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Apparecchi per fotopolimerizzazione a led - seconda parte | |
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a cura di Giordano Tasca | |
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INTRODUZIONE Nella prima parte della revisione si sono presentate nozioni introduttive reperite presso varie fonti e il riassunto di una relazione del Prof. Gagliani. In questa seconda parte si riportano alcune sintesi di articoli della letteratura che trattano diversi aspetti che il clinico deve tenere presenti nella scelta dell’apparecchio fotopolimerizzatore e nel suo utilizzo. La distanza fra punta che emette la luce e materiale da attivarsi, il tipo di puntale usato, l’assorbimento della luce da parte dello strato che si intende polimerizzare costituiscono fattori importanti al fine di ottenere un corretto grado di conversione dei monomeri in polimeri. Tali elementi sono correlati fra loro e con il tipo di fonte luminosa impiegato. L’ordine temporale in cui sono presentati gli articoli mostra l’evoluzione, peraltro non sempre adeguata alle aspettative del clinico, delle conoscenze e delle tecnologie |
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1. Caughman W. F., Rueggeberg F. A. Oper Dent 2002; 6: 636-38 | |
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Gli AA affermano che i protocolli di fotopolimerizzazione usati nei dieci anni precedenti la ricerca possono
non essere più validi a causa della nuova e varia
disponibilità di apparecchi per polimerizzare e dei
cambiamenti nella tecnologia dei riempitivi e dei sistemi
chimici di alcune formulazioni di compositi. Per quanto concerne le lampade LED la prima generazione utilizzava assemblaggi di singoli piccoli chip, che, per motivi di superficie disponibile, non potevano superare un certo numero; perciò la densità di potenza erogata era limitata e quindi i tempi operativi erano lunghi. I nuovi LED, commercializzati nel 2002, impiegano chip aventi una superficie estesa, in grado di fornire un’emissione più potente e una conseguente riduzione dei tempi di esposizione. Persistono però due limitazioni: 1) lo spettro luminoso ristretto, adatto solo ai materiali contenenti canforochinone (CQ), scenario simile ai primi apparecchi al plasma (PAC) che erano molto filtrati; 2) l’efficacia delle luci LED ridotta nei confronti di compositi microriempiti di colore scuro, anche con tempi prolungati. Si supereranno tali difficoltà quando si produrranno LED più potenti e con diversi spettri di emissione. Gli AA propongono di classificare i compositi, in base alle loro caratteristiche fotochimiche, in “tradizionali”, “rapidi” e “lenti” da polimerizzarsi e di stabilire per ciascun gruppo i tempi di polimerizzazione adatti alle quattro principali categorie di lampade (QTH convenzionali, QTH ad alta intensità, PAC e LED). Concludono che il clinico, prima di acquistare un apparecchio, debba “pretendere” dal fabbricante informazioni approfondite sulla compatibilità fra il tipo di luce fornito e i compositi che intende usare e sui tempi di esposizione necessari. 2. Felix C. A. et al J Adhes Dent 2003; 4:283-91 Uno studio precedente dello stesso gruppo di ricerca aveva riportato che alla distanza di 6 mm la densità di potenza di una lampada alogena (Optilux 500), misurata con radiometro dentale, scende al 50% del valore riscontrabile a 0 mm quando si montano puntali standard (da 743 a 372 mW/cm²) e al 23% se si utilizzano puntali turbo (da 1128 a 263 mW/cm²). A 8 mm si riduce rispettivamente al 37% (272 mW/cm²) e al 13% (142 mW/cm²). (Price R. B. et al J Esthet Dent 2000; 12: 320-7). Poiché nella clinica il pavimento della preparazione può essere assai lontano dalla punta del conduttore ottico, si è misurata la densità di potenza a 0, 3, 6 e 10 mm con un radiometro dentale, utilizzando lampade QTH, al plasma e a LED con puntali standard e turbo. Si sono effettuati ingrandimenti fotografici delle superfici alle due estremità dei puntali, la prima corrispondente al punto di entrata e la seconda a quello di uscita della luce. Per il puntale turbo 13/8 (le misure in mm dei due diametri delle rispettive estremità) dell’apparecchio Optilux 501 si è osservata una struttura a favo