أرشيف الليزر - الونشريس التعليمية

الليزر وتطبيقاته في طب الأسنان .

كلمة الليزر مختصر الحروف الأولى بالإنكليزية لعبارة "تضخيم الضوء بالانبعاث المحرَّض للإشعاع" Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
إن الوصف المختصر لكل كلمة من هذه الخمس يوضح الخواص الفردية لكل جهاز ليزر ويشكل بدوره أساسا لتفصيل وإسهاب أكبر في استعمالات الليزر في طب الأسنان.
الضوء شكل من الطاقة الكهرمغناطيسية والتي تنتقل في موجات بسرعة ثابتة، الوحدة لأساسية لهذه الطاقة الإشعاعية هي الفوتون أو ذرات الضوء.
موجة الضوء يمكن أن تعرف بخاصتين أساسيتين هما السعة وطول الموجة.
السعة: Amplitude
التي تحدد الارتفاع الكلي للذبذبة الموجية من أعلى القمة إلى القاعدة وهذا قياس لكمية الطاقة في الموجة، السعة الكبر تعني الكمية الأكبر من الطاقة والتي يمكن ن تقوم بعمل مفيد والجول هو وحدة الطاقة، الكمية المفيدة في طب الأسنان هي من مستوى المللي جول وهي واحد من ألف من الجول.
طول الموجة:
هي المسافة بين أي نقطتين متناظرتين على الموجة وهذا القياس للمسافة الفيزيائية هام جدا فيما يتعلق بكيفية إطلاق ونقل الليزر إلى الموقع الجراحي وفيما يتعلق بكيفية استجابة وتفاعل النسج، الطول الموجي يقاس بالمتر والوحدات الأصغر من هذا القياس هي إما المكرون (واحد على مليون) أو نانومتر(واحد على ألف مليون).
إن الخاصية الموجية المتعلقة بالطول الموجي هي التردد أو التواتر Frequency وهي التي تقيس عدد الذبذبات الموجية كل ثانية، إن التردد أو التواتر متناسب عكسا مع طول الموجة فالموجة الأقصر تعني التردد الأعلى.
بشكل عادي فإن الضوء الناتج عن مصباح الطاولة كمثال هو بشكل عادي وهج أبيض دافئ، الضوء الأبيض المرئي بالعين البشرية هو حقيقة نتيجة عدة ألوان من الطيف المرئي: الأحمر- الأصفر- الأزرق – البنفسجي؛ وبشكل عادي فالضوء ينتشر ولا يتوجه أو يسير مستقيما.
إن الضوء المنتج بواسطة الليزر له خواص معاكسة :
• فهو ذو لون واحد محدد أي أنه أحادي الطول الموجي
• ممركز: ممركز تماما Focused
• إن دقة وإحكام الحزمة تعود لخاصيتين إضافيتين هما التسديد collimation والترابط Coherency (الالتحام أو الالتصاق).
التسديد collimation يشير إلى أن للحزمة حدود مكانية محددة وهذه الحدود تضمن أن هناك قياس وشكل حزمة ثابت ينبعث من بؤرة الليزر، حزمة السعة السينية لها خواص مماثلة.

أما التماسك أو الترابط فهو خاصة فريدة لليزر، إن موجات الضوء المنتجة بالليزر هي شكل محدد من الطاقة الكهرطيسية حيث ينتج الليزر أمواج ضوئية متماثلة(متجانسة) فيزيائيا أي أنها جميعا في طور واحد ولها نفس السعة حيث جميع الذرى والإنخفاضات في الموجة لها نفس القياس وهكذا فإن الليزر ينتج حزمة وحيدة الطول الموجي وغير مرئية أحيانا متماسكة ومسددة من الطاقة الضوئية التي تستطيع أن تقوم بإنجاز الهدف العلاجي.
إن استعمال ضوء البيت الثابت (مصباح 100 وات مثلا) ينتج كمية معتدلة من الضوء لمنطقة الغرفة مع حرارة قليلة جدا والضوء المنتج متعدد الألوان والسعة والأطوال الموجية وغير مترابط أو ممركز Focused بشكل جيد، لكن مع الليزر فإن 2 وات من ضوء الليزر وحيد الموجة مسدد ومترابط يمكن أن يستعمل لاستئصال دقيق (محكم) لورم ليفي Fibroma ويقدم إرقاء كافيا في الموقع الجراحي بدون إيذاء النسج المجاورة.

يرتكز مصطلح الانبعاث المحرض للإشعاع على نظرية الكوانتوم في الفيزياء التي قدمها أولا الفيزيائي الدنماركي نيلزبوهر؛ الكوانتوم هو الوحدة الأصغر للطاقة تطلق بعد أن تمتص الذرة مقدارا من الطاقة وهذا يدعى الانبعاث الذاتي؛ ألبرت آينشتاين استعمل ذلك المفهوم وافترض أكثر من ذلك أن كوانتوم إضافي من الطاقة يمكن أن يمتص من قبل الذرة المزودة (المفَعَّلة) بالطاقة مسبقا وهذا سينتج اطلاقا لاثنين من الكوانتوم؛ هذه الطاقة تحَرَّض emitted أو تشَعَّعRadiated كفوتونات متماثلة منتقلة كموجة مترابطة وهذه الفوتونات ستكون بدورها قابلة بعد ذلك لإعطاء الطاقة لمزيد من الذرات ما سيحرض مزيد من الفوتونات المتماثلة الإضافية وبالنتيجة تضخيما لطاقة الضوء وبالتالي إنتاج الليزر.

