All-Poly-Crystalline Ceramics Nd:YAG/Cr4+:YAG Monolithic Micro- Lasers with Multiple-Beam Output
E r :YAG Lasers
Transcript of E r :YAG Lasers
Diplomarbeit
Therapie von Dentinhypersensibilitäten
unter Berücksichtigung des Er:YAG Lasers
Eine Literaturarbeit
eingereicht von
Ursula Hersch
zur Erlangung des akademischen Grades
Doktorin der Zahnheilkunde
(Dr. med. dent.)
an der
Medizinischen Universität Graz
ausgeführt an der
klin. Abt. für Zahnerhaltung
unter der Anleitung von
Univ.-Prof. Dr. Karl Glockner
Graz, 21.09.2015
1
Eidesstaatliche Erklärung
Ich erkläre ehrenwörtlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde
Hilfe verfasst habe, andere als die angegebenen Quellen nicht verwendet habe und die
den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche
gekennzeichnet habe.
Graz, am 21.09.2015 Ursula Hersch eh
2
VORWORT
Der empfindliche Zahnhals (Dentinhypersensibilität) ist ein häufig beobachtetes
Problem in jeder Zahnarztpraxis. Dentinhypersensibilitäten (DHS) beeinträchtigen
das Wohlempfinden der betroffenen Patiententeilweise stark und stellen für die
Zahnärzteoft eine große Herausforderung dar, zumal für die Therapie eine Vielfalt
an Behandlungsmethoden zur Verfügung steht.
Das Wissen über die Entstehung dieser Erkrankung und deren klinisches
Erscheinungsbild sind wesentlich für die richtige Diagnosestellung und in weiterer
Folge für die Therapiewahl. Die Vielzahl an Therapiemöglichkeiten optimal zu
nutzen setzt Kenntnisse über die gesamte Bandbreite der konventionellen, aber
auch speziellen Therapien voraus. Das Verstehen chemischer Eigenschaften von
medizinisch wirksamen Substanzen ist Voraussetzung für einen korrekten und
effektiven Einsatz in der Therapie. Der Einsatz von Lasern im medizinischen
Bereich setzt nicht nur die Kenntnis und Einhaltung der gesetzlich
vorgeschriebenen Maßnahmen zum Schutz von PatientIn, Personal und
BehandlerIn voraus, ebenso sollten Begriffe wie Emission und Absorption,
Frequenz und Wellenlänge, Energieniveau und vor allem Leistungsdichte und
Laserstrahlleistung unbedingt von jedem/jeder Laseranwender/-in verstanden
worden sein, um eine Fehlbenutzung des Lasers und einen daraus folgenden
Schaden zu vermeiden. (Berlien H.P., 2000 S. II-2.3. S.3)
An dieser Stelle sei erwähnt, dass neben dem Er:YAG-Laser der CO2-Laser, ein
Gaslaser, in der Zahnmedizin einen hohen Stellenwert einnimmt. Insbesondere
zur Behandlung von Präkanzerosen im Mund-, Kiefer- u. Gesichtsbereich kommt
er häufig zum Einsatz. Sowohl Er:YAG als auch CO2-Laser, sowie Therapien mit
Softlasern werden an der Medizinischen Universität Graz mit gutem Erfolg
eingesetzt.
3
Danksagungen
An erster Stelle möchte ich meinem Sohn Ben danken, der sich durch seine
Zuverlässigkeit und Selbstständigkeit ausgezeichnet hat und mir dadurch die teils
anstrengende Studienzeit erleichtert hat.
Großer Dank geht an meine Eltern, meinen Großvater und meine Tante, die mir durch
finanzielle Unterstützung das Studium ermöglicht haben.
In Gedenken an meine Großmutter möchte ich auch ihr an dieser Stelle für die
Ermutigungen mein Ziel beharrlich zu verfolgen speziell danken
Ich bedanke mich bei allen Vorgesetzten und Kollegen der Medizinischen Universität
Graz, die mir das fachliche Wissen und praktische Können für meinen zukünftigen Beruf
vermittelt haben. Insbesondere gilt mein Dank Herrn Univ.-Prof. Dr. Walther
Wegscheider, Herrn Univ.-Prof. DDr. Norbert Jakse, Herrn Univ.-Prof. Dr. Karl Glockner
und Frau Ass. Prof. Dr. Margit Pichelmayer. Allen Mitarbeitern der Zahnklinik Graz, die
mich während meiner Praktikumszeit bei meinen Tätigkeiten am Patienten tatkräftig
unterstützt haben, möchte ich ebenso herzlich danken.
Ein besonderer Dank geht auch an Herrn Dr. Thomas Frühwirth, der mich über viele
Jahre im Studium der Zahnheilkunde oft motivierte, ermutigte und mich an seinem
Wissen und seiner Erfahrung als Zahnarzt großzügig teilhaben ließ.
Zuletzt sage ich „Danke“ an jeden, der mich in irgendeiner Weise während meiner
Ausbildung unterstützt hat auch wenn hier nicht alle namentlich erwähnt werden
können.
4
Inhaltsverzeichnis
1.: ZUSAMMENFASSUNG……………………………………………………………...6
1.: ABSTRACT (English) ..……………………………………………………………...7
2.: EINLEITUNG …………………………………………………………………………8
2.1.: DENTINHYPERSENSIBILITÄTEN ………………………………………8
2.1.1.: Ätiologie …………………………………………………………...8
2.2.2.: Ursachen ………………………………………………………...10
2.1.3.: Klinik ……………………………………………………………...11
3.: MATERIAL/METHODIK …………………………………………………………...13
3.1.: FLOURIDE ………………………………………………………………...13
3.1.1.: Chemische Grundlagen ………………………………………..13
3.1.2.: Anwendung in der Zahnheilkunde ……………………………15
3.1.3.: Toxizität – chronische und akute ……………………………...16
3.2.: LASERTECHNOLOGIE ………………………………………………….17
3.2.1.: Einführung/physikalische Grundlagen ……………………….17
3.2.2.: Laserarten ……………………………………………………….24
3.3.: ER:YAG LASER …………………………………………………………..27
3.3.1.: Technische Grundlagen/Wirkweise …………………………..27
3.3.2.: Einsatz in der Zahnheilkunde …………………………………28
4.:ERGEBNIS …………………………………………………………………………..33
4.1.: KONVENTIONELLE THERAPIE ……………………………………….33
4.2.: SPEZIELLE THERAPIE MIT Er:YAG – LASER ……………………....44
5.: DISKUSSION ……………………………………………………………………….47
6.: CONCLUSIO ………………………………………………………………………..49
LITERATUR-/QUELLENANGABE ……………………………………………………50
5
ABBILDUNGS- und TABELLENVERZEICHNIS
Abbildung 1 [Quelle: Schroeder et al.]..................................................................8
Abbildung 2 [Quelle: Berlien et al.]………………………………………………....18
Abbildung 3 [Quelle: Trautwein et al.]……………………………………………...19
Abbildung 4 [Quelle: Berlien et al.]………………………………………………....22
Abbildung 5 [Quelle: Berlien et al.]………………………………………………....22
Abbildung 6 [Quelle: Berlien et al.]………………………………………………....23
Abbildung 7 [Quelle: Berlien et al.]………………………………………………....23
Abbildung 8 [Quelle: Berlien et al.]………………………………………………....24
Abbildung 9 [Quelle:Bamise et al.]……………………………...…………………..38
Abbildung 10 [Quelle: Bamise et al.]………………………………………………...38
Abbildung 11 [Quelle: 3M® Espe]…………………………………………………....40
Abbildung 12 [Quelle: Botzenhart et al.]…………………………………………....44
Tabelle 1…………………………………………………………………………………25
Tabelle 2…………………………………………………………………………………26
Tabelle 3…………………………………………………………………………………26
Tabelle 4…………………………………………………………………………………28
Tabelle 5………………………………………………………………………………... 43
6
1. ZUSAMMENFASSUNG
Einleitung: Dentinhypersensibilitäten (DHS) sind definiert als kurzer, heftiger
Zahnschmerz, ausgehend von freiliegendem Dentin als Reaktion auf einen Reiz,
der keiner anderen Form von Zahndefekten oder Pathologien zuzuschreiben ist
(Aranha A.C., 2011). DHS gehören in Zahnarztpraxen zu den am meisten
beobachteten schmerzhaften und chronischen Beschwerden. (Aranha C.C., 2011)
Eine Vielzahl unterschiedlichster Ursachen, teils beeinflussbar aber auch nicht
beeinflussbare Faktoren, werden in der Literatur beschrieben. Material/Methodik:
Die Effekte von Fluoriden auf Schmelz und Dentin sind schon lange und anhand
einer großen Anzahl an Studien belegt. Als Zusatz in Zahnpasten,
Mundspülungen, Gelen und Lacken stehen sie für den häuslichen Gebrauch zur
Unterstützung der Therapie von empfindlichen Zahnhälsen zur Verfügung. In
office kommen meist Präparate mit einer wesentlich höheren Konzentration zur
Anwendung. Laser werden neben anderen Anwendungen in der Zahnheilkunde
auch zur Behandlung von Dentinhypersensibilitäten verwendet. Aufgrund seiner
physikalischen Eigenschaften wird speziell zu diesem Thema häufig der Er:YAG
Laser in der Literatur beschrieben. Ergebnisse: Sowohl Entstehung als auch
Progression sind weitestgehend vermeidbar und so steht die Prävention an erster
Stelle der (konventionellen) Therapiemethoden. Für die non invasive Therapie
steht mittlerweile eine Vielzahl an desensibilisierenden Substanzen mit
unterschiedlichen Wirkmechanismen und teils guter, anhand zahlreicher
Untersuchungen belegter, langanhaltender Wirkung zur Verfügung. Mehrere
Vergleichsstudien kamen zu dem Ergebnis, dass Desensitizer mit HEMA einen
länger anhaltenden desensibilisierenden Effekt aufweisen als die Fluoride. Die
Anwendung von Lasern bei Dentinhypersensibilität wird bereits länger untersucht
und zeigt für die Anwendung von Er:YAG-Laser gute Ergebnisse. Conclusio: Die
gute Wirksamkeit von Fluoriden ist schon lange bekannt und so sind sie ein fixer
Bestandteil in der Therapie von sensiblen Zahnhälsen. Neuere Produkte mit
HEMA als Wirkstoff zeigen jedoch einen wesentlich länger anhaltenden Effekt und
sind daher in der konventionellen Therapie eine gute Alternative. Als spezielle
Therapieform ist der Er:YAG aufgrund der Ergebnisse wiederum durchaus als
Alternative zu den konventionellen Therapien zu sehen.
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1. ABSTRACT
Introduction: Dentinehypersensitivity (DHS) is a common complaint in adults.
Dentinhypersensitivity is defined as a short, sharp toothpain arising from exposed
dentine in response to a stimulus that cannot be ascribed to any other form of
dental defect or pathology (Aranha A.C., 2011) It is one of the most painful and
chronic problems reported in dental offices (Aranha C.C., 2011) A variety of
diverse causes, partly influenced, but also factors beyondt heir control, is
described in the literature. Method and Materials: The effects of fluoride on
enamel and dentine are occupied for a long time and on the base of a large
number of studies. As an additive in toothpastes, mouthwashes, gels and
varnishes they are available for homeuse to support the treatment of sensitive
teeth. In office there are mostly products with a much higher dosage for use.
Among other applications in dentistry Lasers are also used for the treatment of
DHS. Because of ist physical properties the Er:YAG laser is often described in the
literature specifically on this topic. Results: A correct diagnosis and the
identification of predisposing factors establish the base for an adequate therapy.
Formation and progression are both preventable and so prevention is the top
priority of the (conventional) therapeutic measures. Several comparative studies
conclude that Desensitizer which contain HEMA have a longer lasting
desensitizing effect than fluorides. The use of lasers in the treatment of
dentinehypersensitivity is examined for a longer time and shows good results for
Er:YAG-Laser. Conclusion: The effectiveness of fluorides has been known since
a long time and so they are an integral part in the treatment of sensitive tooth.
Newer products with HEMA as an active ingredient show a much longer lasting
effect and so they are a good alternative in conventional therapy. As a special
form of therapy because of ist results the Er:YAG is an alternative to conventional
therapies.
