Revista de Fsica Aplicada e Instrumentac~ao, Vol.13, no. 1, marco, 1998 5
Analise Termica para um Pre-Molar Humano Exposto a Luz Laser
C.Kurachi,D.V.Magalh~aes, C.P.Eduardo
, V.S.Bagnato
InstitutodeFsicadeS~aoCarlos,
USP,C.P.369,13560-970,S~aoCarlos,SP,Brasil
FaculdadedeOdontologia,UniversidadedeS~aoPaulo
Av. Prof. LineuPrestes2227,S~aoPaulo,Brasil
Recebido em 4 de maio 1998
Laser is now a great instrument wich has found enormous applications in medicine and dentistry. One of the argon laser applications is in the dental composite resin polymerization.
For use in dentistry one of the greatest worries is the temperature change in dental tissues during laser irradiation especially in pulp tissue. In this work we have investigated the temperature variation caused by argon line 488nm exposition in a premolar tooth. We established a diagram showing several parameters zones that cause dierent levels of pulp temperature variation. It is indispensable to irradiate with parameters within the safe or working zone to avoid tissue damage.
As aplicac~oes do laser em Odontologia s~ao encontradas nas diversas especialidades. O laser de arg^onio e um dos tipos que vem sendo utilizado na pratica clnica odontologica, uma de suas aplicac~oes e na polimerizac~ao de resinas compostas, substituindo a luz halogena dos aparelhos fotopolimerizadores convencionais. Anteriormente a utilizac~ao em pacientes, e necessario que se realize um estudo termico do dente frente a irradiac~ao laser, a m de evitar danos teciduais que comprometam a vitalidade dental. Os autores se propuseram a avaliar termicamente um dente ao ser exposto a um laser de arg^onio e a uma l^ampada halogena. Os resultados demonstraram que o laser de arg^onio, ao ser usado dentro dos par^ametros seguros da zona de trabalho, n~ao ocasiona danos teciduais ao elemento dental. Durante o emprego do aparelho fotopolimerizador convencional, e importante prestar atenc~ao quanto ao tempo de utilizac~ao, uma vez que a l^ampada halogena tambem transfere grande quantidade de calor ao dente.
I. Introduc~ao
A luz laser e atualmente um importante instrumento em diversas areas do conhecimento. Na Fsica a luz laser encontra enormes aplicac~oes na espectroscopia e processamento de materiais. Nas areas biologicas, a luz laser tem encontrado aplicac~oes importantes na Medi- cina, como instrumento de corte, assim como na Odon- tologia. Em todas essas aplicac~oes o processo funda- mental da interac~ao da luz com o tecido ou o sistema biologico e atraves da absorc~ao de energia.
Em Odontologia, o laser pode ser utilizado de varias maneiras, como instrumento de corte de tecidos moles, ou como instrumento de remoc~ao ou ablac~ao de tecidos duros dentais. Cada laser com determinado compri- mento de onda, ocasiona uma resposta biologica car-
acterstica, assim sua indicac~ao e especca. Atual- mente pode-se citar como exemplos de aplicac~oes do laser em cavidade oral: CO2 como laser cirurgico em gengivoplastias, frenectomias etc.; Nd:YAG com aplicac~oes em cirurgias periodontais e em endodontia;
Er:YAG em preparos cavitarios; Arg^onio como instru- mento cirurgico, em clareamento dental, fotopolimeri- zador de resinas compostas.
Para a sua utilizac~ao em Odontologia, uma das maiores preocupac~oes e em relac~ao ao aumento de tem- peratura dos tecidos bucais e dentais ocasionado du- rante a irradiac~ao laser, uma vez que existe grande ab- sorc~ao de energia, causando aquecimento.
No caso da aplicac~ao em tecidos dentais, a polpa dental e o componente mais vulneravel a variac~ao de
6 C. Kurachi et al.
temperatura alem de ser o responsavel pela vitalidade dental. ZACH e COHEN [1] relatam que 15% dos dentes submetidos a um aumento de temperatura in- trapulpar de 5,5C desenvolveram um quadro ina- matorio irreversvel. RENNEBOOG-SQUILBIN et al.
[2] mensuraram a alterac~ao de temperatura durante a irradiac~ao com laser de arg^onio, o contato com agua quente a 54C - 55C e o preparo cavitario (1mm de profundidade x 1mm de di^ametro) com ponta montada em caneta de alta rotac~ao. Os autores concluram que a temperatura intrapulpar atingida durante o uso do laser de arg^onio (400 mW/cm2e modo contnuo por 2 ou 4 segundos) foi inferior em comparac~ao a encontrada com a exposic~ao a agua quente (1 ou 2 segundos) e da mesma ordem que a do preparo cavitario.
O laser de arg^onio tem algumas caractersticas que o diferem de outros. Estar na regi~ao do visvel e ter a capacidade de emitir luz numa linha azul, de 488nm e bastante tpico desse laser. Devido a essa pro- priedade do laser de arg^onio, alem de funcionar como laser cirurgico ele tambem pode ser utilizado como um elemento foto ativador na cura de resinas dentais.
