Czytelnia Medyczna » Nowa Stomatologia » 4/2004 » Doświadczalna ocena efektywności wybranych lamp diodowych i halogenowych przeznaczonych do polimeryzacji materiałów dentystycznych – doniesienie wstępne

- reklama -

Fitomed
kosmetyki ziołowe

Profesjonalny, stricte ręczny serwis narciarski Warszawa

- reklama -

Leopold Wagner¹, Agnieszka Pacyk², Remigiusz Budziłło²

Doświadczalna ocena efektywności wybranych lamp diodowych i halogenowych przeznaczonych do polimeryzacji materiałów dentystycznych – doniesienie wstępne

Experimental effectiveness evaluation of the chosen LEDs and halogen visible light curing units – initial study

¹Kierownik Zakładu Propedeutyki i Profilaktyki Stomatologicznej AM Warszawa
praktyka prywatna Łódź
²Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej w Warszawie

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Dysfunkcja czaszkowo-żuchwowa

Protetyka stomatologiczna podręcznik dla studentów

Gnatofizjologia stomatologiczna Normy okluzji i funkcje układu stomatognatycznego

Polimerowe materiały dentystyczne utwardzane światłem widzialnym wiążą w wyniku addycyjnej polimeryzacji wolnorodnikowej. Zapoczątkowanie reakcji zapewniają specjalne lampy (halogenowe, diodowe i plazmowe) oraz laser argonowy, które emitują światło o długości fali od 400 do 500 nm (1, 2). Tego rodzaju polimeryzacja rozpoczyna się od absorpcji fotonów przez obecny w materiale złożonym fotoinicjator (np. kamforochinon), który przechodząc na wyższy poziom energetyczny łączy się z reduktorem, którym może być np. trzeciorzędowa amina. Następnie w wyniku rozpadu powstałego związku tworzą się wolne rodniki, które inicjują polimeryzację. Ostatecznym jej efektem jest utworzenie twardego polimeru (3, 4, 5).

Lampy używane do utwardzania materiałów polimerowych różnią się nie tylko zastosowanym źródłem światła, ale także wieloma innymi cechami wpływającymi na skuteczność kliniczną danego urządzenia.

Najważniejsze z nich to:

1. długość fali światła,

2. moc (mW/cm²),

3. ilość wydzielanej energii cieplnej,

4. jakość i rodzaj elementów optycznych,

5. głębokość skutecznej polimeryzacji.

Najczęściej stosowanymi lampami polimeryzacyjnymi są halogenowe, które emitują światło o mocy od 150 do 1800 mW/cm² i długości fali od 400 do 500 nm. Podstawowym problemem nękającym użytkowników tych lamp jest szybkie zużywanie się żarówki i filtra oraz stopniowa degradacja układu optycznego. Konsekwencją tych procesów staje się zwiększone wydzielanie ciepła oraz zmniejszenie efektywności polimeryzacji. W wyniku uszkodzenia filtra może dojść także do emitowania fali światła w zakresie nadfioletu, co jest szkodliwe dla tkanek miękkich. Nowoczesne lampy halogenowe wyposażone są w opcje wyboru trybu polimeryzacji tj. standard, „miękki” start programowy, „miękki” start z ciągłym wzrostem mocy, a następnie emisja z maksymalną intensywnością. Umożliwia to sterowanie procesem naświetlania w celu redukcji wielkości skurczu polimeryzacyjnego przy maksymalnie wysokim stopniu konwersji.

Lampy plazmowe i laser argonowy ze względu na ich koszt, wysoki pobór mocy i wydzielanie dużej ilości ciepła są rzadko stosowane.

Pod koniec XX wieku wprowadzono do utwardzania polimerowych materiałów dentystycznych lampy diodowe (LED – ang. Light Emitting Diodes) (1, 6, 7). Posiadają one znacznie większą sprawność niż lampy halogenowe, ponieważ charakteryzują się zbliżonym widmem emisyjnym, do długości fali światła pochłanianej przez kamforochinon (467 nm). Dzięki dużej wydajności diod elektroluminescencyjnych zużywają bardzo małą ilość energii i wykazują dobrą stabilność intensywności naświetlania, która może powrócić do stanu początkowego nawet po chwilowym wyłączeniu (6, 8, 9).

Wąskie spektrum emitowanego przez lampy diodowe promieniowania pozwala na ograniczenie natężenia światła od 40% do 70% w porównaniu do lamp halogenowych podczas naświetlania kompozytów w tym samym przedziale czasu. Dzięki tej właściwości oraz poprzez eliminację promieniowania podczerwonego i czerwonego urządzenia oparte na technologii LED nie wywołują szkodliwego wzrostu temperatury tkanek podczas polimeryzacji (10).

