Erster Prototyp für neues Lasersystem im Test

Dabei handelt es sich um eine Lasertechnologie, die mit ultrakurzen Laserpulsen im Bereich von Pikosekunden (ps) arbeitet. Ärzte und Physiker testen derzeit den neuen Laser am Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (ZZMK) an Stoßzähnen von Mammutfunden aus Sibirien sowie an Schweinekiefern und extrahierten menschlichen Zähnen.

Mit der Entwicklung dieses Lasertherapiesystems für die Zahnheilkunde soll eine neue Behandlungsdimension erschlossen werden, welche den veränderten Bedingungen, insbesondere in Bezug auf die Volkserkrankungen Karies und Parodontitis Rechnung trage. Auch chirurgische Indikationen sollen durch innovative Konzepte und Techniken implementiert werden.

Bei dem Projekt MiLaDi – Minimialinvasive Laserablation und Diagnose von oralem Hartgewebe – handelt es sich um einen Forschungsverbund zwischen der Arbeitsgruppe „Laser in der Zahnmedizin“ am ZZMK Bonn sowie zweier Industrieunternehmen. Projektleiter ist Univ.-Prof. Dr. Matthias Frentzen von der  Poliklinik für Parodontologie, Zahnerhaltung und präventive Zahnheilkunde, Bonn. Gefördert wird das Projekt bis 2012 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 6,8 Mio €.

Ultrakurzpulslaser-Technologie
„Die Gewebeablation beruht nicht auf dem physikalischen Prinzip der Absorption, sondern auf nichtlinearen optischen Effekten, mit denen die Erzeugung eines Plasmas einhergeht. Bei dieser Technologie werden Pikosekunden-Pulse mit einem Durchmesser von 30 μm mit extrem hoher Wiederholrate auf die zu bearbeitende Oberfläche appliziert“, erläutert Projektleiter Univ.-Prof. Dr. Matthias Frentzen. Durch ein Scannersystem werden diese Pulse nach einem vorgegebenen Muster auf die zu bearbeitende Fläche projiziert.

Durch die hohe Energiedichte des Pulses erfolgt eine plasmaassoziierte Ablation des Materials. Frentzen: „So wird in Millionen von kleinen Einzelschritten die bestrahlte Probe ohne Erhitzung abgetragen. Durch optische Analyse des entstehenden Plasmas kann das bearbeitete Gewebe z.B. zu diagnostischen Zwecken charakterisiert werden.“

Behandlungsansätze
Das Kurzpuls-Lasertherapie system ermöglicht es dem Anwender, Zahnhartsubstanz sowie Zahnstein minimalinvasiv und schmerzarm abzutragen. „Darüber hinaus kann durch diese Technologie eine das umgebende Gewebe schonende Bearbeitung von Knochen, z.B. im Rahmen knochenchirurgischer Maßnahmen sowie in der Implantologie durchgeführt, chirurgische Maßnahmen an gesunden und erkrankten oralen Weichgeweben, einschließlich der Analyse des abzutragenden Materials, sowie ein Biofilmmanagement der oralen plaqueassoziierten Erkrankungen in den Bereichen der Kariologie, Endodontie und Parodontologie vorgenommen werden“, fasst Frentzen zusammen.

Zukünftige Forschungsaufgaben
Die Arbeitsgruppe „Laser in der Zahnmedizin“ beschäftigt sich bereits seit 1989 mit kurzgepulsten Lasersystemen. Die Ergebnisse der Arbeiten wurden international publiziert und von renommierten Institutionen wie z.B. der Deutschen Gesellschaft für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde ausgezeichnet.

Der Forschungsverbund MiLaDi setzt sich das Ziel, die bio logischmedizinischen Grundlagen für eine sichere Laseranwendung zu schaffen. Außerdem soll die technische Entwicklung des Lasertherapiegerätes aus zahnärztlicher Sicht zielführend begleitet werden. Die hierdurch ermöglichten neuen Therapieverfahren sollen im Weiteren in einer Reihe von Forschungsarbeiten überprüft und klinisch abgesichert werden.

„Hierzu zählen u.a. Forschungsarbeiten zur Optimierung der eingesetzten Laser- und Scannerparameter zur Maximierung der Effizienz. Der ,Abbrand‘, der bei der Materialbearbeitung entsteht, muss auf toxische Substanzen untersucht werden, ebenso wie Nebenwirkungen durch Druckeffekte. Für die verschiedenen medizinischen Anwendungen werden unterschiedliche Handstücke erprobt. Die  Detektionsfunktion muss an die Materialbearbeitung adaptiert werden, Oberflächeneffekte, z.B. im Rahmen der adhäsiven Restauration, sind vor einer klinischen Anwendung zu überprüfen. Im Rahmen der patientenbezogenen Weiterentwicklung sollen, wo notwendig, tierexperimentelle Tests die biologische Verträglichkeit des Therapiesystems sicherstellen.“