Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980 nm) en periodoncia e implantología

FACULTAD DE MEDICINA Y ODONTOLOGÍA Departamento de Estomatología Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología TESIS DOCTORAL GONZALO LÓPEZ CASTRO Santiago de Compostela, 2006 A mis padres “SI EL HOMBRE ES FORMADO POR LAS CIRCUNSTANCIAS ENTONCES ES NECESARIO FORMAR LAS CIRCUNSTANCIAS HUMANAMENTE” K. MARX y F. ENGELS Mi más sincero agradecimiento a mis compañeros y amigos Luís García Varela, José Luis Leyes Borrajo, Ignacio Rodríguez Núñez y especialmente a Mercedes Gallas Torreira por ser la energía de nuestros proyectos. Una mención especial al personal de mi consulta por su constancia en el registro de los datos clínicos. Y principalmente gracias a los pacientes porque sin ellos este trabajo no sería posible. Justificación 15 1 Justificación A pesar del interés que han despertado las nuevas tecnologías láser y su aplicación en la Odontología, en la actualidad existe cierta controversia sobre su aplicación clínica y sus posibles efectos secundarios/adversos. La incorporación de nuevas tecnologías en todos los ámbitos de las Ciencias de la Salud siempre ha ido acompañada de cierto escepticismo por parte de los profesionales, y en el caso particular del láser, además de escepticismo existe una sensación general de descrédito. La mayoría de los profesionales de la Odontología de nuestro país están convencidos de que tan sólo se trata de una herramienta de marketing. Pero cada vez son más los que lo utilizan y, de forma paralela, cada vez son más los que se dedican a la investigación sobre sus indicaciones y los protocolos de su utilización clínica (ESPAÑA, 2004). En los últimos quince años el estado de la Odontología láser ha mejorado notablemente gracias a la investigación y a un claro progreso en todos los campos de la tecnología láser. La Odontología con láser ha pasado de ser un experimento ilustrado a una serie de procedimientos clínicos científicamente probados. El desarrollo del láser de uso odontológico ha avanzado firmemente en los últimos años. Los pacientes y también los odontólogos, reconocen la comodidad y fiabilidad del tratamiento con el láser dental. Los láseres dentales son el futuro de la Odontología y están siendo utilizados cada vez con más frecuencia por los dentistas de todo el mundo. Las aplicaciones de los láseres en otros campos de la Medicina han sido investigadas por las ciencias clínicas, básicas y aplicadas. Utilizando técnicas de evaluación clínicas, histológicas y físicas, la ciencia aplicada ha explorado su espectro de utilidades, ha definido parámetros operativos para uso específico y ha descrito las posibles reacciones adversas. De esta forma la ciencia ha proporcionado un conocimiento detallado de la interacción del láser y el tejido durante un tratamiento específico, permitiendo definir nuevos protocolos clínicos de utilización. Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 16 El objetivo del presente trabajo de investigación es realizar un análisis crítico sobre las potenciales aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP en la clínica odontológica (fundamentalmente en el ámbito de la Periodoncia y la Implantología). El láser de diodo es una incorporación relativamente reciente a la terapéutica odontológica. La ausencia relativa de dolor, su facilidad de empleo, su versatilidad y su especificidad local lo convierten en una incorporación ideal a las técnicas terapéuticas del odontólogo (LARREA-OYARBIDE et al., 2004). El haz del láser de diodo es capaz de completar y afinar el raspado y alisado radicular previo, realizar un curetaje/desbridamiento delicado de las paredes de la bolsa periodontal, desensibilizar la superficie radicular y esterilizar el surco gingival (GUTKNECH et al., 2001). Presenta por tanto, grandes ventajas con relación a otros tipos de láseres de uso odontológico debido a que se trata además de aparatos relativamente económicos, muy manejables y de uso sencillo (WALSH, 2003). La radiación láser debe ser absorbida para producir un cambio físico y/o químico que resulte en una respuesta biológica o un potencial efecto terapéutico. Una vez observada la respuesta biológica debemos determinar la dosis de radiación de una determinada longuitud de onda y el número de dosis necesarias para producir un mejor efecto terapéutico. El tratamiento con láser de baja potencia debe igualmente estar basado en un protocolo clínico individualizado para cada aplicación clínica terapéutica. Pero las interacciones del láser y el tejido dependen tanto de los parámetros de láser utilizados como del tipo de tejido irradiado. El conocimiento de esos parámetros combinado con objetivos específicos de tratamiento permite la comprobación fiable por parte de la ciencia aplicada. Basadas en estas comprobaciones, se identifican reacciones adversas, se descubren parámetros mínimos y se define el tiempo mínimo de interacción para alcanzar el tratamiento objetivo, se establece así una práctica clínica basada en la evidencia científica. Los odontólogos debemos limitar el uso del láser en Odontología al alcance de la práctica, al entrenamiento y/o capacitación, a la experiencia previa con indicaciones específicas de uso tras la comprobación anterior de la ciencia aplicada que, siguiendo protocolos clínicos confirmará la seguridad y eficacia [del uso del láser]. Este trabajo tiene por objeto demostrar la aplicacibilidad real del láser de diodo InGaAsP de 980 nm de longuitud de onda en la clínica odontológica principalmente en la Periodoncia y la Implantalogía mejorando la calidad de vida del paciente y de los tratamientos realizados. 2 Introducción Introducción 19 2 Introducción 2.1.- Introducción El Láser, es una de las tecnologías que se han ido introduciendo paulatinamente en el ámbito médico y odontológico. La palabra LÁSER, corresponde al acrónimo en inglés de las palabras que definen este tipo de radiación como luz amplificada por la emisión estimulada de radiación: “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. El concepto de láser se remonta al año 1917, fecha en la que el físico alemán Albert Eistein postula su teoría de la emisión estimulada, base teórica del fenómeno láser y describe de forma empírica sus propiedades físicas (EINSTEIN, 1917). A pesar de que R. Landenberg verificó los pronósticos de Einstein en 1928, nadie pensó seriamente en construir un disposistivo basado en el fenómeno en cuestión hasta principios de los años cincuenta. Fue sobre el año 1954 cuando Nicolay G. Basov y Aleksander M. Prokhonov en el Instituto Lebedev de Moscú simultáneamente con Charles Hard Townes y Arthur L. Schawlow en los Estados Unidos de América establecieron las condiciones físicas generales necesarias para conseguir la amplificación de la luz a través de la emisión estimulada de la radiación. Sin embargo, no fue hasta el año 1960 cuando Theodore Maiman construye el primer máser óptico o aparato emisor de luz láser de la historia en el Hughes Research Laboratory de Malibú (EEUU) usando como medio activo un rubí sintético (MAIMAN, 1960). El láser de rubí diseñado por Maiman, contenía un medio activo sólido (el cristal tallado de rubí) y porporcionaba una emisión pulsátil de color rojo. En 1961, Ali Javan y sus socios W.R. Bennet Jr. y D.R. Herriott, trabajando en la Bell Telephone Laboratories, consiguieron una emisión láser de foma continua al excitar una mezcla de gases Helio-Neón mediante un campo de alta frecuencia (JAVAN et al., 1961). Posteriormente, se han conseguido una gran variedad de sistemas de emisión láser tanto en función de sus componentes Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 20 (medio activo, sistema de bombeo, etc) como en función de las características de la radiación emitida (MARTI, 1997). Los láseres se han empleado en Medicina prácticamente desde sus comienzos, la primera cirugía con láser se realizó en el Hospital Presbiteriano de Nueva York en 1961 y consistió en la retirada de un pequeño tumor de retina que impedía la visión. En 1962 se desarrolla el primer láser semiconductor y más tarde, en 1965, los doctores Sinclair y Knoll tras algunas modificaciones adaptan este tipo de radiación láser a la práctica terapéutica. El desarrollo de la tecnología láser ha supuesto un gran avance en el área médica posibilitando grandes cambios en los procedimientos terapéuticos, reduciendo los tiempos quirúrgicos y mejorando el postoperatorio de los pacientes. Dentro del campo de la Medicina, F.A. L’Esperance fue el primero en comunicar el empleo clínico del láser de Argón, en Oftalmología, en 1968 (L´ESPERANCE, 1968). Posteriomente, Strong y Jako informaron de la primera utilización clínica en Otorrinolaringología de un láser de dióxido de carbono (CO2) en 1972 (STRONG y JAKO, 1972). En 1977, Keifhaber y cols. notificaron la primera aplicación clínica de un láser de neodinio:itrio-aluminio-granate (Nd:YAG) en cirugía gastrointestinal (KEIFHABER et al., 1977). En los últimos años hemos asistido a la irrupción del láser en la Odontología. El láser no es, sin embargo, nuevo en este campo, de hecho la Odontología no se ha mantenido ajena a los avances de la tecnología láser ya que los primeros estudios “in vitro” datan de la década de los años sesenta, pero no es hasta los inicios de los años ochenta cuando se utiliza el láser en la práctica clínica odontológica. Desde la fabricación del primer láser de rubí en 1960 por Theodore Maiman, la Odontología intentó aplicar dicho avance tecnológico en su área de conocimiento. En 1964, año en que se comercializa el primer láser de uso médico, el Journal of Dental Research publica un artículo sobre el efecto del láser sobre el esmalte y la dentina dental (STERN y SOGNNAES, 1964). Al año siguiente, Sognnaes y Stern continúan sus trabajos de investigación sobre la utilización del láser en Odontología y vaporizan lesiones cariosas con láser de rubí determinando posteriormente la mayor resistencia a la disolución por ácidos del esmalte tratado con láser (STERN y SOGNNAES 1964, 1965; 1972). De hecho la primera aplicación del láser de rubí en un diente “in vivo” fue realizada por el dermatólogo Leon Goldman en 1965. Goldman, habituado al uso en Dermatología del láser, utiliza el láser de rubí en un diente de su hermano odontó- Introdución 21 logo relatando tras el acto operatorio que el paciente no había sentido dolor, ni durante, ni despúes de la irradiación con el láser. Las investigaciones sobre el uso del láser en el área de conocimiento de la Odontología se fueron sucediendo hasta que en 1988 en el Iº Congreso de Láser en Tokyo (Japón) presidido por el Profesor Hajime Yamamoto se fundó la ISLD (International Society of Laser Dentistry) pero es posteriormente, en mayo de 1990, cuando se inicia realmente la aplicación clínica del láser en Odontología al autorizar la FDA (Food and Drug Administration) un láser pulsado de Nd:YAG (Neodinio: itrio-aluminio-granate) para cirugía intraoral de tejidos blandos desarrollado por Myers y Myers y reconocido como el primer láser diseñado específicamente para su uso odontológico (MYERS et al., 1989). Actualmente, los avances técnicos y científicos se suceden rápidamente, se investigan nuevos tipos de láseres con propiedades y aplicaciones distintas de las que utilizamos, pudiendo ampliar su gama de indicaciones y aplicaciones terapéuticas posibles (MISERENDINO y PICK, 1995). La tecnología láser es un campo tan dinámico que lo que era un adelanto de laboratorio hace uno o dos años puede haberse convertido ahora, en un producto comercial de uso clínico habitual. Los láseres de CO2; Nd:YAG; Er:YAG, Ho:YAG, Cr:SIG y los láseres de diodos están hoy disponibles para su aplicación en las distintas especialidades odontológicas y existen láseres adecuados para cada tipo de tratamiento dentario (p.ej: blanqueamiento dental, desbridamiento surcular, raspaje y alisado radicular, preparación de cavidades, ablación selectiva de caries, cirugía de tejidos blandos, apicectomías, implantología,...) (WILSON, 1994; SULEWSKI, 2000). Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 22 2.2.- Historia y desarrollo del láser odontológico Históricamente, la luz ha sido utilizada como agente terapéutico durante siglos. Ya en la Antigua Grecia, la exposición del cuerpo humano al Sol para restaurar la salud o helioterapia era empleada (DANIEL y HILL, 1991). En China, se usaba el Sol para tratar enfermedades de la piel, algunas psicosis y el raquitismo. Los efectos beneficiosos del Sol en el tratamiento del raquitismo empezaron a conocerse sobre el año 1700. El uso de la luz en general, como tratamiento de diversas patologías, se conoce en la medicina moderna como fototerapia. Más tarde, en el año 1903, un médico danés: Niels Ryberg Finsen (1860-1904) sentó las bases de la fototerapia al desarrollar una lámpara eléctrica de arco voltaico y emplearla con éxito en el tratamiento del lupus vulgar (infección de la piel producida por el bacilo de la tuberculosis, que se manifiesta con lesiones nodulares de color pardo rojizo localizadas, sobre todo, en la cara). Finsen comprobó que la luz del Sol o la que obtenía mediante concentración de luces eléctricas poseían propiedades bactericidas y bioestimulantes. La lámpara de Finsen o luz de Finsen se obtenía al hacer pasar la luz solar o la que se obtiene mediante un arco voltaico a través de una solución amoniacal de sulfato de cobre que absorbía los rayos amarillos, rojos e infrarrojos del espectro constando por tanto, de radiación violeta y ultravioleta. Poco despúes de introducido este agente tarapéutico en el arsenal médico, el pediatra alemán Kart Huldschinsky (1883-1940) amplió sus indicaciones al demostrar en el año 1919 sus propiedades antirraquíticas. Despúes se trataron también, con rayos infrarrojos o ultravioletas, neuralgias, lumbagos, raquitismos y acné entre otras afecciones. Actualmente, se emplea igualmente la fototerapia en recién nacidos que presentan niveles elevados de bilirrubina en sangre. Las lámparas fluorescentes azules generan longuitudes de onda específicas que ayudan a descomponer la bilirrubina en componentes hidrosolubles no tóxicos que son excretados posteriormente. Civilizaciones antiguas, como por ejemplo la de la India fueron de las primeras en utilizar la fotoquimioterapia al emplear fotosensibilizadores exógenos para absorber la luz del Sol con una finalidad terapeútica. Así emplearon drogas llamadas “psoralens” obtenidas de plantas para tratar el vitíligo, se aplicaba una loción en la piel que era expuesta a la luz del Sol. Los egipcios también usaron”psoralens” para tratar enfermedades de la piel como la leucodermia. En 1974, se descubrió que la aplicación de “psoralens” combinada con la exposición a la radiación ultravioleta A (P.U.V.A.) era realmente efectivo en el tratamiento de psoriasis y vitíligo. Introdución 23 El descubrimiento del “laser” Los láseres médicos y odontológicos actuales se han beneficiado de décadas de investigación sobre la irradiación láser, basándose en la teoría de la resonancia óptica del campo de la mecánica cuántica, formulada en el inicio del siglo XX por el físico danés Niels Bohr, entre otros. Pero son las teorías atómicas de Albert Einstein, sobre la radiación controlada las que pueden considerarse el punto de partida de la tecnología láser. El mérito del desarrollo de la teoría de la emisión de radiación espontánea y estimulada es, generalmente atribuida a Einstein por su tratado “Zur Quantum theorie der Stralung” publicado en 1916. Y más concretamente, el artículo de Einstein sobre la emisión estimulada de energía radiante, publicado en 1917, se reconoce como la base conceptual de la ampliación óptica (EINSTEIN, 1917). En 1928, la teoría de Einstein fue revisada por R. Landberg, pero en aquel momento no existían los medios técnicos necesarios para producir un aparato de láser funcional (SULEWSKI, 2000). Durante la década de los años 30 y 40 se progresa en el conocimiento sobre los niveles energéticos de átomos y moléculas, y se avanza en el desarrollo de innovador material óptico avanzado lo que condiciona de manera muy importante la fabricación de un aparato de láser. Años más tarde, el físico estadounidense C.H. Townes amplificó por primera vez las frecuencias de las microondas mediante un proceso de emisión estimulada y empezó a emplearse el término máser. Máser es el acrónimo de “Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation,” -amplificación de microondas mediante emisión estimulada de radiaciónque es, como se deduce de la denominación misma, un amplificador de microondas de muy bajo ruido, lo que describe el principio básico de actuación del láser (GORDON et al., 1955). Este primer aparato funcionaba de manera poco convencional para entonces, empleando directamente la interacción mecánico-cuántica de la materia con la energía radiante. En 1958, A.L. Shawlow y C.H. Townes proponen la extensión del principio del máser a la porción óptica del campo electromagnético y surge entonces el concepto de láser “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,” –amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación- (SCHAWLOW y TOWNES, 1958). Posteriormente, en 1960 Theodore H. Maiman construye el primer aparato de láser funcional, un láser pulsado de rubí que emitía una luz de longitud de onda 6943 nm (MAIMAN, 1960). Se trataba de un dispositivo con capacidad para producir un rayo intenso de luz visible o radiación infrarroja casi sin divergencia, monocromático y coherente. Aunque las condiciones físicas generales necesarias para conseguir la amplificación de la luz a través de la emisión estimulada de la radiación fueron es- Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 30 2.3.