8
2.: EINLEITUNG
2.1.: DENTINHYPERSENSIBILITÄTEN
2.1.1.: Ätiologie
Dentin besitzt eine sehr hohe nozizeptive Sensibilität (Gängler P., 2005; 2. Auflage
S. 42). Aus dem subodontoblastischen Nervenplexus (Raschkowscher
Nervenplexus), der den Pulpanerven entspringt, gelangen Zweige sensibler
Nervenfasern zu den Odontoblasten im Prädentin. Diese setzen sich über die
odontoblastischen Fortsätze in die peripheren Anteile des Dentins (Manteldentin)
fort. Jene Fortsätze verlaufen in Kanälen (Dentintubuli), welche mit Dentinliquor
gefüllt sind. [Abb.1]
Abbildung 1 Quelle: Schroeder et al.
Rasterelektronenmikroskopische Ansicht (Vergrößerung.: 360x) der peripheren Verzweigungen der Odontoblastenfortsätze und Tubuli im zirkumpulpalen Dentin (ZPD) und im Manteldentin (MD) bis an die Schmelz (S) – Dentin – Grenze. Einsatz: Ansicht der Tubulusverzweigungen (Vergrößerung.: 3800x)
(Schroeder, 2000; 5. Auflage S. 94)
9
Physiologischerweise ist das gesamte Manteldentin in dem den ständigen
mechanischen, chemischen und/oder thermischen Reizen der Mundhöhle
ausgesetzten Bereich der Zahnkrone von Schmelz bedeckt. Die Grenze zur
Wurzel im Zahnhalsbereich, die sog. Schmelz-Zement-Grenze, wird zur Gänze
von Gingivagewebe umgeben. Unter diesen Bedingungen werden jegliche Reize
am vitalen Zahn zwar wahrgenommen, jedoch nicht als schmerzhaft empfunden.
Schmelzdefekte etwa durch Abrasion, Attrition, Erosion oder sog.
„keilförmigen Defekten“, welche durch falsches bzw. aggressives Putzverhalten
entstehen können, oder das Fehlen gesunder Gingiva im Bereich der zirkulären
Schmelz-Zement-Grenze durch Rezession (siehe Kapitel 2.2.2.) führt zu
exponiertem Kronen- bzw. Wurzeldentin. Offene Dentintubuli sind folglich den
äußeren Einflüssen direkt ausgesetzt.
Zu der so ausgelösten Hypersensibilität postulierte BRÄNNSTRÖM bereits im
Jahre 1972 die, heute noch weitestgehend anerkannte und in der Literatur häufig
beschriebene, hydrodynamische Theorie. Nach BRÄNNSTRÖM wird durch
chemische und physikalische Reize ein Flüssigkeitsstrom in Gang gesetzt und
über Barorezeptoren zur Pulpa weitergeleitet. (Brännström M., 1972)
Daneben finden sich noch eine Hypothese, die den Odontoblasten selbst als
Rezeptor beschreibt (Transduktionstheorie) und die Theorie der direkten
Innervation (Konduktionstheorie) (Bamise C.T., 2011).
Alle drei Theorien betrachten Dentin und Pulpa als Komplex.
In zahlreichen klinischen Studien wurde festgestellt, dass nicht nur das Vorliegen
offener Dentinkanälchen allein, sondern ebenso die Anzahl der freiliegenden
Tubuli eine wesentliche Rolle für die Ausprägung der Schmerzintensität spielt. An
hypersensiblen Zähnen konnte eine 8mal höhere Anzahl an Dentintubuli pro
Flächeneinheit im Vergleich zu solchen, die keine pathologische Sensibilität
aufwiesen nachgewiesen werden. (Aranha C.C., 2011)
Eine Vielzahl an Ursachen ist für anatomische Veränderungen der Gingiva mit der
Folge exponierten Wurzeldentins und den daraus resultierenden, unterschiedlich
ausgeprägten Hypersensibilitäten zu nennen.
.
10
2.1.2.: Ursachen
Wie bereits oben erwähnt ist eine erhöhte Sensibilität bedingt durch das Freiliegen
von Wurzeldentin, welches unter physiologischen Bedingungen vollständig von
Gingivagewebe bedeckt ist. Ursachen für einen Rückgang bzw. den Verlust von
Saumepithel sind folgende, häufig in Kombination auftretende, Faktoren,
verantwortlich:
a) Endogene Faktoren:
Systemische Erkrankungen (Autoimmunerkr., Diabetes mellitus, HIV)
Genetische Faktoren (Interleukin 1, Syndrome)
HormonelleFaktoren (Osteoporose)
b) Exogene Faktoren:
Hygiene (chronisch-mechanische Traumatisierung durch unsachgemäßen
Gebrauch der Zahnbürste, Zahnpasten mit hohem RDA)
Ernährung (Erosion)
Rauchen
Medikamente
Stress (Attrition durch Bruxismus)
Habits, Piercing
c) Bakterielle Faktoren:
Entzündungsreaktion durch koronale, marginale bzw. subgingivale
Plaqueakkumulation (Gingivitis, Parodontitis)
d) Iatrogene Faktoren:
Kieferorthopädie (zu rasche Zahnbewegungen, zu viel Kraft)
Überstehende Füllungsränder (Begünstigung der Plaqueakkumulation)
Restaurationen deren Ränder nicht exakt an der Präparationsgrenze liegen
Partielle Prothesen (Abrasion durch Halteelemente im marginalen Bereich)
Verletzungen der marginalen Gingiva durch Präparationen
Bleaching (Verätzungen)
Parodontalchirurgie
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e) Sonstige Faktoren:
Einstrahlende Lippen- u. Wangenbändchen
Flaches Vestibulum
Altersbedingter Rückgang (Atrophie)
Morphologie des Alveolarfortsatzes
Morphologie der Gingiva (fragiler SH-Typ, ungünstige Breite keratinisierter
Gingiva)
Okklusales Trauma (selbst keine parodontale Gewebezerstörung, kann
jedoch als Cofaktor für das Fortschreiten destruktiver Prozesse fungieren)
2.1.3.: Klinik
Eine umfangreiche Anamnese zur Symptomatik ist einerseits für die
Differentialdiagnose und andererseits für die Erkennung und Beseitigung
möglicher Ursachen (Putztechnik, Ernährungsgewohnheit, Allgemeinerkrankungen
etc.) unabdingbar.
Die Inspektion zeigt freiliegendes (kariesfreies) Wurzeldentin (Rezession) in
unterschiedlicher Ausprägung. Laut klinischen Studien sind am häufigsten die
Eckzähne und die ersten Prämolaren, gefolgt von den Inzisiven und zweiten
Prämolaren betroffen. Außerdem wird beschrieben, dass Hypersensibilitäten
vermehrt im Oberkiefer auftreten.(Gernhardt C.R., 2011). Die Rezession ist meist
bukkal lokalisiert, seltener auch palatinal, dies führt aber weniger zu erhöhter
Sensibilität.
Unter physiologischen anatomischen und morphologischen Bedingungen ist das
Wurzeldentin vollständig von Gingivagewebe bedeckt. Das Saumepithel der
Gingiva umschließt zirkulär den Zahnhals, ist ca. 2mm hoch und endet apikal an
der Schmelz-Zementgrenze. Jede der Zahnoberfläche anliegende
Saumepithelzelle bildet Hemidesmosomen mit deren Hilfe die Zelle adhäsiv an der
internen Basallamina und über diese an der Zahnoberfläche haftet. (Rateitschak
K.H, 1989 S. 5) Häufig ist der Verlust des Saumepithels mit keilförmigen Defekten
vergesellschaftet.
12
Für die Erfassung des Schweregrades, dies ist für die Wahl einer eventuell
angestrebten chirurgischen Therapie vonnöten, hat sich die Einteilung (Grade I –
IV) nach Miller etabliert.
Durch das freiliegende Wurzeldentin kommt es zu schmerzhaften Symptomen.
Diese sind differentialdiagnostisch von Beschwerden aufgrund insuffizienter
Füllungen, Frakturen oder Traumata bzw. kariesinduzierter pulpitischer
Sensationen abzugrenzen.
Die Schmerzsymptomatik äußert sich, in Abhängigkeit der Anzahl der offenen
Dentintubuli, in leichtem Mißempfinden bis hin zu starken, stechenden oder
ziehenden Schmerzen in Verbindung mit einem mechanischen, thermischen oder
chemischen Reiz. Der Schmerz lässt sich durch den/die Behandler/-in mit der
Sonde (mechanisch) oder einem Luftstrom (thermisch) provozieren und sollte
nach Einwirken des Reizes rasch wieder abklingen.
Radiologisch zeigen sich an der Zahnhartsubstanz keine Auffälligkeiten. Hier kann
jedoch als Ursache für die Rezession(en) ein möglicherweise vorliegender
Attachmentverlust diagnostiziert werden. Dies ist für die weiteren Therapie-
maßnahmen von Bedeutung.
Ein Parodontalstatus gibt Aufschluss über das eventuelle Vorhandensein einer
Parodontalerkrankung als mögliche Ursache für den Verlust von Gingivagewebe.
Diese muss begleitend zur symptomatischen Therapie dementsprechend
behandelt werden.
13
3.: MATERIAL/METHODIK
3.1.: FLUORIDE
3.1.1.: Chemische Grundlagen
Fluoride, wie das in der Zahnmedizin häufig angewandte Natriumfluorid [NaF2],
entstehen aus Verbindungen des Elements Fluor [F]. Es gehört neben den
Elementen Chlor [Cl], Brom [Br], Iod [I] und dem radioaktiven Astat [At] zur Gruppe
der Halogene (=Salzbildner), welche eine hohe Elektronenaffinität und
Elektronegativität besitzen, da ihnen als Elementen der VII. Nebengruppe im
Periodensystem der Elemente nur ein Elektron in der Valenzschale zur
Edelgaskonfiguration fehlt. Aufgrund dieser Tatsache zählen die Halogene zu den
reaktionsfreudigsten Elementen und kommen aufgrund ihrer hohen Reaktivität in
der Natur nicht in elementarer Form vor.
Fluor kommt als F2 vor, ist ein farblos bis gelbliches, extrem giftiges, aggressives,
Gas und wirkt auch in starker Verdünnung ätzend auf Haut und Schleimhäute. Es
ist das am stärksten elektronegative Element und reagiert daher praktisch mit
allen Elementen (Wachter H., 2002; 8. Auflage S. 210) und damit nicht mit den in
der Zahnheilkunde verwendeten Fluoriden zu verwechseln!
Fluoride [F-] sind die Salze der Fluorwasserstoffsäure oder Flusssäure (die
wässrige Lösung von Fluorwasserstoff [HF]), welcher aus der Reaktion von
Calciumfluorid oder Flussspat [CaF2] (in der Natur vorkommende,
gesteinsbildende Form von F) mit Schwefelsäure [H2SO4] entsteht: (Kaiser E.,
1985 S. 141)
CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4
Fluoride haben in der medizinischen Anwendung katalysatorische Wirkung. Ein
Katalysator, in biologischem Sinne, ist definiert als Element od. Verbindung,
welches Reaktionsabläufe im Körper beschleunigt oder verlangsamt ohne selbst
an ihnen beteiligt zu sein.
Am Zahn setzen sie einerseits den kritischen pH-Wert, der den Schmelz auflöst
herunter und verlangsamen so den Demineralisierungsprozess (Kariesbildung).
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Andererseits beschleunigen sie die Apatitbildung des Zahnschmelzes und die
Einlagerung von Mineralstoffen. Dies begünstigt die Remineralisierung.
Dieser Mechanismus wurde von J. EINWAG als Ionenwippe bezeichnet und ist für
die Anwendung von Fluoriden in der Zahnheilkunde von wesentlicher Bedeutung.
Ionenwippe nach EINWAG
Hydroxylapatit [Ca3(PO4)2]3Ca(OH)2 ist ein wesentlicher Bestandteil der
Zahnhartsubstanz. Durch Fluoridionen wird das Hydroxylion (OH-) im
[Ca3(PO4)2]3Ca(OH)2 im kristallinen Gerüst des Zahnes durch ein Fluoridion (F-)
ersetzt. So kommt es zur Bildung von Fluorapatit [Ca3(PO4)2]3Ca(F)2.