POWELL et al. [3] relataram que atraves da irra- diac~ao com laser de arg^onio e necessario apenas 1/4 do tempo de polimerizac~ao gasto pela l^ampada halogena dos aparelhos odontologicos para a mesma nalidade.
BLANKENAU et al. [4] demonstraram que as pro- priedades fsicas da resina composta curada pelo laser de arg^onio eram superiores. De acordo com HICKS et al.[5] observou-se de 30% a 40% menos material n~ao- polimerizado na resina composta quando se utiliza o laser de arg^onio ao inves da l^ampada halogena.
Neste trabalho, queremos fortalecer o emprego es- pecco do laser de arg^onio na polimerizac~ao de resinas compostas. Para isso, a primeira parte do estudo cor- responde a uma analise termica completa que nos per- mita mapear os domnios de par^ametros possveis de trabalho sem comprometer os tecidos biologicos en- volvidos. Este estudo n~ao existe de forma completa na literatura. Utilizando um laser de arg^onio operando na linha de 488nm e um dente pre-molar humano no qual foram adaptados termistores de precis~ao, foi possvel avaliar a evoluc~ao termica das varias regi~oes dentais du- rante a exposic~ao a luz laser. Os resultados mostraram que podemos estabelecer zonas de aplicac~ao relacio- nando tempo de exposic~ao com pot^encia utilizada e a variac~ao maxima de temperatura que sera atingida.
Este trabalho e um primeiro passo para um amplo uso do laser como elemento fotopolimerizador das resinas
dentais.
II. Materiais e Metodos
O dente utilizado neste estudo foi um primeiro pre- molar superior sem les~ao de carie e que foi mantido em soro siologico desde a sua extrac~ao da cavidade oral.
Esse elemento foi submetido a raspagem para a remoc~ao de remanescentes de tecidos bucais e calculo dental.
Foram confeccionados uma cavidade classe V, com no maximo 2mm de profundidade, e pequenos orifcios para receber os termistores de precis~ao na face vestibu- lar do dente. O apice radicular foi cortado e o canal vestibular alargado e limpo com soluc~ao de hipoclorito de sodio.
Os termistores (Thermistor modelo 120-202EAJ da Fenwal Eletronic) foram posicionados nas seguintes regi~oes: 1) acima do preparo cavitario, a aproximada- mente 2mm; 2) abaixo do preparo cavitario na junc~ao esmalte-cemento; 3) no interior do preparo cavitario e 4) no interior da c^amara pulpar, o mais proximo do preparo cavitario. Este posicionamento esta esquemati- zado na Fig. 1. Os termistores foramxados com resina composta Z100 (3M do Brasil) polimerizada com luz halogena. O canal vestibular foi preenchido com pasta termica, para assegurar bom contato com o termistor e, apos a colocac~ao do termistor, o apice foi fechado com resina composta.
Figura 1. Desenho esquematico do posicionamento dos ter- mistores no elemento dental.
Com o intuito de reproduzir a temperatura da cavi- dade oral, nos elaboramos um sistema para manter um banho termico a 37C, no qual o dente foi posicionado.
Revista de Fsica Aplicada e Instrumentac~ao, Vol.13, no. 1, marco, 1998 7 O elemento dental foi xado num pilar de acrlico e in-
troduzido em um recipiente de vidro. Adicionamos uma quantidade de agua suciente para manter a raiz dental submersa e a porc~ao coronaria acima do nvel do banho termico. A temperatura da agua a 37C foi mantida atraves de uma resist^encia eletrica e monitorada cons- tantemente.
O laser de arg^onio foi direcionado ao preparo cavitario e o feixe Gaussiano utilizado tinha como cin- tura 3,5mm, que correspondia, aproximadamente, ao di^ametro da cavidade confeccionada. A irradiac~ao foi em modo contnuo por 4 minutos e a pot^encia vari- ada (150, 200, 300 e 500 mW). A l^ampada comercial com pot^encia de 400mW e densidade de pot^encia de 700mW/cm2, foi usada para comparac~ao tambem por um perodo de 4 minutos.
Os termistores estavam ligados a um dispositivo eletr^onico que possibilitou a convers~ao das leituras em resist^encia para valores em volts. Esses valores foram salvos no programa Origin 4.0, com intervalo de tempo de 1 segundo. Anterior a colocac~ao no elemento dental, os termistores foram submersos em agua a 37C e a al- terac~ao de temperatura monitorada com term^ometro, assim como as leituras no dispositivo eletr^onico. O mesmo procedimento foi repetido com agua a 0C. Para cada termistor obteve-se uma equac~ao de calibrac~ao, permitindo a convers~ao dos valores em volts para valo- res de temperatura.
