Non-invasieve verwijdering van keramische facings met ultrasnelle lasers

Wanneer keramische facings aan vervanging toe zijn, worden ze meestal verwijderd met diamantboren. Dit is tijdrovend, technisch uitdagend en kan schade aan het onderliggende gebitselement veroorzaken. Bestaande lasersystemen, zoals Er:YAG, proberen dit te vergemakkelijken via fotothermische processen: water absorbeert de laserenergie en geleidt deze als hitte naar het cement, waardoor de hechtsterkte afneemt. Nadeel is dat de hitte de volledige facing doorkruist, met risico op schade aan de vitale pulpa. Ultrasnelle lasers (femtoseconde- of picoseconde-lasers) bieden een innovatieve oplossing: extreem korte pulsen kunnen de lijmlaag op microschaal modificeren zonder overmatige hitte. Lin et al. (2026) onderzochten in vitro hoe laserparameters de pulpatemperatuur en hechtsterktereductie beïnvloeden bij het verwijderen van keramische facings.

Materiaal en methode

In dit laboratoriumonderzoek werden keramische facings (IPS e.max CAD) bevestigd op menselijke gebitselementen. Nadat de keramische facings waren voorbehandeld met 5% waterstoffluoride en de gebitselementen waren geëtst met fosforzuur, werden deze gecementeerd met een duaalhardend composietcement (Variolink N). Voor de verwijdering werd een ultrasnel lasersysteem (TruMicro2020) gebruikt. In dit onderzoek werd geen vergelijking gemaakt met andere lasersystemen, zoals een Er:YAG-laser. In plaats daarvan werden verschillende instellingen van de ultrasnelle laser, zoals variaties in vermogen, defocussering en pulsduur, met elkaar vergeleken. Voor de bepaling van de benodigde treksterkte werd gebruikgemaakt van een controlegroep zonder laserbehandeling. Daarnaast werd de microstructuur van gebitselementen uit de lasergroep vergeleken met die van onbehandelde gebitselementen om mogelijke schade te beoordelen. Doordat keramische facings bij een golflengte van 1.030 nm een lage absorptie hebben, wordt de laserenergie aan het oppervlak niet in hitte omgezet, maar grotendeels door het materiaal doorgelaten. Hierdoor dringen de laserstralen met minimaal energieverlies door de keramiek heen om hun kracht heel gericht in de onderliggende cementlaag af te geven. Om de effectiviteit en veiligheid nauwkeurig vast te leggen, werd de temperatuur in de pulpakamer gemonitord, werd gekeken naar de treksterkte die nodig was om de facing van het gebitselement te verwijderen (controlegroep: geen laserbehandeling) en werd tot slot onder scanning-elektronenmicroscoop (SEM) gekeken naar de mogelijke schade in het glazuur of dentine.

Resultaten

De afschuifsterkte bedroeg bij een laservermogen van 1,0 W gemiddeld 10,5 ± 1,0 MPa. Naarmate het vermogen toenam of de laser direct op de cementlaag werd gefocust, daalde de hechtsterkte significant (p < 0,05) naar een gemiddelde van 2,8 ± 0,7 MPa. De fractuur trad consistent op binnen de lijmlaag (adhesieve fractuur), waardoor de onderliggende tandstructuur werd gespaard. Analyse van de SEM-beelden bevestigde dat het oppervlak van het glazuur en dentine na laserverwijdering geen waarneembare verschillen vertoonde ten opzichte van onbehandelde gebitselementen. Bij een output van 2,0 W en een puls van 1 picoseconde bleef de temperatuur in de pulpakamer tijdens de verwijdering consistent onder de kritieke veiligheidsdrempel van 42,5 °C.

Beschouwing

Dit onderzoek onderstreept de potentie van de inzet van ultrasnelle lasers in de mondzorgpraktijk. De techniek kan een oplossing bieden voor de huidige uitdagingen bij het verwijderen van facings. Waar mechanisch boren vaak gepaard gaat met verlies van gezond weefsel, biedt deze techniek een ‘biologisch vriendelijk’ alternatief. Er zijn twee mechanismen waardoor de cementlaag met laser wordt verzwakt. Dit gebeurt ten eerste via carbonisatie. Dit proces treedt op wanneer de laserhitte de chemische verbindingen (C-C en C-O) in het composietcement verbreekt. Ten tweede via micro-explosies: door de laserstraal specifiek te focussen, ontstaan er lokale micro-expansies en schokgolven in de cementlaag. Wat betreft de generaliseerbaarheid moet worden opgemerkt dat het een hier in-vitrostudie op humane gebitselementen betreft; in de klinische realiteit kunnen factoren als speeksel en patiëntbewegingen de laserfocus beïnvloeden. Ook speelt in een klinische setting de doorbloeding van de pulpa een rol. Hoewel dit de laserfocus niet direct beïnvloedt, beschrijven Lau et al. (2023) dat de pulpale microcirculatie fungeert als een fysiologisch koelsysteem waarbij de bloeddoorstroming als een zogenoemde heat sink werkt om overtollige warmte af te voeren. Als gevolg van dit mechanisme stelden Runnacles et al. (2019) vast dat in-vitromodellen de werkelijke temperatuurstijging in de pulpa overschatten, aangezien deze complexe fysiologische regulatie in een laboratoriumopstelling ontbreekt. De thermische veiligheid zal in de klinische praktijk dan ook waarschijnlijk gunstiger uitvallen dan in deze in-vitrostudie, waar de warmte minder effectief kan worden afgevoerd. De gebruikte apparatuur is daarnaast een laboratoriumprototype en de hoge aanschaf- en onderhoudskosten van ultrasnelle lasersystemen vormen een drempel voor een algemene praktijk.

Door de extreem korte pulsduur van ultrasnelle lasers wordt oververhitting van het omliggende weefsel geminimaliseerd, wat de veiligheid voor de pulpa vergroot ten opzichte van traditionele lasers. In deze studie werd gebruikgemaakt van een in-vitromodel met thermokoppels en bleef de intrapulpale temperatuur bij geoptimaliseerde parameters onder de kritische veiligheidsgrens van 42,5 °C. Dit gunstige thermische profiel wordt verklaard door het feit dat de pulsduur korter is dan de zogenoemde electron-lattice coupling time (ongeveer 20 ps), waardoor energie sneller in de adhesieflaag wordt gedeponeerd dan dat hitte naar de dentine kan geleiden.

Wanneer dit wordt vergeleken met traditionele Er:YAG-lasers in methodologisch vergelijkbare opstellingen, vallen enkele verschillen op. AlBalkhi et al. (2018) onderzochten debonding van porseleinen facings met een Er:YAG-laser en vonden een gemiddelde temperatuurstijging van 2,9-4,2 °C. Hoewel deze waarden binnen de veiligheidsmarge van 5,5 °C blijven, is het mechanisme bij de Er:YAG-laser primair fotothermisch, waarbij waterabsorptie in het cement voor debonding zorgt. In een studie naar het verwijderen van adhesiefresten door Amasyalı et al. (2019) werd bij gebruik van een Er:YAG-laser, met water- en luchtkoeling, zelfs een temperatuurdaling van -2 °C waargenomen, terwijl traditionele roterende instrumenten in dezelfde opstelling een stijging van circa 8 °C veroorzaakten. Hoewel beide lasersystemen veilig kunnen worden ingezet mits de juiste parameters worden gehanteerd, biedt de ultrasnelle laser door zijn niet-lineaire absorptie en kleinere door hitte beïnvloede zone een preciezere energieafgifte met een potentieel lager risico op cumulatieve thermische schade.