- Principios físicos del láser GENERALIDADES El acrónimo láser (light amplification by stimulated emission of radiationamplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación) describe de manera concisa las cualidades físicas de un aparato de láser y los fundamentos de su aplicación clínica. En un intento de buscar una explicación a la naturaleza de la luz, se formularon a través de los siglos, varias teorías siendo alternativamente de tipo corpuscular y ondulatorio, lo que posteriormente llevó a que se aceptase la dualidad onda-corpúsculo de la luz. La luz presenta, por tanto, una doble naturaleza: ondulatoria y corpuscular, manifestándose preferentemente una u otra según el fenómeno que se experimente. Así, a mediados del siglo XVII, Newton concibe la luz como la transmisión del flujo de partículas, dando lugar a la Teoría corpuscular de la luz. Contemporáneo de Newton, el holandés Christian Huygens (1629-1695) supuso que la propagación de la luz era un fenómeno ondulatorio que tenía lugar en un medio llamado “éter” que lo llenaba todo, incluso el vacío. Huygens con su Teoría ondulatoria establece que la luz es una radiación electromagnética. Pero fue a principios del siglo XX, cuando Louis De Broglie, encuentra una relación entre ambas teorías al proponer que si la luz tiene una doble naturaleza ondulatoria y corpuscular, también las partículas materiales, por simetría han de tener esa doble naturaleza. Sin embargo, fue la Hipótesis de los “cuantos” de Planck en 1900, la que permitió a Albert Einstein establecer la teoría de que las radiaciones electromagnéticas, la luz visible entre ellas, no se propaga en ondas continuas sino formando “paquetes” de ondas. Para Planck, los átomos excitados emiten o absorben energía en cantidades definidas que denominó “cuantos” o fotones. Según Einstein éstos no son sólo “paquetes de energía”, sino que son, al mismo tiempo, masa relacionadas ambas en la famosa ecuación: E = m c2 En la que E es la energía, m la masa de la partícula en reposo y c la velocidad de la luz. Por tanto, la luz es una forma de energía electromagnética que viaja en forma de ondas, a una velocidad constante. La unidad básica de esta energía radiante se denomina fotón o cuanto de luz. Aplicando las Teorías de Planck y Einstein, Townes y Schawlow establecieron los principios básicos del láser (SCHAWLOW y TOWNES, 1958); lo que condujo a la fabricación del primer láser visible por Maiman en 1960 (MAIMAN 1960). La Introdución 31 teoría del láser supone el conocimiento de tres conceptos físicos básicos: niveles de energía, inversión de población y emisión estimulada (HECHT, 1994; SILFVAST, 1996; SLINEY y WOLBARSHT, 1980). Estos conceptos resultan de la Teoría Cuántica de la Física postulada por primera vez por el físico danés Niels Bohr. Los átomos y moléculas tienen distintos niveles de energía. Los electrones pueden ocupar uno o más de estos niveles de energía y moverse de uno a otro. La mayoría de los electrones ocupan el nivel de energía más bajo, pero pueden moverse de un nivel de energía (E0) a otro nivel mayor (E2) por la absorción de energía de una fuente externa. Cuando un átomo libera la energía que ha absorbido, se libera un fotón, la unidad más pequeña de energía. Si un fotón es absorbido su energía no se destruye sino que pasa a aumentar el nivel de energía de los átomos y moléculas de la estructura que lo absorbe. Esto es un concepto básico para la física del láser y de los tejidos sobre los que interaccionan. Un átomo puede absorber un fotón y éste deja de existir pasando un electrón de dicho átomo a un nivel de energía superior. Así, el átomo pasa a un estado de excitación, este átomo es inestable y tenderá pronto a su estado inicial devolviendo la energía almacenada en forma de fotón. Esta emisión de energía se denomina emisión espontánea. Posteriormente, Einstein utilizó el concepto y elaboró la teoría de que el átomo ya excitado puede absorber energía cuántica adicional, lo que produciría la liberación de dos fotones idénticos desplazándose como una onda coherente. El resultado de la emisión estimulada es de dos fotones de la misma longitud de onda viajando en la misma dirección, ambos fotones oscilan juntos en la misma fase y con las mismas oscilaciones. A su vez, estos fotones pueden excitar más átomos que emiten más fotones idénticos, lo que a lugar a la amplificación de la energía lumínica y la producción de un haz de láser. En un pequeño espacio a la velocidad de la luz estos fotones reaccionan produciendo un intenso flash monocromático (misma longitud de onda) de luz coherente (misma fase): un haz de láser. Las ondas lumínicas producidas por el láser son una forma específica de energía electromagnética. El espectro electromagnético abarca desde los rayos X, cuya longitud de onda es de aproximadamente 10-12m a las ondas de radio, cuyas longitudes de onda pueden ser de varios miles de metros. Todos los sistemas de láser disponibles para uso odontológico tienen longitudes de onda comprendidas entre 0.5 µm (500 nm) y 10.6 µm (10 600 nm) del espectro electromagnético. Componentes de un aparato de láser Un láser es, hoy en día, un aparato simple; consta de un medio de difusión del láser (CO2, Neodinium, Argón…), una cavidad óptica, una fuente de energía, y un sistema de refrigeración. Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 32 Para contener y amplificar el fotón resultante de la estimulación en una población de átomos excitados, es necesaria una cavidad óptica. Esta cavidad consta de dos espejos paralelos a cada lado del medio de propagación del láser. Los fotones chocan contra los espejos y vuelven al medio para estimular a más fotones. Los espejos coliman la luz, es decir, se situan perfectamente perpendiculares en el interior del medio. El proceso no es 100% eficaz, alguna energía se disipa en forma de calor, por lo que es necesario un sistema de refrigeración. Un espejo es totalmente reflexivo y el otro es parcialmente transmisivo, la luz que escapa a través de este último, es el rayo del láser. Si la energía en circulación es de 1000 W y si existe una transmisión de un 10%, luego el poder de retorno es de 900 W y la excitación del rayo del láser es de 100W. Los tipos exactos de átomos y moléculas contenidas en el medio determinan la longitud de onda del rayo de salida del láser. La emisión estimulada con una cavidad óptica genera un rayo de luz colimado, coherente y monocromático. El láser es, básicamente un dispositivo que emite un tipo muy especial de luz caracterizada por cuatro puntos básicos: - intensidad: la luz láser es intensa, la intensidad es una medida de la potencia por unidad de superficie. - direccionalidad: los haces de luz láser tienen todos la misma dirección y no se dispersan como los demás haces de luz. - coherencia: toda la energía electomagnética de los fotones coinciden en el tiempo y en el espacio originando un frente de ondas en concordancia de fases (coherecia espacial y temporal). - monocromaticidad: todos los fotones emitidos tienen la misma longuitud de onda, es decir, la luz láser es de un solo color. Un láser se denomina dependiendo del contenido del medio activo y de su estado de suspensión, longitud de onda, sistemas de aplicación, modos de emisión y aplicaciones clínicas, por ejemplo: láser de CO2 o láser de gas de Argón,... Pero una vez producido el haz de luz láser debe ser posible liberarlo a un tejido diana de forma ergonómica y precisa. En los láseres de uso dental se emplean dos sistemas de liberación. Uno es un guía-ondas o tubo hueco flexible que tiene un acabado interior brillante. La energía se refleja a lo largo de este tubo y sale a través de un aplicador situado en el extremo quirúrgico, de forma que el haz barre el tejido sin contacto (sin tocar directamente el tejido). El segundo sistema, consiste en un cable de fibra óptica de vidrio que permite su utilización con o sin contacto. En el empleo sin contacto, el haz se dirige al tejido diana con cierta distancia de separación, la pérdida de sensación táctil exige que el operador preste especial atención a la interacción del tejido con la energía láser. Introdución 33 La mayoría de los láseres dentales invisibles están equipados con un hazguía visible que se libera coaxialmente a lo largo de la fibra óptica o del guía-on- das y sirve para mostrar al operador el punto exacto donde se enfoca la energía láser. El sistema láser puede emitir la energía de tres modos básicos. El primero, es la onda continua: el operador acciona el pedal y se emite continuamente un haz con un nivel de energía determinado mientras el dispositivo está activado. El segundo, se denomina modo de pulsos conmutados y se caracteriza por la presencia de una alternancia periódica de la energía láser que se activa y desactiva (en unos pocos mseg), de modo similar a la luz intermitente. Este tipo de emisión se consigue mediante la apertura y cierre de un obturador mecánico situado en la trayectoria del haz de emisión de onda continua. El tercer modo, se denomina modo pulsado asíncrono, la emisión de energía láser es máxima durante un período extremadamente corto (generalmente µseg) seguido de un intervalo relativamente prolongado en el que el láser está desactivado. El control de la secuencia de emisión es informático y no mecánico como ocurre en los dispositivos conmutados. De cualquier forma, el principio básico de cualquier modo de emisión del láser es que la energía lumínica barre el tejido durante un tiempo determinado produciendo una interacción térmica. Si empleamos el láser en la modalidad de pulsos, bien conmutado o asíncrono, el tejido diana dispone de cierto tiempo para enfriarse antes de que se emita el siguiente pulso de energía láser. En el modo de onda continua, el operador debe interrumpir manualmente la emisión del láser para que pueda producirse la relajación térmica del tejido (enfriamiento). Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 34 2.4.- Interacciones tisulares del láser GENERALIDADES Existen distintos tipos de láseres de uso médico y odontológico que emiten prácticamente en toda la gama de frecuencias, tanto del espectro electromagnético visible como del infrarrojo o ultravioleta. Básicamente los láseres se clasifican en dos grandes grupos, según su potencia y capacidad de interacción con los tejidos: los láseres de alta intensidad de energía o láseres quirúrgicos denominados en inglés High Intensity Laser Treatment (HILT) y los láseres de baja intensidad de energía o láseres no quirúrgicos, denominados Low Intensity Level Laser Treatment (LILT) o Soft Lasers. A su vez, los distintos tipos de láseres se diferencian en la sustancia empleada como medio activo (en su estado: sólido, líquido, gaseoso o diodo y en sus componentes: He-Ne, CO2,…) que determina una longitud de onda característica, una mayor o menor potencia y, unas propiedades y efectos específicos sobre los tejidos estableciendo así sus aplicaciones clínicas. Comúnmente el medio activo cede su nombre al láser y así, hablamos de láser de Helio-Neón, láser de CO2,… Los láseres de alta intensidad o quirúrgicos (HILT) producen un efecto térmico sobre el tejido irradiado. Dentro de este grupo se encuentran fundamentalemente, los láseres de CO2, Argón, Nd-YAG, Ho-YAG, Er: YAG y los láseres de diodo. Los láseres de baja intensidad de energía (LILT) o también denominados láseres blandos o terapéuticos en cambio, no producen aumento de temperatura; presentan efectos especiales como la bioestimulación que mejora la cicatrización, efectos analgésicos y efectos antiinflamatorios que permiten un uso de forma aislada o como coadyuvante en tratamientos convencionales. Dentro de este grupo se encuentran por ejemplo: el láser de diodo semiconductor (ArGa) o el láser de He-Ne. La radiación láser debe ser absorbida para producir un cambio físico y/o químico que resulte en una respuesta biológica o un potencial efecto terapéutico. Una vez observada la respuesta biológica, debemos determinar la dosis de radiación de una determinada longuitud de onda y el número de dosis necesarias para producir un mejor efecto terapéutico. El tratamiento con láser debe estar basado en un protocolo clínico individualizado para cada aplicación clínica (STABHOLZ et al.,2003). Introdución 35 La energía de un láser interacciona con el tejido diana de cuatro formas distintas, dependiendo de las propiedades ópticas del tejido y la longitud de onda utilizada. La primera interacción es la reflexión, una porción del rayo incidente puede reflejarse en la superficie sin penetración o interacción de la energía lumínica sobre el tejido. Se trata del reflejo del haz sobre sí mismo desde la superficie del tejido, lo que carece de efecto sobre el tejido diana. La segunda interacción es la absorción de la energía láser por el tejido diana previsto. Se trata del efecto que espera conseguirse con la aplicación del láser y depende de las características tisulares, como la pigmentación y el contenido acuoso, y de la longitud de onda del láser y el modo de emisión. La tercera interacción es la transmisión de la energía láser directamente a través del tejido, sin ningún efecto sobre el tejido diana. Esta interacción también depende en gran medida de la longitud de onda del láser. La cuarta interacción es la dispersión de la luz láser. La luz remanente puede penetrar el tejido y dispersarse sin producir un efecto notable sobre el tejido. La dispersión del haz de láser podría transferir calor a los tejidos adyacentes a la zona de aplicación con aparición de algún tipo de lesión térmica no deseada. En el efecto térmico de la energía láser sobre el tejido influye principalmente el contenido acuoso y el aumento de temperatura del tejido. La interacción del láser con el tejido constituye un proceso complejo que comienza con un incremento de la temperatura en la zona de interacción. Por encima de 45ºC no se producen cambios orgánicos esenciales y no existe daño tisular irreversible. Entre 45ºC y 50ºC, tienen lugar cambios enzimáticos y se desarrolla edema. Cuando la temperatura tisular alcanza aproximadamente 60ºC, se inicia la desnaturalización de las proteínas sin vaporización del tejido subyacente. Este fenómeno es útil para la eliminación quirúrgica del tejido granulomatoso enfermo. Cuando la temperatura del tejido diana aumenta hasta 100ºC se produce la vaporización del agua contenida en su interior. Como el tejido blando contiene mucha agua, la excisión del tejido blando comienza a esta temperatura. Si la temperatura tisular aumenta hasta 200ºC, se deshidrata, a continuación se quema y el resultado final es la carbonización. El carbono es un absorbente potente