Evaluation of Er:YAG Laser and Fluoride Ion Effects on the Remineralization of Enamel White Spot Lesions

Davari, Abdolrahim; Daneshkazemi, Alireza; Assarzadeh, Hossein; Shafiee, Fahime

doi:10.22038/jmds.2018.11457

Evaluation of Er:YAG Laser and Fluoride Ion Effects on the Remineralization of Enamel White Spot Lesions

Document Type : original article

Authors

¹ Professor, Department of Operative and Aesthetic Dentistry, Social Determinant of Oral Health Research Center, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran

² Associate Professor, Department of Operative and Aesthetic Dentistry, Social Determinant of Oral Health Research Center, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran

³ Assistant Professor, Department of Operative and Aesthetic Dentistry, Sabzevar University of Medical Sciences, Yazd, Iran

⁴ Post Graduate Student, Department of Operative and Aesthetic Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran

10.22038/jmds.2018.11457

Abstract

Introduction: The present study was conducted with the aim of evaluating the effects of Er:YAG laser (λ=2940 nm) and acidulated phosphate fluoride (APF) gel on the acid resistance of enamel white spot lesions, when applied alone or combined together.
Materials and Methods: This laboratory study was conducted on 90buccal and lingual slabs of human molar teeth. The samples were submitted to pH-cycling model to create white spot lesions. Subsequently, they were randomly assigned into six groups of positive control (without enamel white spot lesion), negative control (with enamel white spot lesion), enamel treated with APF gel, enamel irradiated with Er:YAG laser, pre-treated with APF gel followed by Er:YAG laser irradiation, and pre-irradiated with Er:YAG followed by APF gel application. Before and after the treatments, the samples were analyzed using potentiometer in order to evaluate the fluoride contents. Statistical analysis was performed using Kruskal-Wallis and ANOVA tests (P=0.05).
Results: According to the results, the application of APF gel before or after laser irradiation resulted in the highest enamel resistance to acid and fluoride uptake (P<0.05). The group received laser irradiation showed an increase in enamel fluoride uptake as compared to the positive and negative control groups. However, the groups submitted to laser had no significant difference with those administered APF gel in this regard.
Conclusion: As the findings indicated,Er:YAG laser changes the chemical combination of the enamel, and improves enamel hardness, especially when combined with topical fluoride, suggesting its anticaries potential.

Highlights

1. Amaechi BT. Remineralization therapies for initial caries lesions. Curr Oral Health Rep 2015; 2(2):95-101.

2. Rajnish K, Rai B. Remineralization potential of three tooth pastes on enamel caries. Open Access Maced J Med Sci 2017; 5(5):664-6.

3. Zohoori FV, Duckworth RM, Omid N, O’Hare WT, Maguire A. Fluoridated toothpaste: usage and ingestion of fluoride by 4- to 6-yr-old children in England. Eur J Oral Sci 2012; 120(5):415-21.

4. Sharma A, Rao A, Shenoy R, Suprabha BS. Comparative evaluation of nano-hydroxyapatite and casein phosphopeptide–amorphous calcium phosphate on the remineralization potential of early enamel lesions: an in vitro study. J Orofacial Sci 2017; 9(1):28.

5. Chinelatti MA, Rocha CT, Colucci V, Serra MC, Rodrigues-Júnior AL, Corona SA. Effect of Er:Yag laser on dentin demineralization around restorations. Lasers Med Sci 2017; 32(2):413-8.

6. Poosti M, Ahrari F, Moosavi H, Najjaran H. The effect of fractional CO2 laser irradiation on remineralization of enamel white spot lesions. Lasers Med Sci 2014; 29(4):1349-55.

7. Bajaj M, Poornima P, Praveen S, Nagaveni NB, Roopa KB, Neena IE, et al. Comparison of CPP-ACP, Tri-Calcium phosphate and hydroxyapatite on remineralization of artificial caries like lesions on primary enamel -an in vitro study. J Clin Pediatr Dent 2016; 40(5):404-9.

8. Vogel GL, Chow LC, Brown WE. A microanalytical procedure for the determination of calcium, phosphate and fluoride in enamel biopsy samples. Caries Res 1983; 17(1):23-31.

9. Haghgoo R, Haghgou HR, Abbasi F, Tavakkoli M. The effect of nano-hydroxyappatite solution on the permanent tooth remineralization following exposure to soft beer (in situ). J Dental Med 2015; 27(4):233-40. (Persian)

10. Fornaini C, Riceputi D, Lupi-Pegurier L, Rocca JP. Patient responses to Er:YAG laser when used for conservative dentistry. Lasers Med Sci 2012; 27(6):1143-9.

11. Ekambaram M, Itthagarun A, King NM. Comparison of the remineralizing potential of child formula dentifrices. Int J Paediatr Dent 2011; 21(2):132-40.

