لیزر دندانپزشکی (Dental Laser):

دستگاه‌های لیزر دندانپزشکی می‌توانند در بسیاری از درمان‌ها در دندانپزشکی با ایمنی بیشتر و دوره نقاهت کمتر به کمک دندانپزشک بیایند. کاربرد لیزر دندانپزشکی به دو گروه بافت نرم (Soft tissue) و بافت سخت (Hard tissue) تقسیم‌بندی می‌شوند که انتخاب دستگاه‌های موجود مانند دایود لیزر (Diode laser)، ایربیوم لیزر (Erbium laser) و یا لیزرهای دیگر بر اساس نیاز دندانپزشک که منوط به نوع درمانی که انجام خواهد گرفت انتخاب می‌شوند لیزرهای دندانپزشکی را می‌توان بهترین دستیار دندانپزشک در تجهیزات دندانپزشکی نام برد . فهرستی از کاربردهای لیزر به قرار زیر می‌باشد:

Surgery, Frenectomy, Hemostasis, Apicoectomy, Bacterial infections [herpes, aphthous ulcers], Bleaching, Soft laser therapy [LLLT], Caries removal, Osteoplasty, Gingivectomy, Cavity preparation, Calculus removal, Laser etching, Implant dentistry.

لیزر (Laser) معادل Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation و این واژه در سال ۱۹۵۹ توسط گوردن کولد ابداع شد و معادل تقویت نور توسط تابش پرتو القایی است.

لیزر چگونه تولید می‌گردد؟

می‌توان با مدل ساده بوهر این پرسش را در حد امکان پاسخ داد. برانگیختی و گسیل یا انتشار، هنگامی که یک الکترون برانگیخته شده در سطح انرژی بالاتری قرار می‌گیرد  فقط زمان محدودی در آنجا خواهد ماند و به فضای خالی در سطح انرژی پایین تر گسیل خواهد شد. این که الکترون تا چه حد در حالت برانگیختگی باقی می‌ماند، به ویژگی‌های هر عنصر یا ملکول بستگی دارد. و این گسیل می تواند گسیل خود به خودی باشد و یا گسیل تحریک شده باشد. گسیل تحریک شده در تولید لیزر اهمیت اساسی دارد. (ما برای انتقال الکترون به مدار (اربیت) بالاتر صرفا به نوعی انرژی نیاز داریم) 

هنگامی که الکترون به مدار پایین تر بر می‌گردد طبق قانون بقای انرژی، اختلاف انرژی سطح بالاتر E2 با سطح پایین‌تر E1 مقداری انرژی است که به حالت دیگر انرژی تبدیل می‌گردد. یکی از اشکال ممکن این انرژی تولد فوتون جدید می‌باشد که دقیقا دارای این اختلاف انرژی بوده E2-E1 و انرژی hf خود و در نتیجه فرکانس خود را نیز تعیین می‌نماید. 

(hf انرژی فوتن است معادل فاصله بین دو سطح از سطوح فراوان انرژی اتم است که h ثابت پلانک نام دارد و ۶٫۶۰۶ ضرب در ده به توان منفی 34 و f بسامد نور است.) 

همانطور که در ابتدا ذکر شد، حروف سرواژه لیزر معادل Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation می‌باشند. بنابراین گسیل تحریک شده برای لیزر آن قدر اهمیت دارد که بخشی از نام آن را SE تشکیل می‌دهد. ما درگسیل تحریک شده نیز با حروف LA (تقویت نور) مواجه می‌شویم: هنگامی که یک فوتون به یک اتم تحریک شده برخورد می‌کند، انرژی آن را استخراج می‌کند و فوتون دوم ایجاد می‌گردد، به این ترتیب از یک فوتون دو فوتون بو جود می‌آید: این همان تقویت نور است. 

بنابراین ما تا کنون مسیر پیموده شده تا LASE را درک کردیم. هنوز R باقی مانده است…چنانچه ما یک بخش خاص دیگر (resonator) را اضافه نموده و گسیل تابش را در مقیاس ماکروسکوپی به طور منظم ایجاد نماییم، در آن صورت ما R گم شده را خواهیم یافت. 

