CC BY
62
6. Hoo Yann Seong, Zanariah Abdul Majid, Fudziah Ismail Solving Second-Order Delay Differential Equations by Direct Adams-Moulton Method // Volume 2013, 2013. Article ID 261240. 7 p.
ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ДИАГНОСТИКЕ
КАРИЕСА Гришай В.С.
Гришай Вероника Сергеевна - магистрант, направление: биотехнические системы и технологии, кафедра физики и информационных систем, физико-технический факультет, Кубанский государственный университет, г. Краснодар
Аннотация: применение лазеров в медицине началось на самом раннем этапе развития лазерной техники, практически сразу после изобретения лазеров. К настоящему времени круг применений лазерного излучения вырос настолько, что можно говорить о появлении отдельного направления науки и техники - лазерной медицины. Сегодня развитие лазерной медицины идет по трем основным направлениям: лазерная диагностика, лазерная терапия и лазерная хирургия.
Ключевые слова: лазер, Er:YAG, CO2, доплеровская флоуметрия, кариес, эмаль, дентин.
Лазеры в стоматологии используются для диагностики, обработки твёрдых и мягких тканей полости рта.
Результат воздействия лазерного излучения на биологические ткани зависит от строения и оптико-физических свойств тканей, а также от спектральных, пространственно-энергетических и временных характеристик лазерного излучения. Очевидно, что грамотное применение лазеров в стоматологии невозможно без этих знаний.
Лазеры в диагностике кариеса
Анализ параметров рассеянного биотканью оптического сигнала лежит в основе многих современных методов диагностики, в том числе в стоматологии.
Отражённый эмалью оптический сигнал содержит диффузную и зеркальную компоненты. Зеркальная компонента формируется за счёт отражения поверхностью, а диффузная за счёт отражения света объёмом интактной (здоровой) эмали. Метод светорассеяния предусматривает измерение интенсивности рассеяния света назад (диффузного отражения) при падении на эмаль светового пучка. По величине отражённого света судят о степени поражения. В стадии мелового пятна малая толщина кариозного поражения не позволяет прошедшему через него свету существенно понизить свою интенсивность, что затрудняет диагностику. Если меловое пятно находится под источником света, то рассеяние на нём повышает суммарную интенсивность диффузной компоненты отражённого эмалью сигнала [1]. Очень часто значительная интенсивность зеркальной компоненты, а также низкие рассеивающие свойства мелового пятна в совокупности со значительной глубиной его залегания (между поверхностью эмали и меловым пятном существует объём ткани, который, с одной стороны, рассеивает, а с другой, ослабляет свет, падающий на меловое пятно) приводят к тому, что наличие или отсутствие дополнительного вклада рассеяния от мелового пятна в интенсивность суммарного отражённого сигнала трудно различимо. Для оценки рассеяния света от поверхности эмали используется волоконно-оптическая измерительная головка, состоящая из двух пучков оптических волокон. Пучки образуют Y-образный волоконно-оптический зонд с одним общим торцом, который приводят в контакт с исследуемой поверхностью зуба. Раздельные торцы предназначены для ввода излучения источника и для подачи отражённого света к фотоприёмнику (рис. 1).
46 световодов ____________7
0=0.07 мм / I ввод излучения
Рис. 1. Схема устройства для оценки рассеяния света эмалью зуба
Следует отметить, что описанное выше устройство для количественного оптического метода диагностики начального кариеса в силу своей конструкции предусматривает регистрацию полного отражения света от поверхности эмали без выделения отдельных компонент отражения.
Люминесцентные методы диагностики кариеса
Лазерная флуоресцентная диагностика свойств пораженных кариесом и здоровых тканей зуба. Попадающий на тело свет может рассеиваться, поглощаться, отражаться и флюоресцировать. Флюоресценция - это кратковременная люминесценция, затухающая в течение секунд после прекращения ультрафиолетового облучения.