[Ca3(PO4)2]3Ca(OH)2 → [Ca3(PO4)2]3Ca(F)2
Durch den Einbau von [Ca3(PO4)2]3Ca(F)2 in das Kristallgitter weist der
Zahnschmelz eine geringere Löslichkeit gegen Säure auf.
Außerdem enthält der menschliche Speichel Calcium (Ca), welches unter Beisein
von Fluoridionen Calciumfluorid (CaF2) bildet. Durch die topische Applikation von
Fluoriden lagert sich so eine schützende Calciumfluoridschicht an den
behandelten Oberflächen, insbesondere an porösen Bereichen, an.
Ca2+ + 2F- → CaF2
15
Die Absorption von Hydrogenphosphationen stabilisiert die CaF2-Schicht
zusätzlich. (Fischer C., 1995)
Bei einem neutralem pH-Wert ist die CaF2-Schicht schwer löslich und kann über
einen langen Zeitraum auf den Zähnen verbleiben.(Dijkmann A.G., 1983) Unter
sauren Bedingungen, z.B. bei der Aufnahme von Kohlenhydraten und deren
bakterielle Verstoffwechselung, setzt die CaF2-Schicht Fluorid- und Calciumionen
frei, welche sich wiederum im Kristallgitter der Zahnhartsubstanz an freien Stellen
ablagern. Dabei wird neben Fluorapatit noch säureresistenter Fluorhydroxylapatit
gebildet. So bildet die Calciumfluoridschicht nicht nur einen Schutz an der
Zahnoberfläche, sondern auch noch zusätzlich ein pH-wertkontrolliertes F- -
Reservoir.
Diese Abläufe entsprechen dem Mechanismus der Ionenwippe nach EINWAG.
3.1.2.: Anwendung in der Zahnheilkunde
In der Zahnheilkunde werden Fluoride sowohl präventiv als auch therapeutisch,
vorwiegend in Form von Natriumfluorid (NaF), Zinnfluorid (SnF) und Aminfluorid
(AMF), in verschiedenen Darreichungsformen, Dosierungen und Kombinationen
besonders in den Bereichen Kariologie und Kinderzahnheilkunde eingesetzt.
Insbesondere die Kariologie macht sich die Bedeutung der Ionenwippe
nach EINWAG schon lange zunutze. Die Fluoride werden sowohl systemisch als
auch lokal angewandt. Sie besitzen eine bakterizide Wirkung (AMF und SnF),
hohe Bioverfügbarkeit und katalysatorische Wirkung bei der Remineralisation von
Schmelz und Dentin, wodurch initiale kariöse Läsionen an ihrer weiteren
Progression gehemmt werden können. Daher sind sie ein wichtiges Tool für die
Kariesprävention. In Form von fluoridhaltigen Zahnpasten, Spüllösungen und
Gelen stehen sie für den täglichen Gebrauch in der häuslichen Anwendung zur
Verfügung.
In der Kinderzahnheilkunde werden Fluoride auch in Form von Tabletten
(Zymafluor® ¼ mg = 0,25mg/250ppm; 1mg = 1mg/1000ppm) zusätzlich zur
Kariesprävention eingesetzt.
In office werden Gele und Lacke mit höheren Fluoridgehalten (z.B.: Duraphat®-
Lack: 22600ppm; 2,26% Fluorid; 5% NaF) angewandt.
16
Die Therapie der Zahnhalsempfindlichkeit mit hoch dosierten Gelen und Lacken,
welche durch den/die Behandler/-in lokal appliziert werden, kann durch die
häusliche Anwendung spezieller Zahnpasten und Spüllösungen mit erhöhtem
Fluoridgehalt oft in Kombination mit weiteren desensibilisierenden Substanzen
unterstützt werden (siehe Kap.: 4.1.). Natriumfluorid (NaF) besitzt eine
desensibilisierende Wirkung und ist daher speziell für den Gebrauch auf diesem
Gebiet besonders geeignet.
Bei den medizinischen Anweisungen für die tägliche Anwendung von Fluoriden
zur Kariesprävention müssen die Patienten aufgeklärt werden, dass die
empfohlene Tagesdosis zur Kariesprävention keinesfalls überschritten werden
darf. Eine Überdosierung kann sowohl zu lokalen als auch zu systemischen
Schäden führen. (Siehe Kapitel 3.1.3.)
Angaben zu empfohlenen Fluoridierungsmaßnahmen mit aktuellen epidemiologischen
Daten zur Kariesprävention finden sich beispielsweise in den Leitlinien der ZZQ. Die
aktuellen Werte der Fluoridgehalte im Grundwasser etwa für die Steiermark sind auf
www.umweltsteiermark.at einzusehen.
3.1.3.: Toxizität – chronische und akute
Eine Überdosierung von Fluorid während der Schmelzausbildungsphase kann zu
einer Veränderung der Mikrostruktur des Zahnschmelzes, der sog. Dentalfluorose,
führen. Klinisch stellt sich diese in Form von veränderter Transluzenz und bei
starker Ausprägung auch als verringerte Härte des Schmelzes dar.
Differenzialdiagnostisch ist die Dentalfluorose von einer (initialen) kariösen Läsion
durch das Auftreten an für Karies untypischen Stellen abzugrenzen.(Gängler P.,
2005; 2. Auflage S. 367)
Ab einer massiven Überschreitung der empfohlenen Flouridzufuhr (z.B.: durch
einen stark erhöhten Trinkwasser – Fluoridgehalt) von 8ppm kommt es zu einer
Skelettfluorose (morphologische Veränderung der Knochen). (Gängler P., 2005; 2.
Auflage)
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Eine akute Toxizität äußert sich in leichten Fällen durch Symptome wie Übelkeit,
Erbrechen, Durchfall und Magenschmerzen (Dosen ab 3-5mg/kg Körpergewicht).
Durch die Reaktion von Natriumfluorid mit der Magensäure zu Flusssäure kommt
es bei hohen Dosen zu einem direkt erosiven Geschehen an der
Magenschleimhaut. Eine schwere Symptomatik wie Herz-Kreislaufversagen
und/oder eine zentrale Atemlähmung kann bei sehr hoher Dosierung sogar zum
Tod führen (die letale Dosis für Erwachsene liegt im Bereich von 30-65mg/kg
Körpergewicht, bei Kindern bereits ab 16mg/kg Körpergewicht). (Gängler P., 2005;
2. Auflage S. 367)
3.2.: LASERTECHNOLOGIE
3.2.1.: Einführung/physikalische Grundlagen
Elektromagnetische Strahlung, also Licht, induziert aufgrund seiner
Wechselwirkung mit Materie photochemische Prozesse (Fercher, 1999 S. 797),
die sich die Heilkunde schon lange als Therapeutikum zu nutzen macht.
Die, auf Erfindung des sog. Masers (Microwave amplification by stimulated
emission of radiation) durch GORDON, ZEIGLER und TOWNES 1955 aufbauende
Weiterentwicklung und Realisierung des Lasers (Light amplification by stimulated
emission of radiation) durch MAIMAN im Jahre 1960, erweiterte die Möglichkeiten
immens. Sein Einsatz ist aus den einzelnen Fachgebieten der modernen Medizin
nicht mehr wegzudenken. Bereits unmittelbar nach der Konstruktion des ersten
funktionstüchtigen Lasers, ein Rubinlaser von MAIMAN (1960), begann man mit
der Untersuchung der klinischen Einsetzbarkeit, zunächst vorwiegend in den
Fachdisziplinen Dermatologie und Ophthalmologie (Berlien H.P., 2000 S. Band I,
I-1).
Vereinfacht ausgedrückt basiert das Prinzip des Lasers darauf elektromagnetische
Wellen mit bestimmter Wellenlänge zu erzeugen und zu verstärken. Um diesen
Mechanismus zu verstehen folgen hierzu die Grundlagen aus der Physik:
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Das elektromagnetische Feld des Lichts setzt sich zusammen aus einem
elektrischen Feld, welches sich periodisch ändert, und einem magnetischen Feld,
welches dazu senkrecht verläuft.(Berlien H.P., 2000 S. Bd.I; II-1 S.2)[Abb.2]
Elektromagnetische Wellenfelder sind in der Lage Energie, die sog. Feldenergie,
zu transportieren und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. (Trautwein A,
1999 S. 240).
Die maximale Geschwindigkeit, die
Lichtgeschwindigkeit, ist eine konstante
Größe und gilt für alle elektromagnetischen
Wellen. Sie beträgt:
c = 299 792 458 m/s
Abbildung 2 Quelle: Berlien et al.
Weitere wichtige Größen stellen die Wellenlänge λ und die Frequenz ν dar. Beide
können sich ändern und stehen mit der Lichtgeschwindigkeit c in folgendem
Zusammenhang:
c = λ • ν
Jede elektromagnetische Welle besteht aus Teilchen, den sog. Photonen.
Umgekehrt kann jedem Photon eine Welle zugeordnet werden, das wird in der
Physik als Welle-Teilchen-Dualismus oder Dualität bezeichnet.
Aufgrund dieser Beschreibungsweise des Lichts lässt sich die Fähigkeit zu
Absorptions- und Emissionsvorgängen, also die Wechselwirkung mit Materie und
somit Grundlage der Laseranwendung in der Medizin, erklären.
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Um Strahlung zu erzeugen ist eine bestimmte Energie E notwendig. Sie entsteht,
wenn ein Elektron e- im Atom aus seinem Grundzustand von einem niedrigen
Energieniveau auf ein höheres angehoben wird (Emission) oder umgekehrt in ein
niedrigeres übergeht (Absorption). Diese Zustände werden als angeregte
Zustände bezeichnet. Die Fähigkeit von e- aus seinem Grundzustand in einen
angeregten Zustand überzugehen und dabei Energie abzugeben bzw.
aufzunehmen kann anhand des Atommodells von Niels BOHR (1913) erklärt
werden.
Anhand des H+- Atoms
beschreibt das Bohrsche
Atommodell den
Energiezustand der Elektronen
e- folgendermaßen:
n = 1 hat hier die niedrigste
Energie.
Im Grundzustand befindet sich
e- in n = 1. Alle anderen
Zustände bedeuten, dass sich
e- in angeregtem Zustand
befindet.
Abbildung 3 Quelle: Trautwein et al.
Bohrsches Atommodell eines H+-Atoms (maßstabsgetreu; gezeichnet bis n = 5). Pfeile zeigen die möglichen Übergänge des Elektrons von einer Bahn zu einer anderen. (Trautwein A, 1999 S. 244)
Die Differenz zwischen den Energien jener Bahnen ∆E wird in Form eines Quants
elektromagnetischer Strahlung vom Atom abgegeben bzw. aufgenommen. Diese
„Energieportionen“ (Photonen od. Lichtquanten) stehen in einem proportionalen
Zusammenhang mit der Frequenz ν und der Wellenlänge λ. D.h.: je größer die
Energiedifferenz ∆E, desto größer ist ν der Strahlung, und desto kleiner ist λ.
20
∆E ist die Quantenenergie des emittierten Strahlungsquants hν wobei h das
Planksche Wirkungsquantum ist. In der Gleichung stellt sich dies wie folgt dar:
∆E = hν = h 𝑐
𝜆
Aufbauend auf diesen physikalischen Grundprinzipien und Gesetzmäßigkeiten
sind drei spezielle Prozesse fundamentale Elemente für das Laserprinzip und
spiegeln sich im Grundaufbau jedes Lasers wieder:
Es sind dies:
a) Lichtverstärkung durch Besetzungsinversion mit Hilfe von elektrischen oder
optischen „Pumpen“.
b) ein laseraktives Medium
c) Verstärkung durch Resonatoren
zu a) Um Laserstrahlung erzeugen zu können ist es notwendig e- nicht nur in das
nächsthöhere Energieniveau E2 zu bringen sondern noch ein Niveau höher in E3
(Dreiniveausystem) bzw. in E4 (Vierniveausystem) anzuheben. Das angeregte
Elektron hat sonst das Bestreben wieder in seinen Grundzustand zurückzukehren,
das entspricht der Absorption. So wäre die induzierte Emission nicht intensiv
genug um die hohe, für den Laser erforderliche Strahlungsintensität, zu erreichen.
