La radiazione Laser: dalla fisica alle applicazioni cliniche · l’equazione che mette in...

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Ordine dei medici ed odontoiatri di Milano – Aggiornamento culturale L’utilizzo del laser nelle varie branche odontoiatriche Valutazioni tecniche e cliniche Dott. Ercole Romagnoli Presidente Accademia Internazionale Odontostomatologia Laser Assistita AIOLA La radiazione Laser: dalla fisica alle applicazioni cliniche Tra i vari incipit di una introduzione all’argomento il più comune fa riferimento all’acronimo laser, ossia “light amplification by stimulated emission of radiation” (amplificazione della luce attraverso l’emissione stimolata di radiazione). E’ decisamente una estrema ma efficace sintesi di un percorso storico scientifico e tecnologico che ha portato alla invenzione di apparecchiature in grado di emettere energia sotto forma di luce monocromatica (quindi caratterizzata da un’unica lunghezza d’onda), coerente (i fotoni emessi sono in fase spazio temporale), collimata (ad alta direzionalità). Un esempio classico e comune è fornito dal puntatore laser per videopresentazioni. La luce è una radiazione elettromagnetica, rappresentata con il consueto modello grafico della sinusoide, e caratterizzata fondamentalmente da lunghezza d’onda, misurata in nanometri ossia in miliardesimi di metro e frequenza di oscillazione al secondo, quantificata in Hertz. Rappresentazione grafica di un’onda elettromagnetica

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Ordine dei medici ed odontoiatri di Milano – Aggiornamento culturale

L’utilizzo del laser nelle varie branche odontoiatriche Valutazioni tecniche e cliniche

Dott. Ercole Romagnoli

Presidente Accademia Internazionale Odontostomatologia Laser Assistita AIOLA

La radiazione Laser: dalla fisica alle applicazioni cliniche

Tra i vari incipit di una introduzione all’argomento il più comune fa riferimento

all’acronimo laser, ossia “light amplification by stimulated emission of radiation”

(amplificazione della luce attraverso l’emissione stimolata di radiazione).

E’ decisamente una estrema ma efficace sintesi di un percorso storico scientifico e

tecnologico che ha portato alla invenzione di apparecchiature in grado di emettere energia

sotto forma di luce monocromatica (quindi caratterizzata da un’unica lunghezza d’onda),

coerente (i fotoni emessi sono in fase spazio temporale), collimata (ad alta direzionalità).

Un esempio classico e comune è fornito dal puntatore laser per videopresentazioni.

La luce è una radiazione elettromagnetica, rappresentata con il consueto modello grafico

della sinusoide, e caratterizzata fondamentalmente da lunghezza d’onda, misurata in

nanometri ossia in miliardesimi di metro e frequenza di oscillazione al secondo,

quantificata in Hertz.

Rappresentazione grafica di un’onda elettromagnetica

Viaggia alla velocità c di circa 300000Km al secondo, nel vuoto, con moto rettilineo, e

nell’incontrare la materia subisce fenomeni quali la riflessione, la rifrazione, la

trasmissione, la diffusione e l’assorbimento, quindi fenomeni di natura ottica e

fenomeni dovuti all’ energia trasportata dalla radiazione ed alle sue interazioni.

Nel primo caso, come all’incontro della luce solare con uno superficie speculare, i raggi

ritornano nel mezzo dal quale provengono con un angolo pari a quello di incidenza.

Possono penetrare,subendo una deviazione dalla traiettoria di incidenza dovuta alla

differente densità del mezzo, e quindi al diverso indice di rifrazione. Un oggetto immerso

non completamente in un bicchiere d’acqua subisce una deformazione ottica che lo fa

apparire scomposto a livello dell’interfaccia aria-liquido.

Possono attraversare il mezzo senza subire alterazioni, e quindi essere trasmessi al di là

del mezzo : vetro, acqua

Possono subire una diffusione , e quindi deviare dal proprio cammino ottico, collidendo

con gli atomi o le molecole del mezzo . Il colore bianco delle nuvole è dovuto alla

diffusione non selettiva di tutte le lunghezze d’onda da parte delle microparticelle d’acqua.

