Diodenlaser in der Zahnheilkunde

Als im Rahmen der DGL 1995 und der wenige Tage später stattgefundenen IDS in Köln der erste Dioden-Hardlaser für die Zahnheilkunde präsentiert wurde, war das „establishment not amused“ – beredtes Zeugnis hierfür war die Aussage des Chairman der DGL, dass mit dem „Nd:YAG-, dem Er:YAG- und dem CO2-Laser die Phalanx der Dentallaser geschlossen sei und diese Entwicklung als abgeschlossen betrachtet werde. Die Geschichte indes verlief anders als solchermaßen vorausgesagt – die „Phalanx“ erwies sich als wenig haltbar und Diodenlaser haben sich nach nunmehr anderthalb Jahrzehnten nicht nur etabliert, deren Anwendung – hier ist heute ein breiter Konsens zu verzeichnen – ist akzeptiert und wird befürwortet.

Seit ihrer Markteinführung Mitte der neunziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts hat der Diodenlasereinsatz in der Zahnheilkunde zudem eine überaus stürmische Entwicklung genommen: Als jüngste in der Zahnmedizin eingesetzte Wellenlänge avancierte der Diodenlaser bereits zur Jahrtausendwende zum unangefochtenen Marktführer und hält diese Position noch heute.

Nahezu zwei Drittel der Dentallaser-Geräteneuentwicklungen des vergangenen Jahrzehnts sind zudem Diodenlaser; hierbei ist allerdings zu erwähnen, dass die einstmalige „Standard-Diodenlaser- Wellenlänge“ von 810 nm durch zahlreiche weitere Wellenlängen (830, 910, 980 nm etc.) ergänzt wird, so dass nun verschiedene Wellenlängen auf dem Markt vertreten sind. Der Versuch, eine „blaue Diode“ (435 nm) Mitte des ersten Jahrzehnts dieses Jahrtausends auf dem Dentallasermarkt zu etablieren, scheiterte jedoch, da diese Wellenlänge zu wenige Indikationen für die Zahnmedizin bot.

Gründe für die hohe Verbreitung von Diodenlasergeräten

Die hohe Verbreitung von Diodenlasern in Zahnarztpraxen hat zahlreiche Gründe, denn Diodenoder Injektionslaser bergen für den Einsatz in einer Zahnarztpraxis in der Tat einige Vorteile:

Besonderheit 1 – das breite Indikationsspektrum

Zum einen ist das breite Indikationsspektrum von Diodenlasern zu nennen. Diese sind für die chirurgisch- zahnärztliche Schnittführung gut geeignet. Dies gilt vor allem für solche Geräte, welche über eine Hochpuls- oder Digitalpulstechnik verfügen.

Die Schnittbreiten solcher Diodenlaser sind denen, die mit einem Skalpell erzielt werden, sehr ähnlich; durch die geringe Eindringtiefe beider Laser ins Gewebe (1,5 bis 2,0 mm) ist die Zone der thermischen Schädigung und Randnekrose bei korrekter Wahl der Laserparameter sehr klein. Diodenlaser werden jedoch nicht nur in der zahnärztlichen Chirurgie (Schnittführung) mit Erfolg eingesetzt. Viele Autoren betonen ihre hohe Wertigkeit bei der Dekontamination keimbesiedelter Oberflächen im Rahmen einer marginalen Parodontopathie oder der Periimplantitis.

Weiteren Einsatz finden Diodenlaser in der konservierenden Zahnheilkunde (Endodontie, Fissurenversiegelung, Behandlung, überempfindlicher Zahnflächen). Der Einsatz eines Lasers in einer Zahnarztpraxis ist im hohen Maße von den Behandlungsschwerpunkten abhängig – für KollegInnen, die sich schwerpunktmäßig mit zahnärztlicher Chirurgie, Parodontologie und Implantologie befassen, ist die Diodenlaserwellenlänge eine hervorragende Wahl.

Besonderheit 2 – geringe Gerätedimensionen

Neben diesen relevanten zahnmedizinischen Gegebenheiten hat aber auch ein weiterer Effekt für die immense Verbreitung von Diodenlasern in Zahnarztpraxen geführt, nämlich der Möglichkeit sehr kleine Lasergeräte bauen zu können.