Um Elektronen in E3 oder E4 bringen zu können bedingt, dass sie möglichst lange
in E2 verweilen können, was als metastabiler Anregungszustand bezeichnet wird.
Dieser Vorgang wird als Lichtverstärkung durch Besetzungsinversion bezeichnet.
Die Anregung nach dem Drei- bzw. Mehrniveauprinzip kann auf
verschiedene Arten erfolgen, etwa durch Stöße in einer Gasentladung (z.B.:
Helium-Neon-Laser). Ebenso durch Einstrahlen von Licht (z.B.: Rubin-Laser). Dies
wird mit sog. elektrischen (Anregen in einer elektrischen Gasentladung) oder
optischen (Anregung durch sehr intensives Licht) „Pumpen“ erreicht. Oder durch
direkten elektrischen Strom wie etwa bei den Halbleiterlasern.
21
zu b) Zur Lichtverstärkung mittels induzierter Emission eignen sich nicht alle
Substanzen sondern nur jene mit sog. metastabilen Niveaus, welche die Fähigkeit
besitzen eine Besetzungsinversion zu erzeugen. Sie werden als laseraktiv
bezeichnet und bestimmen den jeweiligen Lasertyp. (siehe Kapitel 2.1.2)
Folgende Stoffe kommen als laseraktives Medium in Frage:
freie Atome, Ionen, Moleküle od. Molekülionen in Gasen od. Dämpfen
Farbstoffmoleküle, gelöst in Flüssigkeiten
Atome od. Ionen, eingebaut in einem Festkörper
dotierte Halbleiter
freie Elektronen
(Berlien H.P., 2000 S. II-2.2. S.2)
zu c) Wie oben beschrieben ist ein wesentlicher Prozess für das Prinzip Laser,
dass sich Elektronen möglichst lange in E2 befinden. Die Elektronen treten
spontan durch Emission einzeln von E1 in E2 und „versammeln“ sich in diesem
Energieniveau, da ein Anheben in E3 (oder E4) nicht von alleine stattfindet. Bei
diesen spontanen Emissionen treten Photonen mit einer bestimmten Frequenz
auf, die dann durch induzierte Emission verstärkt werden. Diese Strahlung, die
verstärkte spontane Emission oder Superstrahlung ist jedoch noch keine
Laserstrahlung. Diese entsteht erst durch das Zusammenwirken eines
Laserresonators mit dem laseraktiven Medium, welches sich nun in einem
angeregten Zustand befindet.
Die am häufigsten in der Lasertechnologie verwendeten Resonatoren sind sog.
optische Resonatoren. Sie bestehen meist aus zwei Spiegeln, die parallel
angeordnet sind und gekrümmt oder eben sein können. Optische Resonatoren
dienen dem Prozess der Rückkopplung.
Entsprechend den Krümmungsradien und dem Abstand unterscheidet man
verschiedene Resonatortypen (z.B.: plan-parallel, konkav-konvex, sphärisch bzw.
hemisphärisch, konfokal etc.). Das Verhalten der Strahlung in den jeweiligen
Resonatortypen folgt entsprechend den physikalischen Gesetzen der
geometrischen Optik.
22
Ein wesentliches Merkmal des optischen Resonators, wie sie für Laser verwendet
werden, ist, dass nur Laserfrequenzen verstärkt werden können, deren
Amplituden auf den Spiegeln einen Knoten haben (stehende Wellen). Diese
Bedingung ist nur erfüllt, wenn der Abstand ein ganzes Vielfaches der halben
Wellenlänge beträgt. (Berlien H.P., 2000 S. II-2.2. S. 6)[Abb. 4]
Wie oben beschrieben gilt für den
optischen Resonator:
nur Eigenschwingungen, deren
Vielfache (n) der halben Wellen-
länge exakt mit der geometrischen
Abmessung (L) des Resonators
übereinstimmen, können angeregt
werden.
(Berlien H.P., 2000 S. II-2.2. S. 6)
Daraus ergibt sich folgende Konsequenz für den Laserresonator:
n(λ/2) = L
Zuletzt soll noch die physikalische Eigenschaft der Laserstrahlung beschrieben
werden, welche drei wesentliche Merkmale aufweist:
1.) Kohärenz
Alle Wellenzüge sind exakt in Phase
zueinander, sowohl in der Zeit als
auch im Raum. [Abb.5]
(Berlien H.P., 2000 S. II-2.3. S.1)
Abbildung 4 Quelle: Berlien et al.
Abbildung 5 Quelle: Berlien et al.
23
2.) Kollimation
Das Strahlenbündel ist fast parallel
zueinander, daher nimmt ein Laser-
strahl auch über große Entfernung nur
wenig im Durchmesser zu. [Abb.:6]
(Berlien H.P., 2000 S. II-2.3. S. 1)
3.) Monochromatie
Alle Wellenzüge haben die gleiche
Wellenlänge, Frequenz und Energie.
[Abb.:7]
(Berlien H.P., 2000 S. II-2.3. S. 1)
Alle diese Merkmale lassen sich einzeln auch mit anderen Lichtquellen erzeugen.
Der Laser ist jedoch die einzige Lichtquelle, bei der alle drei Kennzeichen
gleichzeitig vorhanden sind. (Berlien H.P., 2000 S. II-2.3. S.1)
Außerdem kann man mit einem Laser sehr hohe Strahlungsleistungen erreichen.
Die Laserleistung medizinischer Laser liegt meist zwischen 0,1 und 100 Watt.
Leistungsdichte und Einwirkzeit sind die wesentlichen Parameter, die die Wirkung
auf Gewebe beeinflussen. Für die Leistungsdichte gilt:
Leistungsdichte = Laserstrahlleistung / Strahlquerschnitt
Abbildung 6 Quelle: Berlien et al.
Abbildung 7 Quelle: Berlien et al.
24
Die folgende Graphik zeigt zusammenfassend die verschiedenen wichtigen
Parameter, die bei der Bestrahlung von Gewebe mit Lasern Einfluss nehmen.
Abbildung 8 Quelle: Berlien et al.
3.2.2.: Laserarten
Aufgrund der Tatsache, dass die Wechselwirkungen von Laserstrahlung mit
biologischer Materie in Zusammenhang mit der Intensität und der Wellenlänge der
Strahlung stark variieren (Trautwein A, 1999 S. 261), wurden seit der Entwicklung
des Lasers von Beginn an unterschiedliche Typen für jeweils spezielle Zwecke
entwickelt.
Die gängigste Einteilung erfolgt nach dem verwendeten aktiven Medium:
Gaslaser
Farbstofflaser
Festkörperlaser
Halbleiterlaser
Excimer-Laser
25
Eine weitere Einteilung, nämlich nach der Bauform, gibt an in welcher Form das
Lasermedium bzw. der gesamte Resonator vorliegt:
Kristall (Lasermedium: Festkörper – in Form eines Kristallblocks)
Faser (Lasermedium: Festkörper – in Form von Glasfasern)
Geschlossen (Lasermedium: Gas od. Feststoff – versiegelt im Resonator)
Geströmt (Lasermedium: Gas od. Feststoff – kontinuierlich gewechselt)
Slab auch Platten- od. Scheibenlaser (Medium in Form von Platten)
Die gängigsten in der Medizin zur Anwendung kommenden Lasertypen nach der
Einteilung ihres Mediums werden in den Tabellen 1-3 (S. 24-25) mit Namen, anderer
Bezeichnung, Wellenlänge(λ), Puls(p)-oder Dauer(cw)-Betrieb und Bauform angegeben.
Die Einteilung nach DIN EN 60825-1 in Klassen bezieht sich auf
Gefährdungspotential von Mensch und Umwelt und die zu treffenden
Schutzmaßnahmen. Sie unterliegt streng gesetzlich dem Medizinproduktegesetz
(MPG), der Medizingeräteverordnung (MedGV) bzw. der Medizinprodukte-
Betreiberverordnung (MPBetreibV). Jeder Laser ist mit der jeweiligen Klasse
gekennzeichnet, die betriebliche Anwendung ist ausschließlich nach den
Richtlinien der aktuellen Fassung der Verordnungen zulässig.
GASLASER
Name andere
Bez. Medium Bauform p cw λ [nm]
Kohlendioxid- Laser
CO2 – Laser
Gemisch aus: CO2, N2 u. He
geschlossen, Stab • • 10600
Argon-Ionen- Laser
Ar+ - Laser
Argon- Ionen
geschlossen • • 351-488
Helium-Cadmium-Laser
HeCd- Laser
Cadmium- gas u. He
geschlossen • • 325/442
Kupferdampf- Laser
_ Kupfergas geschlossen • 510-578
Golddampf- Laser
_ Goldgas geschlossen • 627,8
Tabelle 1
26
FESTKÖRPERLASER
Name andere
Bez. Medium Bauform p cw λ [nm]
Er:YAG- Laser
Erbium YAG Laser
Erbium- Ionen in Yttrium-Al-Granat
Kristall • • 2940
Nd:YAG- Laser
Neodym YAG Laser
Neodym-Ionen in Yttrium-Al- Granat
Kristall • • 1064
Yb:YAG- Laser
Ytterbium YAG Laser
Ytterbium- Ionen in
Yttrium-Al-Granat
Kristall • • 1030
Ho:YAG- Laser
Holmium YAG Laser
Holmium- Ionen in
Yttrium-Al-Granat
Kristall • • 2100
Er:Glas- Laser
Erbium- Glas- Laser
Erbium- Ionen in versch.
Glasarten
Kristall, Faser • • 1540
Nd:Glas- Laser
Neodym- Glas- Laser
Neodym- Ionen in versch.
Glasarten
Kristall, Faser • • 1062
Tabelle 2
EXCIMER
Name andere
Bez. Medium Bauform p cw λ [nm]
XeCl- Excimerlaser
308-nm-Excimer-
Laser
Xenon- Chlorid
geschlossen • 308
ArF- Excimerlaser
- Argon- Fluorid
geschlossen • 193
KrF- Excimerlaser
- Krypton- Fluorid
geschlossen • 248
XeF- Excimerlaser
- Xenon- Fluorid
geschlossen • 351
Tabelle 3
27
3.3.: ERBIUM-YAG – LASER
3.3.1.: Technische Grundlagen/Wirkweise
Bauform, Lasermedium und Wellenlängenbereich sind in Tab. 2 (S. 26) angeführt.
Im folgenden Abschnitt werden die o.a. Daten und weitere Eigenschaften des
Erbium-YAG – Lasers (Er:YAG) genauer betrachtet. Eine Zusammenstellung der
wesentlichen Daten sind in Tab. 4 (S. 28) zusammengefasst.
Der Grundaufbau besteht, wie bei allen Lasern, auch beim Er:YAG aus
Pumpensystem, Resonator und aktivem Medium.
Als Festkörperlaser verwendet der Er:YAG als aktives Medium Erbium-Kristall.
Dieser besteht aus einem Wirtsgitter, in welchem einzelne Ionen durch Ionen der
seltenen Erden ersetzt werden (Dotierung des Laserkristalls). Die Effizienz des
Laserprozesses hängt wesentlich von der Konzentration der eindotierten Ionen ab.
Die Besetzung der Energieniveaus erfolgt beim Er:YAG nach dem 4-Niveau-
Prinzip (siehe Kap. 2.1.1.).
Da es sich bei den Kristallen in Festkörperlasern generell um Nichtleiter handelt
erfolgt die Anregung auf optische Weise (optische Pumpe). Hierzu können
Hochdruckblitzlampen (z.B.: Xenon- oder Kryptonlampen) oder andere Laser
(z.B.: Diodenlaser) verwendet werden. Diese beiden Pumpensysteme haben
einerseits den Vorteil ein breites Anregungsspektrum zu besitzen jedoch arbeiten
sie im Dauerbetrieb (cw). Dies führt durch nicht zur Anregung beitragende
Photonen zu einer Erwärmung des Kristall. Erwärmung wirkt sich negativ auf
Besetzungsinversion und auf die optischen Eigenschaften des Resonators (durch
Ausbildung einer thermischen Linse) aus. Die effizientere Methode ist die
Verwendung von Hochdrucklampen im mittleren Infrarot (IR)-Bereich im gepulsten
Modus (p). Um die Ausgangsenergie zu maximieren werden die beiden Systeme
kombiniert und die meisten Laser dieser Bauform im Multimodemodus betrieben.