Possono, infine essere assorbite selettivamente, trasferendo la loro energia all’atomo o alla

molecola con la quale interagiscono.

E’ il caso del colore: un corpo illuminato da luce solare (definita “bianca” perché

sommatoria di tutte le lunghezze d’onda e quindi di tutti i colori) appare rosso quando

assorbe ogni altra radiazione ad eccezione di quella avente la lunghezza d’onda

corrispondente al rosso, che verrà riflessa.

L’energia

Ma che cosa è l’energia? Sinteticamente si può definire come la capacità di compiere un

lavoro, ed esiste in varie forme, tra le quali ricordiamo, perché di interesse specifico ,

l’energia connessa alla radiazione elettromagnetica, l’energia chimica, l’energia termica.

Fin dagli albori della storia l’uomo ha cercato di sfruttare,contenere e dominare le forme di

energia con le quali veniva a contatto, tra le quali la luce solare.

Ricordiamo, agli estremi, gli specchi ustori che la tradizione vuole siano stati inventati da

Archimede a scopo militare per incendiare le navi nemiche, oppure le moderne celle

fotovoltaiche, uno dei cardini della strategia per ottenere energia pulita da fonti

rinnovabili.

La storia del laser riconosce molti attori, tra i quali possiamo ricordare Planck, che per

primo teorizzò , in antitesi con la teoria elettromagnetica classica, che gli scambi di energia

nei fenomeni di assorbimento ed emissione avvenissero in forma discontinua. A lui si deve

l’equazione che mette in relazione l’energia alla frequenza di oscillazione ( e quindi

indirettamente alla lunghezza d’onda) secondo una costante universale, e la teoria dei

quanti; l’assorbimento e l’emissione di energia avvengono per pacchetti discreti, finiti,

indivisibili : i quanti appunto.

A Rutherford, Schrodinger, Borg ed Eisenberg dobbiamo la definizione di un modello

atomico coerente con la teoria quantistica, mentre fu Einstein, nel 1916, a porre le basi

per l’”emissione stimolata”, ossia per il possibile intervento esterno su fenomeni come

l’emissione spontanea per ottenere l’amplificazione della luce . Utilizzò il termine “quanti di

luce” per identificare i pacchetti di energia connessi alla luce, più tardi definiti fotoni

(Lewis, 1926)

Stimolazione ed amplificazione

Quando un’ atomo viene investito da energia idonea e sufficiente, si assiste al fenomeno

dell’assorbimento,ossia al passaggio dallo stato fondamentale, a bassa energia, ad uno

stato eccitato, dovuto al passaggio di un elettrone da un orbitale ad un altro ad energia

maggiore.

Normalmente questa energia viene riemessa in modo spontaneo, e l’atomo ritorna allo

stato fondamentale emettendo una quanto di energia, un fotone, pari alla differenza di

energia tra i due livelli considerati, e caratteristica per l’ elemento atomico coinvolto. La

spontaneità della emissione fa si che non vi sia un criterio temporale preciso, e quindi la

radiazione emessa da un sistema investito da energia sarà incoerente, i fotoni emessi

non saranno in fase tra di loro ( coerenza spaziale e temporale significa , semplificando,

che tutti i fotoni sono “nello stesso punto nello stesso momento”)

Se si interviene dall’esterno fornendo fotoni aventi un’energia pari alla differenza di

energia tra i livelli considerati prima che avvenga l’emissione spontanea , l’atomo verrà

“stimolato” a decadere. I fotoni emessi saranno due, di pari energia, coerenti tra di loro,

ed aventi la stessa direzione di movimento: quello incidente e quello derivante dalla

stimolazione. Ecco spiegato il perché del termine “amplificazione”.

Il processo di emissione stimolata

L’invenzione del laser

Dovettero passare comunque diversi anni per arrivare all’invenzione del laser, attribuita ,

quantomeno come realizzazione pratica, a Thomas Μaiman, che nel 1960 costruì il primo

prototipo, utilizzando come mezzo attivo una barretta di rubino. Il “mezzo attivo” è

una delle tre costituenti fondamentali di un laser, ed è il materiale che fornisce gli atomi

da stimolare. Può essere solido, liquido o gassoso. Tra i laser allo stato solido vengono di

solito considerati anche i laser a diodo, che utilizzano la tecnologia dei semiconduttori.