12. Pishehvar LE, Mazaheri RO, Mirzakhani MA, Nazari MH, Ranjbaran FS. comparison study on casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate paste and fluoride gel on remineralization of demineralized enamel lesions. J Dent Sch 2015; 33(1):80-7. (Persian)

13. Borggreven J, Van Dijk J, Driessens FC. Effect of laser irradiation on the permeability of bovine dental enamel. Arch Oral Biol 1980; 25(11-12):831-2.

14. Featherstone J, Nelson D. Laser effects on dental hard tissues. Adv Dent Res 1987; 1(1):21-6.

15. Apel C, Meister J, Schmitt N, Gräber HG, Gutknecht N. Calcium solubility of dental enamel following sub-ablative Er:YAG and Er:YSGG laser irradiation in vitro. Lasers Surg Med 2002; 30(5):337-41.

16. de Andrade LE, Pelino JE, Lizarelli RD, Bagnato VS, de Oliveira Jr OB. Caries resistance of lased human enamel with Er:YAG laser–morphological and ratio Ca/P analysis. Laser Phys Lett 2007; 4(2):157-62.

17. Apel C, Schäfer C, Gutknecht N. Demineralization of Er:YAG and Er,Cr:YSGG laser-prepared enamel cavities in vitro. Caries Res 2003; 37(1):34-7.

18. Rodrigues LK, Nobre dos Santos M, Pereira D, Assaf AV, Pardi V. Carbon dioxide laser in dental caries prevention. J Dent 2004; 32(7):531-40.

19. Bevilácqua FM, Zezell DM, Magnani R, da Ana PA, Eduardo Cde P. Fluoride uptake and acid resistance of enamel irradiated with Er:YAG laser. Lasers Med Sci 2008; 23(2):141-7.

20. Chen CC, Huang ST. The effects of lasers and fluoride on the acid resistance of decalcified human enamel. Photomed Laser Surg 2009; 27(3):447-52.

21. Villalba-Moreno J, González-Rodríguez A, de Dios López-González J, Bolaños-Carmona MV, Pedraza-Muriel V. Increased fluoride uptake in human dental specimens treated with diode laser. Lasers Med Sci 2007; 22(3):137-42.

Keywords

Main Subjects

Restorative Dentistry

Full Text

مقدمه

با وجود تلاشهای گسترده‌ای که تاکنون جهت پیشگیری از ایجاد پوسیدگیهای دندانی بعمل آمده است، پوسیدگیهای دندانی بعنوان شایعترین بیماری مزمن دوران کودکی و بزرگسالی شناخته شده است و هنوز میزان شیوع آن در برخی جوامع زیاد می‌باشد .علت اصلی این شیوع بالا را مصرف روزافزون موادغذایی حاوی قند و اکسپوژر ناکافی به فلوراید می‌دانند.⁽¹⁾

پروسه پوسیدگی شامل از دست رفتن مواد معدنی عاج و مینا توسط فراورده‌های متابولیکی اسیدی حاصل از باکتریها می‌باشد. در این زمینه استفاده از فلوراید به طور گسترده‌ای جهت پیشگیری از پوسیدگی به کار می‌رود که باعث افزایش رمینرالیزاسیون زیرسطحی مینای پوسیده، جلوگیری از پیشرفت پوسیدگی و ممانعت از دمینرالیزاسیون در مقابل مواد اسیدی حاصل از باکتریهای پلاک میکروبی می‌شود.⁽²⁾ استفاده از فلوراید موضعی سبب رسوب سطحی کریستالهای فلوراید کلسیم شده که به عنوان یک منبع ذخیره فلوراید طی پروسه پوسیدگی عمل می‌کند. با این وجود مقدار کمی از فلوراید به صورت فلوروآپاتیت در مینا به وجود می‌آید. فلوروآپاتیت در مقایسه با کلسیم فلوراید دارای حلالیت کمتری بوده و بدین علت می‌تواند محافظت طولانی مدت‌تری در مقابل پروسه پوسیدگی ایجاد کند. به این علت لازم است جهت جلوگیری از پوسیدگی، فلوراید به دفعات بیشتری مورد استفاده قرار گیرد.⁽³⁾

با وجود اینکه کاربرد فلوراید موضعی به عنوان روشی مناسب برای پیشگیری از بروز شناخته شده است، ولی به عنوان روشی موثر در برخورد با ضایعات لکه سفید (WSL) و کنترل ضایعات به شمار نمی رود.⁽⁴⁾

اخیرا لیزرها نیز به دلیل اثرات موثری که بر بافتهای سخت دندانی دارند، به منظور جلوگیری از پوسیدگی استفاده می‌شوند. لیزرهای عمدتاً جهت برش بافتهای سخت دندان به کار می‌روند، با وجود این از این لیزرها به منظور جلوگیری از دمینرالیزاسیون مینایی می‌توان استفاده نمود.