إن أمواج الضوء المنتجة بواسطة الليزر هي شكل محدد من الطاقة الكهرطيسية حيث أن الطيف الكهرمغناطيسي هو المجموعة الكاملة من موجات الطاقة التي تتراوح من أشعة غاما التي أطوالها من (واحد على عشرة أس 12 ) من المتر إلى أمواج الراديو التي يصل طول أمواجها إلى آلاف المترات.
الأطوال الموجية في طب الأسنان:
جميع أجهزة الليزر السنية المتوفرة هي ذات أطوال موجية بين نصف مكرون(500نانونمتر) الى 10.6مكرون(10600نانومتر) ما يضعها إما في الجزء المرئي أو غير المرئي من القسم غير المؤيّن (non-ionizing) من الطيف الكهرومغناطيسي.
من المهم ملاحظة أن الخط الفاصل بين القسم المؤيّن (المغَيِّر أو المحَوِّل للـDNA الخلوي جينيا) يقع عند التقاء ما فوق البنفسجية بالضوء المرئي البنفسجي، ولذا فإن جميع الليزرات السنية ترسل إما أمواج ضوئية مرئية أو أطوال موجية ضوئية تحت الحمراء غير مرئية في ذلك القسم غير المؤين من الطيف المسمى بالإشعاع الحراري.

تسمية جهاز الليزر السني:

تسمى الليزرات السنية وفقا للعناصر الكيميائية(الخلائط أو المكونات) التي تؤلف النواة أو الوسط الفعال الذي يتم تحريضه وهذا الوسط الفعال يمكن أن يكون حاوية غاز أو قضيب كرستالي صلب أو أداة كهربائية ذات حالة صلبة وهناك ليزرين بوسط فعال غازي يستخدمان في طب الأسنان اليوم هما ليزر الأرغون وثاني أكسيد الكربون.

الأنواع الأخرى المتوفرة حاليا هي إما أشباه نواقل (أنصاف نواقل) صلبة مصنوعة من معادن مثل الغاليوم- الألمنيوم- الأرسنايد أي الزرنيخ أو قضبان صلبة من كرستال الغارنيت (الغرانيت أو العقيق الأحمر) مصنوعة بشكل عام من اليتيريوم والألمنيوم الممزوجة مع عناصر من الكروميوم والنيوديميوم والهولميوم أو الإربيوم .

أنظمة توصيل الليزر- أشكال أو نظم التحريض:
حزمة ضوء الليزر المسدد المترابطة يجب أن تكون قابلة لأن يتم إيصالها إلى النسج المستهدفة بطريقة سهلة الإستعمال والوصول ومحكمة في آن معا، وهناك نظامان للتوصيل مستخدمان في الليزرات السنية:
• أنبوب أو دليل موجه للموجة مجوف مرن ذو نهاية بمرآة داخلية، طاقة الليزر تنعكس على طول هذا الأنبوب وتتواجد داخل قبضة عند النهاية الجراحية مع حزمة ضاربة للنسج بنموذج غير تماسي (بدون تماس) وبدون أن تلمسها مباشرة.

• النظام الثاني يتم التوصيل بسلك من ألياف ضوئية زجاجية وهذا السلك يمكن أن يكون مطواعا (مرنا) أكثر من موجه الموجة مع نقص مرافق في الوزن وفي مقاومة الحركة وعادة أصغر في القطر بقياس بين 200 – 600مكرون، وبالرغم من أن الليف الزجاجي مغلف بغمد لدن فإنه يمكن أن يكون بشكل ما قصف (ضعيف) ولا يمكن أن يثنى بزاوية حادة، ويستقر هذا الليف بشكل محكم وغير مرئي داخل قبضة ذات إما نهاية مكشوفة بارزة أو في بعض الحالات ذات رأس شبه زجاجي متصل، ويمكن لنظام التوصيل بالليف أن يستعمل بطريقة التماس (مع النسج) أو بدون تماس وعلى كل حال فإنه وفي معظم الوقت يستعمل بطريقة التماس ملامسا بشكل مباشر للموقع الجراحي.
إن جميع الأدوات السنية التقليدية سواء اليدوية أو الدوارة يجب أن تلمس ماديا النسج المعالجة معطية للمعالجة مراجعة فورية وكما تمت الإشارة فإن الليزر يمكن أن يستخدم إما بتماس أو بدون تماس وسريريا فإن الليزر المستعمل بالتماس يمكن أن يعطي مدخلا سهلا للصعوبات المختلفة في الوصول للمناطق النسيجية؛ نهاية الليف يمكن أن تدخل بسهولة إلى الجيوب اللثوية لإزالة كميات صغيرة من السنج الحبيبية مثلا.

في طريقة عدم التماس فإن الحزمة تسلط على الهدف من على بعد بعيداً من النسج وهذه الطريقة مفيدة لمتابعة (السير مع) محيط النسج المختلفة لكن فقدان الشعور باللمس يتطلب من الجراح أن يعطي انتباها دقيقا لتفاعل النسج مع طاقة الليزر، جميع الليزرات السنية غير المرئية مزودة بحزمة توجيه منفصلة والتي إما أن تكون ليزرية أو ضوءا عاديا وحزمة التوجيه تكون بشكل محوري موازي لليف أو موجه الموجة وتدل المعالج على النقطة بالضبط التي ستوجه إليها طاقة الليزر، وفي نموذج آخر فإن الحزمة توجه بعدسات من الليزر نفسه فمع موجه الموجة المجوف سيكون هناك نقطة دقيقة في نقطة التوجيه حيث تكون الطاقة في حدها الأعلى وتلك النقطة ينبغي أن تستعمل في جراحة القطع والاستئصال.

أما مع الليف الضوئي فإن نقطة التسديد هي عند أو قرب نهاية الليف والتي لها أيضا الطاقة القصوى، وعندما تحرك القبضة بعيدا عن النسج وبعيدا عن نقطة التسديد فإن الحزمة تصبح أقل تركزا وأكثر انفراجا، وبتوجيه الحزمة من مسافة صغيرة منفرجة يمكن للحزمة أن تغطي منطقة أوسع وهذا يمكن أن، يكون مفيدا في تحقيق إيقاف النزف، أما على مسافة أكبر فإن الحزمة تفقد فعاليتها لأن الطاقة ستتبدد.