La stimolazione avviene ad opera di una fonte energetica esterna , (seconda costituente

fondamentale), il cosiddetto “sistema di pompaggio”, all’interno di una cavità, detta

“cavità o risonatore ottico” (terza costituente fondamentale) , che permette con le sue

caratteristiche costruttive di arrivare alla selezione ed emissione della radiazione laser:

monocromatica, coerente, collimata. Saranno poi i vari mezzi di trasporto (fibra

ottica, fibra cava, braccio articolato) a convogliare sul bersaglio l’energia emessa, con

l’ausilio di manipoli e tips di diversa foggia e misura.

Tipi di laser

Dalla fisica alla clinica

Tra le varie forme nelle quali può essere convertita l’energia elettromagnetica sono di

interesse specifico l’energia termica e l’energia chimica.

Esempi della prima possono essere la possibilità di concentrare con una lente la luce solare

per accendere un fuoco od altro, l’evaporazione delle acque, il riscaldamento della sabbia

del deserto. Esempi della seconda sono la fotosintesi clorofilliana, il fenomeno della

melanogenesi nell’abbronzatura, la stessa visione è dovuta alla trasduzione di segnali

provenienti dalla conversione della luce che colpisce i recettori retinici.

Secondo alcune teorie della comunicazione la risposta che si ottiene in uno scambio

dipende dalla qualità della comunicazione: se otteniamo la risposta voluta vuol dire che

abbiamo comunicato bene.

Possiamo considerare questa affermazione come una metafora dell’interazione tra un

operatore ed i tessuti sui quali opera, dove il laser diventa lo strumento di

“comunicazione” da gestire in modo ottimale per ottenere il risultato voluto.

Va ricordato che l’utilizzo del laser impone un cambiamento notevole della operatività

rispetto agli strumenti convenzionali. Si lavora con un raggio di luce, spesso non a

contatto e comunque l’azione a contatto , a sfioramento, non dipende dalla pressione

esercitata. La luce emessa si distribuisce su una superficie e successivamente in un

volume di tessuto in dipendenza dalla lunghezza d’onda utilizzata e dalle caratteristiche

ottiche del tessuto.

Diventa quindi indispensabile conoscere a fondo i meccanismi di interazione della

radiazione elettromagnetica con i tessuti bersaglio, per esser in grado di interagire e

modulare l’azione del laser al fine di ottenere i risultati voluti ed evitare danni.

Nel distretto craniofacciale in genere ed in bocca particolarmente esistono situazioni

anatomiche per cui, in pochi millimetri, incontriamo tessuti diversi che rispondono in modo

diverso alle varie lunghezze d’onda: mucosa, periostio,osso, legamento parodontale,

cemento, dentina, polpa, vasi e nervi.

Si passa quindi da una operatività guidata dalle percezioni tattili e visive, ad una in cui si

modula l’energia in base a parametri di spazio e tempo.

Come accennato è l’assorbimento da parte dei tessuti il fattore indispensabile per

ottenere un effetto biologico, ed il colore ne è un esempio immediato.

Restando nel campo del visibile secondo il metodo RGB esistono tre colori fondamentali

(Rosso, Verde, Blu) detti primari additivi . Dalla combinazione di luce dei colori primari si

ottengo i colori secondari, ed ogni colore secondario è complementare ad un

primario, ossia lo assorbe mentre riflette gli altri due.

Una prima implicazione clinica consiste , ad esempio, nella scelta del cromoforo da

abbinare ad un gel per sbiancamento rapido alla poltrona, attivato con la luce, oppure

nella scelta del laser più idoneo per l’epilazione, o ancora del cromoforo da utilizzare in

terapia fotodinamica. I cromofori sono quindi gruppi di atomi o molecole in grado di

assorbire la radiazione elettromagnetica.

La monocromaticità della luce laser è alla base della sua selettività, ossia della capacità

di ogni lunghezza d’onda di interagire in misura determinante solo su alcuni cromofori.