Die optische Energie kann durch Laserpulse genau dosiert und gezielt
eingesetzt werden. Für den therapeutischen Einsatz ist das ein wesentliches
Faktum, da eine Schädigung von nicht betroffenem Gewebe dadurch extrem
niedrig ist.
28
Der Er:YAG, arbeitet mit einer im nahen IR Emissionswellenlänge von 2940nm,
welche dem Absorptionsspektrum von Wasser entspricht, und besitzt daher eine
extrem hohe Absorption in Wasser. Das bedeutet eine geringe optische
Eindringtiefe und somit eine schmale Schädigungszone.
Die Wirkung von Laserpulsen hängt neben der Wellenlänge der Strahlung auch
noch sehr stark von der Pulsdauer ab. (Berlien H.P., 2000 S. II-3.4.2. S 1) Diese
beträgt beim Er:YAG: 0,1-1ms. Dieser Wert ermöglicht ein sog. „kaltes Schneiden“
und ist besonders für den Einsatz in der Zahnheilkunde von großem Vorteil
insbesondere bei der Anwendung direkt am Zahn. Ein höherer Wert bedeutet
einen höheren thermischen Effekt, der sich auf das sehr temperaturempfindliche
Pulpengewebe schädigend auswirken würde.
Bei der Anwendung von IR, also unsichtbarer Strahlung des Lichtspektrums, ist es
für die Orientierung im Arbeitsbereich notwendig das Feld, auf das der Laserstrahl
auftrifft, zu markieren. Dies geschieht beim Er:YAG durch einen zusätzlich
eingebauten Diodenlaser (Pilotstrahl).
Er:YAG – Technische Daten
Wellenlänge
[nm]
Pulsdauer
[ms]
Pulsenergie pro cm2
[J]
Frequenz
[Hz]
Eindringtiefe (Weichgewebe)
[mm]
Eigensch. d. emitt.
Strahlung
2940
0,1-1
0,2-1,5
1-20
0,001
Wasser- absorption
Tabelle 4
3.3.2.: Einsatz in der Zahnheilkunde
Laser sind in der modernen Medizin ein fixer Bestandteil mit einem breiten
Anwendungsspektrum. Bis dato sind bereits etliche hundert Publikationen zum
Einsatz von Lasern in der Zahnmedizin erschienen. Bei den meisten Lasern traten
nicht tolerierbare Schäden an Pulpa und Hartsubstanz durch starke thermische
Nebenwirkungen auf. (Berlien H.P., 2000)
Aufgrund seiner Emissionswellenlänge von 2940nm treten solche thermische
Nebenwirkungen bei der Anwendung des Er:YAG nicht auf. Das ist einer der
Hauptgründe weshalb sich sein Einsatz in der Zahnmedizin etabliert hat und in
folgenden Disziplinen vielseitig eingesetzt wird:
29
Konservierende Zahnheilkunde
o minimalinvasive Füllungstherapie
o Behandlung von Dentinhypersensibilitäten
Endodontie
o Wurzelkanalaufbereitung und – desinfektion
Kinderzahnheilkunde
o schmerz- u. geräuscharme Behandlung
Parodontologie
o Entfernung subgingivaler Konkremente
o Parodontalchirurgie
Oralchirurgie
o Socket und Ridge Preservation
o Osteotomie
o Implantatfreilegung
o Explantation
Im Folgenden werden die speziellen Vorteile des Er:YAG für den Einsatz in der
Zahnheilkunde im Vergleich zu den jeweiligen konventionellen Methoden anhand
ausgewählter Beispiele erläutert.
Einerseits entstehen durch kontaktloses Abtragen von Hartgewebe im Gegensatz
zur Präparation mit dem Bohrer keine Vibrationen. Dies ist für die Patienten weit
weniger unangenehm oder schmerzhaft. Auf die Lokalanästhesie (und deren
Nebenwirkungen) kann in den meisten Fällen komplett verzichtet werden.
Andererseits ist Kariesentfernung mit dem Er:YAG äußerst geräuscharm.
Bei konventionellen Behandlungsmethoden führen oft die Angst vor der „Spritze“
oder das Geräusch des „Zahnarztbohrers“ zu einem Behandlungsabbruch durch
die Patienten. Die Möglichkeit der vibrationslosen, schmerz- und geräuscharmen
Präparation rechtfertigt besonders die Anwendung des Er:YAG-Lasers in der
Kinderzahnheilkunde und bei Angstpatienten.
.
30
In der konservierenden Zahnheilkunde ermöglicht die niedrige Ablationsrate ein
minimalinvasives Vorgehen in der Kariestherapie. Speziell die Präparation
kariöser Läsionen im zervikalen Bereich (Black Klasse V) bzw. jene keilförmiger
Defekte im Rahmen der Behandlung von Dentinhypersensibilitäten (Kap.4.1.)
kann mit dem Er:YAG aufgrund seiner Eigenschaften (geringer Substanzabtrag,
vibrationslos, geräuscharm) äußerst schonend gelingen. Ebenso werden
Schädigungen an der Pulpa durch hohe Temperatur, wie sie beim Präparieren mit
dem herkömmlichen Bohrer („Schleifpulpitis“) entstehen können, vermieden
werden.
Zudem konnte noch ein weiterer Effekt festgestellt werden: Untersuchungen mit
dem Rasterelektronenmikroskop (REM) haben gezeigt, dass die Abtragung von
Schmelz und Dentin mit dem Er:YAG eine auffallend raue und schollige
Oberfläche hinterlässt. (Berlien H.P., 2000). Dies begünstigt die
mikromechanische Retention für Füllungen.
Die bereits erwähnten geringen Auswirkungen auf umliegendes gesundes
Gewebe werden auch in der Oralchirurgie für minimalinvasive Eingriffe
ausgenutzt. So kann beispielsweise eine Implantatfreilegung mithilfe des Er:YAG
besonders schonend durchgeführt werden. Die Freilegung mit Stanze oder
Skalpell bedeutet auch bei noch so vorsichtiger Vorgehensweise den Verlust
gesunden Gewebes. Durch den Druck auf das zu exzidierende Gewebe werden
Zellen geschädigt und die Modellierung des Weichgewebes dadurch oft
beeinträchtigt. Das kann besonders in ästhetischenBereichen zu einem nicht
zufriedenstellenden Ergebnis führen. Eine elektrochirurgische Freilegung schädigt
das Gewebe meist durch Koagulation und ist daher kontraindiziert. Mit dem
Er:YAG lässt sich das Gewebe durch seinen besonderen Ablationsprozess ohne
koagulative Nebenwirkungen entfernen. Untersuchungen haben gezeigt, dass es
mit dem Er:YAG-Laser möglich ist Weichgewebe im direkten Kontakt mit der
Titanoberflächezu entfernen, ohne diese zu beschädigen. (Berlien H.P., 2000).
Das ermöglicht eine schonende Modellation der periimplantären Gingiva und ist
für eine zufriedenstellende Ästhetik in der Implantologie von Vorteil.
31
Auch die Anwendung am Knochen kann mit dem Er:YAG aufgrund seiner hohen
Absorptionsrate in Wasser außerordentlich schonend erfolgen. Eine notwendige
Entfernung eines osseointegrierten Implantates (etwa durch Fraktur) ist mit den
konventionellen Methoden mit rotierenden chirurgischen Fräsen in der Regel
äußerst aufwendig und mit Verlust von gesundem Knochengewebe verbunden.
Zusätzlich werden, auch bei permanenter Spülung, Titanspäne in den
umgebenden spongiösen Knochen eingespült oder eingeschleudert. Bei einer
Explantation mit dem Er:YAG bleibt die Titanoberfläche vollkommen intakt, es
entstehen keine Titanpartikel, die in den umliegenden Knochen gelangen könnten.
Der Verlust von gesundem Knochengewebe hält sich in Grenzen, somit ist die
Erfolgsaussicht für eine Neuimplantation deutlich verbessert. (Liebaug, 2012)
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für den Er:YAG bietet sich für die
Wurzelspitzenresektion (WSR). Sie kann mit alleiniger Anwendung geeigneter
Lasersysteme oder in Kombination mit der konventionellen Technik durchgeführt
werden. Anhand eines Fallberichtes beschrieben GOUW-SOARES et al., dass
sich für die Arbeitsschritte Osteotomie und Abtragung der Wurzelspitze sich der
Er:YAG mit λ=2,94μm (gepulst) besonders gut eignet, während die Versiegelung
der Seitenkanäle mit einem Nd:YAG-Laser (λ=1064nm) durchgeführt wurden.
(Berlien H.P., 2000). Eine Erfolgssicherheit wird in der Literatur jedoch kontrovers
diskutiert.
In der Parodontologie zeigen sich die Vorteile in der Anwendung des Er:YAG bei
der Behandlung tiefer parodontaler Taschen. Durch die geringe
Weichgewebsschädigung wird bei der Kürettage mit dem Er:YAG wesentlich
weniger Gewebe, sowohl am Tascheneingang als auch am Taschenfundus, als
mit herkömmlichen Handinstrumenten oder Ultraschallaufsätzen zerstört. Die
Entfernung subgingivaler Konkremente kann äußerst gezielt und ohne bzw. nur
mit geringer Schädigung des Wurzeldentins durchgeführt werden.Untersuchungen
zeigten zudem, dass nach Kürettage einer Zahnwurzel mit einem Er:YAG-Laser
der Smearlayer im Gegensatz zu konventionellen Therapien weitestgehend
entfernt ist und damit der bakteriellen Rekolonialisierung der Oberflächen
entgegengewirkt wird. (Nessler, 2009)
32
Das gezielte Abtragen mit geringem Substanzverlust spielt auch in der Endodontie
eine wichtige Rolle. Bei einer effizient durchgeführten Wurzelbehandlung mit
herkömmlichen Wurzelkanalinstrumenten geht in der Regel mehr Wurzeldentin
verloren als dies bei der Aufbereitung der Wurzelkanalwände mit dem Er:YAG der
Fall ist. Die Eliminierung der infektiösen Keime aus dem Wurzelkanal ist ein
wesentlicher Faktor für den Erfolg oder Misserfolg einer endodontischen
Behandlung. Daher ist es erforderlich nach Entfernung des infizierten
Pulpagewebes ebenso einen Teil der Kanalwand abzutragen, um das
Vorhandensein ein von Keimen besiedeltes Wurzeldentin weitgehend zu
reduzieren. Folglich wird durch den Substanzabtrag der Zahn, insbesondere bei
geringem Wurzeldurchmesser, geschwächt und so das Risiko einer Fraktur
erhöht. Die schonendere Aufbereitung mithilfe des Er:YAG beruht nicht nur auf der
Tatsache der geringen Gewebeablation sondern vielmehr darauf, dass der Laser
zusätzlich einen desinfizierenden Effekt aufweist, was in zahlreichen Studien
belegt ist. YOSHINORI et al. zeigten anhand einer in vitro Studie, dass bei der
Bestrahlung verschiedener Bakterienkulturen (sowohl An- als auch Aaerobier) bei
Energien von 0,3 J/cm2 und höher (gepulst) das Bakterienwachstum deutlich
gehemmt wird und folgerten, dass der Er:YAG bei niedrigem Energielevel ein
hohes bakterizides Potential aufweist. (Yoshinori A., 1996) So kann mit dem
Er:YAG die Wurzelbehandlung substanzschonend und somit das Risiko der
postendodontischen Fraktur minimierend, mit gleichzeitig guter
Wurzelkanalsterilisation, durchgeführt werden. Technisch realisiert wird die
Behandlungsmethode mit dem Laser mithilfe spezieller Faser-Applikationen, die
auch zur Behandlung in der Parodontologie zum Einsatz kommen.
Die speziellen Einsatzmöglichkeiten des Er:YAG in der Therapie von
Dentinhypersensibilitäten, insbesondere die der Symptomatik, im Vergleich zu
konventionellen Therapien werden in den folgenden Kapiteln beschrieben.
33
4.: ERGEBNIS
4.1.: KONVENTIONELLE THERAPIE
Die Behandlung von Dentinhypersensibilitäten teilt sich einerseits in die
Beseitigung der Ursache(n) und andererseits in die Therapie der Symptome,
insbesondere der Schmerzsymptomatik, auf. Ursächliche und symptomatische
Therapie bilden für einen Langzeiterfolg eine unzertrennliche Einheit.
