Les deux effets du laser er-yag microablatif & photoacoustique

L’énergie LASER est très répandue dans les applications médicales et la dentisterie suit également cette voie. Le LASER Er-Yag est le plus étudié en odontologie (2), il présente un grand champ d’applications, il est très polyvalent et il est en passe de devenir un outil incontournable dans notre discipline.

Nous allons voir, à travers l’analyse de ses deux principaux effets, les effets photoablatifs et photoacoustiques, quelles sont les raisons de ces affirmations.

Fondamentaux

Le principe thérapeutique du LASER est basé sur l’absorption de l’énergie émise par le faisceau irradiant les tissus. Le LASER Er-Yag émet de l’énergie caractérisée par une longueur d’onde de 2940 nm. Cette longueur à la propriété fondamentale d’être massivement absorbée par l’eau.

Tout l’intérêt du LASER Er-Yag en dentisterie est basé sur sa forte absorption hydrique. Nous le savons notre corps est constitué à 60 % d’eau ; l’énergie délivrée par le LASER Er-Yag a donc des effets importants sur nos tissus mais ce sont des effets de surfaces, à bas niveau d’énergie et sans effets thermiques collatéraux contrairement à ceux produits par les autres longueurs d’onde LASER utilisées dans le domaine médical. C’est la propriété fondamentale du LASER Er-Yag intéressante en dentisterie : l’énergie étant massivement absorbée par le tissu ciblé, il n’y pas d’énergie diffusée sous forme de chaleur dans les tissus adjacents et l’effet est maximal sur la cible. Le faisceau Er-Yag peut donc être efficace à bas niveau d’énergie, et ne produit que des effets visibles de surface. Ces propriétés font du LASER Er-Yag, un outil précis et sécurisant.

L’irradiation d’un tissu ciblé par le faisceau LASER produit principalement deux effets :

• à l’impact : une explosion massive de la cible. En l’occurrence, le LASER Er-Yag provoque une explosion des molécules d’eau qui sont littéralement vaporisées. Cette série de micro-explosions, à l’échelle du visible, se manifeste par un phénomène de micro-ablation tissulaire. Ainsi, sous l’effet de l’irradiation Er-Yag les tissus peuvent être sculptés.
• autour de l’impact : l’explosion provoque des ondes de choc qui s’étendent dans les 3 dimensions de l’espace. C’est l’effet photo-acoustique du rayonnement LASER qui a des propriétés biologiques très intéressantes exploitables en odontologie.

Avec l’outil micro-chirurgical LASER Er-Yag on ne coupe plus, on ne fraise plus, on sculpte les tissus

La micro-ablation tissulaire

Elle se produit dans l’axe du faisceau LASER et permet en quelque sorte une sculpture tissulaire qui représente une nouvelle manière d’opérer particulièrement adaptée, comme nous le verrons, à la microchirurgie parodontale des tissus durs et des tissus mous.

La particularité de la chirurgie dentaire est unique dans le corps humain. Elle traite, dans un espace très restreint, des tissus d’une charge hydrique très différente. Nous rencontrons en quelques millimètres les tissus les plus durs de l’organisme (l’émail) comme les tissus très mous (la muqueuse alvéolaire). L’ensemble des tissus opérés peut être caractérisé par un gradient de charge hydrique entre les tissus mous (forte charge hydrique) et les tissus durs (émail, os, dentine etc… faible charge hydrique). Le LASER Er-Yag est particulièrement adapté à cet environnement car il va agir avec une précision micrométrique sur les tissus en fonction de leur charge hydrique. Le praticien peut opérer de manière sélective et sans effets thermiques collatéraux sur chacun des tissus. Ce mode opératoire ouvre une nouvelle voie en matière de microchirurgie.

Illustration de l’effet photoacoustique du LASER Er-Yag : conférence du Dr David GUEX (Endodontiste France)

Micro-ablation micrométrique en fonction de la charge hydrique du tissu ciblé

L’effet photo-acoustique

C’est l’onde de choc émise par « l’impact » de l’irradiation LASER sur une cible. On évoque le terme de blasting effect.

Contrairement à l’effet de micro-ablation qui ne se produit que dans l’axe du faisceaux, l’effet photoacoustique se produit principalement latéralement dans les 3 dimensions : une sorte « de bulle d’onde » autour de l’impact.

Cette onde de choc émise a des propriétés biologiques intéressantes et principalement antiseptiques (1, 3, 4).

L’onde de choc produit les effets suivants :

• déstabilisation des biofilms
• agitation des solutions
• biostimulation dans une certaine mesure

Effet microablatif à très faible niveau d’énergie sans effet « sculptant » :

Les biofilms sont des niches protectrices pour les micro-organismes qui se présentent sous forme de gel hydratés. Une exposition de ces structures hydratées au rayonnement Er-Yag provoque leur déstabilisation par vaporisation des molécules d’eau et ceci à très faible niveau d’énergie compte tenu du niveau de charge hydrique de ces structures. Les micro-organismes se retrouvent alors isolés à l’état planktonique et ne sont plus protégés dans les biofilms. Ils deviennent vulnérables à notre système immunitaire.