Die Laserlicht emittierenden Dioden sind sehr klein und Injektionslaser, wie Diodenlaser oftmals synonym genannt werden, benötigen keine aufwändigen Kühlungs- und Kompressorkomponenten, wie dies bei anderen Wellenlängen der Fall ist. So gelingt es Diodenlaser als Tischgeräte zu bauen, die nicht mehr Platz als ein Anmischgerät für Abformmaterialien benötigen. Der Weg zur „Miniaturisierung“ ist indes soweit fortgeschritten, dass eine aktuelle Gerätegeneration nahezu Smartphone- Größe aufweist. Solche gering dimensionierten Geräte nehmen wenig Platz weg, können ggf. sogar an der Behandlungseinheit mit einem Halter befestigt werden und einfach von Behandlungszimmer zu Behandlungszimmer transportiert werden.

Die Erzeugung des Laserlichts erfolgt direkt durch kohärente Kopplung nach Anlegen der elektrischen Energie am Halbleiter. Da bei diesem Lasertyp Strom direkt in Laserlicht umgewandelt werden kann (“Injektionslaser”), wird ihm weltweit große Beachtung geschenkt. Energieersparnis gegenüber anderen Lasersystemen (Diodenlaser werden bei 2 bis 10 Volt betrieben) ist ein weiterer Pluspunkt. Zudem ist die Leistung der Diodenlaser im Vergleich zu anderen Hardlaser-Produkten recht hoch.

Anfang/ Mitte der neunziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts galt es zunächst die Tauglichkeit der neuen Wellenlänge in der Zahnheilkunde zu testen. Es stand zunächst ein nur sehr einfacher Prototyp (Abb. 1) zur Verfügung. Standen zunächst Laserschnittführungen im Fokus des ersten Interesses (Abb. 2), so rückten rasch andere Anwendungen in den Vordergrund – hier vor allem die Möglichkeit der Dekontamination keimbesiedelter Oberflächen mit dem Diodenlaser.

Die verschiedenen Arten von Diodenlasern

Diodenlasersysteme werden seit vielen Jahren in der Zahnheilkunde eingesetzt. Ihr Ersteinsatz war nicht die „Hardlasertherapie“, die Mitte der neunziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts begann, sondern die ersten Diodenlasergerätschaften waren so genannte Softlaser. Diese konkurrierten damals mit HeNe-Softlasern und wurden vor allem in der ganzheitlichen (Zahn-)Medizin eingesetzt.

In den Mittelpunkt des Interesses der breiten zahnärztlichen Öffentlichkeit kamen Diodenlaser jedoch erst im Rahmen der „Renaissance der Deutschen Laserzahnheilkunde“, die Anfang der neunziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts einsetzte und damals von einer heute nicht mehr nachvollziehbaren Euphorie begleitet war. Vornehmlich aus dem nordamerikanischen Raum wurden Nd:YAG-Laser präsentiert, die seit vielen Jahren in kieferchirurgischen Praxen eingesetzten CO2-Laser gesellten sich hinzu und zur Zahnhartsubstanz- und Knochenbearbeitung wurde der damals neu entwickelte Er:YAGLaser eingesetzt.

Mitte der neunziger Jahre kam die Diode (mit der Wellenlänge 810 nm) dazu. Wenn man heute „Diodenlaser“ sagt, muss erläutert werden, um welche Art von Diodenlasern es sich handelt: Angeboten werden nämlich immer noch so genannte Softlaser (oder besser „Therapie“-Laser), deren Befürworter eine “biostimulierende” Wirkung auf Weichgewebe postulieren, und Hardlaser für die Durchführung invasiver Behandlungsschritte. Manche Diodenhardlaser lassen sich indes so einstellen, dass diese auch in der Lage sind niedrigenergetisches Laserlicht zu emittieren. Diese sind dann Hard- und Soft-Laser zugleich.

Die Abbildungen 3 und 4 zeigen die Diodentherapielaser- Behandlung der labialen Manifestation einer herpes-labialis Infektion. Die Applikation dieses niedrigenergetischen Laserlichtes erfolgte in vier Sitzungen an zwei aufeinanderfolgenden Tagen.

Laser mit geringer Leistung (LLLT – LowLevelLaser- Therapie) werden in jüngster Zeit auch in der photodynamischen Therapie eingesetzt, welche eine Interaktion zwischen einem Farbstoff, appliziertem Softlaserlicht und hierbei entstehendem Sauerstoff darstellt, der die vom Farbstoff angefärbten pathogenen Bakterien tötet. In der Tat hat die photodynamische Therapie die etwas in Vergessenheit geratene LLLT in bemerkenswerter Weise wiederbelebt und stimuliert.

