Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift, 02/1994

In der Therapie von Mundschleimhautveränderungen, insbesondere der oralen Präkanzerosen, wurde der CO2-Laser bisher vorwiegend zur Vaporisation eingesetzt. Wir verwenden den CO2-Laser fokussiert bei 3 bis 5 Watt Leistung zur Excision. Sie erlaubt im Gegensatz zur Vaporisation die feingewebliche Untersuchung der gesamten Läsion. Die histologische Aufarbeitung zeigt an den Resektionsrändern eine 0,3 - 0,9 mm breite, nicht beurteilbare Zone thermischer Schädigung, die bei Präkanzerosen jedoch nicht die Beurteilung der Epitheldysplasie und der Basalmembran beeinträchtigt. Von Juni 1991 bis März 1993 exzidierten wir 137 Mundschleimhautveränderungen mit dem CO2-Laser. Neben 57 Präkanzerosen wurden maligne Tumoren (n = 46), benigne Tumoren (n = 7) und sonstige Veränderungen (n = 27) behandelt. Die Wunden wurden der freien Granulation und der sekundären Epithelisation überlassen. Die guten funktionellen Ergebnisse, insbesondere nach Resektionen im Mundboden oder an der Zunge, sowie die geringen postoperativen Schmerzen sind Vorteile der CO2-Laser-Chirurgie.

Es werden die gegenwärtig wichtigsten klinischen und experimentellen Anwendungen verschiedener Lasersysteme in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie erörtert. Bei der Behandlung von Patienten mit hämorrhagischen Diathesen und bei Antikoagulantien-Therapie hat sich der Nd:YAG-Laser mit flexiblem Lichtleiter und fokussierender Optik zur Hämostase im klinischen Einsatz bewährt. Laserosteostomie und arthroskopische Chirurgie befinden sich derzeit noch in der Entwicklung. Bei der Behandlung der prämalignen Mundschleimhauterkrankungen ist der Einsatz des CO2-Lasers als Methode der Wahl anzusehen. Dagegen ist die Indikation zum Lasereinsatz in der Tumorchirurgie (CO2-Laser, Nd:YAG-Laser) eng zu stellen. Die photodynamische Therapie (PDT) ermöglicht nach Sensibilisierung mit Hämatoporphyrinderivat (HPD) die selektive Zerstörung malignen Tumorgewebes. Zur Behandlung von Hautveränderungen des Gesichts und der Mundschleimhaut haben sich im wesentlichen vier Lasertypen fest etabliert: Argon-, CO2-, Nd:YAG- und gepulste Farbstofflaser. Neue Anwendungsbereiche verschiedener Lasersysteme sind die Gefäß- und Nervenchirurgie, die Lithotripsie von Speichelsteinen und die Laser-Doppler-Flowmetrie.

Die Haftfestigkeit von sechs Klebeverbundsystemen auf der mit Flußsäure geätzten Glaskeramik IPS-Empress wurde im axialen Zugtest nach bis zu 150tägiger Lagerung in künstlichem Speichel und Temperaturwechselbelastung untersucht. Die Anwendung eines Haftsilans (Espe-Sil) erhöhte sowohl die Verbundwerte des Bis-GMA-Klebers Twinlook als auch des modifizierten Bis-GMA-Klebers Panavia TPN-S statistisch signifikant. Die Anwendung eines anderen Haftsilans (Siliseal) nach simuliertem Silicoater MD-Beschichtungsbrand bzw. nach thermischer Silikatisierung mit dem Silicoater MG-Verfahren erhöhte den Klebeverbund so stark, daß es zu rein kohäsivem Versagen im Komposit bzw. der Keramik kam. Nach der Lagerung von 150 Tagen wies nur das Verbundsystem Panavia TPN-S auf silanisierter Keramik einen statistisch signifikanten Abfall seiner Verbundfestigkeit auf, die auf einer Reduktion der kohäsiven Festigkeit des Klebers beruhte. Nach demselben Zeitraum wiesen die übrigen Klebesysteme zwar unterschiedlich hohe Verbundwerte, jedoch keinen Abfall im Vergleich zu ihren Ausgangswerten auf.