Pierwsze tego rodzaju urządzenia, które trafiły do naszego kraju charakteryzują się także mocą światła powyżej 300 m W/cm² (zgodność z minimum normy ISO, która przyjmuje tę wartość intensywności za graniczną) (5).

Celem pracy było określenie efektywności wybranych źródeł światła (lampy diodowe i halogenowe) na proces polimeryzacji niektórych materiałów złożonych.

MATERIAŁ I METODA

Badaniu poddano następujące lampy:

A. diodowe;

– Luxomax (Akeda) wersja przewodowa. (ryc. 1).

Ryc. 1. Lampa diodowa Luxomax.

Za emisję światła o długości fali 440-495 nm odpowiada 7 diod. Lampa pracuje w 2 programach:

1. Full – polimeryzacja przy maksymalnej mocy.

2. „Miękki” start programowany do 10 sek., a następnie emisja z maksymalną mocą.

Światłowód o średnicy 8 mm (6, 11).

– Elipar Free Light (3M ESPE).

Ryc. 2. Lampa halogenowa Elipar Free Light.

Lampa bezprzewodowa, 19-diodowa. Emituje światło o długości fali 440-490 nm. Może pracować w 2 programach:

1. Standard – polimeryzacja przy maksymalnej ciągłej mocy.

2. „Miękki” start z ciągłym wzrostem mocy przez 15 sek., a następnie emisja z maksymalną intensywnością (tylko dla czasu polimeryzacji 40 sek.).

Światłowód o średnicy 8 mm (2).

B. halogenowe:

– Elipar Highlight (3M ESPE) (żarówka o mocy 75 W i emisji światła o maksymalnej intensywności 700 mW/cm²).

Ryc. 3. Lampa halogenowa Elipar Highlight.

Pierwsza lampa z tzw. miękkim startem. Pracuje w 2 programach:

1. Standard – polimeryzacja przy maksymalnej mocy.

2. Two steps – miękki start przez 10 sek. o intensywności 150 mW/cm², a następnie emisja z maksymalną mocą.

Światłowód o średnicy 10 mm (12).

– Astralis 10 (Ivoclar – Vivadent) (żarówka 100 W). Emisja fali światła o długości 400-500 nm.

Ryc. 4. Lampa halogenowa Astralis 10.

Lampa posiada możliwość naświetlania w 4 różnych programach:

1. High Power – 10 sek. polimeryzacja przy maksymalnej mocy 1200 mW/cm².

2. Adhesive – intensywność naświetlania 650 mW/cm².

3. Pulse – miękki start od 150 mW/cm² z przyrostem w ciągu 10 sek. do 650 mW/cm², a przez następne 10 sek. naprzemienna emisja z mocą 650 mW/cm² i 1200 mW/cm².

4. ECS – 30 sek. polimeryzacja przy maksymalnej mocy 1200 mW/cm².

Intensywność światła żarówki lampy jest elektronicznie utrzymywana na stałym poziomie. Światłowód o średnicy 8 mm (13). W badaniu zastosowano programy High Power, Adhesive i Pulse.

Do oceny skuteczności polimeryzacji użyto następujących materiałów złożonych:

a) bardzo przezroczyste Filtek Z-250 (I), Inten S (I), Tetric Ceram (I),

b) uniwersalne bardzo jasne Filtek Z-250 (A1), Inten S (A1), Tetric Ceram (A1),

c) uniwersalne ciemne Inten S (A3,5), Tetric Ceram (A3,5),

d) zębinowy Filtek Z-250 (UD).

Badania przeprowadzono przy użyciu przyrządów Demetron Ring (Demetron-Kerr) i Helio Test (Ivoclar-Vivadent).

Badanie 1

W jednakowych warunkach oświetlenia wypełniano ww. materiałami złożonymi z 4 przyrządów Helio Test do głębokości 3 mm i naświetlano je przez 20 sek. badanymi lampami. Po naświetleniu usuwano całkowicie kompozyt (spolimeryzowany i niespolimeryzowany) z przyrządu Helio Test i wypełniano go ponownie powtarzając w ten sposób badanie 3 razy dla każdego materiału złożonego (tab. 1). Twardość spolimeryzowanego materiału złożonego porównywano z twardością przyrządu Demetron Ring, odcinając dokładnie wszystkie fragmenty wykazujące mniejszą twardość niż wzorzec. Głębokość skutecznej polimeryzacji mierzono w środku i na 4 brzegach utwardzonego kompozytu z dokładnością do 0,2 mm.