Von Lasern mit niedriger Leistung abzugrenzen sind die so genannten Hardlaser, die monochromatisches Licht im Wattbereich emittieren. Diese stellen die weitaus größte Zahl der Geräte in den Zahnarztpraxen dar.

Grundlagen und Bau eines Dioden-Hardlasers

Im Wesentlichen setzt sich ein Hardlaser aus drei Komponenten zusammen:

• elektrische Steuereinheit
• Steuergerät für Pulsen und Dauer des Lasereinsatzes
• Laserkopf.

Durch Stimulation (Anregung) wird je nach Laserwellenlänge Licht emittiert, das besondere Eigenschaften aufweist:

• es ist monochromatisch (also besonders rein, es besteht nur aus einer einzigen Wellenlänge)
• es ist kohärent (die Wellen sind gleichgerichtet).

Je nachdem, welches aktive Medium zur Stimulation genutzt wird, kommt es zur Emission von Laserlicht verschiedener Wellenlängen, von denen jede ihre spezifischen Wechselwirkungen mit dem zu behandelnden Gewebe hat. Diese können erwünscht sein (zum Beispiel Koagulation durch einen Laser zur Blutstillung nach einem chirurgischen Eingriff bei Patienten mit erhöhter Blutungsneigung) - aber auch unerwünschter Natur sein (zum Beispiel Disruption bei einer Schnittführung, die zu einer Nekrose der Wundlefzen führt).

Der Diodenlaser, der auch als Halbleiter- oder Injektionslaser bezeichnet wird, ist der am meisten verbreitete Halbleiterlaser, dessen Grundelement von einer pn-Diode gebildet wird. Als Grundlagen dienen AIIIBV-Verbindungen (z. B. GaAs, GaSb, InP und Mischkristalle), GaAlAs, GalnP, GaAlAs und AiVBIV-Verbindungen (z. B. PbS, PbTe, PbSnTe, PbSnSe), in denen geeignete Donator- und Akzeptorelemente eingelagert (dotiert) sind.

Der Diodenlaser wird durch Anregen einer elektrischen Spannung in Durchlassrichtung der Diode gepumpt. Dadurch werden Elektronen und Löcher zum pn-Übergang getrieben („Injektion“ von Ladungsträgern), wo sie unter Aussendung von optischer Strahlung rekombinieren (Injektionslaser). In der Zahnheilkunde werden vor allem GaAlAs-Dioden eingesetzt.

Hochpuls- / Digitalpulstechnik

Eine wesentliche Aufwertung für chirurgische Indikationen erfuhr der Diodenlaser ein halbes Jahrzehnt nach seiner Markteinführung. Wurden die Geräte der ersten Generation (die technisch gesehen auch heute noch als so genannte „Einsteigerlaser“ produziert werden) vornehmlich im cw-mode betrieben, gelang es Ende der neunziger Jahre mit der Hochpuls-, auch Digitalpulstechnik genannt, eine bedeutende technische Weiterentwicklung zu präsentieren.

Solche – bis 20.000 Hz gepulsten – Diodenlaser ermöglichen eine für das Gewebe wesentlich weniger traumatische Schnittführung unter weitestgehender Vermeidung von Carbonbildung an den Wundrändern und haben das Spektrum des Diodenlasers auf die gesamte zahnärztliche Chirurgie erweitert.

Abbildung 5 und 6 zeigt die Entfernung eines sehr großen Prothesenirritationsfibroms. Die Bilder zeigen die klinischen Bilder einer der ersten Diodenlaserschnittführungen, die mit einem im reinen cw-mode betriebenen 810-nm-Laser durchgeführt wurden. Geräte, die ein gutes Jahrzehnt später auf dem Markt waren, verfügten über die Option der Hochpuls- oder Digitalpulstechnik. Das Vorgehen mit Hochpulsschnittführung zeichnet sich durch eine geringere Traumatisierung der Weichteile und bessere Ergebnisse aus.

Bezüglich der Wundrandbeschaffenheit unterscheiden sich cw-mode betriebene Laser und solche mit der Option der Hochpulstechnik beträchtlich. Abbildung 7 zeigt erhebliche Differenzen bezüglich Wundrandbeschaffenheit (Carbonisierung) und Schnittbreite: oben im Bild cw-mode, unten Digitalpulslaser. Die histologischen Aufnahmen (Abb. 8 und 9) bestätigen diesen Eindruck.