I cromofori biologici

Tra i cromofori di interesse, che ritroviamo nei tessuti biologici, i principali sono l’acqua,

l’emoglobina, l’idrossiapatite e la melanina per le lunghezze d’onda normalmente

utilizzate in odontoiatria.

Nel campo dell’ultravioletto i cromofori principali sono gli acidi nucleici, il DNA e le

proteine, giustificando così il potenziale effetto mutageno di queste lunghezze d’onda.

Clinicamente possiamo avere effetti dannosi, nocivi, oppure possiamo utilizzarli a scopo

terapeutico, nella cosiddetta PUVA, dove la P sta per “psoraleni”, furocumarine tricicliche

di derivazione naturale o sintetica, somministrate per os o topicamente. L’effetto

fotochimico dovuto alla irradiazione con raggi ultravioletti (fototerapia) porta alla

formazione di fotoprodotti in grado di inibire la sintesi del DNA . Sono utilizzate per la

cura della psoriasi, o della vitiligine.

L’analisi dello spettro di assorbimento da parte di queste sostanze nei confronti delle varie

lunghezze d’onda ci permette di apprezzare, conoscendo la composizione e lo stato del

tessuto sul quale vogliamo intervenire, quali potrebbero essere gli effetti della luce laser

che stiamo utilizzando, o di scegliere la lunghezza d’onda idonea.

Rappresentazione grafica dello spettro di assorbimento

dei principali cromofori

Il cromoforo è quindi il “bersaglio” della radiazione laser. E’ possibile fare una distinzione

tra “bersaglio” ed “obiettivo” , che non necessariamente coincidono. Se ricerchiamo un

effetto coagulante il nostro bersaglio sarà l’emoglobina, e la coagulazione sarà un effetto

indiretto dovuto alla diffusione termica ; se si vuole eliminare una macchia pigmentata,

avremo una azione diretta.

Modulabilità e parametrazione

Un’altra caratteristica della luce laser è la sua estrema modulabilità. Una volta scelta la

lunghezza d’onda, fondamentale nella determinazione degli effetti biologici, la gestione

secondo criteri di spazio e tempo della emissione da parte della attrezzatura usata è

possibile attraverso la modulazione di numerosi parametri

La Potenza è l’energia emessa nell’unità di tempo. Si misura in WATT, ( Simbolo W,

sottomultiplo mW) , corrisponde ad 1J/sec.

Il joule (simbolo J. Sottomultiplo mJ) è un' unità di misura dell’energia derivata del

Sistema Internazionale (SI).

L’energia si definisce comunemente come la capacità di compiere un lavoro . Un Joule

corrisponde al lavoro richiesto per esercitare una forza di un newton per una distanza di

un metro , dove per forza si intende genericamente l’effetto sullo stato di quiete o di moto

dovuto alla interazione di due o più corpi

1 joule equivale a:

• 6,24150975·1018 eV

• 107 erg

• 1 W·s (Watt secondo)

• 1 N·m (Newton metro)

• 2,39·10-1 calorie

• 2,78·10-7 chilowattora (1 chilowattora equivale esattamente a 3 600 000 J)

Nei laser impulsati, dove l’energia viene emessa per impulsi di durata variabile dai

millisecondi (millesimi di secondo) a picosecondi (Milionesimi di secondo) e femtosecondi

(milionesimi di Miliardesimi di secondo), ed in numero pari alla frequenza impostata

(misurata in Hertz, ossia impulsi per secondo) l’energia totale emessa nell’unità di tempo,

e quindi la potenza media, sarà pari all’energia di ogni singolo impulso moltiplicata per la

frequenza.

(Esempio: un laser impostato per emettere impulsi della potenza di 150mJ ad una

frequenza di 20 Hertz avrà una potenza media di 3 watt )

Tanto più è corto l’impulso, a parità di energia, tanto più la sarà elevata la sua potenza: è

la cosiddetta “potenza di picco ,in grado di raggiungere valori di assoluto rilievo.