درون دستگاه لیزر: لیزر به عنوان دستگاه ماکروسکوپی همواره از سه جز تشکیل می‌شود. چنانچه هر یک از اجزا وجود نداشته باشد آن دستگاه دیگر لیزر نیست. این اجزا عبارتند از ۱- مدیوم فعال ۲- منبع پمپ ۳- و یک تشدید کننده یا رزوناتور 

برای آنکه دستگاه لیزر نوع معینی از اشعه را تابش دهد، باید وضعیتی ایجاد نماییم که در آن گسیل تحریک شده رخ دهد. برای ایجاد گسیل تحریک شده ما به ماده یا مدیومی نیاز داریم که از نظر انرژی برانگیخته باشد یا به عبارت دیگر الکترون در مدارهای بالاتر قرار گرته باشند. این ماده فعال مدیوم فعال نامیده می‌شود. لیزر همیشه بر اساس مدیوم فعال خود نام گذاری می‌شود و این جز تعیین کننده لیزر می‌باشد. علاوه بر این مدیوم فعال طول موج یا طول موج‌های ممکن لیزر را تعیین می‌کند. 

البته مدیوم فعال به تنهایی برای ایجاد لیزر کفایت نمی‌کند. ما به الکترون‌هایی نیاز داریم که بتواند از وضعیت انرژی برانگیخته شده به وضعیت انرژی پایه «سقوط» نمایند. برای آنکه این اتفاق رخ دهد، الکترون‌ها باید ابتدا تحریک شوند، به عبارت دیگر به وضعیت انرژی بالاتر مناسب «جهش» نمایند. ما به این وضعیت در صورتی دست می‌یابیم که به مدیوم فعال انرژی بدهیم. به زبان تخصصی گفته می‌شود که انرژی به مدیوم فعال پمپاژ می‌شود. به این ترتیب منبع پمپ به عنوان جز مهمی برای برانگیختگی به میان می‌آید. 

لیزر‌ها با توجه به منبع تولید لیزر (مدیوم) و آلاینده‌های مورد نظر نام‌گذاری می‌شوند.بطور مثال YAG یا YSGG دو کریستال میزبان مختلف می‌باشند. برای YAG در اینجا Y3AL5O12 است که به شکل گارنت تبلور یافته است. آلاینده‌های مورد نظر مانند اربیم با نشان شیمیایی Er بصورت یون‌های Er³ ᶧ به جای ایتریم  در کریستال بلور اضافه می‌گردد. که این اضافه کردن آلاییدن نامیده شده و با دو نقطه در نام لیزر نشان داده می‌شود. در واقع یک کریستال واقعا خالص را با یون‌های خارجی دلخواه “می‌آلایند” تا کریستال لیزری ایجاد نموده و در نتیجه بتوانند طول موج‌های لیزری مختلفی را تولید نمایند. 

هنوز یک جز که لیزر را به لیزر تبدیل می‌سازد، کم است. در یک مدیوم برانگیخته و به عبارت دیگر مدیوم فعال پمپاژ شده، ما با الکترون‌های بسیاری در وضعیت انرژی مناسب و بالاتر E2 مواجه می‌گردیم. البته ما هنوز اشعه لیزر نداریم. پیش از آن باید وسیله‌ای دیگری وجود داشته باشد که این گسیل ها را کنترل نماید برای جلوگیری از گسیل های خود به خودی، و برای جلوگیری از این عمل تنها در صورتی که ما کریستال را داخل یک رزناتور قرار دهیم، پرتو ایجاد می‌گردد. رزناتور در ساده ترین شکل خود از دو آیینه تشکیل شده است که دقیقا روبروی یکدیگر قرار دارند. ممکن است آیینه‌ها دارای شکل یا انحنای متفاوتی نسبت به یکدیگر باشند و یا فقط همان گونه که از آیینه اصلاح در ذهن داریم، تخت باشد. ما بین این آیینه ها کریستال لیزری قرار می‌دهیم. ما خط اتصال فرضی عبور کرده از وسط آیینه‌ها و محور کریستال را محور لیزر یا محور اپتیک می‌نامیم. 

 از مهمترین تاثیرات متقابلی که یک فوتون در مسیر خود در یک بافت بیولوژیک می‌تواند تجربه نماید، در زیر فهرست گردیده است: 

1. فوتون بطور مستقیم در سطح یک ماده منکعس می‌گردد. این بدان معنی است که انرژی فوتون در بافت نفوذی نخواهد داشت و با همان زاویه‌ تابش، بازتابش پیدا خواهد کرد. این فرایند را انعکاس فرنل می‌نامند. 