uniforme, con area delle singole fibre ottiche esagonali maggiore all’entrata che all’uscita. Per altri puntali la morfologia delle fibre ottiche era invece irregolare. Il rapporto fra densità delle fibre (numero per mm²) all’entrata e all’uscita variava da un apparecchio all’altro da 0.80 a 0.30 per i puntali turbo; era invece di 0.97 e 0.93 per i due standard e di 2.18 per il “reverse turbo” (diametro di uscita superiore a quello di entrata). I puntali turbo hanno fornito una più elevata densità di potenza rispetto agli standard a 0 e a 3 mm, mentre a 6 e 10 mm la situazione si è rovesciata. Per es. con la lampada Optilux 501 i valori a 0, 3, 6, e 10 mm sono stati rispettivamente 1280, 880, 456 e 170 mW/cm² con puntale turbo e 912, 731, 519 e 289 con puntale standard. Con il puntale “reverse turbo” su lampada al plasma i valori sono stati: 1930, 1795, 1661 e 1369 mW/cm², che indicano un decremento, con la distanza, ridotto rispetto a quello misurabile con il puntale standard. Conclusione: i costruttori dovrebbero fornire i valori di densità di potenza per le distanze riscontrabili nella clinica, cioè da 0 a 10 mm, permettendo in tal modo al clinico di scegliere il puntale più conveniente per le diverse profondità e di aumentare il tempo di esposizione in maniera inversamente proporzionale alla perdita di potenza. |
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3. Price R. et al J Adhes Dent 2003; 3: 193-207 | |
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Si sono testate sei combinazioni di lampade e puntali
del commercio: due QTH (Phase II e Optilux 501) che raggiungevano elevate densità di potenza (>1000
mW/cm²) grazie all’uso di una lampadina da 250 Watt
per la prima e all’uso di puntale Turbo per la seconda;
una PAC (~1500 mW/cm²) e due LED, entrambe dotate
di puntali turbo, FreeLight (~300 mW/cm²) e Versalux (~100 mW/cm²). Tali misurazioni sono state effettuate con un radiometro dentale. Cinque sono stati i compositi utilizzati: Z 250 A1, Solitaire 2 B2, Prodigy condensable A1, Pyramid Dentin A2 e Pyramid Enamel neutral. Ogni lampada è stata utilizzata per il tempo raccomandato dal costruttore: PAC 3 s, Phase II 5 s e le altre 40 s. Le distanze fra punta e composito erano di 2 mm (considerata la distanza più piccola in un molare, pari all’altezza media delle cuspidi) e di 9 mm (considerata rappresentativa di una situazione clinica con box prossimale profondo 7 mm). I campioni polimerizzati avevano uno spessore medio di 1.78 mm (quindi vicino ai 2 mm, che corrispondono alla più bassa fra le diverse stratificazioni raccomandate dalle varie case): su di essi si è determinata la durezza Knoop alla superficie superiore ed inferiore. La polimerizzazione di ogni campione è stata valutata come adeguata quando la durezza della superficie inferiore era almeno l’80% della massima raggiunta alla superiore fra tutti i campioni. Risultati: 1) le LED non hanno polimerizzato per niente il Pyramid Enamel; 2) nessuna delle due lampade LED è stata in grado di polimerizzare adeguatamente i 5 compositi; 3) la lampada che forniva la densità di energia totale maggiore (Optilux 501 per 40 s = 28.4 J/cm² con puntale standard e 40.5 J/cm² con turbo, a 2 mm; a 9 mm invece rispettivamente 12.6 e 7.9 J/cm²) ha prodotto sempre i campioni più duri; 4) l’indice minimo accettabile di buona polimerizzazione, è stato raggiunto a 2 mm solo dalla Optilux 501, a 9 mm da nessuna lampada. I valori insoddisfacenti per le potenti PAC e Phase II sono imputabili ai tempi troppo ridotti; 5) quando si è aumentata la distanza a 9 mm gli effetti sulla durezza non sono stati gli stessi per le sei combinazioni lampada/composito. Non è perciò possibile predire la performance di una lampada a 9 mm basandosi sulle misurazioni della densità di potenza o sui dati di durezza registrati a 2 mm. Per es. la densità di energia totale ricavabile dalle misurazioni al radiometro a 9 mm è stata uguale (1.2 J/cm²) per la Versalux e la Phase II, ma le durezze medie riscontrate nelle resine, tutte peraltro insufficienti, sono state diverse fra le due, pari rispettivamente a 1/3 e a 1/10 della massima raggiunta (con Optilux 501 turbo a 2 mm). Ciò si può spiegare con il fatto che lo spettro di luce di questa LED sia più efficace nell’attivare i fotoiniziatori delle resine utilizzate. Non va dimenticato però che nel valutare apparecchi diversi l’utilità di un radiometro dentale è limitata. Conclusioni: 1) alla distanza di 9 mm la combinazione, raccomandata da molti fabbricanti, di tempi di 40 s per 2 mm di spessore dello strato può essere insufficiente, anche con gli apparecchi più potenti; 2) sarebbe auspicabile che tutti i compositi indicassero nelle istruzioni d’uso la densità di potenza, la banda di lunghezza d’onda della luce e i tempi di esposizione alle distanze clinicamente rappresentative, richiesti per un’adeguata polimerizzazione. 