یک مطالعه نشان داده است که استفاده از لیزر
اربیوم باعث پیشگیری از پوسیدگی از طریق کاهش میکروارگانیسمها و تغییرات شیمیایی و مورفولوژیکی ساختار مینا می‌شود. به این دلیل از لیزر اربیوم در انرژیهای پایین جهت تغییر شیمیایی و ساختاری سطح مینا استفاده می‌کنند که این کار باعث جلوگیری از دمینرالیزاسیون مینا بدون بافت دندانی می‌شود^.(5)

مطالعات اندکی کارایی این لیزر در افزایش مقاومت به اسید مینا، جلوگیری از پوسیدگی و اثرات آن بر میزان جذب فلوراید را مورد بررسی قرار داده اند. به این علت هدف از این مطالعه بررسی اثر لیزر و فلوراید بر مقاومت به اسید ضایعات پوسیدگی اولیه مینایی (WSL) بود.

مواد و روشها

مطالعه تجربی-آزمایشگاهی، با توجه به مطالعات مشابه⁽⁶⁾90 نمونه یعنی 15 نمونه برای هر گروه انتخاب گردید. برای جمع آوری داده های مطالعه، میزان مقاومت به اسید بعد از آماده سازی نمونه ها و انجام آزمایشات با دستگاه پتانسیومتر و F Selective Electrode اندازه‌گیری و اعداد بدست آمده برای هر نمونه ثبت شد.

در این مطالعه، از 45 عدد دندان مولر انسانی سالم استفاده شد. دندانهای مورد استفاده تا زمان انجام مطالعه در محلول 1/0 درصد تیمول با 7= PH و در دمای اتاق (25 درجه سانتیگراد) نگهداری شدند. برای آماده‌سازی نمونه‌ها؛ مینای سطح باکال و لینگوال هر دندان جهت حذف لایه سطحی دارای با فلوراید بالا و یکسان سازی نمونه‌ها؛ به وسیله دیسکهای پرداخت (Finishing، USA، Bisco، Disc Kit)، با شمارههای 800-400 تسطیح شد. سپس ریشه دندانها قطع و سمت لینگوال و باکال هر دندان در جهت مزیودیستالی و به ضخامت حدود 2 میلیمتر برش داده شد. بدین ترتیب 90 بلوک دندانی، با ابعاد حدود mm2 ×12×8به دست آمد. پس از شستشوی 30 ثانیهای با آب مقطر و خشک شدن نمونه‌ها؛ تمامی بلوکها بوسیله استریومیکروسکوپ بررسی شده و نمونه‌های دارای کرک و نقایص ساختاری از مطالعه حذف شدند. در این مرحله 15 نمونه به طور تصادفی به عنوان گروه کنترل انتخاب شد. در مرحله بعد تمامی سطوح هر نمونه به جز ناحیهای گرد به قطر حدود mm3 در سطح مینای صاف شده، توسط وارنیش مقاوم به اسید (Kenvis ,UAE) پوشانده شد. برای این منظور ابتدا بوسیله یک پرگار و با مداد
دایرهای به قطر mm3 رسم شد. سپس با لاک طراحی ناخن
(UAE، Kenvis) محیط دایره مشخص و در پایان، بقیه سطوح توسط وارنیش مقاوم به اسید پوشانده شد.

پس از آماده‌سازی، نمونهها به منظور ایجاد WSL، در سیکل pH قرار داده شدند.⁽⁷⁾ نمونهها به مدت 9 روز
(8 روز دمینرالیزاسیون + 1 روز رمینرالیزاسیون) در سیکل pH تحت پروتکل زیر قرار گرفتند.

ابتدا چهار ساعت در 100ml حمام دمینرالیزاسیون شامل (mM28/1 نیترات کلسیم، mM74/0 سدیم دی هیدروژن فسفات، M05/0 بافر استات و mg/ml03/0 سدیم فلوراید با 5 pH=) قرار داده شدند. سپس نمونهها به صورت تک تک به مدت 10 ثانیه در آب مقطر شستشو داده و با دقـت به وسیله کاغذ جاذب خشک شدند. (به منظور جلوگیری از رقیق شدن محلولها). در مرحله بعد بیست ساعت در 100ml حمام رمینرالیزاسیون شـامل (mM5/1 نیتـرات کلسیم، mM9/0 سدیم دی هیدروژن فسفات، mM150 پتاسیم کلراید، M1/0 بافر Tris و mg/ml 05/0 سدیم فلوراید با 7=pH ) قرار گرفتند و در نهایت، پس از 8 روز سیکل pH ،نمونهها به مدت 24 ساعت در محلول (حمام) رمینرالیزاسیون باقی ماندند.

ظروف پلاستیکی حاوی نمونهها در کل طول دوره سیکل در دمای اتاق (25درجه سانتیگراد) قرار داشتند. محلولهای رمینرالیزاسیون و دمینرالیزاسیون هر دو روز یکبار تعویض میشدند. قبل و پس از پایان سیکل pH و بین سایر مراحل مطالعه نمونه ها در پنبه مرطوب شده با آب مقطر در رطوبت 100درصد و دمای اتاق نگهداری می‌شدند. گروه کنترل در طول دوره سیکل در محیط نگهداری اولیه و سپس در محـیط مشابه سایر نمونهها نگهداری میشد.