الليزرات ذات الأطوال الموجية الأقصر كالأرغون والديود وإن دي ياغ Nd:YAG يمكن بسهولة أن تصمم بألياف زجاجية مرنة صغيرة جدا.
أما الليزرات من مثل Er:YAG فإنها تقدم تحديات لتقنية الألياف لأن الأطوال الموجية كبيرة جدا ولن تتوافق داخل الخلائط الكرستالية للألياف الموصلة بسهولة وهنا فإن تصميما خاصا ومكلفا لليف مدمجا بأنابيب الماء والهواء ضروري لطول الموجة لكي يتم توصيلها بطريقة التماس.
الطول الموجي السني الأكبر هو لثاني أكسيد الكربون وهو كبير جدا من أجل الزجاج وينبغي أن يتم توصيله في أنبوب مجوف كما تم وصفه سابقا.
نماذج إطلاق الليزر:
جهاز الليزر يمكن أن يطلق طاقة الليزر بأحد نماذج رئيسية ثلاث :

• الأول هو الموجة المستمرة ما يعني أن الموجة تطلق بمستوى طاقة واحد بشكل مستمر طالما الجهاز مشغل بالضغط على زر (أو دعسة) التشغيل.

• الثاني هو ما يسمى بنموذج النبض بالبوابة ما يعني أن هناك تبدلات دورية في طاقة الليزر التي تعمل وتتوقف ما يشبه إلى حد بعيد الوميض الضوئي وهذا يحدث بفتح وإغلاق مصراع ميكانيكي أمام ممر حزمة الانبعاث الموجي المستمر، ومدة زمن العمل والتوقف في هذا النموذج من الليزر هو عموما بصغر بضعة ملي ثانية.

• النموذج الثالث يسمى النموذج النابض حر التشغيل وهذا النموذج ينفرد بأن طاقات ذروة كبيرة جدا من الضوء الليزري سوف ترسل على امتداد فترة قصيرة للغاية من الزمن (عادة بالمكروثانية) متبوعا بزمن طويل نسبيا يكون الليزر متوقفا فيه؛ وكمثال فإن الليزر النابض حر التشغيل بزمن نبضة من مائة مكروثانية وعدد عشر نبضات كل ثانية يعني أن الطاقة في الموقع الجراحي تقدم فقط لمدة واحد بالألف من الثانية وتكون غائبة خلال 99.99بالمائة المتبقية من تلك الثانية؛ إن توقيت هذا الانبعاث يتحكم به الكومبيوتر وليس ميكانيكيا كما في الأجهزة النابضة بالبوابة ولذا فإن معدل الطاقة الذي تتعرض له النسج يكون بالتالي صغيرا.
إن الأساس المهم لأي نموذج انبعاث ليزري هو أن طاقة الضوء تضرب النسج لوقت محدد في الطول منتجا تفاعلا حراريا، فإذا كان الليزر بنموذج النبض سواء بالبوابة أو حر التشغيل فإن النسج المستهدفة لديها بعض الوقت لتبرد قبل أن تنطلق النبضة التالية من طاقة الليزر؛ أما في نموذج الموجة المستمرة فيجب على المعالج أن يوقف تحريض الليزر يدويا وبالتالي يمكن أن تنخفض حرارة النسج Thermal Relaxation .
النسج الرقيقة جدا أو القابلة للتأذي Fragile على سبيل المثال ينبغي أن تعالج بالنموذج النابض وبذا فإن كمية ومعدل إزالة النسج سيبطَّأ ولكن احتمال التأذي الحراري غير الردود للنسج المستهدفة ومجاوراتها غير المستهدفة سيكون في حده الأدنى، الزمن الأطول بين النبضات يمكن أن يساعد أيضا لتجنب نقل الحرارة للنسج المحيطة، وبالإضافة لذلك فإن تيار هواء لطيف أو حركة الهواء من الماص القوي
High Volume Suction سيساعد بشكل عظيم في حفظ المنطقة أبرد وعلى العكس فإن النسج الليفية المكتنزة السميكة thick dense تتطلب طاقة أكبر للإزالة والتحريض الموجي المستمر سيعطي سرعة أكبر وفوق ذلك سرعة آمنة في الاستئصال؛ وفي أية حالة إذا كانت هناك طاقة حرارية كبيرة مستعملة فإن الشفاء قد يتأخر وازدياد درجة عدم الارتياح التالي للمعالجة قد يحدث.

طاقة الليزر ودرجة حرارة النسج:

التأثير الحراري لطاقة الليزر على النسج يدور مبدئياRevolve حول المحتوى المائي للنسج وارتفاع درجة حرارة النسج، وكما يظهر الجدول التالي فعندما ترفع حرارة النسيج المستهدف الحاوي على الماء إلى 100 مئوية فإن تبخر الماء في النسيج يحدث وهذا يدعى بالاستئصال أو الإزالةablation، وبما أن النسج اللينة تحتوي نسبة عالية من الماء فإن استئصال النسج الرخوة يبدأ عند درجة الحرارة هذه، وفي درجات الحرارة بين 60 ومائة فإن البروتينات تبدأ تصاب بتغير في طبيعتها (مسخ) بدون تبخر الطبقات الداخلية وهذه الظاهرة مفيدة في الإزالة الجراحية للنسج الحبيبية المرضيةDiseased لأنه إذا كان ممكنا التحكم بدرجة حرارة النسيج فإن الجزء السليم بيولوجيا يمكن أن لا يُمَسّ، وعلى العكس من ذلك إذا ارتفعت درجة حرارة النسج إلى حوالي مائتين مئوية فإن التجفاف والحرق يحدثان وينتج الكربون في النهاية، إن الكربون لسوء الحظ عالي الامتصاص لكل الأطوال الموجية لذا فإنه يمكن أن يصبح بؤرة حرارية مع استمرار الليزر، إن هذا التوصيل الحراري يسبب عملية رض شديد حراري مرافق على منطقة واسعة.

