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λ=808 nm GaAlAsダイオードレーザー照射によるチタン表面への熱影響
Thermal effects of λ = 808 nm GaAlAs diode laser irradiation on different titanium surfaces.
PMID: 26423572 DOI: 10.1007/s10103-015-1801-y.
抄録
ダイオードレーザーは歯科用レーザー治療に広く使用されていますが、異なるチタンインプラント表面への熱効果についてはほとんど知られていません。すでに正常な体温より10℃上昇すると骨損傷を誘発し、骨統合を損なう可能性があるため、これは重要な問題である。本研究では、異なる設定とモダリティでλ=808 nmのダイオードレーザーを照射した際に、異なるチタン表面が経験する温度変化と表面変化を評価することを目的としています。TiUniteやアルマイトを含む様々な歯科インプラント表面を模した表面を持つチタンディスクに、接触モードと非接触モード、気流冷却の有無を問わずレーザー照射を行いました。設定は、連続波モードでは0.5～2.0W、パルス波モードでは10～45μJ、20kHz、5～20μsとした。この結果は、表面特性が照射に対する温度変化に顕著な影響を与えることを示している。歯科用インプラントの骨接合界面に対応するTiUnite表面は最も熱上昇の影響を受けやすく、インプラントカラーに対応する機械加工された表面は影響が少なかった。非接触モードでは、連続発振時には、温度は組織損傷のしきい値である50℃を超えて上昇した。表面変化の走査型電子顕微鏡による調査では、接触モードでのレーザー処理は、照射を行わなかった場合でも表面に傷が生じることが明らかになった。これらの知見は、インプラント表面へのダイオードレーザー照射の影響はチタンコーティングの物理的特徴に依存し、インプラント表面への熱的または物理的損傷を避けるためには、照射処理を慎重に選択しなければならないことを示している。
Diode lasers are widely used in dental laser treatment, but little is known about their thermal effects on different titanium implant surfaces. This is a key issue because already a 10 °C increase over the normal body temperature can induce bone injury and compromise osseo-integration. The present study aimed at evaluating the temperature changes and surface alterations experienced by different titanium surfaces upon irradiation with a λ = 808 nm diode laser with different settings and modalities. Titanium discs with surfaces mimicking different dental implant surfaces including TiUnite and anodized, machined surfaces were laser-irradiated in contact and non-contact mode, and with and without airflow cooling. Settings were 0.5-2.0 W for the continuous wave mode and 10-45 μJ, 20 kHz, 5-20 μs for the pulsed wave mode. The results show that the surface characteristics have a marked influence on temperature changes in response to irradiation. The TiUnite surface, corresponding to the osseous interface of dental implants, was the most susceptible to thermal rise, while the machined surfaces, corresponding to the implant collar, were less affected. In non-contact mode and upon continuous wave emission, the temperature rose above the 50 °C tissue damage threshold. Scanning electron microscopy investigation of surface alterations revealed that laser treatment in contact mode resulted in surface scratches even when no irradiation was performed. These findings indicate that the effects of diode laser irradiation on implant surfaces depend on physical features of the titanium coating and that in order to avoid thermal or physical damage to implant surface the irradiation treatment has to be carefully selected.