Angesichts des in der Endodontie immer bedeutungsvoller werdenden Einsatzes des Nd:YAG-Lasers soll in dieser In-vitro-Studie der Lasereffekt auf präpariertes Kronendentin bestimmt werden. Die Wirksamkeit der Laserbestrahlung in Hinblick auf eine Versiegelung der mechanisch geschaffenen Dentinwunde soll untersucht und mittels Farbpenetration, diese als Indikator für die Oberflächenporosität, nachgewiesen werden. Ein Vergleich mit ungelaserten Dentinanteilen zeigt jedoch eine sogar verstärkte Farbpenetration nach Laserbehandlung. Diese Ergebnis läßt einen risikolosen Einsatz des Nd:YAG-Lasers am vitalen Zahn unter Bedingungen wie in der endodontischen Therapie kritisch erscheinen.

In den Jahren von 1981 bis 1991 wurden in unserer Klinik 48 Auflagerungsplastiken mit autologem Rippenknorpel zur absoluten Kieferkammerhöhung durchgeführt. Die retrospektive Erhebung dieser 48 Patienten ergab eine intra- und postoperative Komplikationsrate von 31 % (Dehiszenzen, lokale Infekte, Knorpeldislokation, unregelmäßige Transplantatform). Postoperative Sensibilitätsstörungen bestanden bei 13 Patienten. Die klinische Nachuntersuchung von 26 Patienten mit autologen Rippenknorpel-Auflagerungsplastiken erfolgte nach einer mittleren Beobachtungszeit von 7 Jahren und 2 Monaten. Lediglich 30 % dieser Patienten würden erneut ihre Zustimmung zu diesem Eingrift geben. Die hohe Komplikationsrate und die geringe Akzeptanz dieses Verfahrens von seiten der Patienten zeigen, daß autologe Rippenknorpel-Auflagerungsplastiken nur noch in Ausnahmefällen zu absoluten Kieferkammerhöhung indiziert sind.

Mittels der Laser-Mikrosonden-Massen-Spektrometrie-Analyse (LAMMS) wurden 44 Biopsien von Amalgamtätowierungen auf die Präsenz von Quecksilber und Selen hin untersucht. In nur 52 % der Tätowierungen konnte Quecksilber nachgewiesen werden, wobei Quecksilber-haltige Amalgamtätowierungen signifikant jünger waren als solche, in denen kein Quecksilber mehr gefunden wurde. Selen konnte in nahezu allen Amalgamtätowierungen aufgespürt werden. Mit zunehmendem Alter der Tätowierung steigt der relative Anteil Selen-haltiger Partikel im Tätowierungsgewebe.

Die Bestimmung der Ablationsschwellen von gesundem Dentin erfolgte mit einem gepulsten Laser, der im nahen ultravioletten (377 nm) oder im nahen infraroten (755 nm) Spektralbereich Licht emittiert. Für die Bestrahlung mit der Wellenlänge 377 nm finden sich zwei diskrete Ablationsschwellen, während bei der Bestrahlung mit der Wellenlänge 755 nm nur eine Ablationsschwelle registriert wird. Mit Lasern, die im nahen UV-Spektralbereich emittieren, kann gesundes Dentin kontrolliert abgetragen werden. Laserwellenlängen im nahen infraroten Spektralbereich werden von gesundem Dentin nur gering absorbiert, so daß es aufgrund der benötigten sehr hohen Flußdichten zu unkontrollierten, nicht vorhersehbaren Abtragungseffekten kommt.

