Laser sterilization technique for root canal treatment: Investigating the use of thulium fiber laser

Abstract

Geleneksel endodontik tedavi, kök kanalı içindeki enfekte olmuş tüm kalıntıları ve bakteriyi kök kanalının içinden dışarı çıkartıp, kalıcı apical bir inflamasyonu engellemek için kimyasal ve mekanik bir protokol kullanır. Ancak, kullanılan kimyasalların yeterince derine inememesi ve kök kanalında bulunan çeşitli kök anamalileri tedavinin başarısını olumsuz yönde etkiler. Laser destekli endodontik tedavi de geleneksel kök kanal tedavisinin başarısını arttırmak için uygulanan yeni ve etkili bir yardımcı yöntemdir. Bu çalışmanın amacı, endodontik çalışmalarda yeni bir dalga boyu olan 1940-nm tulyum fiber laserin etkinliğini değerlendirmek, kök kanal ve paradontal dokuların sağlığını korurken, antibakteriyel etkinlik için uygun parametre aralıklarını bulmaktır. Bu tez çalışması, ön ve ana denylerden oluşmaktadır. Ön deneyler oral mikrobiyoloji ve laboratuvarprotokolleri hakkında bilgi sahibi olmak ve tecrübe kazanmak adına yapılmıştır. Bu çalışmanın ana bölümünden önce sıcaklık artışına ilişkin optimum ışıma parametrelerini ve yeterli antibakteriyel etki için etkili laser gücü ve ışıma süresi aralığını belirlemek için ön analizler yapılmıştır. Ön çalışmalardan elde edilen parametrelerle, 1940-nm tulyum fiber laser destekli endodontik tedavisi ana çalışmasında kullanacağımız uygun ve güvenli parametreler belirlenmiştir. Kök kanal tedavisindeki maksimum güvenli laser gücü için 1 W olarak belirlendikten sonra, dört farklı laser gücünün antibakteriyel etkinliği karşılaştırılmıştır. Bu deneylerde log 3 lük bir sterilizasyon etkinliği gözlenmiştir. Bulunan optimum laser gücü uygulanarak üç farklı ışınlama süresi karşılaştırılmıştır: 15sn, 30sn ve 60sn. Bulunan CFU değerlerinin sonuçları, 1940-nm tulyum fiber laser için en uygun maksimum antibakteriyel etkinliği gösteren parametrenin 1 Watt, 30 saniye uygulaması olduğu sonucuna varmıştır.

Conventional endodontic treatment uses a chemomechanical protocol to eliminate all infected debris and take the bacteria out from the root canal in order to prevent the development of persisting apical periodontal inflamation. The inadequate penetration depth of irrigants and anatomical irregularities of root canal negatively affect the success of the treatment. Laser assisted endodontic treatment is a new and effective adjunctive method in root canal to enhance the quality of the conventional treatment. The aim of this study is to evaluate a new wavelength, 1940-nm thulium fiber laser, in endodontic studies and finding optimum parameter ranges for an antibacterial efficiency while protecting the health of root canal and paradontal tissues. This thesis study consists of preliminary and main experiment parts. Initiatory experiments were done in order to learn and practice in oral microbiology and laboratory protocols. Main part of this study has preliminary analyses for determining the optimum irradiation parameters with regard to the temperature increase and identifying the effective laser power and irradiation time ranges for a sufficient antibacterial effect in vitro. With the parameters obtained from the pre-studies, optimum parameters range for 1940-nm Thulium Fiber Laser assisted endodontic therapy was considered within the safest conditions. After definining 1 W for the maximum safe laser power in root canal therapy, antibacterial efficiencies of four different laser powers were compared. After obtainingan sterilization up to log kill of 3, optimum laser power was examined in three different irradiation times: 15s, 30s, and 60s. The results of colony forming unit (CFU) values concluded that 1 W with application for 30 seconds for 1940-nm Thulium fiber laser was the optimal dose to perform the maximum antibacterial efficiency preserve the healthy condition.