Effet photoacoustique pur

L’onde choc produite l’ors de l’irradiation provoque une émulsion des micro-organismes et une agitation de la solution de rinçage constituée par le spray de refroidissement du LASER. Ce phénomène a pour vertu de nettoyer les espaces restreints et d’évacuer les micro-organismes et autres débris organiques qui s’y trouvaient. L’onde de choc se propage dans toutes les directions de l’espace. Elle a une efficacité d’une précision inégalée et notamment dans les espaces restreints inaccessibles à l’instrumentation conventionnelle. Nous pouvons supposer qu’il existe un phénomène de résonnance qui reste à démontrer mais qui doit se produire contre les parois des espaces amplifiant les effets produits par la propagation de l’onde de choc.

Exploitation des effets photo-ablatifs et photo-acoustique du LASER Er-Yag pour une une chirurgie parodontale d’assainissement mini-invasive. Résultats à 3 jours post-opératoires.

Réglages du laser

Le LASER apparaît dans notre univers professionnel comme une technologie innovante un peu obscure auréolée par des notions de physiques assez complexes qui en sont à l’origine. Mais, nous l’avons vu, le LASER Er-Yag a la qualité de ne pas être un outil dangereux car il n’a quasiment pas d’effet thermique collatéral et n’a qu’une action microablative de surface. C’est donc un outil très facile à prendre en main. Il n’est pas indispensable de s’encombrer l’esprit de notions de physique complexes pour commencer à utiliser cet outil. Les fabricants proposent souvent des paramètres de réglage qui compliquent beaucoup l’ergonomie d’utilisation de cette technologie LASER.

Ces quelques lignes sont destinées à vous présenter des notions fondamentales facilitant l’approche pour la compréhension d’utilisation du LASER Er-Yag comme outil micro-chirurgical.

• emplois d’aides optiques : le LASER Er-Yag a une action de surface ultra précise qu’il est nécessaire de voir pour l’évaluer et la jauger afin de tirer partie de tout le potentiel de l’outil sans risquer d’être inefficace ou dangereux. Un minimum de grossissement de 3,5X assisté d’un bon éclairage est recommandé. A partir du moment où l’analyse de nos gestes est fine, nous pouvons mettre en oeuvre le concept thérapeutique avec la précision adaptée…
• 6 paramètres guident l’utilisation clinique du LASER Er-Yag. Les 3 premiers sont réglables sur la machine, et les 3 derniers sont dans la main du chirurgien dentiste afin qu’il puisse, à la manière « d’un sculpteur », exprimer son art :
• énergie délivrée à chaque impact exprimée en millijoules (mJ) : elle donne l’intensité des impacts (forts ou pas)
• fréquence des impacts exprimée en hertz (Hz) : elle détermine la répétition des impacts (fréquents ou pas)
• débit d’eau destiné à atténuer les effets thermiques. Dans le cas de l’Er-Yag qui est massivement absorbé par l’eau, un réglage fin du débit d’eau permet de moduler l’efficacité du faisceau.
• la distance de travail. Le LASER est comme un faisceau lumineux que l’on focalise ou défocalise ce qui permet d’augmenter ou de diminuer ses effets microablatifs.
• l’angulation du faisceau. Le faisceau perpendiculaire à la cible a une efficacité maximale. L’angulation du faisceau a un effet de défocalisation et permet d’estomper, d’adoucir les effets du rayonnement.
• le temps d’exposition est proportionnel à la quantité d’énergie délivrée à la cible et fonction des effets recherchés.

Les effets microablatifs sont obtenus dans l’axe du faisceau LASER. Les réglages sur la machine sont liés aux tissus à opérer. Le praticien va adapter son geste guidé par les 3 derniers paramètres en fonction de son concept thérapeutique à la manière d’un sculpteur avec les outils dont il dispose.

Pour être didactique considérons les deux situations extrêmes de tissus à sculpter :

• les tissus durs : il faut de forts impacts pour avoir des effets mais le risque d’échauffement augmente et il ne faut donc pas répété fréquemment les impacts. Pour les tissus durs il est souhaitable de régler une énergie forte et une fréquence basse. Le réglage de l’eau est élevé pour limiter l’échauffement.
• les tissus mous c’est l’inverse : niveau d’énergie faible et haute fréquence.

En situation clinique, les tissus traités sont caractérisés par un gradient de charge hydrique : autant de cibles sur lesquelles le LASER va se comporter différemment. L’optimisation des réglages est dans la main du chirurgien qui, sous aide optique, va traiter les tissus en fonction du concept thérapeutique qu’il a en tête. Les aides optiques permettent au chirurgien une analyse fine des effets du LASER en adéquation avec la finesse de l’outil micro-chirurgical : elles sont fondamentales pour exploiter au mieux les propriétés du LASER Er-Yag.