پس از پایان دوره سیکل pH، به علت نبود گلد استاندارد جهت تشخیص WSL؛ تمامی نمونه ها از لحاظ ایجاد ضایعه اولیه توسط اپراتور با معاینه چشمی بررسی شدند. به این صورت که سطح نمونههایی که در حضور آب (رطوبت)، طبیعی و در عدم حضور آب گچی (اپک) به نظر میرسیدند، جدا شده و بوسیله دستگاه (Diagnodent ،Kavo Germany) مورد ارزیابی قرار گرفتند. طبق دستور کارخانه سازنده و پس از کالیبره کردن، اگر دستگاه هم 19-13Score را نشان میداد،
نمونهها دارای WSL در نظر گرفته میشدند. سپس نمونهها به منظور انجام مطالعه به صورت تصادفی به 5 گروه مساوی 15 تایی تقسیم شدند (گروه کنترل قبلاً جدا شده بود).

1- گروه بدون ضایعه (کنترل مثبت) G₁، 2- گروه white spot (کنترل منفی) G₂،3- گروه white spot با کاربرد فلورایدG₃،4- گروه white spot با کاربرد لیزر G₄،5- گروه white spot با کاربرد لیزر پس از استفاده از فلوراید G₅، 6- گروه white spot با کاربرد لیزر قبل از استفاده از فلوراید G₆.

اشعه لیزر Key III, Kavo, Germany) Er:YAG) با مشخـصات تابشی (80mJ,10Hz, 8J/cm2 Non-Contact mode) بدون استفاده از خنک‌کننده آب و هوا به وسیله دست به مدت 10 ثانیه با حرکت جارویی با فاصله حدوداً 3 میلیمتری که بوسیله جیگ دست‌ساز کنترل میشد؛ بـر روی تمـام سطح مینایی اکسپوز نمونه‌ها، تابانده شد. ژل اسیدی فسفات فلوراید (APF USA Sultan Chemist, Englewood NJ) حاوی 23/1 درصد یون فلوراید و با 6/3=pH به مدت 4 دقیقه به وسیله رول پنبه بر روی نمونه قرار داده شد و سپس به وسیله رول پنبه برداشته شد.

اندازه‌گیری میزان فلوراید به روش Enamel Biopsy Technique⁽⁸⁾ بوسیله دستگاه پتانسیومتر (Metrohm, Switzerland) و به کمک الکترود یون گزین فلوراید (Fluride ISE Metrohm 2000, Switzerland) انجام گرفت.

هر نمونه به صورت جداگانه به وسیله پنس در داخل بشر محتوی cc10 اسید پرکلریک 5/0 مولار (HClO₄) فرو برده و پس از 30 ثانیه خارج گردید. سپس سطح مینا با cc20 محلول 2/0 مولار پتاس (KOH) شسته شد. بدین ترتیب 30 میلی‌لیتر محلول بیوپسی به دست آمد. برای اندازه‌گیری فلوراید، به کمک PH متر (780 pH Meter, metrohm, Switzerland)؛ EDTA به محلول اضافه شد تا PH آن به 5/2 برسد. غلظتهای مشخصی از نمک سدیم فلوراید (NaF) تهیه و اختلاف پتانسیل آنها با پتانسیومتر اندازه‌گیری شد و با استفاده از کامپیوتر، نمودار اختلاف پتانسیل غلظت و از روی آن معادله خطی مربوطه استخراج گردید. سپس بشر روی دستگاه مگنت قرار داده شد و الکترود استاندارد دستگاه پتانسیومتر به همراه الکترود فلوراید درون محلول قرار گرفت و اختلاف پتانسیل هر محلول ثبت گردید. این عدد اختلاف پتانسیل، درون معادله خطی حاصل از نمودار اختلاف پتانسیل برحسب غلظت قرار گرفت و بدین ترتیب غلظت فلوراید در نمونه مشخص شد. پس از جمع آوری داده‌ها، کدگذاری و در نرم افزار آماری SPSS16 وارد شد. سپس با توجه به آزمون آماری کروسکال والیس و من ویتنی تجزیه و تحلیل انجام گردید.

یافته ها

در این مطالعه، از 90 نمونه دندانی حاصل از 45 دندان مولر انسانی سالم استفاده شد. میانگین، انحراف معیار، کمترین و بیشترین میزان غلظت فلوراید مینا، در بین گروههای مورد مطالعه در جدول 1 آمده است. در بررسی با آزمون ناپارامتری کروسکال–والیس، میزان غلظت فلوراید در گروههای مختلف، تفاوت معناداری بین گروهها مشاهده شد. (001/0P )

گروه کنترل منفی(G2) کمترین میزان فلوراید ppm14/7±67/5و گروه با کاربرد لیزر پس از فلوراید(G5) بیشترین میزان فلوراید ppm98/148±93/337را دارا بودند (جدول1). جذب فلوراید توسط مینا، در گروههای درمان شده با ترکیب تابش لیزر چه بعد و چه قبل از کاربرد ژل فلوراید بطور معناداری بالاتر از گروههای دیگر بود (001/0P )

