиндрах с использованием лазера Er,Cr:YSGG. Полученные результаты являются статистически значимыми (p=0,001; см. рис. 4). При оценке цилиндров из титана, протестированных только для применения диодным лазером, результаты показали, что применение диодного лазера в течение 40 с дало значительно более высокие результаты по сравнению с применением в течение 20 с при всех значениях Вт (p < 0,001; Рисунок 4). Красная линия в квадрате на рисунке указывает на медианное значение. Столбцы вверху и внизу указывают на максимальные и минимальные значения температуры.

Иллюстрация 4: Изменение температуры по типам лазеров и времени для всех образцов. Строки, идущие вверх и вниз от коробки, показывают минимальное и максимальное значения данных. Горизонтальная линия внутри поля представляет медиану данных. Круглые отметки являются выбросами.
a = Статистически значимая разница по сравнению с диодной группой. (стр<0,05)
b= Статистически значимая разница по сравнению с диодным лазером 40 с. (p<0,05)
Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Последняя статистическая оценка изменения температуры была проведена на основе значения Вт. Значимые различия наблюдались при исследовании только значений Вт (p < 0,001) и Ватт-времени (p < 0,001) в группах, использовавших лазер Er,Cr:YSGG. При применении лазера Er,Cr:YSGG было замечено, что время само по себе не оказывает существенного влияния на изменение температуры (p = 0,959). При оценке изменения температуры во всех цилиндрах Ti, подвергшихся воздействию диодного лазера, с учетом переменных Watt, time и Watt-time, наблюдалась статистически значимая разница (p < 0,05). Температурный диапазон групп диодных лазеров с подачей 1,8 Вт на поверхности цилиндров Ti был заметно больше, чем в группах диодных лазеров с подачей 0,8 Вт (p = 0,006; Рисунок 5).

Рисунок 5: Комбинированный температурный анализ. Анализ проводился для типов Er, Cr:YSGG и диодного лазера по ваттам и времени. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Визуальный анализ

На изображениях СЭМ во всех группах наблюдалась пористая структура размером в микрон, что является ожидаемым внешним видом поверхностей имплантатов, подвергнутых пескоструйной обработке и с кислотной шероховатостью. При 5000-кратном увеличении обработанные лазером титановые поверхности показали видимое расширение пор микронного размера по сравнению с контрольной группой (красные круги). При увеличении 250x и 1000x титановые поверхности, обработанные Er, Cr:YSGG, и диодные лазеры в течение 40 с показали большее плавление, чем те, которые обрабатывались в течение 20 с (рис. 6). На изображениях АСМ распределение поверхностных вмятин в контрольной группе было более однородным, чем в группах, обработанных лазером (рис. 7, рис. 8). Поскольку изображения АСМ визуализировали только очень маленькую площадь плоской поверхности титанового цилиндра в 25^мкм2, мы не смогли получить подробный результат обо всей поверхности.

Рисунок 6: Изображения SEM всех исследовательских групп. Группы 6-диодных лазеров обозначены как D1-D6, в то время как группы лазеров 6 Er,Cr:YSGG обозначены как E1-E6. Снимки делаются с увеличением 250x, 1000x, 5000x. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 7: АСМ изображение контрольной группы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 8: АСМ изображения всех исследовательских групп. Группы 6-диодных лазеров обозначены как D1-D6, в то время как группы лазеров 6 Er,Cr:YSGG обозначены как E1-E6. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Результаты шероховатости поверхности

Параметр шероховатости не показал статистически значимой разницы в переменных типа лазера (p = 0,841), Вт (p = 0,900), времени (p = 0,399), а также в оценке типа лазера, Вт и временных переменных вместе (p = 0,924; Рисунок 9).