de todas las longitudes de onda, por lo que el tejido carbonizado puede convertirse en un canal de calor si continúa la aplicación de energía láser. La conducción de calor ocasiona entonces una lesión térmica colateral de gran magnitud en un área extensa. El efecto principal y beneficioso de la energía láser es la absorción de la luz láser por el tejido biológico. La cirugía láser optimiza estos efectos fotobiológicos, las incisiones y las escisiones quirúrgicas limpias, precisas y con hemostasia son algunas de las ventajas de los láseres en cirugía. Además, los láseres también Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 36 tienen efectos fotoacústicos, así la energía láser aplicada en forma de pulso sobre los tejidos duros dentales puede producir una onda de choque responsable de la explosión o pulverización del tejido con la consiguiente creación de un cráter poroso. Es importante reconocer que estas interacciones del láser sobre el tejido no son excluyentes, ocurren comúnmente en proporciones variables. Esto puede ser atribuido a las variaciones químicas y moleculares encontradas en los distintos sistemas biológicos y tejidos. En la mayor parte de los casos la extensión de la interacción es directamente proporcional al nivel de absorción por el tejido de las distintas longitudes de onda. El complejo sistema biológico se compone de una gran variedad de elementos celulares y fluidos tisulares, cada uno con distintas características de absorción óptica. La respuesta particular que puede manifestar un tejido después de interaccionar sobre él la luz del láser, no depende sólo de la longitud de onda de la misma, sino también de otras variables o parámetros, como la densidad de potencia y el tiempo de exposición. Secundariamente también la respuesta del tejido sometido a una dosis determinada va a depender de si la radiación láser es aplicada de forma continua o a intervalos determinados (HELFMANN, 2003). Generalmente las emisiones de láser de baja intensidad y larga duración son menos destructivas e inducen sus efectos a nivel celular y molecular, dando lugar a procesos fotoquímicos. Todos los aparatos de láser tienen partes internas comunes, pero sistemas de administración y modos de emisión diferentes. La longitud de onda del láser afecta a algunos componentes del tejido diana; el contenido acuoso, el color del tejido y su composición química influyen en la absorción de la energía láser. El diámetro del haz de láser afecta a la densidad de energía en la superficie tisular. Cuanto menor sea el haz, mayor es la densidad de energía. La consecuencia de utilizar una fibra menor es que produce una transferencia térmica muy superior desde el láser al tejido y un aumento correspondiente de la absorción de calor en un área menor. El tiempo durante el que el haz barre el tejido diana influye en la velocidad de aumento de la temperatura tisular. Este tiempo puede regularse mediante la frecuencia de repetición del modo de emisión del láser pulsado. Igualmente la incorporación de una unidad de enfriamiento del tejido, mediante por ejemplo el uso de un pulverizador de agua, o aire, o de una sonda de aspiración de alta potencia sobre el tejido también condiciona la velocidad de vaporización. Existen además propiedades específicas de los tejidos que deben considerarse (ROGGAN et al., 2003). Los tejidos que presentan un alto coeficiente de Introdución 37 absorción para una longitud de onda en particular se denominan “cromóforos”. De hecho todos los tejidos presentan propiedades de absorción específicas que determinan el comportamiento de los mismos ante la acción de la radiación láser. La hemoglobina y la melanina son cromóforos al presentar una respuesta significativa ante la interacción de la radiación láser sobre ellas. La hemoglobina interactúa ante longitudes de onda de 488 y 514 nm, esta propiedad es aprovechada por el láser de argón para conseguir coagulación y hemostasia. Esta propiedad de la hemoglobina se ha utilizado con éxito en el tratamiento dermatológico con láser de manchas de vino, angioplastias o varices. De lo expuesto se deduce que para determinar la clase de interacción existente entre la luz del láser y los tejidos biológicos deben relacionarse los parámetros del tejido biológico y los parámetros de la luz láser empleada en la irradiación (KNAPPE et al., 2004). Efectos tisulares de la irradiacción láser Cuando la energía del haz de láser es absorbida por un tejido se producen cuatro tipos de interacciones: interacciones fotoquímicas, interacciones fototérmicas, interacciones fotomecánicas, interacciones fotoeléctricas o fotoionizantes. La mayor parte de los efectos clínicos de aplicación de láser se pueden agrupar en estos cuatro efectos. Y como consecuencia podemos entrelazar dichas interacciones con aplicaciones clínicas de los mismos. La interacciones fotoquímicas, incluye la fotoestimulación que conlleva la estimulación de los tejidos interviniendo en los procesos moleculares de cicatrización y reparación que ocurren normalmente en los tejidos. Distinguimos la “terapia fotodinámica” que induce reacciones titulares para el tratamiento de determinadas condiciones patológicas; y la “reemisión fosforescente” o “fluorescencia tisular”, la cual puede ser usada como un método diagnóstico para detectar sustancias reactivas a la luz en los tejidos. Las interacciones fototérmicas se manifiestan clínicamente como la “fotoablación”, o la eliminación de tejidos mediante la vaporización o la eliminación de tejidos por vaporización y sobrecalentamiento de fluídos tisulares; coagulación y hemostasis; y fotopirólisis. Las interacciones fotomecánicas, incluyen la “fotodisociación”que permite la separación de estructuras mediante la luz del láser; y la “fotoacústica” que permite la eliminación de tejidos mediante la generación de ondas de choque. Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 38 Las interacciones fotoeléctricas, incluye la “fotoplasmólisis”, descrita como la eliminación de tejidos a través de la formación de iones cargados eléctricamente y partículas que existen en estado semi-gaseoso, estados de alta energía. Interacción fototérmica Esta clase de interacciones son las más frecuentes en la mayor parte de la aplicaciones médicas y odontológicas del láser. Las principales aplicaciones quirúrgicas del láser están basadas en la conversión de la luz láser en calor. Por su importancia clínica se han desarrollado amplias investigaciones con el fin de determinar la respuesta biológica de los tejidos ante la generación de calor por acción de la irradiación del láser. Los efectos fototérmicos en los tejidos ocurren al emplear alta energía (de 1 a 10.000 J/cm2) y tiempos de exposición más cortos. En estas interacciones la energía lumínica absorbida por las sustancias y moléculas tisulares se convierte en energía calorífica, lo que provoca un efecto tisular. La cantidad de energía lumínica que es absorbida en los tejidos depende de varios factores, entre ellos: de la longitud de onda de la energía emitida por el láser; de los parámetros del láser como: el tamaño del haz, de la densidad de potencia, de la duración del pulso y de la frecuencia; y de la composición y propiedades ópticas de tejido diana. Es importante recordar que cada parámetro del rayo del láser afecta significativamente a la naturaleza y extensión de la interacción del mismo sobre el tejido. Las interacciones térmicas son altamente dependientes de la longitud de onda; porque la cuantía de calor generado en el tejido es determinante para la extensión de absorción atribuible a un determinado rayo de una longitud de onda especifica y para un tejido diana específico. Los pigmentos tisulares y otros cromóforos son absorbentes específicos para determinadas longitudes de onda que emiten algunos láseres, por otra parte, existen regiones primarias de absorción debido a moléculas biológicas absorbentes con rangos cortos de longitud de onda, entre los 300 nm. El alto contenido en agua que presentan los tejidos orales contribuye a la importante absorción de este tipo de energía. Este tipo de interacciones térmicas se pueden observar en el láser de CO2 incluso usándolo a baja densidad de potencia (>100 W/cm2 ). El coeficiente de absorción del agua para la radiación producida por el láser de Er: YAG es diez veces mayor que el coeficinete de absorción para el láser de CO2. Otros láseres de longitudes de onda diferentes como Nd:YAG y Argón son más absorbidos por la hemoglobina, pigmentos melánicos y otros componentes tisulares lo que contribuye a sus efectos térmicos. Con algunas longitudes de onda determinados Introdución 39 contrastes externos se pueden usar para intensificar la absorción por parte de los tejidos, induciendo interacciones que de otro modo no sucederían. Las interacciones térmicas en los tejidos generalmente tienen lugar de forma instantánea, sin embargo, una descripción de la evolución secuencial del proceso termodinámico proporciona información para comprender los mecanismos de acción. Inicialmente la luz del láser absorbida induce una excitación electrónica o molecular de las estructuras tisulares. Una condición indispensable para que esto suceda es que las moléculas del tejido diana que va absorber la energía deben presentar un nivel de energía similar a la longitud de onda del rayo del láser incidente. En estadios posteriores la alta energía se disipa dentro de la masa tisular a la periferia por procesos de difusión y conducción térmica. La disipación o conducción del calor es una función de la conductividad térmica del tejido y determinará la extensión del daño colateral adjunto a la herida. El tiempo requerido para la difusión del calor o “tiempo de relajación térmica” (TRT) para un determinado tipo de tejido está también relacionado con la composición y vascularización y es característica propia de cada tipo de tejido. El tiempo de relajación térmica se puede definir como el tiempo requerido para que la energía calorífica acumulada en la masa tisular pase a enfriar hasta 37% de su valor original (HARRIS y WERKHAVEN, 1989). El grado de calor conducido a los tejidos adyacentes y el rango de enfriamiento tisular son dos factores importantes en la determinación de la extensión del área de afectación térmica y del daño colateral. Este área se la denomina a veces como daño térmico determinado para una longitud de onda y tipo tisular. El grado de daño colateral depende en una gran medida de propiedades tisulares que son relativas a su estructura, composición y contenido de agua. Otros factores tisulares que influyen en la extensión del daño térmico son la vascularización tisular, el volumen de tejido irradiado, y la superficie del área. Estos factores presentan una influencia directa en el calor que se disipa desde el área afectada por ambos mecanismos activos y pasivos. Para largas exposiciones de láser el enfriamiento por fluído vascular a través de las regiones adyacentes al área tratada juega una enorme importancia (BARNES, 1975). Para cortas exposiciones en superficies tisulares el exceso de calor generado durante la exposición es más fácilmente liberado al aire y a los tejidos circundantes por mecanismos de conducción pasiva. Otro importante factor tisular sobre la área de extensión de daño termal es el relativo al grado de absorción y de disipación del rayo una vez penetra en el tejido. La disipación del rayo puede aumentar directamente la extensión del daño colateral por redistribución espacial del rayo dentro de un volumen mayor de tejido circundante que podría ser afectado por ser una localización más focali- Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 46 y un grupo control. Tras el análisis de los resultados de este estudio determinaron que la aplicación del láser de diodo es efectiva y muy útil como coadyuvante del tratamiento instrumental convencional. Incluso si la remoción del cálculo con instrumentos manuales pudiese ser suficiente, la aplicación del láser es una buena alternativa al tratamiento químico con soluciones irrigantes para la desinfección total de las bolsas periodontales. El objetivo del segundo estudio de Morizt y cols. (1998) fue analizar a largo plazo (6 meses) los efectos del láser de diodo en la terapia periodontal con respecto a sus posibilidades de redución bacteriana y regeneración periodontal. Los índices de sangrado y sondaje periodontal mejoraron en un 96.9% en el grupo tratado con láser frente sólo al 66.7% observado en el grupo control. La reducción en el recuento total de bacterias periodonto-patóge- nas específicas (Actinobacillus actinomycetem comitans, Prevotella intermedia y Porphyromonas gingivalis) fue significativamente mayor en el grupo tratado con láser que en el grupo control. Según los resultados de este estudio, el láser de diodo presenta un efecto bactericida y es capaz de reducir, en combinación con el raspaje y alisado radicular la inflamación del tejido. La afinidad de la longitud de onda del láser de diodo por los patógenos anaerobios es útil también para la descontaminación de la superficie de los implantes que fracasan por peri-implantitis. Es previsible clínicamente además del efecto bactericida, la reducción de la inflamación gingival (RYDEN et al., 1994) y la producción de efectos analgésicos (TAM, 1999). En este sentido las observaciones clínicas realizadas por Romanos y Nentwig (1999) sobre las posibles aplicaciones clínicas del láser de diodo (980 nm) y los estudios in vitro realizados por Hass y cols. (1997), en los que aplicaron un láser de diodo de 905 nm de longuitud de ondas sobre superficies implantarias contaminadas con Actinobacillus actinomycetem comitans, Porphyromonas gingivalis y Prevotella intermedia durante un minuto avalan esta aplicación clínica del láser de diodo. Posteriormente, Hass y cols. (2000) probaron en clínica la aplicación del láser para el tratamiento de la osteítis periimplantaria combinado con el uso de hueso autógeno y membranas e-PTFE obteniendo una media de 2 mm de ganancia ósea y corraborando clínicamente la eficacia del tratamiento mediante fotosensibilización con láser blando y azul de toluidina. Paralelamente, Bach y cols. (2000), realizaron un estudio clínico para analizar la efectividad del tratamiento convencional frente al tratamiento combinado con láser de diodo de las osteítis periimplamtarias registrando, tras cinco años de seguimiento, mejores resultados en el grupo tratado con láser de diodo que el grupo control no tratado. El láser de diodo ha sido también ampliamente propuesto para los procedimientos de blanqueamiento dental en clínica (WETTER et al., 2004 a,b) y procedimientos de estética dental (CHARTRAND, 2005). La luz del láser de diodo activa Introdución 47 el gel de blanqueamiento dental (peróxido de oxígeno, peróxido de carbamida o perborato sódico con peróxido de hidrógeno) provocando su descomposición química y acelerando su penetración en el esmalte. Sin embargo, clínicamente no se obtienen mejores resultados estéticos que con las técnicas de blanqueamiento convencionales aunque la aplicación del láser disminuye el tiempo de tratamiento representando una ventaja para el paciente y el profesional al reducir el tiempo clínico (DOSTALOVA et al., 2004). Otra posible aplicación clínica del láser de diodo es el tratamiento de la hiperensibilidad dentinaria (KIMURA et al., 2000). El láser de diodo GaAlAs de 780 nm de longuitud de onda ha sido empleado en el tratamiento de la hipersensibilidad dentinaria por Matsumoto y cols. (1985 a,b), Ebihara y cols. (1988) y Kawakami y cols. (1989) con una efectividad de tratamiento entre el 85% y el 100%. La posibilidad de un efecto placebo debe ser considerada y ha sido descrita frecuentemente en los ensayos clínicos realizados sobre hipersensibilidad dentinaria, sobre todo en aquellos pacientes que relatan una mejoría inmediatamente despúes de la aplicación del láser cuando lo esperable es conseguir una mejoría paulatina por efecto acumulativo de la terapia de una visita a otra. A estos primeros estudios sobre la aplicación del láser en el tratamiento de la hipersensibilidad se sucedieron otros con longuitudes de onda mayores (830 nm y 900 nm) y rangos de efectividad similares (MATSUMOTO et al., 1990; HAMACHI et al., 1992; LIU et al.,1994; MARSILIO et al., 2003). Sin embargo el mecanismo fisiológico que describe su efecto no se ha sido descrito. Según los trabajos realizados empleando el GaAlAs de 830 nm de longuitud de onda (WAKABAYASHI et al., 1993) su efecto se debe a un bloqueo en la despolarización de las fibras C aferentes. No obstante, el efecto analgésico de otros láseres de GaAlAs de mayor longuitud de onda no se ha podido explicar (MEZAWA et al., 1988). 