4. Ernst C. P. et al J Adhes Dent 2004; 2: 141- 50 Stampi di profondità crescenti, con incrementi di 0.5 mm, fra 1 e 5 mm sono stati riempiti completamente di un composito ibrido (colore A3); il puntale luminoso è stato posto a 7 mm dal fondo degli stampi, con un’Automatrix serrata intorno, per simulare la situazione clinica media di polimerizzazione del primo strato, a livello del gradino cervicale di una classe II con matrice metallica. Si sono utilizzate 5 lampade LED e 3 QTH per tempi di 10, 20 e 40 s. Dopo 10’ dall’irraggiamento si è testata la durezza dei campioni sulle superfici inferiore e superiore. Inoltre si sono creati campioni di riferimento, in stampi di 2 mm, polimerizzati con il conduttore ottico a contatto diretto del composito; si sono definiti sufficientemente polimerizzati i campioni test che presentavano sul fondo almeno l’80% della durezza massima misurata alla sommità di campioni di riferimento. Le lampade QTH a elevata potenza (per es. Optilux 501) solo con puntali standard, e non con quello turbo 13/8, sono state in grado di polimerizzare sufficientemente spessori di 2.5 mm di composito con un tempo di esposizione di 40 s. L’effetto di riflessione della luce da parte della matrice (che circondava per 360° i campioni) può aver influito sulla profondità di polimerizzazione, come fa pensare il riscontro, in alcuni casi, di durezza relativa fondo/superficie > 100%. Perciò le profondità di polimerizzazione non possono avere un valore assoluto, ma solo di confronto fra le varie combinazioni lampade/tempi. La prima generazione di lampade LED (per es. Elipar FreeLight composto da 19 LED) non ha dato un risultato sufficiente neppure per uno strato di 1 mm con 40 s, così come l’Optilux 501 con 20 s con puntali standard o turbo. Alcune delle LED di seconda generazione che montano un solo LED a elevata potenza (per es. Elipar FreeLight 2 con puntale turbo 10/8) hanno garantito risultati paragonabili a quelli dell’Optilux 501, con tempi di esposizione di 40 s ma non di 20 s come affermato dal produttore. Conclusioni: le lampade LED ad alta potenza mostrano profondità di polimerizzazione comparabili a quelle delle QTH di potenza simile, a distanze comuni nella clinica. Una riduzione dei tempi di esposizione per le LED attuali non è proponibile. I puntali turbo non offrono vantaggi. |
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5. Vandewalle K. S. et al J Esthet Rest Dent
2005; 4: 244-255 Rueggeberg F. Commentary ibidem |
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Lo studio ha interessato due compositi, uno microibrido
e l’altro microriempito, polimerizzati con cinque
lampade diverse, con le estremità emittenti la luce poste
a 1 e a 5 mm dalla superficie dei campioni, dello
spessore di 2 mm. Si sono usati: • un apparecchio alogeno con puntale turbo 12.5/8 (Optilux 501); • cinque LED delle quali: due con puntali a fibre ottiche, uno turbo 13/7.5 (SmartLite iQ) e uno “quasi” standard (LEDemetron 1 con rapporto ø entrata/ uscita più basso: 13/11); una con puntale in acrilico compatto turbo 14/8 (Allegro); due senza alcun puntale ma con semplice apertura (UltraLume LED 5 e FLASHlite 1001). Si sono misurati: 1) il grado di conversione (DC) della superficie inferiore dei campioni con spettroscopia FTIR, espresso come percentuale del DC massimo, ottenuto polimerizzando entrambe le facce con Optilux 501 per 40 s; 2) l’angolo di divergenza dalla verticale, sugli assi x e y, del fascio luminoso, misurato con precisione per mezzo dell’analizzatore (vd. sotto) e visualizzato in immagini, ottenute con una macchina fotografica