Esempio: un impulso di 150 mj emesso in un secondo avrà una potenza di picco pari a

0,15 Watt, mentre lo stesso impulso confinato in 100 microsecondi (durata raggiungibile

dai normali laser usati in odontoiatria) raggiunge una potenza di picco di ben 1500 watt !

Nella figura sottostante si può vedere rappresentato schematicamente il profilo di due

impulsi aventi la stessa energia ma durata diversa.

Potenza di picco

L’intensità o Power density identifica il rapporto tra la energia emessa nell’unità di

tempo, e quindi la potenza, e la superficie sulla quale questa verrà depositata. Pertanto si

misura in W/cm2

Più la superficie è piccola, come può essere lo spot determinato da una fibra ottica, e più

avremo concentrazione di energia, e quindi Intensità.

Esempio:un laser impostato a 3 watt che lavora con fibra ottica o spot del diametro di 300

micron porterà ad avere sul bersaglio una power density di circa mille watt per

centimetro quadrato

La quantità di energia per unità di superficie è invece la Fluenza , parametro

fondamentale in biostimolazione, e misurabile in J/cm2 . Si definisce anche come

Densità di energia.

Modalità di emissione

L’emissione del fascio laser può avvenire con modalità diverse, dipendenti dalle

caratteristiche del mezzo attivo interessato o del sistema di pompaggio .

Vi può essere emissione continua, ossia senza interruzione e con caratteristiche costanti .

Alcuni laser non possono lavorare in continuo, per l’impossibilità di mantenere a lungo le

condizioni necessarie per l’emissione, e lavoreranno quindi per impulsi.

Se si interviene sulla emissione continua con meccanismo in grado di bloccare il fascio

laser generato, si parlerà di emissione frequenziata (chopped emission).

In questi casi andrà considerato un altro parametro, il “duty cycle”, che rappresenta,

dato un determinato periodo il rapporto tra la somma del Ton (tempo di emissione) e Toff

(tempo di emissione bloccata) diviso il Ton.

Un duty cycle del 30% significherà che in un dato tempo l’emissione avverrà per il 30%

dello stesso tempo.

La potenza media sarà sempre in base alla relazione che vuole la potenza come energia

emessa nell’unità di tempo, pari al 30% della potenza impostata in origine.

Le interazioni laser-tessuto

L’intensità della radiazione laser e la concentrazione dei cromofori all’interno dei

tessuti determinano la profondità di penetrazione per una determinata lunghezza d’onda

(legge di Lambert-Beer).

A parità di dose ( e quindi di quantità totale di energia somministrata ad una determinata

superficie o volume di tessuto) il tipo di effetto sul tessuto dipenderà sostanzialmente dal

tempo nel quale questa energia viene distribuita. Tempi lunghi porteranno ad avere effetti

fotochimici, tempi più corti ad avere effetti fototermici, tempi cortissimi ( al di sotto del

micro secondo, per arrivare a pico e femtosecondi, quindi miliardesimo o millesimo di

miliardesimo di secondo) ad avere prevalenza di effetti meccanici , secondo lo schema

sottostante.

La manualità dell’operatore influisce principalmente sulla intensità (power density, ossia

energia per unità di tempo e per unità di superficie) : aumentando la velocità di

scorrimento o allontanandosi dal bersaglio defocalizzando il raggio; in entrambi i casi, a

parità di tempo di applicazione, si aumenta la superficie sulla quale viene distribuita la

stessa quantità di energia.

L’analisi dello spettro d’assorbimento consente di prevedere la potenziale penetrazione

delle varie lunghezze d’onda.

E’ possibile individuare una “finestra ottica”, ossia un range di lunghezze d’onda capaci di

penetrare in profondità.