3 Hipótesis de trabajo y objetivos Hipótesis de trabajo y objetivos 51 3 Hipótesis de trabajo y objetivos 3.1.- Hipótesis de trabajo La aplicación del láser en el tratamiento de la periodontitis ha ganado en los últimos años adeptos en la Odontología (PICK, 1993; BADER y ESPTEIN, 1997). A principios de la década de los noventa, se observó que algunos tipos de láseres tenían aplicación en el tratamiento y mantenimiento periodontal. Estudios clínicos han demostrado la eficacia de algunos sistemas de láser (Nd:YAG, Er:YAG, Argón, CO2, y láser de diodo) cuando se utiliza en combinación con el raspaje y alisado radicular (RADVAR et al., 1996; BEN HATIT et al., 1996; MORITZ et al., 1997, 1998). Ben Hatit y cols. (1996) compararon los efectos de un tratamiento periodontal con láser de Nd:YAG sobre la flora bacteriana subgingival con los resultados obtenidos con un tratamiento periodontal tradicional con raspaje y alisado radicular y concluyeron que “cuando el raspado se acompaña de un tratamiento con láser de Nd:YAG e información adecuada sobre higiene oral, la supresión y la erradicación de los tres tipos de microorganismos subgingivales (estudiados) es más evidente que con el raspado sólo”. Simultáneamente, Moritz y cols. (1997, 1998) analizaron el efecto de la aplicación de un láser de diodo de 805 nm de longitud de onda en el tratamiento periodontal y contrastaron los resultados obtenidos con un grupo control, demostrando además la existencia de un efecto bactericida en la aplicación del láser en la terapia peridontal y una reducción de la inflamación gingival. Los índices de sangrado y sondaje periodontal mejoraron en un 96.9% en el grupo tratado con láser frente sólo al 66.7% observado en el grupo control. La reducción en el recuento total de bacterias periodonto-patóge- nas específicas (Actinobacillus actinomycetem comitans, Prevotella intermedia y Porphyromonas gingivalis) fue significativamente menor en el grupo tratado con láser que en el grupo control. Los resultados obtenidos en estos trabajos y la posibilidad de que este tipo de terapéutica sustituya la terapia tradicional es objeto Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 52 de controversia (SCHWARZ, et al., 2001; YILMAZ, et al., 2002). No obstante la utilización del láser de diodo como coadyuvante del tratamiento periodontal clásico con instrumentos manuales (raspaje y alisado con curetas manuales) parece contar con posibilidades de éxito en la práctica clínica diaria y esta será nuestra primera hipótesis de trabajo. El haz del láser de diodo podría ser capaz de completar y afinar el raspado y alisado radicular previo, realizar un curetaje/desbridamiento delicado de las paredes de la bolsa periodontal, desensibilizar la superficie radicular y esterilizar el surco gingival (GUTKNECH, et al., 2001). El láser de diodo presentaría grandes ventajas con relación a otros tipos de láseres debido a que se trata de aparatos relativamente económicos, muy manejables y de uso sencillo (WALSH, 2003). La afinidad de la longitud de onda del láser de diodo por los patógenos anaerobios puede ser útil también para la descontaminación de la superficie de los implantes que fracasan por peri-implantitis (KREISLER et al., 2002f). Las últimas líneas de investigación se han encaminado hacia una posible aplicación del láser en el tratamiento de las superficies de los implantes en los casos de fracasos (WALSH, 2003). Algunos estudios (BACH, 2000; DORTBUDAK, 2001) han constatado buenos resultados al emplear el láser de diodo para la descontaminación de las superficies en los tratamientos quirúrgicos de periodontitis y periimplantitis. Sin embargo, Yilmaz y cols. (2002) no ha obtenido beneficios adicionales respecto a otras modalidades de tratamiento periodontal al emplear un láser de arseniuro de galio e incluso, se ha sugerido la posibilidad de que la aplicación inadecuada del láser podría ser perjudicial (KREISLER et al., 2002 a,b). Nuestra segunda hipótesis de trabajo se basará en demostrar si la utilización del láser de diodo tiene efectos perniciosos sobre las superficies en tratamiento (dentina, cemento, titanio). Probablemente, éste último aspecto, la utilización del láser en Implantología sea el más controvertido en estos momentos. Kreisler y cols. (2002) analizaron los efectos en las superficies implantarias de la irradiación con diferentes tipos de láser, Nd:YAG, Ho:YAG, Er:YAG, CO2 y GaAlAs mediante microscopía electrónica de barrido. Se analizaron cuatro tipos diferentes de superficies y los resultados demostraron que los láseres de Nd:YAG y Ho:YAG no eran adecuados para su utilización en la descontaminación de implantes pues provocaban importantes daños en las superficies (cráteres, fundiciones, fracturas) con independencia de la potencia utilizada. De los resultados del estudio, los autores concluyeron que los láseres de CO2 y Er:YAG pueden ser utilizados con limitaciones de potencia. En cambio, el láser GaAlAs no alteró las superficies implantarias en ningún caso, incluso a la máxima potencia (26,6 J/cm2) concluyendo los autores que se trata de un láser seguro para su aplicación sobre superficies implantarias. Por otra parte, existen estudios clínicos retrospectivos que avalan el Hipótesis de trabajo y objetivos 53 uso del láser de diodo asociado a la terapia convencional en el tratamiento de la peri-implnatitis. Así, Bach y cols. (2000) compararon la efectividad del tratamien- to convencional de osteítis periimplantarias frente al uso combinado de la terapia convencional y la aplicación de láser de diodo (1W durante 20 seg máximo) y tras cinco años de seguimiento, comprobaron que la tasa de éxito era mayor en el grupo tratado con láser. Paralelamente, se han publicado estudios con microscopía electrónica de barrido que demuestran que la aplicación de láser de diodo de 980 nm es inocua sobre superficies implantarias (arenadas, TPS y HA) independientemente de la potencia empleada (ROMANOS et al., 2000). Sin embargo, otros estudios parecen indicar cambios térmicos en la interfase implante-hueso tras la aplicación del láser de diodo (KREISLER et al., 2002 c,d y 2003) en la decontaminación de la superficie implantaria con efectos indeseables en la regenaración ósea posterior. De ahí la controversia existente actualmente sobre el beneficio de su utilización en el tratamiento coadyuvante de la peridontitis y de la periimplantitis. La segunda hipótesis de trabajo se centrará en demostrar que la utilización de la irradiación con láser de diodo InGaAsP de 980 nm no provoca ninguna alteración ultraestructural en la superficies tratadas de acuerdo a un protocolo clínico ensayado y comprobado clínicamente (BORRAJO et al., 2004). Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 54 3.2.- Objetivos Este trabajo de investigación pretende demostrar la utilidad clínica del láser de diodo en Odontología, en el ámbito de la Periodoncia y la Implantología. Los objetivos del presente trabajo de investigación se resumen en los siguientes puntos fundamentales: 1.- Comprobar si la utilización del láser de diodo como coadyuvante del tratamiento tradicional de raspaje y alisado radicular mejora los resultados clínicos obtenidos con el tratamiento tradicional. 2.- Establecer un protocolo clínico de utilización del láser de diodo InGaAsP como tratamiento coadyuvante del tratamiento periodontal clásico. 3.- Demostrar que la utilización del láser de diodo como coadyuvante del tratamiento periodontal no quirúrgico no provoca efectos secundarios indeseables sobre las superficies dentarias tratadas. 4.- Demostrar que la utilización del láser de diodo en el tratamiento de la periimplantitis no comporta efectos secundarios indeseables sobre las superficies implantarias tratadas. 4 Material y métodos Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 62 nente, realizar desensibilización del área de trabajo y curetaje de la pared de la bolsa periodontal. Siempre que aplicamos el láser se emplea una irrigación abundante para evitar el exceso de temperatura. Durante la realización del anterior protocolo descrito es necesario limpiar la punta de la fibra con una gasa humedecida en suero salino entre aplicación y aplicación del láser. Al cabo de 6 semanas los pacientes fueron reevaluados por otro examinador convenientemente calibrado que desconocía el tipo de tratamiento al que habían sido sometidos. En la sesión de reevaluación se registraron los índices siguientes: índice de sangrado de la papila (PBI) y porcentaje de puntos de sangrado (BOP), grado de inserción clínica (CAL) valorando la recesión y la profundidad de bolsa nuevamente. Figura 2 Protocolo clínico en imágenes Hipótesis de trabajo y objetivos 63 Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 64 4.3.- Análisis estadístico Los datos de los registros correspondientes al conjunto de pacientes del estudio (grupo control y grupo de estudio) fueron introducidos y ordenados en una hoja de cálculo en formato Excel y se analizaron posteriormente mediante el paquete estadístico SPSS en su versión 10.0 (SPSS, Inc., Chicago, EEUU). En algunos casos hemos expresado los datos como media ± desviación estándar y en otros como intervalos de confianza para la media al 95 % cuando lo hemos considerado más descriptivo. Los valores medios fueron comparados con el Test de la T de Student en el caso del PBI, CAL y BOP que presentaban una distribución normal. La comparación de variables cualitativas se realizó mediante el test de Chi-Cuadrado con la corrección por continuidad de Yates. Se consideraron significativos los resultados estadísticos con p<0,05. Hipótesis de trabajo y objetivos 65 4.2.- Material y métodos del estudio morfológico I 1.- Material Se seleccionaron dientes unirradiculares y multirradiculares con enfermedad periodontal para su estudio morfológico tras la aplicación en clínica del láser de diodo según el protocolo descrito en el estudio clínico previo (apartado 4.2). Aquellos dientes que tras la realización del protocolo clínico descrito anteriormente presentasen indicación de realización de exodoncia debido a su pronóstico desfavorable fueron incluidos en este estudio con el previo consentimiento informado de los pacientes. Fueron excluidos del estudio aquellos pacientes con enfermedades sistémicas, tratamientos generales o hábitos que pudiesen influir en el curso de la enfermedad periodontal. Los dientes incluidos en el estudio cumplían todos los criterios expuestos a continuación: - bolsas periodontales de + de 8 mm. - movilidad en dirección vertical y horizontal (grado 3). - ausencia de caries o signos externos de daño radicular (obturaciones, desgaste cervical, coronas). - ausencia de fracturas radiculares o anomalías radiculares. - ausencia de tratamiento periodontal de las superficies radiculares en los últimos 12 meses. 2.- Diseño del estudio Con la finalidad de deterrminar la existencia de posibles daños colaterales sobre las superficies dentarias tratadas tras la aplicación del láser de diodo se realiza un estudio morfométrico descriptivo de las superfices dentarias tratadas. El análisis histológico descriptivo permitirá describir los efectos “in vivo” de la irradiación láser de diodo sobre superficies radiculares de dientes periodontales previamente sometidos en clínica a un tratamiento periodontal convencional (raspado y alisado radicular manual mediante curetas Gracey) y posterior irradiación siguiendo el protocolo descrito y probado en el estudio clínico (apartado 4.2). Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 66 3.- Metodología 3.1.- Recogida y almacenamiento de las muestras Todas las exodoncias de los dientes incluidos en el estudio fueron realizadas con anestesia local, sin la ayuda de forceps o pinzas, por el mismo operador inmediatamente despúes de la aplicación del láser de diodo. Macroscópicamente, la superficie radicular de los dientes exodonciados fueron revisadas ocularmente para comprobar que no habían sido afectadas por el procedimiento de extracción. Posteriormente, los dientes fueron lavados con suero fisiológico y almacenados en Formol al 10% previo al proceso de preparación histológica de las muestras. 3.2. Preparación de las muestras Los dientes incluidos en el estudio fueron procesados utilizando las técnicas de inclusión descritas por K. Donath (1995). Tras el proceso de fijación en Formol al 10% y posterior lavado con agua destilada, los especímenes fueron deshidratados en soluciones de alcohol etílico de grado creciente. El proceso de deshidratación se realizó de acuerdo con la secuencia siguiente: tres días en alcohol a 70%, tres días en alcohol a 80%, tres días en alcohol a 96% y finalmente tres días en alcohol a 100%. Posteriormente se procedió a su inclusión en resina metacrilato (Technovit 7200, Heraus Kulzer GmgH, Werheim, Germany) usando el método de Donath and Breuner (1982). Una vez polimerizada la resina, los bloques obtenidos fueron desmoldados y montados en lámina acrílica con ayuda de resina. Se empleó un sistema de corte (Exakt-Cutting®. System, Aparatebau GMBH, Hamburg, Germany) según la técnica descrita por Donath (1995) para el procesamiento de las muestras. Se realizaron cortes transversales de la raíz y se obtuvieron secciones gruesas (300-500µm). Estas secciones preliminares fueron sometidas a desgaste y pulido en un sistema de microdesgaste y pulido automático (Exakt-Micro Griding System®, Aparatebau GMBH, Hamburg, Germany) resultando secciones de aproximadamente 30 µm de espesor. Todas las secciones se tiñeron empleando la tinción de Levai Laczko. La preparación de las muestras fue realizada en el Departamento de Ciencias Clínicas Veterinarias de la Universidad de Santiago de Compostela. 3.3.- Análisis histológico de las preparaciones Los cortes histológicos obtenidos tras la preparación de las muestras fueron analizados empleando un microscopio OLYMPUS BX61 microscope (Wetzlar, Germany) conectado a una cámara digital y un ordenador. A través de los obje- Hipótesis de trabajo y objetivos 67 tivos x10, 40, 100 se observaron todos los cortes histológicos obtenidos de los dientes y se realizaron fotografías a todos los aumentos. Las imágenes se realizaron empleando para ello OLYMPUS DP Controller. En el análisis morfométrico se analizaron los siguientes parámetros: - existencia de cálculo remanente (SI/NO). - existencia de dentina expuesta (SI/NO). - % de cráteres observados por corte. - efectos térmicos observados (carbonización, fusión, estallamientos, fisuras, grietas) (SI/NO). Figura 3 Aparato de análisis histomorfométrico Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 68 4.3.- Matrerial y métodos del estudio morfológico II 1.- Material Empleamos 5 implantes dentales de titanio comercialmente puro (TiOblast ST-implants®, Astra Tech AB, Mölndahl, Suecia) de 13 mm de longuitud y 4.0 mm de diámetro para la realización del estudio mediante microscopía electrónica de barrido. Los efectos del láser de diodo sobre los implantes dentales de tiatnio fueron analizados “in vitro”. Para ello, la superficie de cada implante fue irradiada durante un período de 60 segundos en las espiras correspondientes al cuello del implante dental. La superficie de los implantes fue tratada usando el modo pulsado a 1W de potencia tal como se emplea para descontaminar los implantes en clínica (modo periodontal) o bien empleando el modo continuo a 15 W de potencia que corresponde a la máxima potencia permitida por el aparato de láser seleccionado para la realización del estudio [Multidiode Odont, Franck Line/Intermedic Arfran S.A., Barcelona, Spain]. 2.