درجة الحرارة

التأثير الملاحظ

37 – 50
ارتفاع حراري
أعلى من 60
تخثر – مسخ البروتيناتdenaturation
70 – 90
التحام welding
100- 150
تبخر
أعلى من 200
تفحم carbonization

تأثير الليزر على النسج :

طاقة الليزر الضوئية يمكن أن يكون لها أربعة تأثيرات مختلفة على النسج المستهدفة وهذه التأثيرات تعتمد على الخواص البصرية الضوئية لتلك النسج.
* الانعكاس الأول هو ببساطة انعكاس الحزمة الذاتي نفسها على السطح وليس له تأثير على النسج المستهدفة وهذا الضوء المنعكس يمكن أن يحافظ على توازيهcollimation قرب النسج أو يصبح أكثر تشتتاًdiffuse، وكما قلنا سابقا فإن حزمة الليزر ستصبح بشكل عام أكثر انفراجاdivergent مع ازدياد البعد عن القبضة، ومع ذلك فإن حزمة بعض الليزرات يمكن أن تبقى ذات طاقة ملائمة على بعد أكثر من ثلاث أمتار وعلى أية حال فإن هذا الانعكاس يمكن أن يكون خطرا لن الطاقة قد تتجه مباشرة إلى هدف غير مقصود كالعين وهذا هو الاهتمام الأساسي في الأمان أثناء عمليات الليزر، وستناقش مفاهيم أمان استخدام الليزر لاحقا.

* التأثير الثاني لليزر على النسج هو امتصاص طاقة الليزر من النسج المستهدفة، وهذا هو التأثير العادي المرغوب وكمية الطاقة الممتصة من قبل النسج تعتمد على خواص النسيج مثل محتوى الخضاب (الصباغ) والماء كما يعتمد على طول الموجة ونظام التحريض، حيث أن هناك أطوال موجية معينة تمتص بشكل تفضيلي من قبل مكونات نسيجية معينة ومن الماء، والمناقشة التفصيلية هنا ستعرض ضمن كل طول موجي ليزري على حدة؛ وعموما فإن الموجات الأقصر من 500- 1000 نانومتر تقريبا تمتص جيدا في النسج المتلونة (حاوية الخضابpigmented).
الأرغون له انجذاب عال للميلانين ويخاصة للهيموغلوبين في النسج اللينة؛ الديود والـNd:YAG له انجذاب عال للميلانين وتفاعل أقل مع الهيموغلوبين، الأطوال الموجية الأكبر لها تفاعلية أكبر مع الماء والهدروكسي أباتيت، الـHo:YAG (هولميوم ياغ) له انجذابية عالية للماء، إن ذروة الامتصاص الأكبر مع الماء هي تماما تحت 3000 نانومتر والتي هي عند طول موجة الـEr:YAG (إربيوم ياغ) والإربيوم يمتص أيضا من قبل الهدروكسي أباتيت، ثاني أكسيد الكربون يمتص جيدا في الماء وله أيضا انجذابية عظيمة للبنى السنية.

* التأثير الثالث هو انتقال طاقة الليزر مباشرة عبر النسج بدون تأثير على النسيج المستهدف وهذا التأثير يعتمد بشكل كبير على طول موجة الضوء الليزري فالماء كمثال شفاف نسبيا لطول موجة Nd:YAG، بينما تمتص سوائل النسج جيدا موجة ثاني أكسيد الكربون على السطح الخارجي لذا يكون هناك قليل جدا من الطاقة تنتقل إلى النسج المجاورة؛ مثال آخر هو ليزر الديود والـNd:YAG الذي يستطيع أن ينتقل عبر العدسةLens والقزحية والقرنية في العين ويمتص على الشبكية.

* التأثير الرابع هو تبعثر ضوء الليزر ما يضعف الطاقة المرغوبة Intended ومن الممكن أن لا يعطي أي تأثير مفيد بيولوجيا. إن تبعثر حزمة الليزر يمكن أن يسبب انتقال الحرارة إلى النسج القريبة للموقع الجراحي وقد يحدث ضرراً غير مرغوب فيه؛ وعلى كل فإن الحزمة المنحنية (المنحرفةdeflected) باتجاهات مختلفة قد تكون مفيدة في تسهيل تصليب الكومبوزت.
إن التأثير الأولي والمفيد لطاقة الليزر إذاً هو امتصاص طاقة الليزر من قبل النسج البيولوجية المقصودة؛ والجراحة الليزرية السنية تجعل هذه التأثيرات البيولوجية الضوئية أقرب ما يكون للكمال وإن القطع incisions والاستئصال excisions مع الدقة precision والإرقاء المرافقين هي واحدة من الفوائد العديدة لأجهزة الليزر.
هناك أيضا تأثيرات ضوئية كيميائية حيث يمكن لليزر أن يحرض تفاعلات كيميائية كما في تصليب الكومبوزت وكسر الروابط الكيميائية كما في تدمير خلايا الورم باستعمال عقاقير حساسة للضوء تعَرَّض لضوء الليزر، وتوجد صبغات (ملوناتpigments) بيولوجية معينة عند امتصاصها لضوء الليزر يمكن أن تصبح براقة ضوئيا fluoresce وهو ما يمكن أن يستخدم لتحديد (كشفdetection) النخور داخل السن؛ كما يمكن لليزر أن يستخدم في نموذجه اللاجراحي للتحريض البيولوجي على شفاء أكثر سرعة للجروح وللراحة من الألم ولزيادة تشكل الكولاجين وكتأثير مضاد للالتهاب بشكل عام anti-inflammatory.
ينتج نبض طاقة الليزر على النسج العاجية الصلبة موجة صدمة يمكن تاليا أن تفجر أو تسحق النسج (تدمرpulverize) منتجة حفرة خشنة (متآكلة abraded crater) وهذا مثال للتأثيرات السمعانية الضوئية photoacoustic لطاقة الليزر؛ ويبقى التأثير الأساسي لطاقة الليزر كما تمت مناقشته هنا هو التأثير الحراري الضوئي الذي يحول طاقة الضوء إلى حرارة.