In der vorliegenden In-vitro-Studie sollten die Auswirkungen verschiedener Laserparameter auf die Morphologie von Schmelz, Dentin und Wurzelzement menschlicher Zähne rasterelektronenkmikroskopisch überprüft werden. Folgende Parameter wurden variiert:: Pulsenergie und -zahl sowie Wasserspraykühlung. Es ließ sich feststellen, daß alle Zahnhartgewebe mit dem Er:YAG-Laser effektiv abgetragen werden, wobei die Ergebnisse reproduzierbar waren. Durch geeignete Parameterwahl kann ein unkontrolliertes Aufschmelzen von Ablationsprodukten vermieden werden. Insbesondere ist auf einen effektiven Wassernebel während des Ablationsprozesses zu achten. Bei der Wahl der hier überprüften Parameter ist der Er:YAG-Laser nicht zur Wurzelglättung geeignet.

Das Fehlen von Prämolaren- und Molarenstützzonen sollte neben einer reduzierten Kaufähigkeit auch eine gewissen Einseitigkeit der Bewegungsabläufe des Unterkiefers erwarten lassen. Die Untersuchung der funktionellen Anpassungsfähigkeit an den Stützzonenverlust und der Reaktion des neuromuskulären System auf dessen Wiederherstellung bot sich bei Patienten mit einer einseitig verkürzten Zahnreihe an, die mit implantatgestütztem Zahnersatz versorgt werden sollte. Nach der prothetischen Versorgung traten keine auffallenden Änderungen der Kaumuster ein. Dagegen nahm die Schließgeschwindigkeit der Kieferbewegung zu und zeigte eine Annäherung an die Verhältnisse bei Vollbezahnten. Das Aktivitätsverhalten der Elevatoren änderte sich in Abhängigkeit von ihrer Funktion als nichtkauseitig oder kauseitig agierender Muskel signifikant ebenfalls im Sinne einer Annäherung an Vergleichswerte von Vollbezahnten.

Die Untersuchung zur thermischen Belastung der Pulpa während der Bestrahlung mit einem frequenzverdoppelten Alexandrit-Laser (Wellenlänge 377 nm) zeigen, daß mit abnehmender Restdentinstärke ein charakteristischer, exponentieller Anstieg der Temperatur im Pulpakavum zu verzeichnen ist. Unter den Bedingungen der selektiven Kariesabtragung (Flußdichte 2 J/cm#178) beträgt der Temperaturanstieg nach 15 Sekunden Bestrahlung (Pulswiederholungsrate 20 Hz) bei einer Restdentinstärke von 0,1 mm 14°C, bei 0,5 mm 5,5°C und bei 2 mm 0,5°C. Bei konstanter Restdentinstärke steigt die Temperatur sowohl linear mit der Flußdichte als auch mit der Pulswiederholungsrate. Eine effektive Wasserkühlung verhindert eine Wärmeakkumulation im Dentin.

Zur Untersuchung von Lasereffekten bei der Bearbeitung von Schmelzoberflächen wurden extrahierte Zähne mit einem TEA-CO2- (lambda = 10,6 #181m), einem Er:YAG- (lambda = 2,94 #181m) und einem ArF*-Laser (lambda = 0,193 #181m) bestrahlt. Im Rahmen der lichtmikroskopischen Untersuchung war in Dünnschliffen nach Bestrahlung der Schmelzoberfläche mit dem Er:YAG-Laserlicht eine oberflächliche Trümmerzone mit Rißbildungen nachweisbar. Im REM konnte nach Laserbestrahlung eine für jeden Lasertyp charakteristische Oberflächenstruktur des bearbeiteten Zahnschmelzes dargestellt werden. Nach TEA-CO2-Laserbestrahlung dominierten Aufschmelzungen. Durch die Er:YAG-Laserenergie wurde die Oberfläche schollig aufgerauht. Die ArF*-Laserbestrahlung führte zur Freilegung eines Schmelzprismenmusters und zu Aufschmelzungen. Bei allen Lasertypen war jedoch bedingt durch die jeweilige Schmelzmorphologie eine breite Streuung der Ergebnisse zu beobachten.