Tabela 1. Zastosowane w badaniu lampy (programy), czas i ilość próbek.

Lp.	Kod lampy	Lampa (program)	20 sek.	40 sek.
1	LF	Luxomax Full	27	x
2	LM	Luxomax ("miękki" start 10 sek.)	x	27
3	EF	Elipar Free Light	27	27
4	EFN	Elipar Free Light (narastająco)	x	27
5	HIP	Astralis 10 (High Power)	27	27
6	ADH	Astralis 10 (Adhesive)	27	27
7	PUL	Astralis 10 (Pulse)	27	27
8	KES	Elipar High Light (standard)	27	27

Badanie 2

Postępując jw. wypełniano do głębokości 11 mm przyrządy Helio Test i polimeryzowano materiały złożone przez 40 sek. (tab. 1). Pomiędzy kolejnymi naświetleniami stosowano 2 min przerwy.

Łącznie w badaniu 1 i 2 wykonano 351 próbek naświetlając każdą lampą (ocenianym programem lampy) 6 próbek każdego materiału.

Uzyskane wyniki oceniono statystycznie przy użyciu testu t-Studenta.

WYNIKI

Wyniki pomiaru skutecznej głębokości polimeryzacji badanymi lampami przedstawiono w tabeli 2 i 3 i na rycinie 5, 6 i 7.

Tabela 2. Pomiary skutecznej głębokości polimeryzacji w mm wartości średnie (t = 20 sek. n = 15, błąd pomiaru ± 0,2).

Lampa	Filtek Z-250 I	Filtek Z-250 Al	Filtek Z-250 UD	Inten S T	Inten S Al	Inten S A3,5	Tetric Ceram T	Tetric Ceram Al	Tetric Ceram A3,5
LF	3	3	3	3	2,8	2,2	3	2,9	2
EF	3	3	3	3	3	3	3	3	3
HIP	3	3	3	3	3	3	3	3	3
ADH	3	3	3	3	3	3	3	3	2,6
PUL	3	3	3	3	3	2,8	3	3	2,7
KES	3	3	3	3	3	3	3	3	3

Tabela 3. Pomiary skutecznej głębokości polimeryzacji w mm wartości średnie (t = 40 sek., n = 15, błąd pomiaru ± 0,2)

Lampa	Filtek Z-250 I	Filtek Z-250 Al	Filtek Z-250 UD	Inten S T	Inten S Al	Inten S A3,5	Tetric Ceram T	Tetric Ceram Al	Tetric Ceram A3,5
LM	5,8	5,6	4,3	6,3	6,3	2,5	4,1	3,5	3,5
EF	8,1	7,2	4,8	5,9	5,2	2,7	4,1	4	3,8
EFN	8	7,2	5,2	6,9	6,9	3	5,3	5,2	3,8
HIP	9,1	8,9	7	9,3	8,6	5,6	9,1	8,2	5,7
ADH	8,8	7,2	5,4	8,6	8,3	5,1	8,6	7,2	5,3
PUL	8,9	8,1	6,1	9,4	8,8	5,1	8,6	8,2	5,5
KES	9,5	9,5	7,7	9,5	8,7	5,1	7,4	7,2	5,9

Ryc. 5. Skuteczna głębokość polimeryzacji badanymi lampami (materiały bardzo przezroczyste) (t = 40 sek.).

Ryc. 6. Skuteczna głębokość polimeryzacji badanymi lampami – materiały bardzo jasne (t = 40 sek.).

Ryc. 7. Skuteczna głębokość polimeryzacji badanymi lampami – materiały uniwersalne ciemne i jeden zębinowy (t = 40 sek.).

Porównując głębokość skutecznej polimeryzacji badanymi lampami po dwudziestosekundowym naświetlaniu wszystkich materiałów, stwierdzono, że jedynie lampa Luxomax (LF) wykazuje statystycznie istotne różnice (p <0,01) w działaniu w przypadku utwardzania materiałów uniwersalnych w odcieniach ciemnych Inten S i Tetric Ceram w kolorze A3,5. W obecnych warunkach doświadczalnych pozostałe lampy całkowicie spolimeryzowały wszystkie naświetlane materiały na głębokość 3 mm.