میانگین غلظت فلوراید در گروههای G6و G5 به ترتیب ppm98/148±93/337 و 14/119±73/328 بود، اما بین این دوگروه تفاوت معنادار نبود. (983/0=P)

جدول 1. میانگین، انحراف معیار، کمترین و بیشترین میزان غلظت فلوراید مینا در بین گروههای مورد مطالعه (mg/L)

گروهها	تعداد نمونهها	میانگین غلظت فلوراید	انحراف معیار	کمترین میزان	بیشترین میزان	نتیجه آزمون کروسکال -والیس
کنترل(G1)	15	47/21	61/16	3	71	001/P<
پوسیدگی اولیه مینایی (G2)	15	67/5	14/7	1	26
ژل (G3) APF	15	67/221	1/64	101	318
لیزر (G4) Er:YAG	15	2/198	46/69	104	355
ژل APF + لیزر Er:YAG(G5)	15	93/337	98/148	182	593
لیزر Er:YAG + ژل (G6) APF	15	73/328	14/119	181	563

با توجه به اینکه فرض استفاده از آنالیز واریانس یکطرفه برقرار نبود، به منظور مقایسه گروههای مختلف از آزمون ناپارامتری کروسکال-والیس استفاده شد و جهت مقایسه دو به دو گروهها آزمون من‌ویتنی بکار برده شد (جدول2).

جدول 2. مقایسه دو به دو گروههای مورد مطالعه با آزمون من ویتنی

گروهها	G1	G2	G3	G4	G5	G6
کنترل (G1)		X<0/001	X<0/001	X<0/001	X<0/001	X<0/001
پوسیدگی اولیه مینایی (G2)	X<0/001		X<0/001	X<0/001	X<0/001	X<0/001
ژل(G2)APF	X<0/001	X<0/001		X= 0/285	X= /033	X<0/01
لیزر (G4) Er:YAG	X<0/001	X<0/001	X= 0/285		X<0/001	X<0/001
ژل APF + لیزر Er:YAG(G5)	X<0/001	X<0/001	X= 0/033	X<0/001		X= 0/983
لیزر Er:YAG + ژل (G6) APF	X<0/001	X<0/001	X<0/0	X<0/001	X=0/983

نمودار1، میانگین غلظت فلوراید هر یک از گروههای مورد درمان با گروه کنترل مثبت و منفی را نشان میدهد. جذب فلوراید توسط مینا، در گروههای درمان شده با ترکیب تابش لیزر چه بعد و چه قبل از کاربرد ژل
فلوراید به طور معناداری بالاتر از گروههای دیگر بود
(001/0P- value ). میانگین غلظت فلوراید در گروههای G5 و G6 به ترتیب ppm 98/148 ± 93/337 و ppm 14/119 ± 73/328 بود. اما بین این دو گروه تفاوت معنادار نبود (983/0=P –value ).

نمودار 1. میانگین غلظت فلوراید هر یک از گروههای مورد درمان با گروه کنترل مثبت و منفی

بحث

در بیشتر کشورهای صنعتی پوسیدگیهای دندانی به عنوان یـک مـشکل مهـم بهداشت، مطرح است. پوسیدگیهای دندانی یک بیماری مولتی فاکتوریال است کـه بـه روشهای پیشگیری و آموزش بهداشت صحیح نیاز دارد.

ضایعات لکه سفید به علت تجمع طولانی مـدت پلاک باکتریال کـه باعـث انحـلال اسیدی مینـا می‌شود، به وجود می‌آید. جهـت ایجـاد WSL مدلهای متفاوتی وجـود دارد. در مطالعه حاضر از روش PH -cycle برای شبیه‌سازی با محیط دهان استفاده شـد. ایـن مدل که شامل محلولهای رمینرالیزاسیون و دمینرالیزاسیون است به‌طور همزمان نتیجـه مهار رمینرالیزاسیون و افـزایش دمینرالیزاسیون را انـدازه‌گیری مـی‌کند. ایـن روش تغییرات محیط دهان را طی دریافت غذا تقلید می‌کند.⁽⁹⁾

در گروه G2 که تحت تاثیر PH -cycle دارای WSL شده بود و هیچ درمانی را دریافت نکرده بود، کمترین غلظت فلوراید مشاهده ‌گردید که احتمالاً به علت حذف اجزاء مینرال مینا در اثر محلول دمینرالیزاسیون است.

علاوه بر معاینه چشمی که در کلینیک روش اصلی جهـت تعیـین WSL اسـت، وسایل کمکی دیگری نیز در دسترس است که از جمله آنها می‌توان بـه دستگاه Diagnodent اشاره کرد که از فناوری laser fluorescence استفاده می‌کند. در این مطالعه به منظور تبدیل یک متغیر کیفی به کمی و در نتیجه پایایی و روایـی بیـشتر، پـس از pH cycling جهت ایجـاد ضـایعه WSL ، عـلاوه بـر معاینـه چـشمی بررسـی بـا دستگاه Diagnodent هــم انجــام گرفت. نمونه‌هایی کــه طبق دستور کارخانه سازنده 19-13score = را نشان می‌دادند؛ به عنوان نمونه‌های دارای WSL در نظـر گرفته شدند.