ولكي نلخص استجابة النسيج لجهاز ما (تفاعلinteraction) فإن عوامل عدة ينبغي أن تؤخذ بعين الاعتبار، حيث أن كل نوع ليزري له أجزاء داخلية عامة (شائعةcommon) ولكن له نظم تحريض ونظم توصيل مختلفة، فطول موجة الليزر سيؤثر على مكونات معينة في النسيج المستهدف والمحتوى المائي ولون النسيج والتركيب الكيميائي كلها على علاقة بهذا التأثير.
إن قطر حزمة الليزر عندما يتم إيصالها بتماس أو بدون تماس مع النسج ستؤدي لكثافة طاقة معينة فالحزمة الأصغر قطرا ستكون ذات كثافة طاقة أعظم وكمثال فإن قطر حزمة من مائتي مكرون مقارنة مع حزمة بقطر 300 مكرون سيكون لها كثافة طاقة أعلى بمرتين.
وهكذا فإن نتيجة استعمال ليف أصغر ستزيد بشكل عظيم النقل الحراري من الليزر إلى النسج مع ازدياد مماثل (موافق) في امتصاص الحرارة في تلك المنطقة الأصغر؛ كما أن المدة الزمنية التي تسلط خلالها الحزمة على النسج المستهدفة ستؤثر على مستوى (معدل) ارتفاع درجة الحرارة، وهذا الزمن يمكن أن ينظم جدا بواسطة معدل التكرار في نظام التحريض الليزري النبضي، وكما تم التوضيح سابقا فإن كمية التبريد للنسج باستعمال الإرذاذ بالماء أو الهواء سيؤثر أيضا على معدل التبخر.

الأمان في استخدام الليزر:

جميع أجهزة الليزر لها تعليمات كاملة للاستعمال الآمن للجهاز وهناك قواعد معينة (أساسياتFundamentals) ينبغي على جميع المعالجين بالليزر معرفتها، وعلى كل فإن المسؤولية الأولية لأمان وفعالية المعالجة بالليزر تعود إلى مسؤول أمان الليزر، وهذا الشخص يقدم جميع المعلومات الضرورية ويفحص ويُصْلح جهاز الليزر وملحقاته ويتأكد أن جميع إجراءات الأمان قد اتخذت.
يجب ارتداء عدسات eyewear واقية مناسبة للمريض ولكامل الفريق الجراحي عند تطبيق الليزر بحيث أن أية طاقة منعكسة لن تؤدي لأي ضرر، كما توضع على مكان الجراحة علامة تحذير ويُحَدَّد الوصول إليهlimited access؛ ويستعمل أيضا ماص جراحي قوي لشفط النواتج المتشكلة جراء استئصال النسج؛ كما يجب أن يكون جهاز الليزر نفسه بحالة جيدة وفقا لتعليمات الأمان التي تضعها الجهة المصنعة لمنع التعرض العرضي (غير المقصود) لأشعة الليزر.
الجهات المنظمة لاستعمال الليزر:
هناك تنوع في الوكالات أو الجهات التي تنظم وتحكم عمل كلاً من مستخدمي الليزر ومصنعي الأجهزة في كل بلد وهذه المعايير تكون مطبقة بصرامة.
في الولايات المتحدة يقدم معهد القياسات الوطني دليلا للاستعمال الآمن لأنظمة الليزر بتعريف مفصل للتحكم بمعايير (قياسات) الليزر؛ إن كلا من الأمان المهني وإدارة الصحة مسؤولتان بشكل مبدئي عن أمان بيئة العمل وهناك متطلبات عديدة من أجل نظام الليزر؛ كما أن مركز الصحة الإشعاعية والأجهزة CDRH هو الدائرة (الجهة الرسمية) التي تهدف مع إدارة العقاقير والأغذية FDA إلى وضع معايير صناعة المنتجات الليزرية ووضعها موضع التطبيق امتثالا للقوانين الخاصة بالأجهزة الطبية.

إن جميع مصنعي أجهزة الليزر (في الولايات المتحدة) يجب أن يحصلوا على موافقة CDRH لصناعة وتوزيع أي جهاز من أجل استعمال ما وهذا ما يدعى التصريح بالبيع أو التسويق وهذا يعني أن FDA راضية عن أن هذا الليزر آمن وفعال في إنجاز الغرض المصنع من أجله؛ كما أن دليل المالك سيوجه الممارس بعد ذلك إلى كيفية استعمال الجهاز من أجل استطباب معين في العمل والذي اختبر وفحص من أجله من قبل CDRH؛ والآن عند كتابة هذا البحث تتوفر في الولايات المتحدة ليزرات معينة من الأرغون والديود والـNd:YAG والـ Ho:YAG والـ Er,Cr,YSGG والـ Er:YAG وليزر ثاني أكسيد الكربون قد منحت تصريحا بالتوزيع التجاري من قبل FDA من أجل جراحة النسج اللينة داخل الفموية وبالإضافة لذلك فإن ليزرات أرغون محددة حصلت على تصريح لتصليب الكومبوزت وتبييض الأسنان؛ نوع من ليزر الديود وليزر Nd:YAG حصلت على الموافقة في علاج القرحات القلاعية، أيضا ليزر Er,Cr,YSGG رُخِّص لإزالة النخر وتحضير الحفر وتخريش الميناء، ليزر معين من ثاني أكسيد الركبون رخص لتبييض الأسنان، والتصريح لتطبيقات أخرى وأنواع ليزر أخرى قد تكون معلقة (قادمة أو بالانتظار).

يمكن للمارس السني أن يستعمل الليزر في تقنيات غير تلك الإستطبابات المصرح بها نظرا لأن FDA لا تنظم الممارسة السنية؛ كما يمكن أن يكون للمشافي والمعاهد برامج اعتماد خاصة لاستعمال الليزر في مرافقها؛ وقد أسست أدلة المقررات أو المناهج المنشورة معايير لتعليم الليزر السني.
إن مجال الاستعمال كما هو معرف في قانون الممارسة السنية والتدريب والخبرة السريرية للمعالج بالليزر السني هي العوامل الأولية التي ينبغي أن تقرر كيف يستعمل الجهاز الليزري.
أنواع الليزرات المستعملة في طب الأسنان :
نقدم هنا وصفا مختصرا لأجهزة الليزر المتوفرة التي لها تطبيقات سنية وسيسمى الليزر طبقا لوسطه الفعال وطول الموجة ونظام التوصيل ونظام التحريض وامتصاص النسج والتطبيقات السريرية.