In der Literatur wird eine große Anzahl von möglichen Indikationen für Laserapplikationen in der Kariesprävention und -therapie, Endodontie sowie in der Parodontaltherapie angegeben. Zur Kariesprävention werden seit Beginn der 70er Jahre Experimente zur Erhöhung der Säureresistenz des Zahnschmelzes durchgeführt. Möglichkeiten und Grenzen einer Kariesentfernung und Kavitätenpräparation werden kontrovers diskutiert. Zur Zeit sind vor allem Studien zur Anwendung der Laserstrahlen in der Endodontie und Parodontologie populär. Hierzu zählen vor allem die "Lasergingivektomie" und "-kürettage" sowie die Bearbeitung der Wurzeloberfläche im Sinne des Scalings. Als Indikationen für mögliche Laseranwendungen in der Endodontie werden u.a. die Versiegelung und Sterilisation der Dentinwunde im Sinne der CP-Behandlung und die Aufbereitung bzw. Desinfektion des Wurzelkanals angegeben. Das geringe regenerative Potential der Zahngewebe und parodontalen Strukturen erfordert eine kritische Überprüfung möglicher Vorteile und Gefahren, die von einer Lasertherapie ausgehen können.

Es wird die Scher- und Zugfestigkeit von Verbundsystemen untersucht, die zur Reparatur von metallkeramisch verblendetem Zahnersatz eingesetzt werden. Um den Einfluß der Rauhtiefe der Keramikoberfläche auf die Verbundfestigkeit dieser Metallkeramik/Kunststoff-Systeme zu ermitteln, erfolgt vor der Silanisierung eine Bearbeitung der Keramikgrundmasse bzw. -dentinmasse mit unterschiedlich gekörnten Schleifkörpern. Die Ergebnisse zeigen, daß sich durch große Rauhtiefen nur geringfügig größere Verbundfestigkeiten erzielen lassen. Da die untersuchten Reparaturmaterialien im Vergleich zur Scherfestigkeit der Metallkeramik deutlich geringere Verbundfestigkeitswerte erreichen, ist die Anwendung dieser Metallkeramik/Kunststoff-Systeme nur bei kleinflächigen Frakturen sinnvoll.

Aus boviner Spongiosa wird durch Hitzebehandlung Hydroxylapatit in Blockfrom gewonnen. Aufgrund seiner makroporösen, offenporigen Struktur konnte im Tierversuch eine hohe Osteokonduktivität festgestellt werden. In einer klinischen Studie zeigte es sich, daß - bei gutem knöchernen Kontakt - auch im Unterkiefer eine ossäre Integration stattfindet. In ausgewählten Fällen ist eine sinnvolle Anwendung somit auch auf kieferchirurgischem Gebiet denkbar.

Anhand maschinell hergestellter Prüfkörper wurde der Einfluß verschiedener Faktoren wie Stumpfform, Zementdosierung und Spaltbreite auf die Haftung und die Okklusionskonstanz von Kronen überprüft. Die Kronen wurden in einem standardisierten Verfahren mit zwei handelsüblichen Phosphatzementen (Harvard#174, Tenet#174) zementiert, und anschließend wurden jeweils die okklusale Erhöhung sowie die maximale Abzugskraft bestimmt. Jeder Zementierungsvorgang führt zu einer Änderung der ursprünglich vorhandenen Präzision. Je nach Konuswinkel und primärer Paßgenauigkeit der Krone wurden okklusale Erhöhungen von 70 #181m (8° Konuswinkel und 20 #181m Spaltbreite) gemessen. Durch Einpräparieren einer Abflußrille in den Zahnstumpf konnten die Werte für die verschiedenen Kronenformen auf 10-90 #181m reduziert werden.