La profondità di penetrazione, sempre in base alla legge di Lambert Beer dipende dalla

concentrazione dei cromofori e quindi delle sostanze in grado di assorbire più o meno la

radiazione utilizzata, e dalla intensità (power density). Il tempo di applicazione non

influisce sulla profondità di penetrazione a parità di condizioni tessutali. Un altro fattore in

grado di influenzare la profondità di penetrazione è la diffusione, o scattering, ossia la

capacità delle costituenti del tessuto bersaglio di disperdere la radiazione, con

mantenimento o senza mantenimento della energia originale (scattering elastico o

anelastico). Una radiazione fortemente diffusa, come può esserlo quella di laser che non

sono fortemente assorbiti (es . diodo 810 nm, oppure Nd:YAG) penetrà più in profondità

per il fenomeno dello “forward scattering” (diffusione oltre il massimo della ipotetica

penetrazione) e può penetrare ancora di più in profondità in relazione alle modalità di

emissione ed alle intensità in gioco (ad es. il laser Nd:YAG, con emissione pulsata ed alte

potenze di picco).

Scattering in un mezzo omogeneo e isotropico

La distribuzione della radiazione avviene quindi per volumi, e questo ha portato a costruire

dei modelli e delle simulazioni (es. Montecarlo simulation) per avvicinarsi alla realtà di

diffusione in tessuti disomogenei ed anisotropici.

La diffusione altera il percorso ottico della radiazione incidente, come può essere

sperimentalmente e semplicemente verificato transilluminando con luce bianca una mano.

La mano appare rossa, perché questa è la radiazione visibile diffusa, ma non si

distinguono le strutture sottostanti (ossa) a causa della alterazione dei percorsi ottici

I tessuti dentali sono fortemente anisotropici, con cammini ottici preferenziali (tubuli

dentinali, dentina peritubulare) in grado di convogliare e concentrare radiazioni di

lunghezza d’onda non assorbita (come ad esempio un vicino infrarosso) verso bersagli in

profondità (come ad esempio la polpa dentaria).

Il tempo non influisce sulla profondità di penetrazione, ma influisce sicuramente sulla

diffusione termica. Ogni costituente tissutale possiede una propria conducibilità termica e

capacità termica, parametri ai quali possiamo far corrispondere il tempo di rilassamento

termico (TRT: thermal relaxation time), comunemente indicato come il tempo

necessario affinché un dato componente disperda il 50% del calore somministrato.

Il contenuto in acqua , ottimo conduttore e costituente principale di molti tessuti,

condiziona fortemente il tempo di rilassamento termico di un determinato bersaglio.

Una prima conseguenza pratica è che impulsi più brevi del tempo di rilassamento termico

dell’acqua (circa 1 microsecondo) faranno si che il calore da essi determinato resti

confinato esclusivamente al bersaglio, non diffondendosi ai tessuti circostanti.

Naturalmente la frequenza di ripetizione dell’impulso deve essere tale da non consentire

accumulo di calore. Anche la forma dell’impulso può avere la sua importanza. Un rapido

raggiungimento del picco energetico ed un altrettanto rapido ritorno consentono di non

avere “code” che riducono l’efficienza dell’impulso e contribuiscono al surriscaldamento del

tessuto.

Profilo dell’impulso

Il principio è alla base della cosiddetta fotoermolisi selettiva, tecnica con la quale è

possibile intervenire anche su strutture profonde senza ledere i tessuti circostanti. Un

esempio classico è quello della depilazione, dove la lunghezza dell’impulso deve essere tale

in modo che sia più breve del TRT del follicolo, concentrando quindi sul bersaglio l’energia,

e più lungo del TRT dei tessuti circostanti, consentendo così di disperdere calore ancor

prima che l’impulso sia terminato.

Un esempio più vicino a noi è costituito dalla FDIP (forced dehydration with induced

photocoagulation, R.Crippa 2002), che consente il trattamento ambulatoriale di lesioni

vascolari a basso flusso (emangiomi) del cavo orale senza anestesia, senza soluzione di

continuo dei tessuti superficiali, senza sutura. La lunghezza d’onda comunemente utilizzata

e più diffusa è quella degli 810 nm, emessa in continuo e con potenze relativamente

basse. Naturalmente deve essere prima effettuata una corretta diagnosi, che per lesioni di

piccole dimensioni è sostanzialmente clinica ( storia clinica, diascopia con vitropressione,

verifica della pulsatilità, transilluminazione).

La lunghezza d’onda 810 nm penetra molto in profondità, per il suo scarsissimo

assorbimento in acqua e relativo nell’emoglobina (rispetto , ad esempio, ad un KTP).