برای بررسی مقاومت بـه اسید مینا، روشهای
مختلفـی از قبیل تـستهـای میکروهاردنس، اندازه‌گیری غلظت یونهای کلسیم، فسفات و فلوراید،
X-ray Dispersive Energy (EDX)، اسپکتروفتومتری،Atomic Absorption Spectrometry وجود دارد. در این مطالعه از اندازه‌گیـری غلظت یـون فلوراید بـا الکترود یـون گـزین فلورایـد و دسـتگاه پتانسیومتر استفاده شد تا اثر درمانهای مختلـف مـورد مطالعـه، بـر روی جذب فلوراید توسط مینا بررسی گردد.

با کاربرد کلرید هیدروژن و اندازه‌گیری بـا استفاده از الکترودهـای حـساس یـونی و همچنین استفاده از تکنیک کاربرد KOH نیز افزایش قابـل ملاحظـه‌ای از فلوراید در سطح مینا پس از ترکیب تابش لیزر و فلورایدتراپی به اثبات رسیده اسـت که با مطالعه حاضر همخوانی دارد.⁽¹⁰⁾

فلوراید موضعی نتایج مثبتی در پیشگیری از پوسیدگی نشان داده است .بعد از کاربرد فلوراید موضعی با غلظت بالا، کلسیم فلوراید ( ) محصول اصلی رسوب یافته بر سطح مینا و قسمت زیرسطحی ضایعه پوسیدگی مینایی اسـت. محصولات با غلظـت پایین فلوراید تمایل به رسوب به صورت فلوروآپاتیت دارند. در حالیکه فلوروآپاتیت به ساختمان کریستالی مینا به طور ثابت باند می‌شود ولی بیـشتر کلـسیم فلوراید رسوب یافته در سطح مینا در تماس با محلولهای آلکالینی از دست می‌رود. در شرایط دمینرالیزاسیون و با کاهش pH محیط و با حضور یون فسفات، یون فلورایـد آزاد شده از کلسیم فلوراید می‌تواند مجدداً به صورت فلوروآپاتیت در ساختمان مینا رسوب یابد.⁽¹¹⁾ مطالعات نشان داده‌اند که محصول اصلی واکـنشAPF بـا سـطح مینا، کلـسیم فلوراید می‌باشد. در این سیستم به علت pH اسیدی ژل (حدود 5/3) و نیزافزایش غلظت فسفات در محل و
اکنش، نسبت به سایر سیستمها مقـادیر بیـشتری از فلوروهیدروکسی آپاتیت تولید می‌شود.⁽¹²⁾

در بررسی ما اسـتفاده از ژل APF باعـث افـزایش میـزان فلورایـد و مقاومـت بـه اسید در گروه G3 شد که نسبت به گروه کنترلG1 و گروه G2 از نظر آماری واضح بود.

اخیراً از لیزرهای مختلف نیز به منظور جلوگیری از پوسیدگی استفاده می‌شود. مکانیسمهای مطرح شده جهت تبیین تأثیر لیزر بر ساختار مینا را می‌توان به سه دسـتة اصلی شامل تغییرات فیزیکی از قبیل شامل ذوب شدگی، تغییرات شکل کریستالها و کاهش نفوذپذیری، تغییرات شیمیایی شامل از دست دادن آب و کربنات و کاهش حلالیت کریستالها و تغییرات کینتیک و قطبیت کریستالها طبقه بندی کرد که متعاقـب تبدیل انرژی لیزر به انرژی گرمایی در سطح مینا رخ می‌دهند.⁽⁶⁾

از طرفی مطالعاتی انجام شده است که تئوریهای مطرح شده را مکانیسم اصلی و ضروری برای تأثیر تابش لیزر نمی‌داند. در ایـن مطالعات براساس مـشاهده‌هـای میکروسکوپ الکترونی (SEM) مطرح شده است که ذوب شدن تنها در نواحی محدودی از سطح مینارخ می‌دهد.⁽⁵⁾

Borggreven و همکاران⁽¹³⁾ کاهش نفوذپذیری ناشی از تابش لیزر را مـشاهده نکردند و علت مقاومت به دمینرالیزاسیون را به تغییـرات شـیمیایی و از دسـت رفـتن کربنـات از ساختار مینا و متعاقب آن کاهش حلالیت مینا نسبت دادند.

Featherstone و Nelsox ⁽¹⁴⁾ تغییـرات شـیمیایی را مکانیسم اصلی تأثیر تابش لیزر می‌دانند.

اگرچه محققین متعددی اثرات پیشگیری‌کننده از پوسیدگی لیزرها را تایید کرده‌اند، امـا اینکه آیا لیزر Er:YAG در وضعیت sub- ablative قادر به کـاهش حلالیـت مینـایی و افزایش جذب فلوراید توسط مینا می‌شود یا خیر؛ نیاز به تعیین شدن دارد.