Nach der chirurgischen Ausräumung eines Tumors im Gesichtsbereich verbleibt häufig eine ausgedehnte Defekthöhle, die in der Regel mit einem Gazeverband gedeckt und geschützt wird. Die meisten Patienten empfinden die Reaktion ihrer Mitmenschen auf diesen auffälligen Verband als große zusätzliche Belastung, die sich während der häufig monatelangen Wartezeit bis zur epithetischen Defektdeckung noch weiter verstärkt. Mit Hilfe von vorgefertigten Epithesenschablonen kann mit minimalem Aufwand in kurzer Zeit eine Interimsepithese hergestellt werden. Die farbige Gestaltung erfolgt durch Beschichten der Rückseite der beidseitig sandgestrahlten Schablone mit individuell eingefärbtem Silikon. Eine Erstversorgung ist schon wenige Tage nach der Operation möglich, und das Provisorium kann während der Wundheilungszeit bis zur definitiven Versorgung als Verbandsplatte getragen werden.

Bei 49 Patienten traten 107 Keratozysten, davon 44 Rezidivzysten, auf. Die Rezidivrate von 88 in der eigenen Klinik operierten Zysten wurde in Abhängigkeit von der Operationsmethode ausgewertet: Zystotomien wurden 3mal - in Unkenntnis der Diagnose - durchgeführt, alle diese Zysten rezidivierten. Mit 13 % war die Rezidivrate für 23 In-toto-Zystektomien am niedrigsten. Anfrischen des Knochens nach Zystektomie bewirkte eine Senkung der Rezidivrate. Bei 7 Unterkieferkontinuitätsresektionen traten 2 Rezidive im Stumpf auf. Die Therapie der Keratozyste muß auf die vollständige chirurgische Entfernung ausgerichtet sein. Aufgrund teils ausgesprochen spätem, oft mehr als 5 Jahre postoperativ, und sehr häufigem Auftreten von Rezidiven muß die langjährige Nachkontrolle den Hauszahnarzt aktiv mit einbeziehen.

Die physikalischen Grundlagen und das Laserprinzip werden beschrieben, ferner die Betriebsarten des Lasers und die Strahlführungssysteme erörtert. Die Lasertypen, die in der Zahnheilkunde experimentell in der Erprobung sind, werden mit ihren charakteristischen Daten vorgestellt.

Die elektromyographische Untersuchung an 100 Patienten zeigt, daß durch altersbedingte Abbauvorgänge in der Kaumuskulatur die "neuro- und myobiologische Reserve" deutlich sinkt. So werden bei Patienten bis zum 30. Lebensjahr bei physiologischen Bewegungen nur durchschnittlich 23 % der aktivierbaren Maximalkraft aufgewandt, bei über 60jährigen dagegen 73 %. Darüber hinaus beeinträchtigt die mit dem Zahnverlust verbundene Verringerung der oralen Tastsensibilität in Kombination mit nervalen Altersveränderungen die orale Bewegungskoordination. Diesen Entwicklungen muß bei der Konzeption des Zahnersatzes Rechnung getragen werden.

Aus der industriellen Materialbearbeitung mit Lasern entwickelten sich Verfahren, die auch im Bereich der Zahnmedizin Vorteile bieten. So lassen sich die mechanischen Eigenschaften von Kunststoff-Füllungsmaterialien durch eine Polymerisation mit einem Argonlaser deutlich verbessern, erkauft dies jedoch, zumindest bei Klasse-I-Füllungen, mit einer signifikant schlechteren marginalen Adaptation. Bei der Laserbearbeitung zahnärztlicher Füllungsmaterialien im Rahmen einer Kavitätenpräparation sind mögliche toxische Wirkungen der Abbrandprodukte zu berücksichtigen. Bei diesen Bearbeitungsverfahren, die direkt im Munde des Patienten erfolgen, können durch Reflexion der Laserstrahlung an Füllungen oder auch am Zahn selbst die Mundschleimhäute ungewollte mitbestrahlt werden. Die dabei an den Schleimhäuten applizierte Energieflußdichte ist jedoch in der Regel so gering, daß irreversible Schädigungen nicht zu erwarten sind. Das im zahntechnischen Labor durchzuführende Laserschweißen metallischer Dentalwerkstoffe bietet deutliche Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Löten. Neben einer erhöhten mechanischen Stabilität und der verbesserten Korrosionsresistenz imponiert vor allem die nur geinge thermische Belastung während der Laserschweißung, wodurch das Fügen bereits verblendeter Prothesenteile ermöglicht und die Reparatur gebrochenen metallischen Zahnersatzes vereinfacht wird.