2. فوتون می‌تواند بدون تاثیر متقابل دیگر به راحتی به داخل ماده نفوذ نماید. در این حالت نیز هیچ گونه انرژی به ماده منتقل نمی‌گردد. این فرایند را انتقال تنظیم شده می‌نامند. 

3. ممکن است فوتون پراکنده گردد. هنگامی که فوتون در سلول ها یا اجزای سلول تغییر جهت می‌دهد، این تغییرات کما بیش تصادفی می‌باشد (به ماده بستگی دارد). در این حالت نیز انرژی انتقال نمی‌گردد. این فرآیند را راه رفتن مست (drunk walk) می‌نامند. 

4. و در نهایت به جذب می‌رسیم. فوتون، یکی از فرکانسهای طبیعی یک مولکول بیولوژیک را دارا بوده و توسط آن جذب شده و در نتیجه انرژی آن به این مولکول منتقل شده و در موجب برانگیختگی می‌گردد. این مورد از تاثیر در استفاده از لیزر کاربرد دارد.  

در دندانپزشکی بطور مثال بافت سخت مانند استخوان، عاج و مینای دندان از ۴۰ درصد آب و ۲۳ درصد هیدروکسی آپاتیت (در مورد استخوان) یا ۲۵ و ۴۵ درصد (در مورد عاج دندان) و ۱۲ تا ۸۶ درصد در مورد مینای دندان تشکیل شده است. بافت پوسیده بر حسب وضعیت حتی تا بیش از ۵۰ درصد حاوی آب می‌باشد. طول موج‌های مناسب که دارای قابلیت جذب بالا به میزان کافی در آب باشند، بین ۲۷۰۰ و ۳۱۰۰ نانومتر می‌باشند. لیزرهای موفق از نظر تجاری در این طیف عبارتند از Er:YAG (2,940 nm) و Er,Cr:YSGG (2,780 nm). 

در صورت تهیه لیزر شما با پارامترهایی آشنا خواهید شد که با تغییرات در این پارامترها درمان‌های مختلفی را می توان انجام داد. بطور مثال پارمترهای خاص برای تراش پوسیدگی دندان، در صفحه نمایش لیزر یربیم تنظیم گردیده است: انرژی پالس 300 میلی ژول، نرخ تکرار 20 هرتز، و مدت زمان پالس 300 میکرو ثانیه. البته ۳۰۰ میلی ژول بهترین گزینه نیست اما اجازه بدهید با آن آغاز کنیم. 

این بدان معناست که لیزر شما بصورت پالسی کار می‌کند، ۲۰ پالس مجزا در هر ثانیه دارد و هر پالس ۳۰۰ میلی ژول انرژی دارد. ویژگی‌های بافت به خصوص میزان آب در بافت و ضریب ثابت جذب مرتبط با آن به طور قابل توجهی در توزیع مکانی انرژی تاثیر گذارند. 

سعی شد در مطالب فوق، شروعی را در زمینه لیزر دندانپزشکی داشته باشیم. با توجه به این که تمامی مبحث لیزر در این مقال نمی گنجد، لذا با توجه به کتاب های نوشته و ترجمه شده در این زمینه و دوره‌های آموزشی متعدد، راه  برای کسب اطلاعات بیشتر باز شده است. 

پیشنهاد ما برای شما در مورد تهیه لیزر دنداپزشکی این است که قبل از خرید لیزر دندانپزشکی در دوره‌های آموزشی لیزر در دندانپزشکی شرکت بفرمایید و اطلاعات کامل از لیزر و نوع درمان‌ها کسب نمایید و در زمینه خرید تجهیزات با چند تن از کارشناسان فروش کمپانی‌های مختلف مشورت بفرمایید که دستگاه را با توجه به نیاز مطب و یا کلینک خود تهیه فرمایید. 

یکی از کتاب های بسیار مفید در این زمینه “اصول دندانپزشکی به کمک لیزر” نوشته رنه فرانتس با پیشگفتار پورفسور نوربرت گوتکنشت با ترجمه جناب آقای دکتر علیرضا فلاح و جناب آقای دکتر علیرضا میرزایی و جناب آقای دکتر مهران همتی