Kontraindikationen für einen Diodenlaser

Nicht geeignet sind Dioden- oder Injektionslaser für den Einsatz am Zahnhartgewebe. Dies gilt sowohl für den Einsatz an Schmelz und Dentin als auch am Wurzelzement. Entsprechende Indikationen sind Domänen des Er:YAG- und des ER,Cr:YSGG-Lasers.

Versuche mit einen Diodenlaser Konkremente an einer Zahnwurzel zu entfernen (Abb. 10) erbringen definitiv unzufriedenstellende Ergebnisse. Im rasterelektronenmikroskopischen Bild (Abb. 11) imponieren im Wurzelbereich erhebliche Destruktionen (Rissbildung, tiefe Defektbildung etc.).

Klinischer Einsatz von Diodenlasern

1. Zahnärztliche Chirurgie
Dank der hervorragenden Absorption von Diodenlaserlicht auf durchblutete Gewebe (Hämoglobin gewährleistet gute Absorption) werden Diodenlaser bevorzugt in der zahnärztlichen Chirurgie eingesetzt. Eine dem Skalpell ähnliche Schnittführung mit gleichzeitiger extremer Blutungsarmut des OP-Feldes und deutlicher Schmerzreduktion für den Patienten sind mit Diodenlasertechnik möglich. Ideal ist der Einsatz des Lasers in der Kinderzahnheilkunde – hier im Speziellen bei der Lippenbandplastik. Gerade die kleinen Patienten schätzen die spezifischen Vorteile der Laserschnittführung wegen der Blutungsarmut und Schmerzreduktion. Die Abbildungen 12 bis 14 zeigen als Ausgangsbefund ein ausgeprägtes diasthema mediale mit hochinserierendem Lippenband, den intraoperativen Zustand nach Diodenlaserschnittführung und den postoperativen Zustand. Beim Abschlussbild (Abb. 15), das den Zustand anderthalb Wochen nach laserunterstützter OP wiedergibt, kann ein sehr ansprechendes Abheilungsergebnis mit einem komplett neugebildeten Vestibulum beobachtet werden, ferner beginnt sich das diasthema mediale zu schließen.

In einem anderen Fall fiel im Rahmen einer Recallsitzung ein ausgeprägtes Bleeding-on-Probing an Zähnen im dritten Quadranten auf (Abb. 16). Nach einer Diodenlaserschnittführung (Abb. 17) erfolgte die Darstellung des parodontalen knöchernen Defektes (Abb. 18). Den Endpunkt der chirurgisch- resektiven Phase stellte der Nahtverschluss dar. Die Abbildungen 19 und 20 zeigen das erzielte Ergebnis nach 4 Wochen. Auf Abbildung 21 wird der Zustand nach einem Jahr und in Abbildung 22 nach zwei Jahren sichtbar. Ein Alleinstellungsmerkmal der laserunterstützten Chirurgie ist die Option der Dehydrierung eines Zystenbalges – um diesen möglichst vollständig und unter Vermeidung der Zurücklassung von Zystenresten zu entfernen. Eine radikuläre Zyste, ausgehend von einem Frontzahn in der rechten Oberkieferhälfte wird im Rahmen einer Wurzelspitzenresektion entfernt (Abb. 23 bis 27). Nach Darstellung der Zyste wird diese mit Diodenlaserlicht dehydriert. Sie kann dann (auch in Fragmenten) entfernt werden.

2. Diodenlaser-Dekontamination
Keimbesiedelte Oberfläche, wie sie dem Therapeuten gerade bei Periimplantitis und der Parodontitis Schwierigkeiten bereiten, können mit Diodenlasern bestrahlt und damit dekontaminiert werden. Durch einen photothermischen Diodenlaser-Effekt werden die Keime abgetötet. Leistung und Applikationsdauer des Laserlichtes werden so gewählt, dass es nicht zu thermischen Schäden an Pulpa und Knochen oder Hartsubstanz kommt. Bach und Krekeler (1995, 1997, 2000) und Moritz et al. (1997) konnten belegen, dass bei der Anwendung von Diodenlasern eine kurz- und längerfristige deutliche Bakterienreduktion zu verzeichnen ist – sowohl in parodontalen Taschen, als auch auf Implantatoberflächen. Besonders eindrucksvoll war hier die Reduktion von A. actinomycetemcomitans. Besondere Betonung verdient der Hinweis, dass eine Diodenlaserdekontamination als alleinige Maßnahme nicht sinnvoll ist, vielmehr muss das Laserlicht in ein Therapieschema eingebettete werden!