digitale, posizionata sul lato di un foglio di carta nero, opposto a quello parallelamente al quale si proiettava la luce; 3) il grado di omogeneità del fascio luminoso di ogni lampada, determinata per mezzo di un sofisticato sistema di analisi, a 1 e a 5 mm dal conduttore ottico; 4) la densità di potenza alle due distanze, mediante un “power meter” da laboratorio. Si è trovato, confermando il risultato di altri AA (vd. punti 2 e 3), che esiste un’ampia differenza nella divergenza del fascio fra i vari tipi di lampade LED e che c’è una relazione diretta fra entità di divergenza e percentuale di DC a distanza. Le lampade dotate di minor divergenza della luce mostravano infatti la minor diminuzione della densità di potenza e la maggior percentuale di conversione dei compositi a più grande distanza; quella di 5 mm può essere considerata come distanza realistica fra la punta delle cuspidi di un molare e il pavimento di una cavità media di I classe. Si noti che gli angoli di divergenza non erano significativamente diversi sull’asse x rispetto all’asse y. Si è individuata inoltre l’importanza di un’altra qualità della luce polimerizzante, il suo grado di omogeneità, misurato dal Top Hat factor: quanto più tale valore è vicino a 1 tanto più la distribuzione di energia all’interno del fascio emesso è uniforme. Non può avvenire una conversione uniforme sulla superficie superiore del composito (non al di sotto) se la luce incidente non è distribuita in modo omogeneo, specialmente nei casi di ampie superfici. Si è trovato però che il Top Hat factor decresce considerevolmente con la distanza e in modo molto differente da un apparecchio all’altro e non correlato con la divergenza. Due lampade LED (SmartLite iQ e LEDemetron 1) hanno mostrato valori fra i più alti nella percentuale di DC a 5 mm, per entrambi i compositi, sebbene la densità di potenza a 1 mm fosse inferiore a quella di altri apparecchi testati. Esse hanno presentato sia più bassi angoli di divergenza (13.6° e 20.9°) sia un Top Hat factor più vicino all’unità (0.759 e 0.690 a 1 mm, rispettivamente). I risultati soddisfacenti della LEDemetron 1 sono spiegabili con il mantenimento della collimazione della luce, grazie al puntale a fibre ottiche a pareti “quasi” parallele (13/11) e all’ampiezza della punta (11 mm) e con la buona conservazione del Top Hat factor a 5 mm (0.565). La SmartLite iQ usa pure un puntale a fibre ottiche ma a pareti convergenti (13/7.5): la efficiente collimazione della luce e il mantenimento del Top Hat Factor a 5 mm (0.578) possono essere correlati alla distribuzione e/o alle dimensioni dei singoli fasci di fibre ottiche. Fra gli apparecchi con peggiori risultati a distanza vi sono quello che impiega un puntale in acrilico compatto (Allegro: divergenza = 73.0°; Top Hat factor che scendeva da 0.713 a 1 mm a 0.382 a 5 mm) e quello dotato di semplice apertura (UltraLume 5: divergenza = 64.3°; Top Hat factor di 0.593 a 1 mm e di 0.453 a 5 mm). La valutazione dell’efficacia di polimerizzazione può essere fatta con metodi diretti (di misurazione del DC con sistema spettroscopico) e indiretti (ottici, di misurazione della durezza superficiale e dello spessore residuo dopo escavazione). Il test di DC è il più sensibile, il test di microdurezza fornisce valori ben correlati con il primo, mentre i test ottici e di escavazione tendono a sovrastimare la profondità di polimerizzazione. Non è stato sorprendente trovare ridotti DC nei microriempiti rispetto agli ibridi: nei primi si ha una trasmissione della luce inferiore che nei secondi, perché la naturale agglomerazione delle loro piccole particelle di riempitivo produce l’effetto “scattering” sulla luce che li attraversa. Conclusioni: 1) esiste un’ampia differenza fra le attuali lampade LED, con riferimento alle caratteristiche non solo di dispersione ma anche di omogeneità del fascio di luce che emettono; 2) entrambi i fattori influenzano la polimerizzazione a distanza; 3) per valutare il grado di divergenza della luce il clinico può confrontare le lampade, con buona approssimazione, ponendo un foglio di carta nero contro l’estremità della punta polimerizzante e tracciando il profilo del fascio luminoso. |
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