Die Intervention richtet sich nach Ausprägung und Schweregrad. Nach einer
Empfehlung der WHO kann bei persistierender Symptomatik ein Stufenplan
angewandt werden. (Gernhardt C.R., 2011)
Die Therapiemaßnahmen lassen sich grundsätzlich in drei Hauptgruppen
unterteilen:
a) Präventiv
b) Non-invasiv
c) Invasiv
zu a) Mit einer regelmäßigen und korrekt durchgeführten häuslichen Mundhygiene
lassen sich freiliegende Zahnhälse und somit eine mögliche Hypersensibilität
weitestgehend vermeiden. Eine ineffiziente Reinigung der Zähne führt zu
Plaqueakkumulation und fördert so, neben Kariesbildung, die Entstehung
parodontaler Erkrankungen. Die Ansammlung von Plaque führt zu
Entzündungsreaktionen welche sich erst an der marginalen Gingiva ausbreiten
(Gingivitis) und sich weiter in die Tiefe fortsetzend im Parodont manifestieren
(Parodontitis). Attachmentverlust, welcher sich durch Zurückweichen der
marginalen Gingiva als Rezession darstellt, ist die Folge. Verlauf und
Schweregrad stehen dabei in direktem Zusammenhang mit einer Überschreitung
bestimmter Schwellenwerte und der Kombination verschiedener pathogener
Mikroorganismen. Um die Entstehung plaqueinduzierter Erkrankungen, zu
welchen die Parodontitis gehört, zu vermeiden ist, neben einer effizienten
Putztechnik, die Entfernung von Plaque aus den Approximalräumen mit speziellen
34
Hilfsmitteln (Zahnseide, Zwischenraumbürsten, medizinische Zahnstocher)
angezeigt.
Die richtige Anwendung der Zahnbürste und die spezieller Hilfsmittel sollte in der
Praxis von einer ausgebildeten Prophylaxeassistentin demonstriert und
gemeinsam mit den Patienten geübt werden.
Neben der mechanischen Plaquekontrolle kann die Eradikation parodonto-
pathogener (und kariogener) Keime durch die Anwendung desinfizierender
Mundspüllösungen, besonders beim Vorliegen schwer zugänglicher Stellen (z.B.:
Restaurationen, KFO etc.) noch verbessert werden. Bei der Verwendung
fluoridhaltiger Spülungen für eine antimikrobielle Wirkung ist den Zinn- und/oder
Aminfluoriden der Vorzug zu geben. Sie haben im Vergleich zum Natriumfluorid
eine höhere desinfizierende Wirkung. Die alleinige Anwendung von Spüllösungen
ist kontraindiziert, da sich Biofilm nicht abspülen lässt und somit die Spülung zwar
eine Reduktion aber keine vollständige Eliminierung von Keimen erzielen kann.
Als weitere präventive Maßnahme sollte regelmäßig eine professionelle
Zahnreinigung in der Zahnarztpraxis mit einem auf die Patienten individuell
abgestimmten Intervall stattfinden. Im Sinne einer Prävention steht hier nicht nur
die Reinigung, sondern vielmehr die regelmäßige Kontrolle, Motivation und das
frühzeitige Erkennen und Vermeiden einer parodontalen Erkrankung mit all ihren
Folgen im Vordergrund.
Die Vermittlung der richtigen Putztechnik ist nicht nur im Sinne der
Plaquekontrolle, sondern ebenso ein wesentlicher Faktor zur Vermeidung von
Schäden an der Zahnhartsubstanz. Aggressives Putzverhalten mit zu harten
Bürsten, oft in Kombination mit Zahnpasten mit hohem RDA (radioactive
dentinabrasion), ist eine häufige Ursache für sogenannte keilförmige Defekte im
Zahnhalsbereich, welche zu Hypersensibilitäten führen können. Solche
Putzdefekte entstehen insbesondere durch falsche Haltung der Zahnbürste, zu
hohen Anpressdruck und/oder horizontale „sägende“ Putzbewegungen. Durch
einen hohen RDA-Wert der Zahnpasta wird der Abtrag von Zahnhartsubstanz
zusätzlich begünstigt. Der RDA ist definiert als Dentinabrasionswert im Vergleich
zu einer Standardpaste mit Kreide als Putzkörper und bewegt sich bei
handelsüblichen Zahnpasten in einem Bereich von 20-120. In zahlreichen
Untersuchungen wurden bei einem Wert > 90 Schmelzabrasionen nachgewiesen.
Daher eignen sich Zahnpasten mit solchen Werten generell nicht für den täglichen
35
Gebrauch. Beispiele hierfür sind Mentadent C® whitesystem (RDA: 96) und
Colgate® sensationwhite (RDA 112). Bei bereits freiliegenden Zahnhälsen ist eine
Zahnpasta mit möglichst niedrigem RDA in Kombination mit einer weichen Bürste
(z.B.: Meridol®-Zahnbürste) unbedingt zu empfehlen.
Ein ebenso wichtiger Teil der präventiven Maßnahmen ist das frühe Erkennen und
Beseitigen exogener Faktoren, die zum Verlust von Zahnschmelz oder gesunder
marginaler Gingiva führen, durch Aufklärung im Rahmen regelmäßiger
zahnärztlicher Kontrollen und Prophylaxesitzungen.
Bei Patienten mit erhöhtem Parodontitisrisiko bzw. während einer
kieferorthophädischen Therapie empfiehlt sich ein kürzeres Intervall. Einer
Entstehung von Rezession(en) durch auf das Parodont einwirkende Kräfte zu
orthodontischen Zwecken mit dosierter Krafteinwirkung vorzubeugen bzw. ein
rasches Entgegenwirken beim Auftreten erster Anzeichen dafür liegt in der
Verantwortung der behandelnden Kieferorthopäden.
So stützt sich die präventive Therapie im Wesentlichen auf folgende Säulen:
häusliche Mundhygiene-maßnahmen
Motivation
ProfesionelleZahnreinigung
Mundhygiene-instruktion
Aufklärung
36
zu b) Zielort der non-invasiven Therapiemaßnahmen sind direkt die Regionen
freiliegenden Dentins. Durch den Verlust von Schmelz und/oder marginaler
Gingiva sind die nun an der Oberfläche liegenden Dentintubuli schutzlos
mechanischen, thermischen oder chemischen Einflüssen ausgesetzt und lösen so
u.U. schmerzhafte Sensationen in äußerst unterschiedlicher Ausprägung aus.
Hinzu kommt die Tatsache, dass Dentin eine wesentlich geringere Härte als
Schmelz aufweist. Daher kommt es leichter zu den oben genannten Putzdefekten,
was folglich ebenso zu einer Eröffnung der Tubuli führt und die Sensibilität noch
zusätzlich verstärken kann.
Für die Behandlung schmerzempfindlicher Zähne gibt es generell zwei Ansätze.
Einerseits ist es der Verschluss exponierter Dentinkanälchen um eine
Flüssigkeitsbewegung nach der hydrodynamischen Theorie von BRÄNNSTRÖM
zu vermeiden oder die direkte Inhibierung der neuronalen Transmission von
Reizen.
Dazu wurde bereits eine Vielzahl an Untersuchungen vorgenommen um die
Effekte verschiedenster Substanzen mit unterschiedlicher Wirkungsweise zu
erforschen und in zahlreichen Studien publiziert. Nach diesen Erkenntnissen steht
mittlerweile eine Vielzahl an Präparaten zur lokalen Applikation für die Behandlung
von Patienten mit sensiblen Zahnhälsen zur Verfügung. Wirkmechanismus der
meisten heute zur Anwendung kommenden Produkte ist vorwiegend die
Vermeidung von Verschiebungen jener Flüssigkeitssäulen im Dentin-Pulpa-
Komplex über einen direkten Verschluss der Tubuli. Dabei spielen auch sowohl
die Anzahl der offenen Kanälchen als auch der Durchmesser des eröffneten
Tubuluslumen eine wesentliche Rolle.
Zudem postulierte neben der Wirksamkeit an sich GROSSMANN bereits im Jahre
1935 noch weitere Anforderungen an desensibilisierende Substanzen. Diese
wurden im Laufe der Zeit erweitert und so werden aktuell, anlehnend an die von
GROSSMANN, folgende an die angewandten Therapiemittel gestellt:
Sofortiger Wirkungseintritt
schmerzfreie Applikationsmöglichkeit
Schmerzlinderung auch während der zahnärztlichen Behandlung
37
Langanhaltende Wirksamkeit
Biokompatibilität - keine Irritationen oraler Strukturen (insbes. der vitalen
Pulpa)
Schmerzfreie Applikationsmöglichkeit
Keine ästhetische Beeinträchtigung
Keine Beeinträchtigung prospektiver Restaurationen
Kariesprophylaktische Wirkung
Geschmacksneutral
Lagerung muss möglich sein
Kostengünstig
(Gernhardt C.R., 2011)
Bis zum derzeitigen Zeitpunkt wurde noch kein Agens entdeckt, welches all diese
Kriterien gleichzeitig erfüllt und so gibt es bis dato noch keinen echten
Goldstandard für die Behandlung sensibler Zahnhälse mit desensibilisierenden
Substanzen. (Bamise C.T., 2011)
Für die Behandlung stehen einige Substanzen meist als Zusatz in speziellen
Zahnpasten und Spüllösungen, sowie Gele und Lacke, für die häusliche
Anwendung durch die Patienten, zur Verfügung. Andere werden in der
Zahnarztpraxis (nach den Angaben des Herstellers) lokal appliziert. Um eine
Überdosierung zu vermeiden weisen die durch die Patienten anzuwendenden
Mittel in der Regel einen niedrigeren prozentuellen Gehalt an wirksamen
Inhaltsstoffen auf, als jene, die von Zahnarzt oder -ärztin lokal verabreicht werden.
Laut zahlreicher Studien konnten für die im Folgenden beschriebenen Agenzien
desensibilisierende Effekte nachgewiesen werden. Sie kommen heute als
Inhaltsstoffe in vielen verschiedenen Präparaten unter dem Überbegriff
Desensitizer* zur Anwendung.
*Aus den zahlreichen derzeit am Dentalmarkt erhältlichen Produkten sind einige der am häufigsten
in der Literatur beschriebenen mit ihrem Handelsnamen, Hauptwirkstoff, pH-Wert (soweit vom
Hersteller angegeben) und Darreichungsform(en) in Tab.: 5 (S. 43) aufgelistet.
38
Fluoride – werden bereits sehr lange, oft in Kombination mit anderen
Substanzen, für die Behandlung von Hypersensibilitäten eingesetzt. Der
genaue Wirkmechanismus ist nicht eindeutig geklärt. (Bamise C.T., 2011)
Mithilfe elektronenmikroskopischer Aufnahmen im Rahmen einer in vitro
Studie konnte jedoch ein Verschluss der Dentintubuli nach Applikation von
Zinnfluoriden (SnF) nachgewiesen werden (Abb.10), was nach der
hydrodynamischen Theorie von BRÄNNSTRÖM eine Reduktion des
Flüssigkeitsstrom zur Pulpa zur Folge hätte und somit eine Hypersensibilität
vermindert. (Bamise C.T., 2011).
Kaliumnitrate– in zahlreichen Untersuchungen konnte eine
desensibilisierende Wirkung bei Kaliumsalzen, - chloriden und – citraten
wissenschaftlich nachgewiesen werden. Sie sind heute in vielen speziellen
Zahnpasten mit desensibilisierendem Effekt (z.B.: Colgate® Senisitive) ein
Hauptbestandteil. Der Vergleich etlicher Studien zeigte, dass Kaliumionen
entlang der Dentintubuli direkt an die Nervenendigungen des Dentin-Pulpa-
Komplexes gelangt und direkt die Nervenleitgeschwindigkeit an den
Axonen beeinflusst. Die Kaliumionen diffundieren rasch durch Schmelz und
Dentin, die Inhibition der Nerven tritt bereits nach Minuten ein. (Bamise
C.T., 2011) Nach der Konduktionstheorie ist die logische Konsequenz eine
Reduktion der Sensibilität. Dieser Effekt ist jedoch nur von kurzer Dauer.