- Diseño del estudio Se llevó a cabo un estudio morfológico ultraestructural mediante microscopía electrónica de barrido de las superficies implantarias irradiadas con láser de diodo de 980 nm de longuitud de onda (InGaAsP) con el objeto de analizar la posible existencia de alteraciones morfológicas de la superficie del titanio por la irradiación láser. 3.- Metodología 3.1. Preparación de las muestras Las muestras (implantes dentales irradiados con láser de diodo de 980 nm de longuitud de onda- InGaAsP y los implantes no irradiados del grupo control) destinadas a ser observadas en el microcospio electrónico de barrido (MEB) fueron procesadas y montadas en soportes de aluminio y colocadas en la cámara para muestras del MEB. Los electrones reflejados por la superficie (electrones retrodispersados) y los electrones que son expulsados desde la superficie (electrones secundarios) son recogidos por un detector y procesados para formar una imagen de tipo tridimensional en un tubo de rayos catódicos de alta resolución. El sistema, con- Hipótesis de trabajo y objetivos 69 trolado por computador, permite la visualización y registro en tiempo real y el almacenamiento de las imágenes obtenidas para el registro de datos. Se empleó el microscopio electrónico de barrido JEOL, (modelo J SM-15) a una aceleración de 15 kV, en el Departamento de Ciencias Morfológicas (Laboratorio de Histología y Anatomía Patológica de la Facultad de Medicina y Odontología de la Universidad de Santiago de Compostela). 3.2.- Análisis ultraestructural de las preparaciones Las fotografías de las imágenes tridimensionales obtenidas por MEB de los implantes irradiados realizadas fueron examinadas posteriormente por dos examinadores experimentados y calibrados que desconocían a cuál de los grupos pertenecían los implantes. En este examen realizado a doble ciego, se registró la existencia de signos de fusión de la superficie de titanio de los implantes, cambios en la rugosidad de la superficie o alteraciones de la superficie (cráteres, fisuras, desprendimentos de la superficie, etc). 5 Resultados Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 78 Valores clínicos postratamiento: Los valores medios de todos nuestros pacientes al final del tratamiento (6 semanas) para los diversos parámetros clínicos que hemos considerado en este estudio, pueden observarse en la tabla R5. Tabla R5 Valores finales de los índices clínicos utilizados. Mínimo Máximo Media Desv. típ. Retracción Final 0,36 3,23 1,68 0,92 Profundidad de bolsa final 1,19 3,75 2,38 0,62 Nivel de inserción clínico final (CAL1) 2,00 6,03 4,07 1,14 Índice de sangrado de la papila final (PBI2) 0,05 0,76 0,32 0,20 Puntos de sangrado al final del tratamiento (BOP2) 2,00 60,00 18,25 13,66 Si consideramos el conjunto de los 30 pacientes, existe una marcada mejoría entre los valores al inicio y al término del tratamiento de los índices de sondaje y sangrado considerados, siendo este cambio estadísticamente significativo (Tabla R6, Figuras 11 y 12). Tabla R6 Cambios en el conjunto de los pacientes tratados. Diferencias entre los valores iniciales y finales Media Desviación típica. Error típico de la media 95% Intervalo de confianza para la diferencia p CAL1 – CAL2 0,90 0,52 0,09 0,71 1,10 <0,0001 PBI1 – PBI2 0,81 0,50 0,09 0,62 1,00 <0,0001 BOP1 – BOP2 29,61 12,11 2,21 25,08 34,13 <0,0001 Figuras 11 y 12 Valores iniciales y finales en la población estudio BOP 0 1 2 3 4 5 6 Inicio tto Final tto 4,97 4,07 1,14 0,32 47,87 18,25 0 10 20 30 40 50 60 Inicio tto Final tto PBICAL Resultados 79 Diferencias entre grupos de estudio: El valor medio PBI disminuyó en el grupo de tratamiento periodontal no quirúrgico convencional (raspaje y alisado radicular) desde 1,38 ± 0,61 (media ± desviación estándar) hasta 0,43 ± 0,22 (p<0,0001) y el valor medio BOP desde 58,97 ± 17,71 hasta 27,71 ± 14,41 (p<0,0001). En el grupo de tratamiento periodontal combinado con láser el valor medio de PBI disminuyó desde el 0,95 ± 0,57 hasta el 0,24 ± 0,13 (p<0,0001) y el valor medio de BOP desde el 39,37 ± 19,90 hasta el 11,02 ± 7,36 (p<0,0001). El PBI medio en el momento de inicio del estudio fue similar en los dos grupos considerados (p=0,065). A las seis semanas de finalizar el tratamiento la media del PBI en el grupo que recibió tratamiento periodontal tradicional fue de 0,43 frente a 0,24 en el grupo de tratamiento combinado con láser, siendo la diferencia estadísticamente significativa (p=0,014) (Figura 13 y Tabla R7) Figura 13 Distribución de PBI Inicial y PBI final en los grupos del estudio 1713 1713N = RAR + Láser RAR 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 PBI Inicial PBI 6 Semanas Si consideramos la disminución del BOP, encontramos que en el grupo tratado únicamente con raspado y alisado, la disminución es un 19,55 % menor (p<0,0001) que en el grupo en que se utilizó el láser como complemento (Figura 14). Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 80 Figura 14 Distribución de PBI Inicial y PBI final y % de mejoría de BOP en los grupos del estudio NO SI Aplicación de láser 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 BOP Inicial BOP FInal Mejoría de BOP en % El valor medio inicial de CAL fue de 4,78 ± 1,25 mm en el grupo de tratamiento tradicional frente a 5,12 ± 1,14 mm en el grupo de tratamiento periodontal convencional combinado con la aplicación de láser, siendo ambos grupos comparables (p=0,71). Al final del tratamiento el valor medio de CAL disminuyó en ambos grupos ( hasta 3,93 ± 1,14 mm y 4,17 ± 1,17 mm respectivamente, p<0,0001 en ambos casos), pero sin que existan diferencias estadísticamente significativas entre el grado de reducción de ambos grupos (p=0,67) (Figuras 15 y 16; Tabla R7). Figura 15 Valores clínicos analizados al inicio del tratamiento NO SI Aplicación de láser 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Retracción Profundidad de bolsa Nivel de inserción clínico Inicio de tratamiento Resultados 81 Figura 16 Valores clínicos analizados al finalizar el tratamiento. Final de tratamiento Aplicación de láser 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 NO SI Retracción Profundidad de bolsa Nivel de inserción clínico Tabla R7 Cambios en los principales indicadores clínicos (intervalos de confianza para la media al 95%). PBI1 (Inicial) PBI2 (6 Semanas) P * CAL1 (Inicial) CAL2 (6 Semanas) P * RAR 1.01-1.75 0.29-0.57 <0.0001 4.02-5.54 3.24-4.62 <0.0001 RAR + Láser 0.66-1.25 0.16-0.31 <0.0001 4.53-5.71 3.57-4.68 <0.0001 P ** NS 0.014 NS NS * Entre el inicio y final del tratamiento. ** Entre el grupo en el que se aplicó láser y en el que no. Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 82 5.2.- Resultados estudio morfológico I: Microscopía Óptica. Los resultados obtenidos, en el estudio morfológico tras el análisis microscópico de las muestras, no revelaron ningún tipo de alteración de la superficie radicular en los dientes sometidos a la irradiación con láser de diodo previa a su exodoncia. Las muestras presentaron una fina película superficial variable en tamaño y forma consecuencia de la preparación histológica. Histológicamente a nivel radicular, sin embargo, no se apreciaron signos de efectos secundarios térmicos como cráteres, existencia de dentina expuesta, signos de fusión o carbonización, grietas o fisuras (Figura 17). Figura 17 Secciones radiculares dientes unirradiculares (x20,x40) Los resultados histológicos confirmaron la ausencia de efectos secundarios adversos sobre la superficie dentaria tras la irradiación con láser de diodo InGaAsP siguiendo el protocolo clínico descrito (LEYES et al., 2004) al evidenciar superficies radiculares libres de socavados o defectos en forma de cráter en todas de las secciones observadas tanto en dientes unirradiculares (Figuras 17 y 18) como en los dientes multirradiculares analizados (Figura 19). Resultados 83 Figura 18 Secciones radiculares (x 20, x40) Figura 19 Secciones radiculares dientes multirradiculares (x20, x40) Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 84 La observación microscópica de las muestras (secciones radiculares) permitió igualmente observar la ausencia de depósitos duros sobre la superficie radicular lo que confirma además la eficacia de la aplicación combinada del raspado y alisado radicular con la aplicación del láser en la eliminación del cálculo supra y subgingival (Figura 21). En la figura 21, observamos en las secciones A y B, la presencia de cálculo supragingival (adherido al cemento) en un diente no sometido al protocolo de estudio y en las secciones C y D, observamos la unión amelo-cemetaria de dientes sometidos a irradicación con láser de diodo. Las imágenes muestran dos tipos de unión amelo-cementaria libres de depósitos duros (cáculo) tras someterse al protocolo clínico “in vivo”. Figura 20 Imagen zona de la furca (x40, x60). Resultados 85 Figura 21 Análisis comparativo eliminación del cálculo supra e infragingival Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 86 5.3.- Resultados del estudio morfológico II: Microscopía Electrónica de Barrido. Las imágenes macroscópicas (x20) ofrecen una imagen global de la zona a irradiar con el láser de diodo InGaAsP (sección A de las figuras). Las imágenes a mayor aumento (x40, x2000 y x10000) nos muestran la superficie implantaria irradiada en las secciones B y C, realizadas a idénticos aumentos que en las superficies irradiadas (grupos de estudio) para permitir su comparación (Figura 22). Figura 22 Imágenes Grupo Control (no irradiadas) Resultados 87 En las imágenes de MEB obtenidas tras la irradiación con láser de diodo InGaAsP (980 nm) durante, un período de 60 segundos, a 1 W de potencia (grupo 1-modo periodontal) no observamos signos de fusión de la superficie implantaria ni tampoco signos de daños en la superficie implantaria (pérdida de la porosidad, cráteres, microfracturas, desprendimientos superficiales, etc) o alteraciones morfológicas (Figura 23). Figura 23 Imágenes Grupo 1 (modo periodontal/1W) Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 94 complemento del raspaje y alisado radicular frente al grupo de pacientes en los que no se empleó el láser (MORITZ et al., 1998, SCHWARZ et al., 2001). Respecto a los resultados obtenidos por Moritz y cols. (1998) utilizando también un láser de diodo, hemos de destacar que en nuestro caso el protocolo de utilización clínica empleado es más sencillo, adaptándose mucho mejor al sistema de trabajo presente habitualmente en la práctica clínica diaria de una consulta dental. También es importante señalar que la longitud de onda utilizada fue mayor, 980 nm frente a los 805 nm del láser de diodo empleado por Moritz y cols. Por otra parte, en nuestro estudio registramos diferencias estadísticamente significativas en números absolutos, mientras que estos autores tan sólo hablan de porcentajes de pacientes con reducción de sangrado al sondaje y con reducción de profundidad de bolsa (la inferencia estadística de nuestro estudio es más marcada que en su trabajo). A pesar de los prometedores resultados obtenidos, Moritz y cols. (1998) describieron la posibilidad de provocar alteraciones morfológicas en las superficies radiculares tratadas y daño térmico en los tejidos adyacentes. Estas afirmaciones nos permitieron valorar seriamente la posibilidad de determinar la existencia de daños o efectos colaterales en el empleo de láseres de diodo de mayor longitud de onda y potencia, y finalmente, nos llevaron a diseñar paralelamente a la realización del estudio clínico un estudio morfológico de las superficies tratadas tras la aplicación clínica del láser de diodo (InGaAsP), estudio que constituye nuestra segunda hipótesis de trabajo. En cuanto al trabajo realizado por Schwarz y cols. (2001); los autores encontraron una reducción de la profundidad de bolsa de 1.4 mm a los 3 meses y de 2.0 mm a los 6 meses en el grupo tratado con láser de Er:YAG frente a unos valores de 1.2 mm y 1.6 mm respectivamente en el grupo control. Estos resultados iniciales permanecieron estables al menos 2 años y fueron registrados en un estudio posterior (SCHWARZ, 2003a). Los autores citados demostraron que el láser de Er:YAG representa una alternativa útil en la terapia no quirúrgica periodontal con similares resultados clínicos a corto y largo plazo que la instrumentación manual con curetas. Pero, en relación a la eficacia clínica de la aplicación del láser en el tratamiento periodontal no quirúrgico convencional, los resultados de nuestro estudio clínico sin embargo contrastan con los obtenidos por Yilmaz y cols. (YILMAZ et al., 2002). Estos autores indican que la utilización del láser de diodo no confiere beneficios clínicos adicionales al tratamiento convencional de desbridamiento mecánico o curetaje subgingival. Los resultados contradictorios de ambos trabajos (YILMAZ et al., 2002 y LEYES et al., 2004) parten de diferencias de base en los estudios clínicos realizados. Las diferencias son debidas a distintos factores, entre ellos, destacaremos los siguientes: el distinto diseño del estudio (por cuadrantes en Discusión 95 el trabajo de Yilmaz y cols. (2002) frente a boca completa en el trabajo firmado por nuestro grupo de investigación), el reducido número de pacientes (tan sólo 10 individuos en el trabajo de Yilmaz y cols. (2002) vs 30 individuos en nuestro trabajo). También conviene considerar el hecho de que Yilmaz y cols. (2002) hayan seleccionado únicamente dientes uniradiculares, donde es más sencillo que el raspaje y alisado radicular convencional sea más efectivo mientras en nuestro trabajo consideramos dientes uni y multirradiculares. Otro aspecto a tener en consideración es que la evaluación final del tratamiento con láser realizado se realizó a los 32 días (Yilmaz y cols. (2002)) frente a los 48 de nuestro trabajo (tiempo de regeneración estimado para el tejido conectivo). No obstante, los resultados del estudio clínico prospectivo realizado por Kreisler y cols. (2005) empleando un láser de diodo (GaAlAs, 809 nm) y un protocolo clínico similar al nuestro son también muy semejantes. Así, la profundidad de la bolsas se redujo de 4.2 mm (valor medio) a 2.4 mm en el grupo tratado con láser y de 4.3 mm a 2.7 mm en el grupo control. El índice CAL se redujo en ambos grupos desde 5.5 mm a 3.9 mm en el grupo tratado con láser y 4.2 mm en el grupo control. Las diferencias halladas en la reducción de la profundidad de la bolsa y CAL entre ambos grupos resultaron estadísticamente significativas (p<0.001). Sin embargo, a pesar de estos resultados los autores cuestionan la relevancia clínica de los resultados obtenidos y subrayan el hecho de que la población de su estudio presenta una periodontitis moderada tal como se muestra en la distribución de los valores de profundidad de bolsa periodontal al inicio del estudio, estimando necesario los autores la realización de un estudio posterior en pacientes con enfermedad periodontal severa. No consideramos relevante esta afirmación, pues en pacientes con periodontitis severa o grave sería difícil aislar otros factores concomitantes y agravantes de la enfermedad periodontal (diabetes, inmunosupresión, …). De hecho, recientemente se ha publicado un estudio sobre el efecto del láser de diodo de 980 nm en el tratamiento de la periodontitis agresiva (KAMMA et al.,, 2006) que confirma los buenos resultados clínicos de la asociación del raspaje y alisado radicular con la irradiación láser. Tras el período de observación del estudio (12 semanas), el raspaje y alisado radicular realizado conjuntamente con la irradiación láser durante 30 segundos fue más eficaz clínicamente que la realización del raspaje y alisado o la aplicación del láser. Los resultados obtenidos fueron estadísticamente significativos para la reducción de la profundidad de bolsa periodontal, el sangrado gingival y el nivel de inserción gingival (parámetros PPD, POB y CAL). Por otra parte, la evaluación subjetiva del discomfort durante y después del tratamiento realizada durante el curso del ensayo clínico, nos sugieren la utilidad Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 96 de evaluar de forma más precisa este parámetro en futuros estudios. En el grupo de pacientes tratados con raspado y alisado radicular en combinación con la aplicación de láser y como un efecto colateral positivo hemos encontrado que la impresión subjetiva fue de mucha menor sensibilidad postratamiento que en el grupo no tratado con láser. Estos datos deben ser confirmados con un mayor número de pacientes, índices de medición precisos y un período de seguimiento más prolongado. Se acepta generalmente que el efecto secundario más importante del tratamiento periodontal tradicional es el aumento de la hipersensibilidad dentinaria (SCHMID, 1998; TAANI et al., 2002), y por otra parte, el tratamiento de la zona del cuello dentario con láser para eliminar la hipersensibilidad ha demostrado ser altamente efectivo (MORITZ et al., 1996; RENTON-HARPER et al., 1992; KIMURA, et al., 2000). Discusión 97 6.2.