Für die Periimplantitis- und Parodontalbehandlung sieht dies beispielsweise folgendermaßen aus:

1. Grobdepuration/ Reinigung der Oberfläche mit Handinstrumenten
2. Laserdekontamination
3. Nachkürretieren
4. ggf. erneute Dekontamination mit Laserlicht als „Zeitschlag“ nach etwa einer Woche - abhängig vom klinischen Verlauf.
5. Weiterbehandlung

In der laserunterstützten Periimplantitis- und Parodontitistherapie haben sich Kombinationsverfahren bestehend aus Laserlichtapplikation und Augmentation durchgesetzt. Im vorliegenden Patientenfall (Abbildung 28 zeigt den Ausgangsbefund) hat sich am distalen Implantat im dritten Quadranten eine periimplantäre Defektsituation manifestiert. Nach Laserlichtdekontamination erfolgt die Defektrekonstruktion, hier mit einem pastösen Knochenersatzmaterial (Abb. 29) und der postoperative Nahtverschluss (Abb. 30). Die nachfolgenden Bilder zeigen Kontrollen nach drei (Abb. 31) und fünf Jahren (Abb. 32).

3. Weitere Anwendungen des Diodenlasers

Diodenlaser werden aufgrund ihrer guten Absorption im oralen Bereich ebenfalls erfolgreich in der konservierenden Zahnheilkunde eingesetzt; sie sind auch geeignet zur Behandlung überempfindlicher Zahnhälse und in besonderem Maße auch in der Endodontologie.

Diskussion

Die noch Anfangs der neunziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts von zahlreichen Meinungsbildnern geäußerte Vermutung, dass ein Lasergerät bereits kurzfristig in nahezu jeder bundesdeutschen Praxis vertreten sein würde, hat sich nicht bewahrheitet. Die anfängliche Laser-Euphorie, von Industrie und Presse auch durchaus forciert, ist vielmehr zwischenzeitlich einer gewissen Ernüchterung, mitunter auch leider Skepsis dem Laser gegenüber, gewichen. Vor allem die Erkenntnis, dass der Lasereinsatz in der Zahnmedizin keine grundsätzlich neuen Therapieformen ermöglicht, hatte zunächst viele Anwender und potentiell Interessierte enttäuscht. Diesem konnte entgegengesetzt werden, dass es heute „Domänen“ der Zahnheilkunde gibt, in denen der Lasereinsatz heute als „Goldstandard“ angesehen werden kann – als ein Beispiel kann die Dekontamination bei Periimplantitis genannt werden.

Der vor allem von der Deutschen Gesellschaft für Laserzahnheilkunde (DGL) forcierte Ansatz, Laserlicht als Adjuvans zu bewährten Verfahren zu betrachten, ist zwischenzeitlich konsentiert. Viele der frühen Laserskeptiker haben im Rahmen dieses Konsenses ihre ablehnende Haltung aufgegeben und räumen ein, dass die Integration von Laserlicht in bewährte Therapieschemata sinnbringend und nützlich ist. Weitere Früchte dieser behutsamen Arbeit der DGL ist eine Revision der Statements und Empfehlungen zahlreicher Fachgesellschaften und letztendlich auch die Assoziation der DGL mit der DGZMK. Auf Diodenlaser zurückgeführt, kann festgestellt werden, dass diese Wellenlängen durchaus einen kleinen Anteil an dieser überaus positiven Entwicklung haben: Der Diodenlaser hat sich in der Tat in allen Bereichen der Zahnheilkunde, die sich mit der Bekämpfung von Biofilmen befassen, hervorragend etabliert.

Liegt der Behandlerschwerpunkt auf Implantologie, Endodontologie und Parodontologie und werden zahnärztlich-chirurgische Eingriffe in der Praxis durchgeführt, so ist ein Diodenlaser eine gute Wahl. Neben einer ausgezeichneten Langzeitdokumentation über anderthalb Jahrzehnte und zahlreichen wissenschaftlichen Studien mit guten Ergebnissen zu dieser Wellenlänge zeichnen sich Diodenlaser zudem durch hohe Wirtschaftlichkeit und Langlebigkeit aus.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Georg Bach

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Georg Bach