Впервые способность зуба люминесцировать при ультрафиолетовом облучении была замечена в 1928 г. [2]. При этом отмечалось, что здоровые ткани зуба люминесцируют бело-голубым светом, а в участках, поражённых кариесом, люминесценция отсутствует. Так же было показано, что дентин зуба люминесцирует ярче, чем эмаль. После кипячения эмали и дентина в концентрированном растворе №ОН люминесценция не выявлялась, из чего следовало, что люминесценция связана с органическим матриксом твёрдых тканей.
С 1950-х годов разными авторами из дентина были выделены различные флюорофоры органической природы, а также были получены данные об изменении спектров флюоресценции кариозного дентина.
Видимая люминесценция твёрдых тканей зуба может быть получена при использовании видимого света как источника возбуждения. При этом спектр люминесценции смещён в красную сторону. Данный эффект был положен в основу ранней диагностики начального кариеса с использованием некогерентных и непрерывных лазерных источников коротковолновой видимой части спектра. Применение лазерных источников благодаря их яркости позволяло оценивать поражение визуально при обычном внешнем освещении [3]. Облучение здоровой эмали аргоновым лазером с длиной волны 0.488 мкм вызывало её люминесценцию жёлтым светом. Для визуальной оценки использовался фильтр, пропускающий свет с длиной волны более 0.540 мкм. Участок эмали, поражённый начальным кариесом, выглядел тёмным пятном на жёлтом фоне из-за экранирующего действия на свет, проходящий в прямом и обратном направлении (рис. 2). Темнота пятна обусловлена блокированием света, исходящего от люминесцирующего дентина. При этом отражённый пятном свет источника блокируется фильтром, через который рассматривают зуб.
Рис. 2. Схема визуальной оценки люминесценции зуба: 1 — аргоновый лазер; 2 — линза; 3 — светофильтр
Такая же схема применялась при использовании некогерентного источника с длиной волны менее 0.4345 мкм. Возбуждающее излучение подводилось к зубу с помощью волоконного световода, а оценка люминесценции проводилась визуально через фильтр, поглощающий излучение в диапазоне длин волн, испускаемых источником. Для возбуждения флуоресценции успешно используется красный свет (Х=0.638 мкм и 0.655 мкм) [4]. Заключение
Проведя анализ существующих методов применения лазеров стоматологии, можно сделать следующие выводы: лазерная стоматология на протяжении последних десяти лет является одним из перспективных и бурно развивающихся направлений лазерной медицины и техники, способность высокоинтенсивного лазерного излучения производить деструкцию твёрдых и мягких биотканей нашла своё применение в хирургической стоматологии мягких тканей и твердых тканей зуба.
Интерес к лазерам определяется возможностью реализации ряда преимуществ по сравнению с классическим инструментарием, а именно: локальность воздействия, безопасность, точность и быстрота отсутствие нежелательных эффектов, ограниченное применение анестетиков - все это позволяет осуществлять щадящее и безболезненное лечение, ускорение сроков лечения.
Список литературы
1. Беликов А.В. Лазеры в стоматологии (Часть 1) / А.В. Беликов, В.Н. Грисимов, А.В. Скрипник, К.В. Шатилова. СПб: Университет ИТМО, 2015. 108 с.
2. Гайворонский И.В. Анатомия зубов человека. Учебное пособие / И.В. Гайворонский, Т.Б. Петрова. СПб: ЭЛДИ-СПБ, 2005. 56 с.
3. Беликов А.В. Исследование взаимодействия оптического излучения с элементами лазерных систем и биологическими объектами. Лазерная модификация поверхности зуба человека / А.В. Беликов, В.Б. Карасев, А.Е. Пушкарева // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2006. № 30. С. 56-64.
4. Логинова Н.К. Лазерная доплерография пульпы зуба / Н.К. Логинова - ФГУ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Росмедтехнологий». Москва, 2008. 17 с.