Oceniając efektywność badanych lamp po czterdziestosekundowym naświetlaniu materiałów bardzo przezroczystych, stwierdzono, że:

– lampy halogenowe Astralis 10 (wszystkie programy) i Elipar High Light utwardzają tego rodzaju materiały najlepiej i na zbliżoną głębokość (p> 0,05). Jedynie w przypadku kompozytu Tetric Ceram Elipar wykazał istotnie niższą efektywność (p <0,05). Lampa Astralis 10 charakteryzowała się także tym, że bez względu na uruchomiony program polimeryzowała wszystkie materiały na podobną głębokość. Lampy halogenowe utwardzały kompozyty bardzo przezroczyste Inten S i Tetric Ceram znamiennie lepiej (p <0,001) niż lampy diodowe.

– lampa diodowa Elipar Free Light bez względu na uruchomiony program najgłębiej polimeryzowała materiał Z-250 i istotnie lepiej (p <0,01) niż lampa Luxomax oraz nieznacznie gorzej (p <0,05) niż lampy halogenowe. W przypadku pozostałych materiałów różnica statystycznie istotna (p <0,05) wystąpiła też przy utwardzaniu materiału Tetric Ceram lampą Elipar z uruchomionym programem z miękkim startem. Lampa Luxomax i Elipar w programie standard polimeryzowały ten kompozyt na identycznie mniejszą głębokość.

Polimeryzując kompozyty uniwersalne w odcieniach bardzo jasnych przez 40 sek. zaobserwowano podobnie, jak przy materiałach przezroczystych znamiennie większą (p <0,01) głębokość utwardzania lampami halogenowymi niż diodowymi materiałów Inten S i Tetric Ceram. Kompozyty te polimeryzowały na zbliżoną głębokość (p> 0,05) po naświetlaniu lampami halogenowymi bez względu na zastosowany program. W przypadku materiału Z-250 stwierdzono, że najgłębiej polimeryzuje on pod wpływem lampy Elipar High Light i programu HIP lampy Astralis 10, nieznacznie gorzej (p <0,05) w programie PUL (lampa Astralis 10), istotnie słabiej (p <0,01) i na podobnym poziomie w programie ADH (lampa Astralis 10) oraz lampą Elipar Free Light (bez względu na uruchomiony program). Najmniejszą głębokość utwardzania (p <0,001) zaobserwowano po naświetlaniu lampą Luxomax.

Porównując głębokość skutecznej polimeryzacji badanych lamp po czterdziestosekundowym naświetlaniu materiałów uniwersalnych ciemnych Inten S i Tetric Ceram A3,5, stwierdzono, że lampy halogenowe w odróżnieniu od diodowych utwardzają te kompozyty znamiennie głębiej (p <0,001) i na zbliżonym poziomie (p> 0,05). Lampy diodowe polimeryzują materiały złożone uniwersalne ciemne użyte w obecnym doświadczeniu na podobną głębokość (p> 0,05). Natomiast w przypadku materiału zębinowego Filtek Z-250 (UD) zaobserwowano, że jest on najgłębiej utwardzony po naświetleniu lampami halogenowymi Elipar High Light i Astralis 10 (program HIP). Lampa Astralis 10 w programie PUL polimeryzowała go istotnie gorzej (p <0,01). Lampy diodowe i lampa halogenowa Astralis 10 w programie ADH utwardzały ten kompozyt nieznacznie gorzej, choć na zbliżonym poziomie (p> 0,05).

DYSKUSJA

Wśród stosunkowo niewielkiej jeszcze liczby prac na temat efektywności lamp diodowych w procesie polimeryzacji materiałów dentystycznych dominują poglądy o porównywalnej z lampami halogenowymi skuteczności tych urządzeń (7, 14, 15).

W przedstawionym wstępnym badaniu porównano skuteczną głębokość utwardzania materiałów złożonych po naświetleniu wybranymi lampami halogenowymi i diodowymi. Stwierdzono, że w warunkach przeprowadzonego doświadczenia oceniane lampy halogenowe przeznaczone do polimeryzacji światłem widzialnym materiałów dentystycznych wykazują znacznie lepszą efektywność działania w porównaniu do uprzednio badanych (16, 17). W odróżnieniu od starszych lamp halogenowych współcześnie produkowane wykazują zbliżony poziom utwardzania użytych w badaniu kompozytów.

Skuteczność zastosowanych lamp halogenowych była znacznie lepsza od porównawczo użytych lamp diodowych. Analizując uzyskane wyniki należy stwierdzić, że tylko w przypadku utwardzania kompozytu Filtek Z-250 lampą diodową Elipar Free Light uzyskano podobną do lamp halogenowych efektywność polimeryzacji.