Abbildung 9 Quelle: Bamise et al.
Elektronenmikroskopische Aufnahme offener Dentintubuli vor Applikation eines Desensitizers.
Abbildung 9 Quelle: Bamise et al.
Abbildung 10 Quelle: Bamise et al.
39
Um einen Langzeiteffekt zu erzielen werden die Kaliumnitrate meist mit
Fluoriden kombiniert, welche wiederum auf Dauer nachgewiesenermaßen
den Verschluss der Tubuli erzielen.
Oxalate – laut einer vergleichenden Studie können Oxalate zu 98% eine
Reduktion der Permeabilität von Dentin durch den Verschluss offener
Tubuli erwirken. Die Applikation von 28%igem Kaliumoxalat kann in der
Tiefe der Dentinkanälchen zur Bildung von Calciumoxalat führen und
induziert zumindest kurzzeitig eine Reduktion der Hypersensibiliät (Davari
A.R., 2013). Als Nebenwirkung wurden jedoch Verdauungsstörungen
festgestellt, daher eignen sich Oxalate nicht für eine Anwendung über einen
längeren Zeitraum.
Dentin bonding systeme – sog. Resins erlangen in der Therapie der
Dentinhypersensibilität zunehmend immer größere Bedeutung. Einerseits
modifizieren sie die sog. Schmierschicht (smearlayer) an der Oberfläche
des Zahnes und verwandeln diese direkt in eine Hybridschicht (hybrid
layer). (Davari A.R., 2013) Daher haften sie extrem gut und zeichnen sich
so durch einen langanhaltenden Effekt aus. Ein Vertreter dieser Gruppe
von Hereaus Kulzer (Gluma®) wurde in zahlreichen Studien auf seine
Wirksamkeit untersucht, mit anderen Desensitizern verglichen und erzielte
sehr gute Resultate besonders in Bezug auf den Langzeiteffekt. Während
Oxalate nach 5 Monaten völlig wirkungslos wurden (Bamise C.T., 2011)
wurde nach einer Behandlung mit Gluma® erst nach 1 Jahr eine langsame
Verminderung der Wirksamkeit beobachtet (Bamise C.T., 2011). In einer
klinischen Studie von LOPES et al. (Lopes A. O., 2013) wurde beschrieben,
dass ein fester Verbund und gleichzeitiger Verschluss der Dentintubuli
(tags) bis in eine Tiefe von 200μm erreicht werden kann. Ähnliche Resultate
werden lt. wissenschaftlicher Untersuchungen mit Single Bond® (3M Espe)
erzielt. (Abb. 10) Durch die Ausbildung des Hybrid-Layers weisen Resin-
Systeme im Vergleich zu anderen desensibilisierenden Substanzen einen
Langzeit – bzw. permanenten Effekt auf. (Davari A.R., 2013)
40
Elektronenmikroskopische
Untersuchung der Dentin-
oberfläche nach Applikation
von Single Bond® (3M
Espe)
Bioglass – wurde entwickelt um die Knochenbildung zu stimulieren (Davari
A.R., 2013) und wird vorwiegend in der Parodontologie eingesetzt. Einige
Studien befassten sich jedoch auch mit den Effekten auf Dentinkanälchen.
Die Hauptkomponente bildet Silikat, welches als ein Kern für die Ausfällung
von Calcium und Phosphat wirkt. (Davari A.R., 2013). In vitro Studien mit
dem Elektronenmikroskop zeigten die Ausbildung einer Kristallschicht nach
Applikation von Bioglass an Dentinoberflächen und somit den Verschluss
der Tubuli.
Neben den Effekten verschiedener desensibilisierender Substanzen wird in der
Literatur zahlreich die Anwendung verschiedener Lasersysteme als non-invasive
Therapiemaßnahme bei schmerzempfindlichen Zähnen untersucht und diskutiert.
Bereits 1993 untersuchten GELSKEY et al. die Wirkung von Lasern zur Reduktion
von Hypersensibilität (Bamise C.T., 2011). Die Ergebnisse einiger Studien mit
besonderem Augenmerk auf den Er:YAG-Laser sind in Kap.: 4.2. beschrieben.
zu c) Aufgrund der unterschiedlichen Ausprägung von Hypersensibilität im
Zahnhalsbereich reichen die derzeit zur Verfügung stehenden non-invasiven
Maßnahmen in seltenen Fällen nicht für eine zufriedenstellende Schmerzreduktion
aus. In solchen Fällen ist nach erfolgloser oder nur teilweise erfolgreicher
Behandlung ein invasives Vorgehen indiziert.
Die Schmerzintensität kann mithilfe einer sog. visuellen Analogskala (VAS)
analysiert und über einen Zeitraum evaluiert werden. Die VAS-Skala dient vor
Abbildung 11 Quelle: 3M®2011
41
allem zur Messung von subjektiven Empfindungen und wird vorwiegend in der
Schmerzforschung und –therapie eingesetzt. Sie wird den Patienten in
unterschiedlichen Darstellungen (einfache Linie, Gesichter etc.) vorgelegt, wobei
Anfang- und Endpunkte der Skala immer extreme Zustände darstellen („keine
Schmerzen“ und „unerträgliche Schmerzen“). Der/die Befragte markiert selbst
seine subjektive Schmerzempfindung und der Wert wird meist mittels einer
definierten (diskreten) Skala, die der/die PatientIn nicht sieht, von 0-10
quantifiziert.
| |
keine Schmerzen unerträgliche Schmerzen
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
Dentinhypersensibilität kann einen hohen Grad an Schmerzhaftigkeit erreichen. In
solchen Fällen können die Beschwerden oft nicht zur Gänze bzw. nur über einen
kurzen Zeitraum gelindert werden. Für einen dauerhaften Effekt kann der Zervikal-
bereich mithilfe der Säure-Ätz-Technik (SÄT) und Composite abgedeckt werden.
Auf einen Substanzabtrag könnte mit den heute zur Verfügung stehenden
Substanzen für die SÄT rein prinzipiell zwar verzichtet werden, da eine
Präparation rein dem Zweck der Kariesexkavation bzw. der Entfernung mit
Bakterien infizierten Dentins dient. Ein präparationsloses Vorgehen hätte jedoch
zur Folge, dass der Randbereich der „Füllung“ nicht gänzlich glatt verlaufen
würde. Dies begünstigt lokal die Ansiedlung von Keimen und die Entstehung von
Entzündungen an der marginalen Gingiva. Das kann in weiterer Folge wiederum
zu Rezessionen führen. Außerdem ist für einen „unsichtbaren“ Übergang die
Präparation einer Abschrägung notwendig, da es sonst zu unerwünschten
ästhetischen Ergebnissen kommen kann. Hinzu kommt, dass nach
wissenschaftlichen Studien eine reine Dentinhaftung wesentlich schlechter ist, als
die Haftung am konditionierten Schmelz. Diese Gründe führen dazu, dass
zumindest eine minimalinvasive Präparation (auch ohne Vorliegen von Karies) für
den Zervikalbereich indiziert ist.
42
Die Abdeckung keilförmiger Defekte als Ursache für schmerzhafte Zahnhälse
kann ebenso konservierend mit Compositen erfolgen oder mit sogenannten
Zahnhalsveneers aus Keramik versorgt werden. Wegen des hohen Aufwandes,
Verlust gesunden Zahnhartgewebes durch die Präparationsvorschrift, hoher
Kosten und einem wesentlich schlechteren Randschluss im Vergleich zu direkten
Versorgungen mit Compositen wird die Anfertigung von Keramikveneers für den
Zahnhalsbereich zur Therapie von Dentinhypersensibilitäten in der Literatur
kontrovers diskutiert.
Als chirurgische Intervention zur Abdeckung freiliegenden Wurzeldentins,
besonders dann, wenn neben der Schmerzsymptomatik zusätzlich eine
Beeinträchtigung des Wohlbefindens der Patienten aufgrund der Ästhetik vorliegt,
können parodontalplastische Maßnahmen zur Wiederherstellung einer
physiologischen Morphologie von Weichgewebe angewandt werden. Rezessionen
oder keilförmige Defekte können mit sogenannten (teil- oder vollmobilisierten)
Verschiebelappen teilweise oder vollständig gedeckt werden. Das bedeutet die
Abtrennung bzw. Abhebung von Gingiva (mit oder ohne Mukosa) und Reposition
in einer anderen Lage, je nach Ausprägung des Defekts. Eine weitere Möglichkeit
zur Gingivaextension bietet ein freies Schleimhaut- oder das
Bindegewebstransplantat. Beide chirurgischen Maßnahmen sind im Falle eines
Attachmentverlustes, meist die Ursache der Rezession, stark abhängig von Lage
und Ausmaß desselben. Hierbei gilt: liegt kein interproximaler Attachmentverlust
vor (Miller Klasse I und II) ist eine vollständige Deckung möglich; bei
interproximalem Attachmentverlust (Miller Klasse III) ist nur noch eine teilweise
bzw. keine Deckung möglich (Rateitschak K.H, 1989). Die Rezessionsdeckung mit
freiem Schleimhauttransplantat ist im Vergleich zur koronalen Positionierung eines
Bingewebstransplantats bis zur Schmelz-Zementgrenze (bei Miller Klasse I und II)
dennoch wesentlich unsicherer. Nach Lehrbüchern der Parodontologie bietet das
Bindegewebstransplantat eine langfristige und stabile Deckung.
Absolute Voraussetzungen für den Erfolg jeglicher chirurgischer mukogingivaler
Therapien sind in jedem Fall eine exakte parodontale Diagnostik, die
abgeschlossene und erfolgreiche Parodontaltherapie, Einhaltung des Recalls,
43
Reevaluierung, die Einstellung vermeidbarer Risikofaktoren (z.B.: Rauchen) und
nicht zuletzt das chirurgische Können des/der behandelnden Zahnarztes/-ärztin.
Zuletzt sei noch erwähnt, dass in der Literatur ebenso die vollständige
Devitalisierung (extrem) schmerzempfindlicher Zähne mittels endodontischer
Behandlung als Ultimo ratio (Botzenhart U.U., 2007) in der Therapie der
Dentinhypersensibilität beschrieben wird.
DESENSITIZER
Handelsname Hauptwirkstoff(e) Dosierung pH-Wert
Darreichungsform(en)
Cervitec® (IvoclarVivadent)
NaF 900ppm
0,2% 5,7-6,3
Gel
Fluor Protector® (IvoclarVivadent)
Difluorsilan 0,05 / 0,1 /
0,7% 7,0 Lack, Gel
Duraphat® (GABA)
NaF 22600ppm
5% 7,0 Lack
Elmex® Zahngel NaF+AmF 12500ppm
1,25% k.A. Gel
Gluma®
(HereausKulzer) HEMA,
Glutardialdehyd 36,1% 5,1%
3,5 Gel
TelioCS® (IvoclarVivadent)
Glutaraldehyde
k.A. k.A. Liquid
Super Seal®
(Phoenix Dental) Oxalsäure
Kaliumsalze k.A. k.A. Liquid
Single Bond® (3M Espe)
Dimethylacrylate HEMA
k.A. k.A. Liquid
Tabelle 5
4.2.: SPEZIELLE THERAPIE MIT Er:YAG – LASER
Zahlreiche in vitro als auch klinische Studien befassen sich schon lange mit den
Effekten verschiedener Laser mit unterschiedlichen Energiedichten und
Wellenlängen auf Dentinoberflächen. Während bei Lasern mit niedriger
Ausgangsleistung (lowlevellaser), beispielsweise HeNe-Laser oder Diodenlaser,
eher eine reine biostimulative Wirkung beobachtet wurde, konnte bei CO2–Lasern,
44
Er:YAG und Nd:YAG noch zusätzlich eine morphologische Veränderung der
Zahnhartsubstanz beobachtet werden.
REM Aufnahme einer Dentin-
oberfläche nach 60 sec. Be-
strahlung mit einem Dioden-
laser (809nm, 1W, 10Hz;
Vergr.: 2000x) Die Oberfläche
weist zum Teil Glasureffekte
auf. (Botzenhart U.U., 2007)
Bei der Anwendung mit dem Er:YAG geht man davon aus, dass es durch seine
hohe Absorption in Wasser und seiner Ablationsrate zu einer Verdampfung der
Dentinflüssigkeit und der Schmierschicht kommt. (Botzenhart U.U., 2007) Ebenso
wird vermutet, dass es durch die Laserapplikation zu einer Ablagerung unlöslicher
Salze in den exponierten Tubuli kommt (Botzenhart U.U., 2007) und den Fluid-flow
im Dentin reduziert (Sgolastra F, 2013).