ليزر الأرغون:

وهو ليزر وسطه الفعال هو غاز الأرغون ويتم نقل الموجة بألياف ضوئية بموجة مستمرة أو بنظام الموجة النابضة بواسطة البوابة وله طولين موجيين مرئيين بالعين البشرية 488 نانومتر الأزرق و 514 نانومتر الأخضر المزرق.
إن الانبعاث الليزري بموجة 488 نانومتر هو بالضبط الطول الموجي المطلوب لتفعيل مادة الكامفوروكوينون والتي هي البادئ الضوئي الأكثر استعمالا لإحداث التصلب الضوئي (التماثر) للراتنج في مواد ترميمات الكومبوزت، وإن استعمال ضوء الأرغون بدون تماس من أجل هذا الهدف يعطي وقت تصلب أقصر كثيرا بالمقارنة مع الضوء السني التقليدي إضافة إلى فائدة الحصول على كمية مركزة من الفوتونات لتأكيد وضمان تصلب مناسب للمادة، وهناك دراسات تشير إلى بعض الزيادة في قوة الراتنج المصلب بالليزر بالمقارنة مع ذلك المصلب بالضوء المرئي، ويمكن لليزر الأرغون أن يستعمل أيضا مع المواد السنية الأخرى مثل معجون الطبعات المحرض ضوئيا ومادة هلام التبييض المحرض بالضوء.

يتميز الطول الموجي 514 نانومتر من ليزر الأرغون بامتصاصه الأعظمي في الخضاب الأحمر، وبالتالي فإن النسج الحاوية على الهيموغلوبين والهيموسدرين والميلانين ستتفاعل بسرعة مع هذا الليزر وفي الواقع فإنه ليزر جراحي مفيد جدا مع إمكانيات ايقاف نزف ممتازة ويستعمل بالتماس مع النسج.
معالجة أمراض النسج الداعمة الالتهابية الحادة والآفات غزيرة التوعية الدموية مثل الورم الدموي hemangioma ستكون مناسبة جدا بليزر الأرغون.
إن كلا الطولين الموجيين لا يمتصان جيدا في النسج السنية الصلبة وذات امتصاص ضعيف جدا في الماء وضعف امتصاصه في الميناء والعاج مفيد عندما يستعمل لقطع وتشكيل النسج اللثوية لأنه لن يكون هناك تفاعل وبالتالي لن يحدث أذى لسطح السن خلال تلك الإجراءات، كما أن كلا الطوليين الموجيين يمكن أيضا أن يستعملا كمساعد في تحري النخور عندما يسلط ضوء ليزر الأرغون على السن فإن المناطق المصابة بالتسوس تظهر بلون أحمر برتقالي مُسْوَد وبسهولة تصبح قابلة للتمييز عن البنى السنية السليمة المجاورة.

ليزر الديود :

ذو وسط فعال صلب، وفي الحقيقة فإنه من ليزرات أشباه النواقل الصلبة والذي يستعمل تركيبا ما من الألمنيوم والغاليوم والأرسنايد لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية؛ الأطوال الموجية المتوفرة للاستعمال السني تتراوح من 800 نانومتر إلى 980 نانومتر متوضعة عند بداية طيف تحت الحمراء القريب غير المؤيَّن واللامرئي.
إن كل جهاز يطلق طاقة الليزر عبر |ألياف ضوئية كموجة مستمرة أو نظام النبض ذو البوابة يتم استعماله في العادة بالتماس مع النسج؛ ويحتاج الليف الضوئي إلى أن يخترق cleaved حيث يتم إعداده قبل الاستعمال البدئي وأحيانا أثناء العمل أو الإجراء لضمان عمل مرضٍ لليزر، وهناك رؤوس شبه زجاجية متوفرة يمكن أن توضع عند نهاية الليف من أجل تطبيقات محددة. إن معدل الطول الموجي لليزر الديود يضعه في قسم الإشعاع تحت الأحمر اللامرئي غير المؤيِّن من الطيف الكهرومغناطيسي.
جميع الأطوال الموجية لليزر الديود تكون عالية الامتصاص كما هو مع الأرغون من قبل النسج حاوية الخضاب pigmented بالرغم من أن الإرقاء لا يكون بنفس السرعة تماما التي مع ليزر الأرغون وهذه الليزرات ضعيفة الامتصاص نسبيا من البنى السنية ولذا فإن جراحة النسج اللينة (الرخوة) يمكن أن تجرى بشكل آمن في الجوار القريب (الملاصق) للعاج والميناء والملاط.
إن الديود هو ليزر جراحي ممتاز للنسج الرخوة ويستطب لقطع وإرقاء النزف (تخثير) في اللثة والمخاطية وفي تجريف النسج الرخوة والميزاب اللثوي sulcular debridement ويجب أخذ الحذر عند استعمال نظام الانبعاث المستمر بسبب الارتفاع الحراري السريع في النسج المستهدفة.
الفائدة الرئيسية لليزرات الديود هي أنها واحدة من الأجهزة أو الأدوات الأصغر حجما وأجهزته سهلة الحمل ومدمجة (مضغوطةcompact) وقابلة للتحريك بسهولة مع وقت إعداد أو تهيئة أصغري وهي الليزرات الأقل سعرا المتوفرة حاليا.