Иллюстрация 9: Анализ шероховатости по типу лазера, ватт и времени. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Учитывая эти результаты, можно сделать вывод, что Er,Cr:YSGG и диодные лазеры безопасны для обеззараживания титановой поверхности при периимплантатных заболеваниях. Колебания температуры были ниже 10 °C, что указывало на то, что параметры находились в безопасном диапазоне. При этом значение профилометра существенно не изменилось, что свидетельствует об отсутствии недостатков с точки зрения шероховатости поверхности. Изменения лица были обнаружены при анализе изображений, но это не могло быть подтверждено анализом шероховатости. Результаты исследования подтверждают, что используемые параметры лазера находятся в безопасном диапазоне.

a = Статистически значимая разница по сравнению с диодной группой. (стр<0,05)

b= Статистически значимая разница по сравнению с диодным лазером 40 с. (p<0,05)

В настоящее время ведется значительная дискуссия об оптимальном методе обеззараживания поверхностей имплантатов при лечении периимплантита. В предыдущей публикации предлагалось использовать местные или системные препараты, применять лазер, проводить механическую и/или химическую очистку, а также имплантопластику. Результаты нашего исследования показали, что все измеренные температуры поднимаются ниже критического порога безопасности 10 °C¹³. Однако, учитывая, что это исследование in vitro и не всегда может воспроизвести клинические условия, было замечено, что использование лазера Er,Cr:YSGG и диодного лазера вызывало изменения плавления и микропоры в топографии имплантата, в то время как шероховатость поверхности не изменялась.

Использование лазеров Ho:YAG и Nd:YAG³³ для обеззараживания было признано нецелесообразным из-за поверхностных эффектов; однако лазеры³⁴ Er,Cr:YSGG и диодные лазеры¹⁸ были признаны эффективными для этой цели. Диодный лазер усиливает заживление в окружающих тканях за счет экспрессии HBD-2, стимулируемой передачей сигналов TGF-β1. Исследование показало снижение шероховатости поверхности и колонизации P. gingivalis, наряду с увеличением жизнеспособности фибробластов и дифференцировки остеобластов после применения лазера Er,Cr:YSGG зигзагообразным движением на поверхности титана³⁵. Результаты данного исследования показали, что лазер Er,Cr:YSGG не вызывал термических повреждений титановых поверхностей при энергетических установках до 3,5 Вт до 40 с. Этот вывод коррелирует с обзором литературы, опубликованным Smeo et ^al.36, в котором было определено, что эрбиевые лазеры могут оказывать антибактериальное воздействие без превышения критического температурного порога при использовании с правильными параметрами лазера.

Параметры диодного лазера с длиной волны 940 нм в этом исследовании составляли 0,8 Вт, 1,3 Вт и 1,8 Вт, что включало различную выходную мощность и время облучения 20 с и 40 с¹³. В двух различных исследованиях, оценивающих использование диодных лазеров на титановых поверхностях, в качестве времени применения использовались 20 с³⁷ и 40 с³⁸. Аналогичным образом, лазеры Er,Cr:YSGG, применяемые на титановых и зубчатых поверхностях, применялись с временами применения 20 с³⁹ и 40 с⁴⁰. В одном исследовании диодный лазер превысил критическую температуру за 18 секунд¹³. При применении диодного лазера рекомендуется избегать длительного воздействия на поверхность корня для предотвращения термического повреждения пульпы (критический порог 5,6 °C)^28,41. В исследовании, оценивающем влияние использования различных лазеров на изменение температуры титановых поверхностей, сообщалось, что Er:YAG, CO2, Nd:YAG и диодные лазеры не превышают критического изменения температуры в 10°C в резервуаре для воды⁴². Аналогичным образом, в этом исследовании группы диодных лазеров с длиной волны 940 нм генерировали значительно более быстрое повышение температуры; Однако конечные значения температуры оказались ниже критического порога. При использовании диодного лазера с длиной волны 940 нм повышение температуры может быть уменьшено за счет выбора уменьшенной выходной мощности и минимизации времени облучения. Эти результаты указывают на положительную связь между увеличенной плотностью мощности/энергии ^13,43,44 и повышенной температурой при отсутствии водяного охлаждения, подчеркивая важность водяного охлаждения при облучении, подобном лазеру Er,Cr:YSGG ^16,45.