- Discusión estudio morfológico I: Microscopía Óptica La efectividad clínica del láser en Odontología ha sido objeto de estudio, incluso de análisis específicos referidos a su utilización en la terapéutica periodontal (Am Acad Periodontol, 2002; COOB, 2006). La cuestión a debate es: cuáles son los protocolos clínicos que deben ser empleados para conseguir efectos terapéuticos sin dañar la superficie radicular. La observación de alteraciones de la superficie radicular asociadas a la irradiación láser ha suscitado cierta aprensión sobre la idoneidad del empleo de los láseres en la terapia periodontal. Algunos estudios in vitro sugirieron la presencia de potenciales efectos adversos de la aplicación del láser sobre las superficies radiculares. Estos estudios (empleando láseres como el Nd:YAG, C02 o Er:YAG) registraron alteraciones físicas de la superficie de la raíz dentaria como calcinación y carbonización, depresiones fóveas y cavitación, fusión de la fase mineral seguida de resolidificación y desprendimiento de la superficie del cemento dando como resultado la exposición de los túbulos dentinarios subyacentes (MORLOCK et al.; 1992; GOPIN et al.,1997; ISRAEL et al., 1997; ISHIKAWA et al., 2004). Como consecuencia de la inadecuada y errónea aplicación de estos láseres se ha creado cierta confusión y alarmismo sobre la utilización del láser en la terapia periodontal radicular. El propósito de realizar el presente estudio morfológico fue evaluar in vivo la existencia de posibles alteraciones morfológicas producidas en las superficies radiculares tras la irradiación con láser de diodo InGaAsP (980nm) coadyuvante a la realización del raspaje y alisado radicular convencional. Aunque la FDA aprobó en 1995, el empleo del láser de diodo en la cirugía oral de tejidos blandos y más tarde, en 1998, su uso en el desbridamiento sulcular periodontal, la irradiación láser de diodo precisa de mayor investigación clínica y aplicada (AOKI A et al., 2004). Los estudios al respecto sobre el empleo de láseres de diodo en la literatura científica son escasos y sus resultados poco o nada concluyentes, incluso contradictorios, agravando si cabe más la controversia y la incertidumbre entorno a su uso en Periodoncia. De hecho, en una revisión sistemática de la literatura sobre la utilización del láser en Periodoncia constatamos la afirmación de que la utilización de láseres de diodo de alta potencia, especialmente utilizado en modo continuo, puede causar alteraciones de la superficie radicular en presencia de sangre y elevadas temperaturas dependiendo de la potencia empleada (AOKI A et al., 2004). Más recientemente, tras la realización de un estudio histológico para comparar la instrumentación manual, la instru- Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 98 mentación ultrasónica y la irradiación con láser C02 in situ, Crespi y cols. (2005) consideraron que la utilización del láser a baja potencia y en modo desfocalizado de forma combinada con la instrumentación mecánica tradicional es una técnica complementaria en el tratamiento de dientes periodontales. En un estudio reciente, Haypek y cols. (2006) realizaron un análisis térmico, morfológico y de biocompatibilidad de la interacción de un láser de diodo GaAlAs (808 nm) sobre la superficie radicular. Se trata de un estudio in vitro, la aplicación del láser se efectúa empleando una fibra óptica de 400µm paralela a la superficie radicular de dientes exodonciados para simular las condiciones clínicas con potencias de 1,5W en modo discontinuo y continuo durante 30 segs. Los autores indican que el uso del láser de diodo de alta potencia es térmicamente seguro, no causa alteraciones de la superficie radicular independientemente del modo de uso (continuo o discontinuo) tras la realización de un estudio con Microscoía Electrónica de Barrido y no altera la biocompatibilidad de la superficie radicular tratada. El análisis térmico durante la irradiación demostró que si bien el modo continuo provocaba un incremento significativamente mayor de la temperatura que el observado en el modo discontinuo, el incremento total de la temperatura se encontraba dentro de los límites biológicos de seguridad, concluyendo que la aplicación con láser de diodo era segura. Otros autores como Kreisler y cols. (2002b), con anterioridad habían indicado que la aplicación de láser de diodo GaAlAs (809 nm) podía causar daño en los tejidos duros dentales si los parámetros empleados no eran los adecuados. Realizaron un estudio in vitro, en el que los dientes analizados, exodonciados por motivos periodontales, fueron irradiados con potencias de 0,5-2,5 W durante períodos de tiempo de 10-30 segs. Adicionalmente, una parte de la superficie radicular fue recubierta con solución salina o una fina película de sangre antes del tratamiento con láser. La evaluación con Microscopía Óptica reveló que los dientes secos o recubiertos con solución salina no mostraron cambios superficiales visibles causados por la irradiación láser. En cambio, en las superficies radiculares recubiertas por una fina película de sangre, según la potencia empleada, observaron pequeños o serios daños superficiales y con 2,5 W de potencia la carbonización parcial o total de la superficie irradiada era visible. Estos autores otorgan una gran importancia al ángulo de aplicación del láser y a la potencia empleada como parámetros del aparato de láser y también a la presencia de irrigación acuosa y/o la contaminación por sangre de la superficie tratada. La luz láser de longitud de onda entre 800 y 980 nm es pobremente absorbida por el agua, pero sí es absorbida por la hemoglobina y otros pigmentos lo que podría explicar estos resultados, pero no supondría su justificación (en nuestro estudio existe contaminación real por sangre y otros fluidos corporales y los resultados Discusión 99 no coinciden). A diferencia del estudio realizado por Kreisler y cols. (2002b) y Haypek y cols. (2006), nuestro grupo de investigación ha realizado un estudio in vivo empleando exactamente el mismo protocolo del estudio clínico inicial y en condiciones de trabajo real (ángulo de irradiación y potencia, accesibilidad al campo, factores contaminantes, refrigeración acuosa de la fibra óptica). De hecho, parecen existir más factores de distorsión del efecto de la irradiación láser; pero el parámetro ángulo de irradiación es un factor importante a tener presente. En el trabajo de Haypek y cols. (2006) y en nuestro estudio se utilizan ángulos de irradiación próximos a 0º (paralelo a la superficie radicular) lo que justificaría la coincidencia de los resultados de ambos trabajos. Kreisler y cols. (2002b) observan en su estudio que el daño en la superficie radicular es mayor cuando las ángulos de irradiación se aproximan a 90º (perpendicular a la superficie radicular). La trascendencia del trabajo realizado radica fundamentalmente en el diseño del estudio, nuestro trabajo es un estudio in vivo y los estudios de los autores referenciados son estudios in vitro bajo condiciones estandarizadas. Por tanto, los resultados de éstos no son del todo comparables con el estudio que presentamos. En el apartado anterior (6.1) se ha detallado la conveniencia de realizar estudios in vivo vs estudios in vitro en la investigación con láser. Además, las secciones radiculares analizadas mostraron la completa remoción del cálculo supra y subgingival. De cualquier forma, es difícil valorar si la remoción completa se debe a la utilización del láser o a la utilización de un protocolo clínico combinado de raspaje y alisado radicular convencional y aplicación de la irradiación láser. En un estudio in vitro posterior, Theodoro y cols. (2003) comparan los efectos morfológicos y térmicos de la aplicación del láser Er:YAG y de diodo sobre las superficies radiculares y concluyeron que el láser de diodo no causa ninguna alteración microscópicamente detectable de la superficie radicular. Estos resultados son contrarios a los referenciados de Kreisler y cols. (2002b) y podrían deberse a diferencias en el modo de aplicación del láser, en el tiempo de exposición o en el ángulo de trabajo. Igualmente, los resultados de nuestro trabajo también difieren de otros estudios realizados in vitro e in vivo sobre la capacidad del láser de diodo (GaAlAs de 810 nm) para la remoción del cálculo (SCHWARZ, 2003 (b)). Los resultados de nuestro trabajo muestran la completa remoción del cálculo subgingival incluso en las furcas de los molares, de cualquier forma debe advertirse que el protocolo clínico de aplicación del láser es en nuestro caso combinado con raspado y alisado radicular (como tratamiento coadyuvante de la terapia periodontal convencional) lo que supone un aspecto interesante a tener en cuenta en la valoración comparativa de los estudios referenciados arriba. Pero este no es el único aspecto discordante con los autores citados, así de los resultados del análisis comparativo Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 100 realizado in vitro e in vivo sobre la irradiación con GaAlAs concluyen que este láser de diodo es inapropiado para la remoción del cálculo porque macroscópicamente observan cálculo subgingival y porque produce alteraciones de la superficie radicular. Los autores no describen signos de efectos térmicos indeseables de la aplicación del láser de diodo, pero sí la formación de cráteres y rugosidades en la superficie radicular achacando este hecho a las diferentes condiciones de aplicación del láser en clínica y en laboratorio (sobre todo valoran la presencia de sangre sobre la superficie radicular). De acuerdo con estos autores, el láser de diodo únicamente puede ser empleado como terapia coadyuvante o subsidiaria de la instrumentación manual o ultrasónica de la superficie radicular. Por otra parte, el curetaje de la bolsa periodontal produce un sangrado que forma una fina película de sangre sobre la superficie radicular lo que conlleva la destrucción y carbonización del tejido duro dental debido a la alta absorción de la longitud de onda del láser de diodo por la hemoglobina. Por este motivo, algunos autores aconsejan una irrigación abundante con suero salino de la bolsa periodontal o bien posponer la irradiación con láser veinticuatro horas (MORITZ et al., 2006). Sin embargo, en nuestro estudio, los resultados del análisis realizado con Microscopía Óptica de los dientes tratados según el protocolo descrito, confirman de manera clara la seguridad de la aplicación clínica del láser de diodo InGaAsP (980 nm) como coadyuvante del tratamiento periodontal convencional (raspado y alisado radicular) al demostrar la ausencia de efectos adversos sobre el cemen- to radicular (LÓPEZ et al.,, 2006). En ninguno de los cortes histológicos preparados pudimos comprobar la existencia de alteraciones o cambios morfológicos de la superficie radicular. Igualmente, constatamos en todos los cortes histológicos preparados, la completa remoción del cálculo subgingival tras un tratamiento combinado (raspaje y alisado radicular + irradiación con láser de diodo). Discusión 101 6.3.- Discusión estudio morfológico II: Microscopía Electrónica de Barrido Uno de los objetivos de este trabajo de investigación ha sido analizar el efecto del láser de diodo InGalAsP de 980 nm de longitud de onda sobre la superficie de implantes dentales de titanio. Las referencias bibliográficas sobre la utilidad clínica del láser de diodo en el tratamiento de las periimplantitis son actualmente variadas y podemos considerar el láser como una alternativa terapéutica en estos casos (HAAS et al., 2000; BACH et al., 2000; ROMANOS et al., 2000; DÖRTBUDAK et al., 2001; KREISLER et al., 2002 b,c,d y 2003) aunque asociada a los procedimientos mecánicos (BACH et al., 2000; WALSH, 2003). El interés del estudio morfológico propuesto radica en demostrar la seguridad del empleo del láser de diodo InGalAsP sobre las superficies implantarias en el tratamiento de las periiimplantitis. Los resultados de estudios experimentales “in vitro”(ROMANOS et al., 2000; KHADRA et al. 2005) y de estudios clínicos (DORTBUDAK et al., 2001) avalan su utilización clínica como procedimiento terapéutico exitoso en casos de periimplantitis. El objetivo en el tratamiento de las periimplantitis es, primeramente, descontaminar la superficie de los implantes, pues la adherencia de los fibrolastos está impedida por la presencia de endotoxinas, para a continuación, tras la limpieza de la superficie, eliminar el tejido de granulación y nivelar el defecto óseo o restaurar el hueso perdido mediante técnicas de regeneración ósea. Sin embargo, la descontaminación de las superficies rugosas de los implantes es dificultosa. El efecto bactericida de algunos de los láseres de uso odontológico unido al hecho de que las longitudes de onda empleadas en los láseres de uso odontológico sean pobremente absorbidas por el titanio permitió un uso inicial empírico de la irradiación láser en la Implantología (ROMANOS et al., 2000; KREISLER et al., 2002b). Más recientemente, la utilización del láser en el tratamiento de la periimplantitis ha sido considerada una alternativa terapéutica muy prometedora (SCHWARTZ, et al., 2005). Por otra parte, el análisis mediante Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) de las superficies implantarias tras la irradiación con láseres odontológicos no es novedosa, lo que delata cierta preocupación en cuanto a la seguridad de su utilización. Así, el primer análisis con Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) de los efectos del láser de diodo sobre superficies implantarias data del año 2000, cuando Romanos y cols. estudiaron los efectos de emplear potencias de 5, 10 y 15 W de irradiación láser sobre superficies implantarias de titanio arena- Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 102 das, plasma-spray (TPS) y de hidroxiapatita (HA). Los resultados de este análisis demostraron que no se producía ninguna alteración morfológica sobre la superficie de los implantes independientemente de la potencia empleada o del tipo de superficie implantaria analizada. Por ello, los autores proponen la utilización del láser de diodo como alternativa terapéutica en la segunda cirugía implantaria, en la eliminación de hiperplasias gingivales periimplantarias y también en el tratamiento de las periimplantitis. En el año 2002, Kreisler y cols. realizaron un estudio comparativo con MEB para analizar los efectos de la irradiación láser sobre distintas superficies implantarias. Los resultados demostraron que los láseres de Nd:YAG y Ho:YAG independientemente de la potencia empleada no son útiles para su empleo en la descontaminación de superficies implantarias al provocar importantes daños en la superficie como por ejemplo fundiciones, fracturas y cráteres. Empleando el láser de Er:YAG observaron alteraciones de la superficie con una potencia de 8,9 J/cm2 sobre la superficie de implantes plasma-spray (TPS); con una potencia de 11,2 J/cm2 sobre superficies grabadas (SA); con una potencia de 17,8 J/cm2 en la superfice con hidroxiapatita (HA) y con una potencia de 28 J/cm2 sobre superfices lisas/maquinadas. El láser de CO2 provocó daños en la superficie de HA con 15,2 J/cm2 de potencia y en las superficies TPS y SA con 30 J/cm2 de potencia. Sin embargo, el láser de diodo analizado (GaAlAs) no alteró las superficies implantarias en ningún caso, incluso empleando la máxima potencia del láser (26,6 J/cm2 ), concluyendo Kreisler y cols. que el láser de diodo es un láser seguro para su aplicación sobre las superficies de implantes en el tratamiento de la periimplantitis. Por otra parte, un grupo de investigadores de la Universidad Complutense de Madrid, dirigidos por el Prof. Manuel Donado y el Prof. J.M. Martínez-Gonzá- lez, realizaron un estudio con MEB y espectometría de dispersión con rayos X interesante a este respecto. La Dra Esther Cáceres Madroño en su trabajo de investigación aplicó un láser de diodo de 830 nm de longitud de onda a una potencia de 5W sobre diversas superficies de implantes grabadas, arenadas y de hidroxiapatita contaminadas previamente con P. Intermedia, P. Gingivalis y A. Actinomycetemcomitans (CÁCERES, 2004). Los resultados obtenidos mostraron que la irradiación con láser de diodo no produjo alteraciones cualitativas, ni cuantitativas sobre los implantes grabados y arenados, además de inhibir el crecimiento bacteriano de los gérmenes analizados. Considerando este tipo de irradiación láser una alternativa terapéutica en el tratamiento de las enfermedades periimplantarias, ya que, consigue inhibir el crecimiento de los principales microorganismos patógenos periodontales sin producir alteraciones en la superficie de los implantes dentales. Discusión 103 Los resultados de nuestro estudio morfológico concuerdan con los de la mayoría de los trabajos realizados por los investigadores referenciados, pues no hemos constatado, a través de la MEB, alteraciones morfológicas en la superficie de los implantes dentales irradiados con el láser de diodo InGaAsP de 980 nm. Tanto empleando una potencia de 1W (modo pulsado o de uso periodontal) como empleando el modo continuo a 15 W de potencia que corresponde a la máxima potencia permitida por el aparato de láser seleccionado para la realización del estudio [Multidiode Odont, Franck Line/Intermedic Arfran S.A., Barcelona, Spain]. En ambos casos no se han producido alteraciones morfológicas de la superficie de titanio y no hemos observado diferencias entre los implantes tratados (grupo estudio) y los implantes no tratados con láser de diodo (grupo control). Bibliografía 111 8 Bibliografía ADRIÁN JC, BERNIER JL, SPRAGUE WG. Laser and the dental pulp. Am Dental Assoc. 