ليزر Nd:YAG :

ذو وسط فعال صلب من كريستال اليوتريوم ألومينيوم غارنيت معالجا بالنيوديميوم وينقل عبر ألياف ضوئية بنظام النبض حر التشغيل ويستعمل في الأغلب الأعم بالتماس مع النسج، وهوأول ليزر يصمم بشكل خاص لطب الأسنان وهو الليزر الأكثر انتشارا أو توفرا في السوق، ويبلغ طول أمواج التحريض 1064 نانومتر بالقرب من الطيف غير المؤين اللامرئي لتحت الحمراء وذو امتصاص عال من النسج ذات الخضاب وتقريبا عشرة آلاف مرة أكثر امتصاصا في الماء من ليزر الأرغون؛ وبالإستفادة من طاقة الذروة العليا للتحريض النبضي حر التشغيل مع وقت طويل نسبيا لتبريد النسج فإن التطبيقات السريرية الشائعة هي في قطع وتخثير النسج الرخوة السنية مع إمكانية إرقاء جيدة، كما يسمح نظام النبض حر التشغيل للمعالج أيضا بمعالجة نسج رقيقة جدا أو قابلة للتقصف (التأذي) وذلك بإنقاص التجمع الحراري في المنطقة المحيطة.
إن طاقة ليزر Nd:YAG تمتص إلى حد ما من قبل النسج السنية الصلبة وهناك تفاعل قليل مع بنى السن السليمة مما يسمح لجراحة النسج الملاصقة للسن بأن تكون آمنة ودقيقة، وهناك عدد كبير من الدراسات المنشورة لحالات سريرية تظهر تحكم فعال بالأمراض حول السنية باستعمال هذا الليزر لتجريف الميزاب اللثوي debridement، وله أيضا تطبيقات سريرية مفيدة في تبخير الآفات النخرية السطحية المتلونة بدون إزالة الميناء السليمة المجاورة.
تستعمل الألياف هنا عادة بنهاية مكشوفة وبالتماس مع النسج، وخلال الاستعمال فإن نهاية الليف تحتاج لأن تخترق cleaved وتنظف وإلا فإن ضوء الليزر سيفقد فعاليته بسرعة وعندما يستعمل بدون تماس (النظام المركز أو الموجه defocused) فإن هذا الطول الموجي يمكن أن ينفذ عدة ملمترات داخل النسج الرخوة والذي يمكن أن يستعمل بشكل مفيد لإيصال طاقة الليزر إلى السطح الداخلي لآفة تقرحية على سبيل المثال.

ليزر Ho:YAG :

ليزر الهولميوم ياغ ذو وسط فعال صلب هو كرستال اليوتريوم ألومينيوم غارنيت ممزوجا مع الهولميوم ويتم إيصاله بالألياف الزجاجية بالتماس مع النسج بنظام النبض حر التشغبل؛ والأطوال المنتجة من هذا الليزر هي 2100 نانومتر وأيضا بالقرب من الطيف الإشعاعي غير المؤيِّن اللامرئي لتحت الحمراء، امتصاصه في الماء أكثر بمائة مرة من ليزر Nd:YAG ويستعمل بشكل أساسي في جراحة النسج الرخوة وبما أن النسج الرخوة تحوي كمية كبيرة من الماء فإن هذا الليزر يمكن أن يزيل تلك النسج بسرعة والليف البصري يقدم وصولا سهلا مع الدقة والإحكام والاسترجاعية الملموسة tactile feedback.
إن هذا الليزر ونظرا لامتصاصه الجيد في الماء ولكونه ينتج على نبضات فإن إزالة واستئصال النسج في منطقة الجراحة يمكن أن تتم بمعدل كاف والأذى الحراري المرافق يمكن تجنبه.

يكون معد ل النبض أو كمية النبضات في طاقة الليزرهنا كل ثانية هي أقل بالمقارنة مع ليزر Nd:YAG والقطع الناتج يمكن أن يكون بشكل ما ذو حواف مثلمة وسريريا فإن هذا يمكن فقط أن يتجلى على النسج الأكثر ليفية ولكن الشفاء الناتج سيظل مقبولا جدا والليف البصري (الضوئي) والمشابه لما هو في الديود وفي ليزر Nd:YAG يحتاج إلى أن ينظف ويفتح أو يشق بشكل دوري أثناء الجراحة.
إن ليزر الهولميوم ذو ألفة affinity ضعيفة للنسج حاوية الخضاب وأكثر من ذلك فإن قابليته لإيقاف النزف تصبح بالتالي أقل وذلك أيضا بسبب امتصاصيته الضعيفة في الهيموغلوبين والمواد المتلونة المشابهة الأخرى كما أن امتصاصه من بنى السن منخفضة جدا مما يسمح لجراحة النسج في الجوار الملاصق للميناء أو العاج أو الملاط بأن تتم بأمان ويستعمل الهولميوم في الغالب في جراحة المفصل المجهرية على المفصل الفكي الصدغي.
ليزر الإربيوم كروميوم واي ساغ Er,Cr.YSGG
(2790 نانو) وهو ليزر ذو وسط فعال من كريستال اليتريوم السكانديوم الغاليوم غارنيت الصلب والممزوج (المعامَل بِـ) كلٍ من الإربيوم والكروميوم.

ليزر Er:YAG :

(2940 نانو) وهو ذو وسط فعال من كريستال اليتريوم الألومنيوم غارنيت الصلب المعامل بالإربيوم؛ إن كلا هذين الطولين الموجيين هذا وسابقه يقع قريبا من منطقة حزمة وسط وجوار تحت الحمراء اللامرئي وغير المؤبِّن من الطيف وهذين الليزرين سيناقشا معا لخصائصهما المتشابهة.
خصائص ليزر الإربيوم كروميوم واي ساغ Er,Cr.YSGG و ليزر Er:YAG :
يقدم السوق العالمي أجهزة Er,YAG ذات طاقة ليزر منقولة (يتم توصيلها بواسطة) بموجه موجة مجوف من خلال ذراع مفصلية (ذات مفصل) أو في حزمة ألياف ضوئية أما جهازEr.Cr.YSGG فإن طاقته تقدم عبر ليف ضوئي؛ كلا الطولين الموجيين يتم إطلاقهما بنظام النبض حر التشغيل والتحدي التقني في بناء نظام الليف الضوئي يتولد من أن قياس الطول الموجي لا يمكن بسهولة أن ينقل عبر الجزيئات الزجاجية لذا فإن حزمة الليف الضوئي تكون مكلفة جدا ويمكن أن تُكْسَر.
تكون الألياف هنا مبردة بالهواء وأكبر قطرا مما ذكر في الليزرات الأخرى مما يجعل هذا النظام في التوصيل أقل مرونة بطريقة ما مما هو في الألياف الضوئية لأجهزة ليزر الأرغون والديود وليزرNd:YAG وليزر Ho:YAG؛ وتوجد هنا في نهاية الليف قبضة ونهاية زجاجية صغيرة القطر تركز طاقة الليزر للأسفل من أجل قياس جراحي ملائم وهو تقريبا نصف مكرون.
يكون لهذين الطولين الموجيين نفس الامتصاص الأعلى في الماء من كل الأطوال الموجية السنية ولهما أيضا انجذاب وألفة عالية جدا للهدروكسي أباتيت مع أن الإربيوم أعلى بـ 20% من الإربيوم كروميوم من هذه الناحية.