No primeiro experimento as irradiac~oes foram reali- zadas no dente sem a cavidade preenchida e na segunda avaliac~ao a restaurac~ao dental e o termistor numero 3 estavam presentes. Apesar de termos monitorado to- dos os termistores, nos iremos, neste trabalho, analisar os resultados obtidos somente pelo termistor 4, uma vez que o tecido pulpar e mais vulneravel a alterac~oes de temperatura em comparac~ao aos tecidos duros do dente.
III. Resultados e discuss~ao
A partir dos valores de temperatura intrapulpar, para cada pot^encia utilizada obtivemos um graco (tempo x temperatura), diretamente da leitura dos ter- mistores pelo computador.
Figura 2. Graco (tempo x temperatura) para diferentes pot^encias do laser de arg^onio e a l^ampada comercial para pre-molar humano.
Na Fig.2 apresentamos um graco onde analisamos a variac~ao da temperatura em func~ao do tempo durante a exposic~ao a luz. A avaliac~ao foi realizada para uma variac~ao de temperatura intrapulpar de ate 5 C, pois acima desse valor ja pode existir comprometimentopul- par. Nos comparamos diferentes pot^encias do laser de arg^onio e a l^ampada comercial. Observamos que a luz comum promoveu um aumento de temperatura simi- lar ao causado pelo laser com pot^encia de 500 mW e que apos 45 segundos essa variac~ao era superior a 5C, condic~ao que ja e considerada crtica para a vitalidade pulpar.
Quando irradiamos com 150 e 200 mW, a temper- atura da c^amara pulpar n~ao atingiu a variac~ao de 5C mesmo apos 240 segundos de exposic~ao contnua.
Figura 3. Determinac~ao das 4 zonas de variac~ao de tem- peratura para a exposic~ao de um pre-molar humano com cavidade classe V a um laser de arg^onio.
8 C. Kurachi et al.
Na Fig.3 estabelecemos um diagrama correlacio- nando o tempo de exposic~ao e a pot^encia usada, onde s~ao determinadas 4 zonas de par^ametros de utilizac~ao.
Para cada zona foi estabelecido um intervalo de au- mento de temperatura da regi~ao pulpar.
1-
zona segura
: alterac~ao de temperatura abaixo de 4C2-
zona de trabalho
: entre 4 C e 5C 3-zona crtica
: entre 5 C e 5,5C 4-zona de perigo
: acima de 5,5CE importante que a aplicac~ao do laser de arg^onio em tecidos dentais se restrinja as zonas segura e de tra- balho, a m de que previna-se qualquer tipo de dano tecidual. Se posicionarmos a aplicac~ao da l^ampada comercial como recomendado pelo fabricante, observa- mos que a alterac~ao de temperatura se encontra na zona de trabalho, mas ja proximo a zona crtica. O uso do diagrama da Fig. 3 deve ser feito da seguinte maneira:
numa aplicac~ao clnica do laser de arg^onio, com uma pot^encia de 150 mW, o aumento de temperatura in- trapulpar n~ao sera superior a 5 C, mesmo apos 240 segundos ininterruptos de exposic~ao, e portanto e um procedimento completamente seguro. Porem, com uma pot^encia de 400 mW, o tempo de utilizac~ao passa a ser um par^ametro importante, a 45 segundos estaremos na zona de trabalho, a 55 segundos na zona crtica e acima de 65 segundos na zona de perigo.
Este estudo foi realizado com apenas um especime, mas n~ao s~ao esperadas grandes variac~oes, ja que os teci- dos envolvidos s~ao iguais e as dimens~oes semelhantes.
Outro dado que tambem deve ser discutido, e o fato de que a dissipac~ao de calor na cavidade oral e diferente daquela que nos obtivemos no estudoin vitro. Em um dente vivo ha a vascularizac~ao pulpar, pode existir a presenca de les~ao de carie, alem de outros fatores que podem inuenciar esse processo.
Os proximos trabalhos ser~ao baseados na avaliac~ao qualitativa da resina composta curada pelo laser de arg^onio, estudando propriedades fsicas como micro-
dureza, resist^encia a degradac~ao qumica e microinl- trac~ao.
IV. Conclus~oes
Existem diversas aplicac~oes do laser de arg^onio em Odontologia e uma delas e a polimerizac~ao de resinas compostas com propriedades fsicas superiores. E in- dispensavel que a irradiac~ao seja feita com par^ametros dentro da zona de trabalho, evitando, assim, danos teciduais. Nos tambem devemos estar atentos quanto ao uso da l^ampada comercial, um perodo de tempo incorreto pode levar a um comprometimento da vita- lidade pulpar. Com este estudo podemos estabelecer zonas de operac~ao para o processo de cura de resinas dentais a laser. Dentro desse universo de par^ametros estamos agora analisando as caractersticas mec^anicas da resina curada.
Agradecimentos
Agradecemos a FAPESP e ao Programa PRONEX.
Refer^encias
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