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Interações Tissulares e Efeitos Biológicos

Após um feixe de laser ser produzido, ele tem como alvo o tecido para realizar uma tarefa específica. À medida que a energia atinge a interface biológica, uma das quatro interações ocorrerá; reflexão, transmissão, dispersão ou absorção.

  • Absorção – Moléculas específicas no tecido conhecidas como cromóforos absorvem os fótons. A energia luminosa é então convertida em outras formas de energia para realizar a tarefa.
  • Reflexão – O feixe de laser é refletido na superfície sem penetração ou interação. A reflexão geralmente é um efeito indesejado, mas um exemplo útil de reflexão é encontrado quando os lasers de érbio refletem o titânio, possibilitando o aparo seguro da gengiva ao redor dos pilares dos implantes.
  • Transmissão – A energia do laser pode passar pelos tecidos superficiais interagindo com áreas mais profundas. A cirurgia de retina é um exemplo; o laser passa através do cristalino para tratar a retina. A penetração mais profunda observada com Nd:YAG e lasers de diodo também é um exemplo de transmissão de tecidos.
  • Dispersão – Quando a energia do laser entra no tecido alvo, ele se espalhará em várias direções. Este fenômeno geralmente não é útil, mas pode ajudar em determinadas propriedades bioestimulativas de comprimentos de onda.
Figura 6. As quatro interações do tecido.
Esta imagem apresenta as quatro interações laser/tecido: absorção, transmissão, dispersão e reflexão.

A absorção é a interação mais importante. Cada comprimento de onda tem cromóforos específicos que absorvem sua energia. Essa energia absorvida é convertida em energia térmica e / ou mecânica usada para executar o trabalho desejado. Os lasers infravermelhos próximos, como os diodos e os Nd:YAG, são absorvidos principalmente por pigmentos como a hemoglobina e a melanina. Os lasers de érbio e CO2 são predominantemente absorvidos pela água e pela hidroxiapatita. Os comprimentos de onda mais curtos, quase infravermelhos, dos diodos e dos lasers Nd:YAG também penetram no tecido mais profundamente do que os comprimentos de onda infravermelhos mais longos e médios dos lasers de érbio e CO2 lasers.

Figura 7. Cromóforos.
Esta imagem apresenta um gráfico mostrando os comprimentos de onda dos quatro lasers odontológicos mais comuns e onde ocorrem no espectro eletromagnético.
Os comprimentos de onda dos quatro lasers odontológicos mais comuns são mostrados onde ocorrem no espectro eletromagnético. Todos estão na parte infravermelha não ionizante do espectro. Os padrões de absorção da água do cromóforo, da melanina e da hemoglobina são sobrepostos no gráfico. Essa absorção é o que converte a energia da luz em energia térmica e/ou mecânica para realizar o trabalho.

Existem cinco tipos importantes de efeitos biológicos que podem ocorrer quando os fótons do laser entram no tecido: fluorescência, fototérmica, fotodisruptiva, fotoquímica e fotobiomodulação.

  • fluorescência ocorre quando a estrutura dentária ativamente cariada é exposta ao comprimento de onda visível de 655 nm do dispositivo de diagnóstico Diagnodent. A quantidade de fluorescência está relacionada com o tamanho da lesão, e essa informação é útil para diagnosticar e tratar lesões precoces de cárie.
  • Efeitos fototérmicos ocorrem quando os cromóforos absorvem a energia do laser e o calor é gerado. Este calor é usado para realizar trabalhos como incisão de tecidos ou coagulação do sangue. Interações fototérmicas predominam quando a maioria dos procedimentos de tecidos moles é realizada com lasers odontológicos. A ablação fototérmica também está em ação quando os lasers de CO2 são usados nos dentes à medida que o tecido duro é vaporizado durante a remoção. O calor é gerado durante estes procedimentos e deve-se tomar muito cuidado para evitar danos térmicos aos tecidos.
  • Efeitos fotodisruptivos (ou fotoacústicos) podem ser um pouco mais difíceis de entender. Os tecidos duros são removidos através de um processo conhecido como ablação fotodisruptiva. Disparos de luz laser de pulsos curtos com potência extremamente alta interagem com a água no tecido e a partir da peça de mão causando rápida expansão térmica das moléculas de água. Isso causa uma onda de choque acústico termomecânica que é capaz de romper as matrizes de esmalte e ósseas com bastante eficiência. A alta eficiência de ablação dos lasers de érbio resulta dessas micro-explosões de água de tecido superaquecido na qual sua energia de laser é predominantemente absorvida. Assim, o dente e o osso não são vaporizados, mas pulverizados por meio de processo de ablação fotomecânico. Essa onda de choque cria o som de estalo distinto ouvido durante o uso do laser de érbio. Danos térmicos são muito improváveis, já que quase nenhum calor residual é criado quando usado adequadamente, particularmente quando o conceito de relaxamento térmico é considerado.
  • Reações fotoquímicas ocorrem quando a energia do fóton causa uma reação química. Estas reações estão implicadas em alguns dos efeitos benéficos encontrados na bioestimulação discutida adiante.
  • Fotobiomodulação ou Bioestimulação refere-se à capacidade do laser de acelerar a cicatrização, aumentar a circulação, reduzir o edema e minimizar a dor. Muitos estudos exibiram efeitos tais como aumento da síntese de colágeno, proliferação de fibroblastos, aumento da osteogênese, aumento da fagocitose de leucócitos e semelhantes com vários comprimentos de onda. O mecanismo exato desses efeitos não é claro, mas teoriza-se que ocorrem principalmente por meio de interações fotoquímicas e fotobiológicas dentro da matriz celular e mitocôndrias. A bioestimulação é usada odontologicamente para reduzir o desconforto pós-operatório e para tratar doenças como herpes recorrente e estomatite aftosa. Terapia a Laser de Baixo Nível (LLLT) é outro termo usado para descrever este fenômeno.

Quando um laser dental é empregado, ele pode ser usado no modo de contato ou no modo de não contato. A ponta do laser toca diretamente o tecido alvo no modo de contato. No modo de não contato, o laser é apontado a uma distância do tecido alvo de alguns milímetros, como na odontologia cirúrgica, ou até vários centímetros ao realizar a bioestimulação.

Quando um laser aquece os tecidos orais, certas alterações reversíveis ou irreversíveis podem ocorrer:

  • Hipertermia - abaixo de 50 graus C
  • Coagulação e Desnaturação da Proteína - 60+ graus C
  • Vaporização - 100+ graus C
  • Carbonização - 200+ graus C

Efeitos irreversíveis, como desnaturação e carbonização, resultam em danos térmicos que causam inflamação, dor e edema.