1971;83:113-7. ADRIÁN JC. Pulp effects of neodymium laser. Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1977;44:301-5. AINAMO J, BARMES D, BEAGRIE G, CUTRES T, MARTIN J, SARDON-INFIRRI J. Development of the World Health Organization (WHO) community periodontal index of treatment needs (CPITN). Int Dent J. 1982;32:281-91. 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Med. 2002; 30:60-66. 9 Anexos Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 126 Anexos 127 Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 128 Anexos 129 Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 130 Anexos 131 ANEXO II Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 132 Diode Laser (980 nm) as Adjunct to Scaling and Root Planing J.L. LEYES BORRAJO, M.D., Ph.D., D.D.S., L. GARCÍA VARELA, M.D., Ph.D., D.D.S., G. LÓPEZ CASTRO, D.D.S., I. RODRÍGUEZ-NUÑEZ, Ph.D., D.D.S., and M. GALLAS TORREIRA, Ph.D., D.D.S. ABSTRACT Objective: The aim of this study was to evaluate clinical efficacy of InGaAsP diode laser as adjunct to traditional scaling and root planing. Background Data: The use of laser is one of the most recent methods in nonsurgical periodontal treatment. Efficacy and side effects of each type of laser treatment have yet to be determined. Methods: Thirty patients suffering from moderate periodontal disease have been considered. They were randomly selected to undergo either scaling and root planing with curets, or scaling and root planing combined with InGaAsP laser (980 nm and 2 W). The papilla bleeding index (PBI), bleeding on probing (BOP), and clinical attachment level (CAL) were registered at the beginning and end of treatment. Results: At the end of treatment, PBI average in the group treated with laser was 0.24 versus 0.43 in the group under conventional treatment (p= 0.014). In the group undergoing scaling and root planing, BOP decrease is 19.55% less (p< 0.0001) than in the group also treated with laser. Nevertheless, CAL differences cannot be considered significant between both groups (p= 0.67). Conclusions: Scaling and root planing in combination with laser produce moderate clinical improvement over traditional treatment. 509 INTRODUCTION SCALING AND ROOT PLANING are used to restore gingival health by removing plaque, calculus, and endotoxins adhered to tooth roots, causing gum inflammation. This, along with the patient’s instruction for correct oral hygiene, constitutes the basis of non-surgical periodontal treatment.1Never- theless, this type of therapy has its own limits, and so, many researchers have proposed the use of several kinds of laser as a more efficient method of root planing.2The possibility of substituting conventional treatments for laser therapy is still very controversial.2,3 One of the most succesful clinical uses in daily practice is the combination of laser treatment and conventional treatment with manual instruments. The beam of laser light would be capable of completing scaling and root planing started by hand, fulfilling a delicate cutterage, preventing dentine hypersensivity, and sterilizing the gingival sulcus.4 Good clinical results have been reached with the use of Er:YAG2,5 and Nd:YAG6laser, but these techniques are restricted due to the cost of the necessary systems and possible side effects. Moritz et al.7have proved significant bacterial decrease and reduction of inflammation when using a diode laser of 805 nm wavelength combined with scaling and root planing. Other authors8,9 have proved good results with the use of diode laser to decontaminate during periodontitis and perimplantitis surgical treatments. Nevertheless, Yilmaz et al.3have not found additional benefit in the use of galium arsenide laser with regard to other types of periodontal treatment. Other authors have suggested that the use of laser for the periodontal treatment could be more harmful than beneficial.10,11 The objective of this study is to confirm whether the use of diode laser as adjunct to traditional scaling and root planing improves the results of traditional therapy. MATERIALS AND METHODS In this prospective double-blind study, 30 patients were included. They presented moderate periodontal disease. They were randomly selected to undergo either scaling and root planing with manual instruments, or scaling and root planing with manual instruments combined with diode laser following the Department of Periodontology, School of Dentistry, Faculty of Medicine and Dentistry, University of Santiago de Compostela, Spain. Photomedicine and Laser Surgery Volume 22, Number 6, 2004 © Mary Ann Liebert, Inc. Pp. 509–512 13864C10.PGS 12/13/04 3:37 PM Page 509 ANEXO III Anexos 133 described protocol. Degree of gingival inflammation was evaluated according to the papilla bleeding index (PBI) and amount of bleeding on probing (BOP), since histological studies confirm gingival bleeding as an accurate indicator of gingival inflammation.12,13 Clinical attachment level (CAL), gingival recession, and probing depth have also been measured.12 Data were recorded at the beginning and 6 weeks after the end of treatment. This last time, patients were asked about their impression on the treatment. Every patient underwent the same treatment protocol. On the first place, they were instructed in a good dental hygiene. To evaluate this parameter, patient’s hygiene performance (PHP) index was used.12 Patients were kept in this stage until they improved their PHP at least 50% from its first value. Afterwards, patients were explored and the clinical variables above mentioned were registered. Then, they were randomly assigned to one of the study groups. Both groups underwent supragingival calculus removal with ultrasonic instruments. On the next session, the group treated without laser underwent scaling and root planing with curets of Gracey type. The other group of patients was treated with InGalAsP diode laser (Intermedic. Barcelona. Spain) applied through optic fiber of 2 mm of diameter. Wave length was 980 nm and 2 W power was applied with pulse system (100-msec pulse and stop of 50). This type of laser is provided with a refrigeration pump which works with saline serum, hooked to a manual piece to avoid any undesired increase in temperature. The clinical procedure is as follows: a. Periapical anesthesia using licodaine 5% and adrenalin 1:100,000. b. Conventional scaling and root planing with manual instruments in order to remove calculus and ease the following use of laser optical fiber. c. Laser procedure. The optical fiber becomes introduced and ascending and descendant movements are practiced. Those movements should be slow to increase laser efficacy, since it works with low intensity (the maximum power of this diode laser is 15 W). Special attention has to be paid to the direction of the optical fiber, since it has to be always parallel to the tooth root main axis. The same procedure has to be performed in the whole dental perimeter, roughly 10 sec by tooth face. Access to interproximal and furcation areas is easy due to scarce thickness of the optical fiber. d. Repetition of scaling is done to remove detritus and calculus remnants within the sulcus. It is extremely simple since the remnants are loose. e. As in the first procedure, the second laser procedure is done to remove calculus remnants, prevent sensitivity of the working area, and undergo curettage of periodontal pocket. Every time the laser is applied with abundant irrigation. In some cases, it becomes necessary to clean the tip of the fiber with a humidified lint in saline serum. After 6 weeks, patients were examined by another practicioner who did not know the procedure each patient had undergone. Statistical analysis The statistical tests carried out were mean differences with Student’s ttest for independent and related variables, for PBI, CAL, and BOP, which followed normal distribution. All the tests were carried out with the aid of the statistical packet SPSS, version 10.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL). Unless otherwise indicated, p< 0.05 is considered statistically significant. RESULTS PBI average value was reduced from 1.38 ± 0.61 (mean ± SD) to 0.43 ± 0.22 (p< 0.0001) and BOP average value was reduced from 58.97 ± 17.71 to 27.71 ± 14.41 (p< 0.0001) in the group undergoing conventional treatment. The group treated with laser had PBI decrease from 0.95 ± 0.57 to 0.24 ± 0.13 (p< 0.0001) and decrease in the BOP average value from 39.37 ± 19.90 to 11.02 ± 7.36 (p< 0.0001) (Table 1). The average PBI at the beginning of the study was similar in both groups (p= 0.065). Six weeks after the treatment had finished, average PIB in the group undergoing conventional treatment was 0.43 versus 0.24 in the group which was treated with laser, having a statistically significant difference of p= 0.014 (Fig. 1). The group undergoing scaling and root planing presented a BOP reduction 19.55% smaller than the group treated with laser (p< 0.0001). CAL average value at the beginning of treatment was 4.78 ± 1.25 mm in the group undergoing traditional treatment while 5.12 ± 1.14 mm in the group treated with laser, being both groups similar (p= 0.71). At the end of treatment, CAL average value decreased in both groups (up to 3.93 ± 1.14 mm and 4.17 ± 1.17 mm respectively, p< 0.0001 in both instances) but there are not statistically significant differences between both groups (p= 0.67) (Table 1). Clinically, the group treated with laser had an important reduction of sensitivity and patients undergoing this type of treatment reported less discomfort during treatment as well as an important decrease in sensitivity previous to periodontal treatment. 510 Borrajo et al. TABLE 1. CLINICAL INDICATOR CHANGES (95% CONFIDENCE INTERVAL) PBI baseline PBI 6 weeks p valueaCAL baselinebCAL 6 weeksbp valuea RSP 1.01–1.75 0.29–0.57 <0.0001 4.02–5.54 3.24–4.62 <0.0001 RSP + laser 0.66–1.25 0.16–0.31 <0.0001 4.53–5.71 3.57–4.68 <0.0001 p valuecNS 0.014 NS NS aBetween baseline and 6 weeks. bIn millimeters. cBetween no laser and laser groups. NS, not significant; PBI, papilla bleeding index; RSP, root scaling and planing; CAL, clinical attachment level. 13864C10.PGS 12/13/04 3:37 PM Page 510 Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 134 DISCUSSION Like Moritz et al.7using diode laser and Schwarz et al.2with Er-YAG laser, we have observed that those patients treated with laser as adjunct to SRP presented a more significant clinical improvement than those conventionally treated. In our study, a statistically significant reduction of PBI and CAL is confirmed in both groups after the treatment was completed but the group undergoing laser treatment showed a statistically more significant improvement on bleeding on probing. The clinical protocol we followed is more simple than the one described by Moritz et al.,7and so, easier to adapt to the daily clinical practice. It is also important to mention that we used a wavelength of 980 nm, while theirs was of 805 nm. On the other hand, we have observed statistically significant differences in clinical indexes between both groups while they only refer to the average of patients who showed a reduction on bleeding on probing and depth of the periodontal pocket. These results contrast with those obtained by Yilmaz et al.3as they state that the laser procedure does not provide additional clinical benefits to the conventional treatment. The differences this study presents, can be due to several reasons such as different design of the research (quadrants instead of the whole mouth like in ours), small number of patients (only 10 were included), selection of single rooted teeth where the implementation of SRP is more effective and also, that the evaluation of treatment was done 32 days after the beginning of treatment versus 48 days later in our research (estimated time for regeneration of connective tissue). In our study, we have not observed any clinical side effect caused by the use of diode laser in the periodontal pockets. Although the use of Nd:YAG and Er:YAG diode lasers has been proposed for tissues adjacent to the periodontal pocket, their use can be detrimental.10,11,14 According to Radvar et al.,6dam- age is unlikely to occur when the laser beam of light is used in parallel to the root surface and adequate intensity is applied.11 Moreover, we have used low intensity in pulse mode with exposure times of less than 10 sec and additional refrigeration to minimize possible negative side effects. On the whole, more exhaustive research needs to be done on the effects of different types of laser as well as on their different wavelengths and intensity over the tissues we want to remove and those we want to keep.14 One of the most important side effects in periodontal treatment is the increase of tooth hypersensibility.15,16 Laser treatment of the root surfaces to ease hypersensibility has been proved to be highly effective.17–19 Our group of patients stated a much lower sensitivity after undergoing treatment than the group which was not treated with laser. Nevertheless, the data needs to be carefully evaluated since it is based upon subjective impression of patients and it is not based on objective proof. CONCLUSION The results of this research seem to prove that the use of the diode laser on periodontal pockets as a complement to scaling and root planing treatment produces a qualitative improvement in the clinical indexes compared to conventional treatment. This data should be confirmed with a larger number of patients and a longer follow-up period. The differences shown in the subjective perception of discomfort during and after treatment are indicative of the importance of carrying out more research evaluating this parameter. REFERENCES 1. Carranza, F.A. (1998). Justificación de la terapéutica periodontal. In: Periodontología clínica. F.A. Carranza, M.G. Newman (eds.). Mexico: McGraw-Hill Interamericana, pp. 432–436. 2. Schwarz, F., Sculean, A., Georg, T., et al. (2001). Periodontal treatment with an Er: YAG láser compared to scaling and root planing. A controlled clinical study. J. Periodontol. 