Warto jednocześnie podkreślić, że wszystkie testowane w obecnym badaniu lampy posiadają moc wymaganą do utwardzenia 2-2,5 mm warstwy kompozytu. Jedyny wyjątek stanowi lampa diodowa Luxomax, która materiały złożone w kolorze ciemnym utwardza na granicy skutecznej głębokości polimeryzacji. Na podstawie otrzymanych wyników można sformułować następujące wnioski:

1. Oceniane lampy halogenowe charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami użytkowymi, znacznie przekraczającymi ustalone wymagania kliniczne. Mimo spostrzeganych różnic spowodowanych działaniem elektronicznie sterowanych programów, badane lampy skutecznie polimeryzowały na podobną grubość zastosowane materiały złożone w odcieniach przezroczystych i w kolorach uniwersalnych jasnych.

2. Oceniane lampy diodowe wykazały znacznie słabsze parametry użytkowe w porównaniu do lamp halogenowych, chociaż ich działanie powinno w wystarczający sposób spełnić wymagania kliniczne.

PODSUMOWANIE

Na podstawie przeprowadzonej doświadczalnej oceny efektywności wybranych lamp diodowych i halogenowych przeznaczonych do polimeryzacji materiałów dentystycznych należy stwierdzić, że lampy diodowe wymagają jeszcze znacznych modyfikacji, aby dorównać skutecznością badanym lampom halogenowym.

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Biochemia jamy ustnej

Protetyka stomatologiczna podręcznik dla studentów

Fizjologia i patologia błony śluzowej jamy ustnej

Piśmiennictwo

1. Burgess J., et al.: An evaluation of four light-curing units comparing soft and hard curing. Practical Periodontics & Aesthetic Dentistry 1999, 1, 125-132. 2.Elipar Free Light Technical Product Profile 3M ESPE Seefeld 2002 (Niemcy). 3.Assmussen E.: Direction of shrinkage of light-curing resin composites (abstract 212). J. Dent Res; 77 special issue;1998, 685. 4.Davidson C., de Gee A.: Light-curing units, polymerization and clinical implications. J. Adhesive Dent. 2000, 2, 167-173. 5.Fan P., et al.: Curing-light intensity and depth of cure of resin-based composites tested according to international standards. J. Am Dent Assoc 2002, 133, 429-434. 6.Uchida K., Hirasawa T.: Studies on a Light-Emitting Diode-Based Light Curing Unit. Jap J of Academy for Dent. Engineering 2001, 1, 25-30. 7.Mills R., et al.: High power emitting diode (LED) arrays versus halogen light polymerization of oral biomaterials: Barcol hardness, compressive strength and radiometric properties. Biomaterials 2002, 23, 2955-2963. 8.Okoński P.: Polimeryzacja światłoutwardzalnych materiałów kompozycyjnych - przegląd piśmiennictwa. Nowa Stomatologia 2000, 4, 18-21. 9.Uchida K., Hirasawa T.: Wpływ światła emitowanego przez diody LED na materiały światłoutwardzalne. Magazyn Medyczny 2001, 3, 58-63. 10.Hoffmann N., et al.: Effect of irradiation type (LED or QTH) on photo-activated composite shrinkage strain kinetics, temperature rise and hardness. Eur. J Oral Science 2002, 6, 471-479. 11.Akeda Dental A/S Manual for Luxomax. 2000 Lystrup (Dania). 12.Elipar High Light ESPE Seefeld 1998 (Niemcy). 13.Astralis 10 Ivoclar-Vivadent Clinical 2001.14. Mills R., et al.: Optical power outputs, spectra and dental composite depths of cure, obtained with blue light emitting diode (LED) and halogen light curing units (LCUs). Br. Dent. J., 2002, 8, 459-463. 15.Jandt K., et al.: Depth of cure and compressive strength of dental composites cured with blue light emitting diodes (LEDs). Dent. Mat., 2000, 16, 41-47. 16.Wagner L., i wsp.: Doświadczalna ocena efektywności lamp przeznaczonych do polimeryzacji materiałów dentystycznych światłem widzialnym - doniesienie wstępne. Magazyn Stomatologiczny 1992, 10, 20-23. 17.Wagner L., i wsp.: Doświadczalna ocena efektywności lamp przeznaczonych do polimeryzacji materiałów dentystycznych światłem widzialnym. Cz. II - doniesienie wstępne. Magazyn Stomatologiczny 1994, 3, 14-16.

Nowa Stomatologia 4/2004
Strona internetowa czasopisma Nowa Stomatologia

Powrót na górę strony

Pozostałe artykuły z numeru 4/2004:

- reklama -