In der Medizin und auch in der Zahnmedizin haben in den letzten Jahren verschiedene Laser gesicherte Anwendungen gefunden und weitere Verfahren befinden sich heute in experimentellen und klinischen Erprobungsphasen. Die Vielfalt dieser und neuer Lasersysteme mit Wellenlängen vom fernen Ultraviolett (Excimerlaser < 200 nm) bis zum fernen Infrarot (CO2-Laser 10,6 #181m) führt zu völlig verschiedenen Wechselwirkungen der Laserstrahlen mit den biologischen Geweben. Für die genaue Kenntnis der Wechselwirkungsmechanismen sind daher immer sowohl die Parameter der Laserstrahlung als auch die Eigenschaften der zu bestrahlenden Gewebe zu berücksichtigen. Während für die Laseranwendungen im Weichgewebe gesicherte Erkenntnisse vorliegen und sich hier der CO2-Laser und der Nd:YAG-Laser bereits als Instrumente bewähren, muß im Bereich der Hartgewebe - und hier ganz besonders im Bereich der Zahnhartgewebe - umgedacht werden. Für eine erfolgreiche Bearbeitung von Schmelz und Dentin ist eine weitgehend nichtthermische Wechselwirkung der Laserstrahlung mit dem Gewebe notwendig, um irreversible Schädigungen zu vermeiden. Als derzeit hoffnungsvollster Lasertyp in diesem Gebiet gilt der Er:YAG-Laser, dessen thermomechanische Wechselwirkung eine effektive Bearbeitung bei minimalen Nebeneffekten verspricht und der sich momentan in der experimentellen und klinischen Erprobung befindet. Weitere neun Lasertypen werden im gesamten Wellenlängenspektrum auf ihre Verwendung in der Weich- und Hartgewebebearbeitung untersucht, die dabei beobachteten Wechselwirkungsmechanismen können zur Aufklärung der noch offenen Fragen beitragen.

Ziel dieser Untersuchung war die Frage, ob mit dem Erbium-YAG-Laser konditionierte Schmelzoberflächen geeignet sind, im klinischen Einsatz zur Retentionsverbesserung von Fissurenversiegelungen beizutragen. Es wurden an extrahierten Weisheitszähnen Fissurenversiegelungen mit Werkstoffen unterschiedlicher Viskosität durchgeführt. Die Laser-Konditionierung erwies sich bei der gewählten hohen Pulsenergie in den durchschnittlichen Retentionswerten signifikant schlechter als die konventionelle Säureätztechnik.

In unseren experimentellen Untersuchungen erfolgten Ablationen von Zahnschmelz mit einem neuartigen Nd:YAG-Laser bei Impulslängen von 30 Pikosekunden. Neben Temperaturmessungen im Bereich der Pulpa wurden morphologische Untersuchungen der Kavitäten im REM und Farbstoffpenetrationstests durchgeführt. Zur Erzeugung von kubischen, 1.0 x 1,0 x 0,4 mm#179 großen Kavitäten im intakten Zahnschmelz menschlicher Molaren waren jeweils insgesamt 160000Impulse notwendig, was einer Bearbeitungszeit von ca. sieben Minuten entspricht. Dabei konnten Temperaturerhöhungen von 1.0°C im Bereich der Pulpa festgestellt werden. Durch Laserbestrahlung möglicherweise erzeugte Rißbildungen wurden mit Farbstoffpenetrationstest nicht gefunden. Aus diesen Untersuchungen folgt, daß rißfreie Schmelzablationen in vitro auch mit Laserimpulsen im Pikosekundenbereich möglich sind. Nebenwirkungen, insbesondere auf die vitale Pulpa, sind derzeit noch nicht untersucht worden.