Questo, nell’uso chirurgico, rende utile il cosiddetto “capping” ossia la attivazione della

fibra. Prima di iniziare la azione di taglio si mette a contatto la punta della fibra con un

oggetto molto assorbente (ad es. una cartina di articolazione blu) e si attiva brevemente il

laser. In questo modo la fibra subisce una sorta di brunitura, diventando essa stessa

bersaglio per la radiazione laser. Questo fa si che sulla punta vi sia un rialzo termico

capace di iniziare l’azione di taglio per conduzione. In caso contrario, soprattutto su tessuti

fibrosi, scarsamente vascolarizzati, potremmo somministrare energia che si trasmette e

diffonde agli strati profondi in misura anche importante, con possibili effetti indesiderati

da ipertermia, prima di osservare un effetto superficiale.

Indicazioni

Le buone o ottime capacità coagulanti di laser come il KTP, diodo 810/960 nm,

Nd.YAG, CO2 consentono di intervenire sui tessuti molli in sicurezza, senza necessità di

sutura e con nullo o minimo supporto farmacologi pre e post operatorio, anche in pazienti

con turbe emocoagulative essenziali o indotte. Non vanno inoltre dimenticate le attive

capacità decontaminanti che praticamente annullano il rischio di infezioni iatrogene ((un

bisturi è sterile solo fino al primo contatto con le mucose, e sicuramente non decontamina)

Ricordiamo le capacità biostimolanti del laser, e soprattutto delle lunghezze d’onda

comprese nella finestra ottica, che unitamente alle proprietà antinifiammatorie ed

analgesiche consentono di trattare patologie superficiali (afte, herpes,mucositi chemio o

radioindotte) o profonde (problematiche osteomioarticolaari, nevriti, parestesie) nel

rispetto più assoluto del criterio della mininvasività, di accelerare la guarigione dei siti

chirurgici, di accelerare, e sono le ultime frontiere, l’osteointegrazione (quantomeno nelle

fasi iniziali) e gli spostamenti ortodontici).

Le lunghezze d’onda specifiche per il trattamento dei tessuti duri utilizzate in odontoiatria

sono quelle generate da laser ad Erbio (Er:YAG) ed erbio cromo ( Er,Cr: YSSG).

Il loro cromoforo target principale è l’acqua, ed è possibile quindi utilizzarli sia sui tessuti

duri o molli sfruttandone la concentrazione , con accorgimenti tecnici (presenza o meno di

spray d’acqua, durata dell’impulso, frequenza) che ne ottimizzano l’effetto ablativo .

E’ interessante vedere come, pur con una minima differenza in termini di lunghezza

d’onda, Erbio ed Erbio Cromo abbiano una capacità di assorbimento in acqua molto

diversa, seppure egualmente importante: questo perché intercettano una parte della curva

che illustra lo spettro di assorbimento dell’acqua nei confronti delle varie lunghezze d’onda

particolarmente pendente, e perché l’incremento è quantificato secondo una scala

logaritmica.

Spettro di assorbimento in acqua

Del tutto assenti le proprietà intrinseche emostatiche, che possono essere in parte

compensate da una adeguata gestione dei parametri (ad esempio la lunghezza

dell’impulso, calibrata in modo da consentire una diffusione termica capace di raggiungere

la temperatura di coagulazione, oppure lavorando senza raffreddamento).

Per favorire l’assorbimento della radiazione laser, o per ottenere un effetto riducendo

l’energia necessaria ( la regola vuole che si utilizzi sempre l’energia minima necessaria per

ottenere l’effetto voluto) è possibile utilizzare dei cromofori esogeni, quali ad esempio blu

di metilene, betadine, verde Janus ed altri.

Conclusioni

Il laser rappresenta per l’odontoiatra uno strumento capace di essere il gold standard in

numerose applicazioni, così come un utile ausilio in diverse altre, purchè se se ne

conoscano i principi fisici e biologici alla base del suo utilizzo,ed avendo come obiettivo

principale la ricerca della mininvasività e della massima compliance da parte dei nostri

pazienti.

Ercole Romagnoli

[email protected]