Механическая и 3D-оптическая (контактная и бесконтактная) профилометрия являются наиболее популярными методами in vitro для количественного измерения нанотопографии стоматологического материала и шероховатости поверхности имплантата, в то время как СЭМ-изображения являются золотым стандартом^{качественной оценки.} Измерение шероховатости с помощью контактного профилометра может привести к повреждению поверхности и привести к неточным измерениям⁴⁶. В то время как СЭМ-визуализация не смогла облегчить количественный и качественный анализ образцов, АСМ-изображения могли предоставить количественную информацию с точки зрения шероховатости поверхности и 3D-глубины47. На поверхностях имплантатов после лазерной обработки отмечены морфологические изменения, характеризующиеся увеличением диаметра микропор, морфологией расплавления, повышенной распространенностью ямчатых микропор по сравнению с контрольной группой. В этих экспериментальных условиях на поверхности цилиндра Ti в ходе анализа СЭМ были выявлены поверхностные изменения. Кроме того, на эти изменения влияли тип лазера, используемая мощность и время, затраченное на лазерное облучение. Авторы согласились с выводом о том, что уровни поверхностных повреждений и времени в лазерах на диодах¹⁸ и Er,Cr:YSGG ^21,48 коррелируют с увеличением мощности. Дальнейшие исследования должны выяснить, имеют ли эти изменения терапевтическое значение.

Шероховатость поверхности зубного имплантата, также известная как микротопография, является решающим фактором, влияющим на остеоинтеграцию. В недавнем исследовании титановые поверхности обрабатывались по четырем различным протоколам. Поверхность титана и мезенхимальные стволовые клетки были сохранены на поверхности, обработанной лазером, а результаты адгезии стволовых клеток были лучше, чем при использовании других методов (Ti-Ni brush, Air-flow и dental bur)⁴⁹. Все значения Ra исследуемого цилиндра Ti были снижены при лазерном облучении; Тем не менее, статистически значимых различий до и после облучения не наблюдалось. Облучение диодным лазером снижало шероховатость поверхности за счет плавления поверхности титана при использовании более высоких уровней мощности. Эти результаты согласуются с предыдущим исследованием Stübinger et ^al.50, в котором диодный лазер с длиной волны 810 нм использовался для обеззараживания поверхности имплантата и не показал существенного влияния на поверхность, что противоречит результатам исследования, проведенного Kim et ^al.51 и Rezeka et al.17 с использованием длины волны 940 нм при обработке мощностью 2 и 3 Вт и наблюдалось увеличение шероховатости поверхности при лазерном применении.

Данное исследование ограничено отсутствием клеточного и микробиологического тестирования. Целью настоящего исследования является оценка топографических изменений в цилиндре Ti после облучения диодом и лазерным излучением Er,Cr:YSGG; Тем не менее, биологические последствия различных методов лечения требуют дальнейших исследований in vitro и in vivo . Еще одним ограничением является то, что при статистическом анализе шероховатости поверхности, проводимом в данном исследовании, используются только данные профилометра. Подход АСМ оказался эффективным в оценке эффективности двух типов лазеров, часто используемых в стоматологии.

Выводы

В нашем исследовании ни одно из повышений температуры не превысило физиологического порога в 10 °C. Следовательно, статистически значимые различия температур считались клинически незначимыми. Тип и мощность лазера существенно не влияли на РА; таким образом, облучение диодным лазером мощностью 0,8, 1,3 и 1,8 Вт и лазером Er,Cr:YSGG мощностью 1,5 Вт, 2,5 Вт и 3,5 Вт в течение 20 с и 40 с может очистить поверхность Ti без повреждений. Тем не менее, эти результаты были проведены in vitro, и для проверки результатов этого исследования потребуются клинические испытания. В настоящем исследовании изучались различные методики, моделирующие клинический сценарий санации имплантатов.

У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.

Титановые цилиндры, использованные в исследовании, были изготовлены компанией Naxis Implant.