Eine Vergleichsstudie von SCHWARZ et al. untersuchte die Effektivität der
Behandlung exponiertem, schmerzempfindlichen Dentins mit dem Er:YAG
gegenüber der Wirksamkeit nach Applikation eines Fluoridlackes. Beide
Therapiemaßnahmen brachten unmittelbar nach Anwendung eine signifikante
Verringerung der Symptome. In der Gruppe der Patienten/-innen, die nach der
konventionellen Methode mit Fluoridlack behandelt wurden kam es nach 2 und 6
Monaten jedoch wieder zu einem Anstieg der Desensibilität. Während die
laserbehandelte Gruppe das Niveau, das unmittelbar nach der Laserapplikation
erreicht wurde, behielt. (Botzenhart U.U., 2007)
Der klinische Vergleich zwischen desensibilisierender Wirkung nach topischer
Applikation eines Desensitizers mit 36,1% HEMA und 5,1% Glutaraldehyd
(Gluma®) und der Er:YAG Laserapplikation von EHLERS et al. an 150 Zähnen
über einen Zeitraum von 6 Monaten zeigte einen wesentlich geringeren
Unterschied in den Ergebnissen. Vor Beginn der Versuchsreihe wurde mittels
Abbildung 12 Quelle: Botzenhart et al.
45
VAS-Skala ein durchschnittlicher Wert von 4,5 notiert. 3 Monate nach Applikation
von Gluma® erreichten die Probanden einen durchschnittlichen Wert von 0,7 und
nach 6 Monaten 1,0. An den Zähnen, die mit Er:YAG behandelt wurden war der
Wert nach 3 Monaten bei 0,6 und nach 6 Monaten bei 0,5.
Eine in vitro Studie von ARANHA et al. befasste sich mit dem Vergleich von
Er:YAG und Er,Cr:YSGG für die Anwendung bei Hypersensibilitäten und
untersuchte diese an 144 Prämolaren. Die Zementschicht an den
Wurzeloberflächen wurde dazu nach Reinigung mechanisch entfernt und die
Dentintubuli an zwei Stellen (mesial und distal) mit 35%iger Phosphorsäure
(Subgruppe A) und EDTA (Subgruppe B) eröffnet. Gruppe 1 wurde anschließend
mit Er:YAG-Laser (KaVo® Key Laser 1243) mit einem Arbeitsabstand von 6mm mit
einer Frequenz von 2Hz und einer realistischen Ausgangsleistung von 32,4mJ vier
mal für 20 sec im Intervall von 1 min bestrahlt. Die Anwendung des Er,Cr:YSGG-
Lasers (Biolase® Technology, Waterlase) erfolgte mit einem Arbeitsabstand von
1mm, einer Frequenz von 20Hz und einer Pulsdauer von 140-200μs. ARANHA et
al. variierten hierbei noch zusätzlich die Energieleistung von 0,25-2W und teilten
sie in Gruppe 2 bis 9 auf. Die Zähne wurden anschließend stereomikroskopisch
untersucht und mit einem speziellen Bildprogramm (Leica®QwinColour) analysiert
und selektioniert, worauf eine elektronenmikroskopische Untersuchung an 40
Zähnen folgte. Trotz der schwierigen Auswertung der Ergebnisse aufgrund der
Unterschiede nach der Vorbehandlung (Subgruppe A und B) und den deutlich
unterschiedlichen Effekten der Laserapplikationen mit verschiedenen Parametern
beim Er,Cr:YSGG-Laser konnten ARANHA et al. den Schluss ziehen, dass zwar
keiner der beiden Laser eine vollständige Obturation der Dentintubuli erzielt, der
Er:YAG im Vergleich jedoch bessere Ergebnisse als der Er,Cr:YSGG erreicht
(Aranha C.C., 2011).
Neben der Wirkung auf die Dentinoberfläche nur durch Laserstrahlung alleine
(direkte Methode) wurde auch die Kombination Fluorid- und Laserapplikation
(indirekte Methode) untersucht. IPCI et al. untersuchten die Wirksamkeit von
Laserapplikation mit Er:YAG und Er:YAG + NaF an 50 Patienten und verglichen
die Ergebnisse miteinander. Direkte und indirekte Methode wurden mit einem
Er:YAG (Versawave®) mit einer Energieleistung von 60mJ/Pulse, einer Frequenz
von 30 Hz und mit einem Arbeitsabstand von 3-4mm zur Dentinoberfläche
46
durchgeführt. Für die indirekte Methode wurden vor der Laserapplikation 2% NaF-
Gel an den ausgewählten Zähnen aufgetragen und nach 4min mit dem Laser
bestrahlt. Die Sensibilität wurde vor der Versuchsreihe, nach 1 Woche, nach 1
Monat und nach 6 Monaten getestet und evaluiert. IPCI et al. konnten nach der
Auswertung der Ergebnisse zwar generell eine deutliche Reduktion der
Hypersensibilität für den gesamten Zeitraum, jedoch keine signifikanten
Unterschiede zwischen direkter und indirekter Methode feststellen. (Ipci S.D.,
2009)
47
5.: DISKUSSION
Sowohl zur Wirksamkeit von Desensitizern als auch zur klinischen Anwendung
von Lasern für die Desensibilisierung empfindlicher Zahnhälse liegt eine Vielzahl
an Studien vor. Aufgrund der teils großen Unterschiede in der Ausprägung von
Ursachen und Symptomatik stellt DHS eine zum Teil große Herausforderung für
die Zahnärzte dar.
Die Wirksamkeit, der für die häusliche Anwendung zur Verfügung stehenden
Produkte ist aufgrund der niedrigeren Dosierung der Inhaltsstoffe wesentlich
geringer als die für in office Anwendungen (Palazon M.T., 2013) Die Behandlung
in der Zahnarztpraxis wiederum ist für die Patienten allerdings mit einem höheren
Aufwand und mehr Kosten verbunden. Das führt u. U. dazu, dass die „Wahl der
Therapie“ vom Patienten alleine getroffen wird, zumal die Industrie mit Werbung
teilweise eine hohe Wirksamkeit ihrer Produkte verspricht. Daraus könnte sich der
Nachteil ergeben, dass dadurch eine Progression der Erkrankung bzw. in Frage
kommender Ursachen nicht rechtzeitig erkannt und die Zahnarztpraxis erst
aufgesucht wird, wenn die Hypersensibilität bereits ein hohes Maß erreicht hat.
Das hätte eine Erschwernis der Behandlung zur Folge.
Zur topischen Applikation für die in office Anwendung steht ebenso, wie für die
häusliche Anwendung, eine große Menge an Produkten mit unterschiedlichen
Wirkmechanismen zur Verfügung. Nach den Resultaten aus in vitro und klinischen
Studien unterscheiden diese sich stark in ihrer Wirksamkeit. Fluoride,
Kaliumnitrate und Oxalate zeigen nach einer Vergleichsstudie von BAMISE eine
hohe desensibilisierende Wirkung, die jedoch nur von kurzer Dauer ist und so die
Wiederholung der Behandlung bereits nach nur kurzer Zeit erforderlich macht.
(Bamise C.T., 2011) Ebenso konnten DAVARI et al. einen desensibilisierenden
Effekt für Bioglass nachweisen. Gluma® (Hereaus), ein Desensitizer mit HEMA,
hingegen zeigt in einem Vergleich von BAMISE mit anderen Desinsitizern eine
langanhaltende Wirkung. Es wurde beobachtet, dass erst nach 1 Jahr eine
langsame Verminderung der Wirksamkeit auftrat (Bamise C.T., 2011).
Sogenannte Resin-Systeme, wie Single Bond® (3M Espe) konnten nach DAVARI
et al. ebenfalls einen Langzeit- bzw. einen permanenten Effekt erzielen (Davari
A.R., 2013).
48
Sowohl in vitro als auch klinische Studien belegen, dass Laserapplikationen neben
einer hohen Effektivität eine vergleichsweise langanhaltende Wirkung in puncto
Schmerzreduktion bewirken. Im Vergleich zu den derzeitigen Desensitizern hat die
Laser-Therapie einen leichten klinischen Vorteil (He S., 2011). Der Vergleich
verschiedener Laserarten von BOTZENHART et al. zeigte, dass lowlevellaser
(z.B.: Diodenlaser) eine biostimulative Wirkung auf Dentin haben. Bei CO2-,
Er:YAG- und Nd:YAG-Lasern konnten sie noch zusätzlich eine morphologische
Veränderung der Zahnhartsubstanz beobachten (Botzenhart U.U., 2007). In einer
in vitro Studie von EHLERS et al. wurde ein desensibilisierender Effekt über einen
Zeitraum von 6 Monaten nach Anwendung eines Er:YAG-Lasers nachgewiesen.
Der Vergleich zwischen der Anwendung von Er:YAG und Gluma® an 150 Zähnen
brachte keinen signifikanten Unterschied im Ergebnis. Eine andere Studie von
ARANHA et al. befasste sich wiederum mit dem Vergleich verschiedener
Laserarten. Sie beobachteten, dass Er:YAG-Laser und Er,Cr:YSGG-Laser einen
ähnlichen Effekt auf Dentin aufweisen. Er:YAG erreichte jedoch (geringfügig)
bessere Ergebnisse (Aranha C.C., 2011). IPCI et al. untersuchten die Effekte
reiner Laserapplikation (direkte Methode) mit Er:YAG und jene nach
Laserapplikation in Kombination mit NaF (indirekte Methode) an 50 Patienten über
einen Zeitraum von 6 Monaten. Sie konnten keinen signifikanten Unterschied
zwischen direkter und indirekter Methode feststellen. (Ipci S.D., 2009)
49
6.: CONCLUSIO
Eine korrekte Diagnosestellung und die Erkennung prädisponierender Faktoren
bilden die Grundlage für eine adäquate Therapie. Ebenso ist die Kenntnis der
Wirkmechanismen der jeweiligen angewandten Substanzen bzw. die der
Parameter des verwendeten Lasertypseine wichtige Voraussetzung für einen
optimalen Behandlungserfolg.
Aufgrund der großen Vielzahl an Behandlungsmöglichkeiten ist es für die
BehandlerInnen schwierig den Überblick über alle Möglichkeiten zu behalten und
die passende Therapie zu finden.
Die neuere Generation der Desensitizer mit dem Inhaltsstoff HEMA weist im
Vergleich zu den Fluoriden einen deutlich höheren Langzeiteffekt auf und ist
folglich, besonders bei starker Schmerzsymptomatik, den Fluoriden vorzuziehen.
Der Vergleich zahlreicher Studien lässt den Schluss zu, dass die
Behandlung von Dentinhypersensibilitäten mit Lasern (allein oder in Kombination
mit Fluoriden), insbesondere wegen der langanhaltenden Wirksamkeit eine
Alternative zu den konventionellen Therapiemöglichkeiten ist.
Die Ergebnisse der Vergleichsstudien, welche die Wirksamkeit unterschiedlicher
Laserarten zur Desensibilisierung miteinander verglichen, sprechen deutlich für
den Er:YAG-Laser. Durch die Vielzahl in der Literatur aufgelisteten Vorteile des
Er:YAG zeichnet dieser sich durch ein breites Anwendungsspektrum aus und
gewinnt generell immer größere Bedeutung in der Zahnheilkunde.
Das Bestreben einen Langzeiteffekt bei der Reduktion von Dentinhypersensibilität
zu erreichen rechtfertigt daher sicher die Anwendung von Lasern, besonders die
des Er:YAG, auf diesem Gebiet.
Aufgrund der hohen Kosten bei der Anschaffung eines Lasergerätes und der
Notwendigkeit spezielle Schutzmaßnahmen (Patient und Personal) zu treffen wird
jedoch trotz guter Ergebnisse die Anwendung von Lasern für die Behandlung von
Hypersensibilitäten eine spezielle Therapie bleiben.
.
50
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