همچنین مطالعات موجود لیزرهای مختلفی را در ترکیب بـا انـواع فلورایـد موضـعی، در لابراتوار مورد بررسی قرار داده اند، نتایج این مطالعات نشان می‌دهد که غلظـت فلورایـد به دنبال استفاده از لیزر افزایش
می یابد.

در هر حال علیرغم کاربرد رو به ازدیاد لیزر در اعمال دندانپزشکی، اثرات مفید لیزر Er:YAG در فلوریداسیون موضعی و پیشگیری از پوسیدگی کمتر مطالعه شده است. لذا در این مطالعه از لیـزر Er:YAG بـه همراه ژل APF جهـت بررسی جذب فلوراید توسط مینا استفاده گردید.

در حال حاضر، پروتکل مورد توافق عمومی در زمینه پارامترهای لیزر تابیده شده به مینا جهت پیشگیری از پوسیدگی وجود ندارد. در مطالعه ما از لیزر Er:YAG
بـا مشخـصات80mJ ،10Hz و 8J/cm2 و غیرتماسی استفاده شد که از فاصله 3mm بوسیله یک جیگ دست‌ساز، به نمونه ها تابیده شد.

با وجود این که لیزرهای Er:YAG عمدتاً جهت برش بافتهای سخت دندان بـه کار می‌روند، مطالعات محدودی نشان داده‌اند که استفاده از آن در انرژیهای پـایین باعـث پیشگیری از پوسیدگی می‌گردد. این عمل با جلوگیری از دمینرالیزاسیون مینا بـدونablation بافت دندانی حاصل مـی‌شـود. بازه ablation لیـزر Er:YAG توسط محققین، متفاوت بیان گردیده است.⁽⁵⁾

Apel و همکاران⁽¹⁵⁾ برای بررسی تغییرات ساختاری در مینای دندانی پـس از تــابش sub-ablative لیزر Er:YAG ، از شدت انرژی ²_cm/^J 8 و 6 استفاده کردند. در تحقیق ما نیز از فلوانس ²_cm/^J⁸ استفاده گردید که بنظر می‌رسد مانع از ablation و تغییرات مورفولوژیکی مینا می‌گردد. در نتیجه می‌توان نتیجـه گرفـت؛ کـاهش حلالیـت و افـزایش جذب فلوراید توسط مینا در گروه G4 به خاطر اثرات sub-ablative لیزر Er:YAG، تغییر در ساختار شیمیایی مینا و تشکیل کریستالهای فلور و آپاتایت باشد.

De Anderade و همکاران⁽¹⁶⁾ اثر لیزر Er:YAG بـــا انرژیهای 100 و 200 و 300 و 400 میلی ژول VH در مقاومت مینا نسبت بـه پوسـیدگی بررسی کـردند. نتایج آنها حاکی از مقاومت اسیدی بیشتر گروههای تحت تابش نسبت بـه گـروه کنتـرل بود. در مطالعه حاضر نیز کـاربرد لیـزر Er:YAG بـا انـرژی 80 میلـی ژول در گـروه G4باعث افزایش میزان یون فلوراید نسبت به گروه کنترل مثبت و منفی شد.

این یافته را می توان اینگونه تفسیر کرد که لیزر تابیده شده توسط اجـزاء خاصی جذب گردیده و انرژی تابشی مستقیما به گرما تبدیل شده و این موضوع باعث تغییر ساختاری و شیمیایی در مینا می‌گردد. همچنین افزایش مقاومت به اسید مینا را می توان بر اساس این واقعیت که مورد توافق تعداد زیادی از محققین است، توضیح داد که بـر اثر افزایش دما، گروههای کربنات آزاد می‌شوند. این از دسـت رفـتن گـروههای کربنات بعـد از افزایش دما به 100 درجه سانتیگراد شروع می‌شود.⁽¹⁰⁾

در این مطالعه، لیزر بدون استفاده از خنک کننده آب و هوا تابیده شد تا به دمای مطلوب که در بالا توضیح داده شد، برسیم. با این حال مطالعه خاطر نشان کـرده‌ است، اسـتفاده از خنک کننده آب و هوا؛ روی پیشگیری از پوسیدگی تاثیر منفی دارد.⁽¹⁷⁾

هنوز روی مکانیسم دقیق افزایش جذب فلوراید ناشی از تابش لیزر توافقی عمومی وجود ندارد. مکانیسمهای مختلفی برای تأثیر تابش لیزر بر مینای دندانی و افزایش مقاومت بـه اسید مطرح شده است. در یک فرضیه فیوژن و کاهش نفوذپذیری نسبت بـه نفـوذ مـواد شیمیایی مطرح شده است.⁽¹⁸⁾ استفاده از ترکیبات فلورایددار به همراه تابش لیزر ضمن دستیابی به ساختار مینایی بـا مقاومت بالاتر در برابر پوسیدگی، تغییرات نامطلوب ناشی از تابش لیزر را کاهش می‌دهد.