72, 361–367. 3. Yilmaz, S., Kuru, B., Kuru, L., et al. (2002). Effect of galium arsenide diode láser on human periodontal disease: a microbiological and clínical study. Lasers Surg. Med. 30, 60–66. 4. Gutknech, N., Zimmermann, R., and Lampert, F. (2001). Lasers in periodontology: state of the art. J. Oral Laser Applications 1, 169– 179. 5. 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Periodoncia Facultad de Medicina y Odontología Rúa Entrerrios, s/n Santiago de Compostela, CP: 15705, Spain E-mail: [email protected] 512 Borrajo et al. 13864C10.PGS 12/13/04 3:37 PM Page 512 Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 142 1 TITLE: SCANNING ELECTRON MICROSCOPICAL ANALYSIS OF DIODE LASER-TREATED TITANIUM IMPLANT SURFACES. AUTHORS: GONZALO LÓPEZ CASTRO, DDS (1) MERCEDES GALLAS, PHD, DDS (2) IGNACIO RODRÍGUEZ NÚÑEZ, PHD, DDS (1) JOSÉ LUIS LEYES BORRAJO, MD, DDS (3) JUAN CUEVAS ÁLVAREZ, MD, DDS (4) LUIS GARCÍA VARELA, MD, DDS (3) (1) Research Fellow and Clinical Assistant Lecturer in Periodontology (School of Dentistry. Faculty of Medicine and Dentistry, University of Santiago de Compostela, Spain). (2) Assistant Lecturer in Adult Comprehensive Dentistry (School of Dentistry. Faculty of Medicine and Dentistry, University of Santiago de Compostela, Spain). (3) Associate Lecturer in Periodontology (School of Dentistry. Faculty of Medicine and Dentistry, University of Santiago de Compostela, Spain). (4) Lecturer in Histology (Faculty of Medicine and Dentistry, University of Santiago de Compostela, Spain). CORRESPONDING AUTHOR: Mª Mercedes Gallas Stomatology Department Facultad de Medicina y Odontología Rua Entrerríos, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN Tel: + 34 981 563100 ext 12415 Fax: + 34 981 562 226 e-mail: [email protected] Gonzalo López Castro Stomatology Department (Periodontology Area) Facultad de Medicina y Odontología Rua Entrerríos, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN ANEXO VI Anexos 143 2 Tel: + 34 981 563100 ext 12355 Fax: + 34 981 562 226 e-mail: [email protected] Mª Mercedes Gallas Stomatology Department (Adult Comprenhensive Dental Care) Facultad de Medicina y Odontología Rua Entrerríos, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN Tel: + 34 981 563100 ext 12415 Fax: + 34 981 562 226 e-mail: [email protected] Ignacio Rodríguez Núñez Stomatology Department (Periodontology Area) Facultad de Medicina y Odontología Rua Entrerríos, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN Tel: + 34 981 563100 ext 12355 Fax: + 34 981 562 226 e-mail: [email protected] José Luis Leyes Borrajo Stomatology Department (Periodontology Area) Facultad de Medicina y Odontología Rua Entrerríos, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN Tel: + 34 981 563100 ext 12355 Fax: + 34 981 562 226 e-mail: [email protected] Juan Bautista Cuevas Álvarez Morphologic Sciences Department Facultad de Medicina y Odontología San Francisco, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN Tel: + 34 981 563100 ext 12269 e-mail: [email protected] Luis García Varela Stomatology Department (Periodontology Area) Facultad de Medicina y Odontología Rua Entrerríos, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN Tel: + 34 981 563100 ext 12355 Fax: + 34 981 562 226 e-mail: [email protected] Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 144 3 ABSTRACT Objective: The objective of this study was to analyze the possible morphological alterations of the surface implants after using 980 nm diode laser irradiation (InGalAsP) at various energies. Background Data: Laser-based protocols have been proposed for decontaminating dental implant surfaces when treating peri-implantitis although few studies address this topic directly. Material and methods: Five smooth surfaces implants (TiOblast ST, Astra Tech AB, Mölndal, Sweden) were irradiated with 980nm diode laser and one implant served as control group that was not lased. The surface of each implant was treated for 60 seconds on implant neck to apical threads. Experiment consisted in exposed dental titanium implants to the diode laser irradiation and then the surfaces were analyzed by scanning electron microscope. Results: The SEM analysis demonstrated any damage or alteration of titanium surfaces. Regardless of the power setting, there was no visible difference between lased and non-lased titanium surfaces after irradiation with 980 nm diode laser. Conclusions: The results of this study supports that the InGalAsP diode laser (980nm) does not damage titanium surfaces and seems to be safe and useful of treating periimplantitis irrespective of the power output. Key-words: diode laser, therapeutic use, dental implants, titanium. Anexos 145 4 INTRODUCTION Various methods have been applied for the treatment of peri-implantitis lesions. However, in addition to conventional treatment modalities (mechanical and chemical) the use of different types of lasers has been increasingly proposed for the treatment of peri-implantitis (1-3). Bacterial contamination of dental implant surfaces is considered the principal cause of peri-implantitis and thus decontaminating implant surfaces is the main goal in the treatment of peri-implantitis. However, the aetiology of this inflammatory reaction is conditioned by other factors such as excessive mechanical load, poor alignment of implant-components, prothesis-implant design, etc. Mechanical and manual instruments have been used for the cleaning of implant abutment surfaces, however, most of then are not appropriate for application to titanium implant surfaces (4). Recently, the diode laser has been seen to be very promising in the debridement and decontamination of implant surfaces in cases of peri-implantitis (5). Design and surface characteristics (pureness of titanium oxide, porosity, roughness, etc) of dental implants are of vital importance for long-term stability following implantation (6-8). At the moment, the principal consideration in designing dental implants is the creation of a surface that provides strong attachment between the implant and bone, connective tissue or epithelium and the maintenance of this attachment permanently. The present study was conducted to investigate the effects of diode laser irradiation on the surface morphology of titanium dental implants by means of a scanning electron microscope. We were concerned whether the titanium implant surface would be altered by this novel approach that appears to be clinically effective. The type of possible alteration may consist in coating removal or a decrease of surface roughness. The present study is part of a research protocol to investigate the clinical possibilities of InGalAsP laser (980nm) application in periodontology and implantology (9, 10). The objective of this scanning electron microscope study was to analyze morphological changes of the titanium implant surfaces after the use of the diode laser (980 nm) at clinical power outputs, at irradiation times and at working angles in real clinical conditions of use. Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 146 5 MATERIAL AND METHODS Apparatus and devices The laser equipment used in this study was an InGalAsP diode laser (Intermedic. Barcelona, Spain) with a wavelength of 980nm, energy of 2W power applied with pulse repetition (100 miliseconds pulse and a stop of 50 miliseconds), 2 mm tip diameter, focused on and perpendicular to implant without contact and continuous saline serum cooling to avoid any undesired change in temperature. The handpiece of the diode laser was kept at a distance of 2.5 mm from the implant surface. Specimens The effects of diode laser irradiation in vitro on the surface properties of titanium dioxide-blasted implants (TiOblast ST-implants ®, Astra Tech AB, Mölndahl, Sweden) were examined. Five implants of 13 mm long and 4.0 mm in diameter were used in this experiment. The composition of the implant is commercially pure titanium. Laser Treatment The surface of each implant was treated for a period of 60 seconds on the first threads. The surface implants were treated using a non-pulsed contact at power settings of 1W which is commonly used for decontaminating implants (periodontal mode- Group 1) and using a continuous mode at 15 W that corresponding to maximum energy that the device permited us (Group 2). Surfaces effects were analyzed by scanning electron microscopy. An untreated dental implant was used as a negative control for the study groups (Group 1 and 2). All experiments were performed in the same day. On the next days, the preparation for scanning electron microscopy analysis was made and pictures were taken by scanning electron microscope. Each implant was examined for the signs of melting, changes in morphology and surface alterations. RESULTS SEM examination did not show extensive melting in any of the titanium implants irradiated and no surface damage (loss of porosity, crater-like alterations, microfractures, etc) even at the highest power setting (Fig. 1-2). The results showed that the diode laser did not modify the titanium surfaces of dental implants whatever the power setting or mode pattern used (Fig. 3). There were no differences between laser and non-laser surfaces. These results seems indicate that the InGalAsP diode laser is a novel technical modality useful for the debridement and decontamination of implant surfaces in cases of peri-implantitis. Anexos 147 6 DISCUSSION The replacement of teeth by means of titanium implants is a safe and predictable clinical procedure in most patients although failures in longitudinal studies have been shown. In these cases, progressive peri-implant bone loss and mechanical or load factors have been claimed as main etiological factors. Peri-implantitis can be successfully treated by surgical procedures that use either bone fillers or membranes combined with antimicrobial treatment. Numerous implant surface decontamination methods have been suggested as part of the surgical treatment of peri-implantitis. Currently, a non-surgical procedure with photodynamic therapy employed diode laser for implant surface decontamination is been used in addition to conventional treatments modalities of peri-implantitis. A few clinical studies (3) and several experimental studies (11-14) have demonstrated the effectiveness of lethal photosensitization for microbiological treatment of peri-implantitis. Peri-implantitis surrounding dental implants is an inflammatory process that affects the soft and hard tissues resulting in a rapid loss of supporting bone with bleeding and suppuration. The etiopathogenesis is not well-known but seems to be multifactorial and related to the peri-implant environment, to the soft tissues/implant interfaces, to patient-related factors (smoking, systemic diseases, dental hygiene, occlusal overload) and to the immunity system. The therapeutical approach of peri-implantitis comprises several aspects such as the removal of infra-gingival bacterial plaque, an appropriate surgical approach, the removal of granulation tissue and the detoxification of the exposed implant surface; the elimination of the anaerobic ecosystem by the removal of periimplant pocket or by the regeneration of the peri-implant hard tissues and, finally, the establishment of efficient plaque control habits. The variety of treatment protocols is mostly based on empirical experience and employs the systemic administration of antibiotics. However, to ensure decontamination of the affected implant surface, chemical and/or mechanical debridement is used. For rough implant surfaces detoxification using diode laser therapy could also show favourable results when used as part of the procedure. Therefore, it is important to examine the effects of diode laser (InGaAsP) on titanium implant surfaces when treating post-implantation complications because the features of the implant surface (bumpy surface, microstructure, porosity) are essential for their future integration in the bone. In fact, the maximum potency of the diode laser device analysed is considerable (15W) and the wavelength is high (980 nm). Therefore we could expect “a certain” effect over the implant surface even though the temperature of the implant after diode irradiation does not reach the melting point of titanium. However, the results of this study indicated that when using diode laser whatever the mode pulsed and potency selected, the laser-treated surface specimens showed a qualitatively similar surface morphology to the untreated titanium surface implants. The ultra-structural images obtained by means of Scanning Electronic Microscopy reveals that the clinical application of diode lasers in cases of peri-implantitis does not entail any risk or adverse secondary effect over the implants. Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 148 7 It is important to note that this study was executed in Vitro, that is it, it is an analysis carried out in the laboratory since the dental implants in ideal clinical conditions are bone-integrated in the jawbone and it is not feasible to do the test with real patients since in that case it would imply the removal and surgical extraction of the implants and the adjacent bone. Others physical measurements such as absorbed wavelength or expected reflected incidence are not necessary to take into account because in the case of titanium implants they have a bumpy texture, non-reflecting surface and of a grey ashy colour. The transmission of energy around the implant after the radiation is an aspect that must be studied in future research but this new hypothesis would demand the design of a completely different research. However we will take into account the principal factors to provide a more realistic description of clinical environment to analyse any feasible consequence of diode laser irradiation (alterations of titanium surfaces). Clinical extrapolations from laboratory experiments may not give absolute values but they are useful to determine clinical protocols of use and to ensure a safe therapeutical approaches. CONCLUSION This study demonstrated that the implant surfaces were unaffected by the laser treatment by InGalAsP laser (980nm) application. Based on these results of this in vitro experiment together with previous clinical studies (3), in vitro analysis (15) and cellular experiments (16) we could suggest the real possibility of the use of InGalAsP diode laser for the successful treatment of peri-implantitis. SUMMARY The interest of this SEM-analysis is based on the absence of morphological alterations in the implant surfaces irradiated with diode laser (InGalAsP-980nm) regardless of power setting or mode pattern used. Anexos 149 8 REFERENCES 1.- Walsh, L.J. (2003). The current status of laser applications in dentistry. Aust. Dent . J. 48 (3),146-155. 2.- Rechman P, Hennig T. (2002). Lasers in Periodontology. New trends. J. Oral. Laser. Applications. 2, 7- 14. 3.- Dortbudak, O., Haas, R., Bernhart, T., Mailath-Porkomy, G. (2001). Lethal photosensitilization for decontamination of implant surfaces in the treatment of peri-implantitis. Clin. Oral. 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Estudio de las aplicaciones clínicas del láser de diodo InGaAsP (980nm) en Periodoncia e Implantología 150 9 ACKNOWLEDGEMENTS The authors of this study declare that none of the authors has a financial interest in the products mentioned of this work. FIGURES Fig. 1.- SEM images of untreated implant surfaces. The control surface implant was very regular and smooth (a). Original magnification X 200 (b) Fig. 2.- Representative examples of the SEM images in Group 1 (periodontal mode). Original magnification x 400 (a). Original magnification x 2000 (b). Fig. 3.- Representative examples of the SEM images in Group 2 (maxime potency). Original magnification x 400 (a). Original magnification x 2000 (b). CORRESPONDING AUTHOR (who reprint requests should be directed): Mª Mercedes Gallas Stomatology Department Facultad de Medicina y Odontología Rua Entrerríos, S/N Santiago de Compostela, C.P. 15782 A Coruña, SPAIN Tel: + 34 981 563100 ext 12415 Fax: + 34 981 562 226 e-mail: [email protected]