تربط طاقة الليزر بين جذور الماءات (الهدروكسي) في بلورات الأباتيت apatite crystal والماء المرتبط بالبنى البلوريةcrystalline في السن والتي تمتص طاقة الليزر بسهولة وتقبُّل readily؛ ويسبب تبخر الماء في الأسس المعدنية (الطبقات الداخلية mineral substrate) تمددا حجميا كبيرا وهذا التمدد يجعل المادة السطحية تنفجر بعيدا باتجاه جانبي ويقدم نظام النبض حر التشغيل طاقة الذروة لتسهيل التمدد الانفجاري؛ وتشير الدراسات المخبرية إلى أن درجة حرارة اللب للسن المعالج يمكن أن تتناقص عمليا بمقدار خمس درجات مئوية خلال المعالجة بالليزر.
تعتبر هذه الليزرات مثالية لإزالة النخر وتحضير السن عندما تستعمل مع الإرذاذ المائي وبالإضافة لذلك فإن بنى السن السليمة يمكن أن يحافظ عليها بشكل أفضل بينما المادة المتسوسة تزال (تستأصلablated) ويسمح ازدياد المحتوى المائي للنخور السنية بأن يتفاعل الليزر تفضيليا مع النسج المريضة.
ويمكن لسطح الميناء السليم أن يُكَيَّف modified بتعريضه لطاقة الليزر وذلك لزيادة التصاق المواد المرممة. إن الاستطبابات الحالية لاستعمال هذه الليزرات تملي علينا أن هذه الليزرات لا تستعمل لإزالة الأملغم أو المعادن الأخرى وعلى كلٍ فإن عدم التفاعل مع المعدن الثمين والبورسلان الملتحم معه تسمح للمارس بإزالة التسوسات المحيطة بهذه الترميمات بدون ضرر.

يمكن لهذين النوعين من الليزر أن يستأصلا بسرعة النسج اللينة بسبب محتواها المائي المرتفع وفي هذا النمط فإن الإرذاذ المائي يستعمل بشكل عادي لإيقاف تفاعلات النسج الصلبة ويتم استعمال إعدادات طاقة منخفضة وتكون قابلية إيقاف النزف محدودة على أية حال لأن الماء على سطح الدم في الموقع الجراحي سيتم تبخيره وليس هناك نفوذية عميقة لتقديم الحرارة اللازمة من أجل انكمش الأوعية السريع.
إن فوائد هذه الليزرات في طب الأسنان الترميمي هي أن الآفات النخرية في الجوار القريب للثة يمكن أن تعالج والنسج اللينة يمكن أن يعاد تشكيلها (رسم انحناءاتها) بنفس الأدوات وأكثر من ذلك فإن إبعاد النسج لكشف الزرعات آمن جدا بهذه الأطوال الموجية بما أن نقل الحرارة يكون أصغرياً أثناء العمل.

ليزر ثاني أكسيد الكربون:

ليزر ذو وسط فعال غازي ويجب أن يتم نقله عبر موجه موجة مجوف كالأنبوب بنظام نبض مستمر أو نبض بالبوابة وطول الموجة 10600 نانومتر (10.6مكرون) ما يجعله في نهاية وسط القسم غير المؤيِّن اللامرئي لتحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي.
يتم امتصاصه بشكل ممتاز من الماء تاليا فقط لسلسلة ليزرات الإربيوم وهو مزيل سريع جدا للنسج الرخوة وذو عمق نفوذ ضحل جدا في النسج وهذا له أهمية عند معالجة الآفات المخاطية كمثال، وبالإضافة لذلك فهو مفيد جدا في قطع النسج الليفية الكثيفة، ويتمتع بامتصاص أعظمي في الهدروكسي أباتيت بين جميع الليزرات السنية بحوالي ألف مرة أكثر من سلسلة الإربيوم، ونظرا لأن هذا الليزر كان واحدا من أول ما استعمل في الجراحة الطبية العامة فهناك الكثير من المواد المنشورة حول تقييم فعاليته.

إن ليزر ثاني أكسيد الكربون لا يمكن أن ينقل في ليف زجاجي وإنما ينقل في موجه موجة مجوف مع قبضة ليتم استعماله حيث تنتقل طاقة الليزر عبر موجه أو دليل الموجة وتسلط على الموقع الجراحي بنظام غير تماسي؛ ويشكل فقدان الإحساس الملموس أحد السيئات بالنسبة للجراح ولكن استئصال النسج يمكن أن يكون دقيقا جدا عند استعمل أسلو ب حذر careful technique؛ كما يمكن أن تعالج الآفات الكبرى بسهولة باستعمال حركة بسيطة للخلف والأمام وتسير الإجراءات بسرعة بما أنه لا حاجة لملامسة النسج.
إن تقنية نظام التوصيل الحالي تحد بطريقة ما من تطبيقاتها على النسج الصلبة ولكن مع تقدم البحث تظهر نتائج مرغوبة جدا (مفضلة) لتكييف السطح وتقوية ميناء السن لزيادة مقاومة النخر.

خاتمة:

نوقشت هنا الأساسيات العلمية والتأثيرات السريرية لِلِّيزرات السنية ومن المهم جدا للمارس السني أن يصبح متآلفا familiar مع هذه المبادئ وبعدها يختار الليزرات المناسبة للتطبيقات السريرية التي يريد (المطلوبة)، وبالرغم من أن هناك بعض التداخل في نموذج استجابة النسج فإن كل طول موجي له خواص محددة تنجز هدفا علاجيا محددا.

رد: الليزر وتطبيقاته في طب الأسنان .

بارك الله فيك على الموضوع