Bevilacque و همکارانش⁽¹⁹⁾ اثر لیزر اربیوم را به کمک‌اسپکتروفتومتری وatomic absorption spectrometry بررسی کردند و نتیجه گرفتند کـه لیـزر Er: YAG باعث کاهش انحلال اسیدی و افزایش جذب فلوراید می‌شود و درمـان ترکیبـی لیزر بـا فلوراید در گروههای G6وG5 بیـشتر از دیگـر گروههـا بـود کـه نشان می‌دهد درمان ترکیبی موثرتر است و اثر قویتری بر افزایش مقاومت به اسید مینـا دارد.

Chen و Hnang⁽²⁰⁾، اثر لیزرهایNd:YAG، و ژلAPF را روی مقاومت به اسید ضایعه لکه سفید بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که گروه کنترل که هـیچ درمانی روی آن انجام نشده بود، غلظت کلسیم بیشتری نسبت بـه گروههـای درمان شده با لیزر Nd:YAG، لیزرCo2 و ژل APF داشتند. آنها در آنالیز X-Ray Energy Dispersive هیچ شواهدی از ایجاد اجزاء مولکولی جدید در گروههای درمانی مشاهده ننمودند. البته آنها برخلاف مطالعه ما که غلظت یون فلوراید را اندازه گیری کردیم، غلظـت یون کلسیم را اندازه گیری کرده بودند و همچنین پروتکل تابش، نـوع آزمـایش و نـوع لیـزر مـورد استفاده آنها متفاوت بوده است.

به نظر می‌رسد که تغییرات فیزیکی، شیمیایی و کینتیک به وجود آمده پس از تابش لیزر می تواند باعـث افزایش نفوذ و ماندگاری فلوراید در ساختار مینا گردد. به دلیل تشکیل انرژی گرمایی و ایجاد برخی نواحی ذوب شدگی در سطح مینا، فلوراید به کـار رفتـه در کریـستالهای ذوب شده نفوذ پیدا می‌کند و پس از سرد شدن مینا ترکیبات جدیدی را ایجاد می‌نمایـد. ماندگاری فلوراید در سطح مینا در طولانی مدت بـه دلیل تغییـر قطبیـت کریستالها و افزایش ورود فلوراید به داخل ساختار کریستال پـس از، ازدست رفـتن آب و کربنات می‌توانند تأثیر مثبت تابش لیزر بر افزایش کارآیی فلورایدتراپی را توضیح دهند.⁽²¹⁾

در مطالعات، جهت بررسی مقاومت به اسید مینایی که در معرض تابش لیزر و فلوراید موضعی قرار گرفته است، روشها و وسایل مختلفی استفاده شده است. در مطالعه حاضر، از اندازه گیری میزان فلوراید به روش Enamel Biopsy Technique بوسیله دستگاه پتانسیومتر و به کمک الکترود یون گزین فلوراید استفاده شد.

در این مطالعه محدودیتهایی نیز وجود داشت. دندانهای مورد استفاده در مطالعـه از کلینیکهای دندانپزشکی مختلف جمع آوری شد کـه محتوای فلوراید دندانهای جمع‌آوری شده می‌تواند متفاوت باشد. همچنین ممکن است انتخاب دندانها بـر پایه برخی خـصوصیات کلینیکـی نظیر محـل اقامـت، محـل تولد، میـزان فلوراید آب آشامیدنی محل اقامت و عادات غذایی انجام گردد؛ که در مطالعه حاضر امکان چنین گروه بندی وجود نداشت. بنابراین جهت یکسان‌سازی نمونه‌ها و حذف لایه سطحی با فلوراید بالای احتمالی؛ مینای سطحی به وسیله دیسکهای پرداخت، تسطیح شد. محدودیت دیگر آن بود که ممکن است سطح متفاوتی از آلودگی به علت آزادسازی یون فلوراید به داخل محلولها اتفاق افتاده باشـد. بـرای اجتناب از ایـن موضـوع، محلولهـای رمینرالیزاسیون و دمینرالیزاسیون هر دو روز یکبار تعویض می‌شدند و
نمونه ها با آب مقطر دیونیزه، دو بار در روز شستشو و با کاغذ جاذب، خشک می شدند.

نتیجه گیری

استفاده همزمان از فلوراید و تـابش لیـزر Er:YAG، بـه طـور معناداری جذب فلوراید در ضایعات اولیه مینایی را نـسبت بـه زمانی کـه تنهـا درمان فلوراید یا تنها تابش لیزر به کار می‌رود، افزایش می‌دهد.

تقدیر و تشکر

این مقاله حاصل پایان نامه تحقیقاتی مصوب معاونت محترم تحقیقات و فناوری دانشگاه علوم‌پزشکی شهید صدوقی یزد به شماره 2417 می‌باشد که بدین‌وسیله قدردانی می‌گردد.

References