Cliniquement deux situations se présentent :

• traitement des tissus mous contre les tissus durs (charge hydrique décroissante): c’est «le jardin» du LASER Er-Yag il autorise des micro-ablations sélectives des tissus les plus mous en toute sécurité sans risque de lésion sur les tissus durs adjacents. C’est le cas de : la gingivectomie, la dégranulation tissulaire, l’allongement coronaire etc …
• traitement des tissus durs contre les tissus mous (charge hydrique croissance): nous sommes plus dans le champ d’application de la piezzo chirurgie, mais un opérateur expérimenté peut très bien travailler au LASER Er-Yag dans cette situation. Il peut alors travailler plus rapidement et plus précisément tout en minorant le risque d’effets thermiques.

Le LASER Er-Yag est un outil ultra-précis de microchirurgie qui nécessite l’utilisation d’aides optiques 3,5X sous un bon éclairage pour une application clinique optimale des effets micro-ablatifs

Applications cliniques

L’effet microablatif

Cette propriété permet d’opérer les tissus les plus délicats, les plus fins avec une précision inégalée, comparée à l’instrumentation conventionnelle. Le chirurgien opère, comme nous l’avons vu, en sculptant les tissus par soustraction de matière de l’ordre de quelques dizaines de microns à la seconde.

Le LASER Er-Yag a été un des premiers LASER à être validé par le FDA pour une utilisation sur les tissus durs et les tissus mous. Il permet ainsi d’opérer dans le même temps à la fois sur ces deux types de structures dans des espaces très restreints de manière très précise et sans effets thermiques collatéraux. Le rayonnement Er-Yag est ainsi un excellent outil de micro-chirurgie particulièrement intéressant en parodontologie et implantologie.

Pour l’assainissement parodontal profond sans lambeau, il permet de repousser les limites de l’efficacité des traitements non chirurgicaux à partir du moment où il est utilisé sous aides optiques.

L’irradiation Er-Yag sous gingivale permet une dégranulation sélective des tissus inflammatoires à l’intérieur des poches parodontales. Le LASER Er-Yag procure des résultats du niveau chirurgical sans nécessiter de lambeau d’ouverture : c’est un outil de microchirurgie d’assainissement parodontal (10)

Cette propriété trouve également des applications en implantologie pour la préparation des sites implantables post-extractionnels pour la dégranulation et le nettoyage des alvéoles.

Dans les cas de péri-implantite avancée, le LASER Er-Yag est d’une efficacité inégalable à ce jour pour nettoyer les surfaces implantaires. Il permet d’éliminer les concrétions de tartre et les tissus mous collés aux implants sans altérer l’état de surface. C’est un outil propre qui agit sans laisser de résidus de particules métalliques ou de poudre.

Le LASER Er-Yag permet de sculpter les tissus durs et les tissus mous. Les applications cliniques de cette propriété sont nombreuses en chirurgie de plastie parodontale et dans les procédures de régénération osseuse guidée. Grâce à cet outil de microchirurgie, il est possible de réaliser de véritables allongements coronaires sans lambeaux en opérant couche par couche sur l’ensemble des tissus parodontaux : les tissus mous puis les tissus durs et le ligament de manière sélective.

Dans les procédures de régénération osseuses guidée, le LASER Er-Yag va nous permettre de réaliser un nettoyage approfondi de l’os mais également une sculpture atraumatique des zones à régénérer (5, 6, 7).

Dans le cadre des greffes osseuses autogènes, il permet une sculpture sécurisée et précise des greffons (8, 9).

Ces propriétés de micro-ablation trouvent également des applications en chirurgie endodontique pour la préparation des accès aux racines et pour les apicectomies.

L’onde de choc produite par le LASER permet un nettoyage sous les spires des implants dans des espaces très restreints, inaccessibles à l’instrumentation conventionnelle

L’effet photo acoustique

L’application clinique de cette propriété trouve son indication en parodontologie, en endodontie et dans les traitements des péri-implantites. Le nettoyage au LASER est un excellent moyen complémentaire, voire une alternative au nettoyage conventionnel dans ces situations.

Le Dr David GUEX a brillamment démontré dans des vidéos réalisées sur dents rendues transparentes l’efficacité du LASER Er-Yag pour l’agitation des solutions d’irrigations en endodontie et le nettoyage de l’ensemble du réseau canalaire dans les moindres détails et particulièrement dans les espaces inaccessibles à l’instrumentation conventionnelle.

En transposant ces observations directes, on peut comprendre tout l’intérêt que peut avoir un nettoyage au LASER sur des zones de furcations étroites ou dans des cas d’anatomie radiculaires complexe en parodontologie dans le contrôle des biofilms. De même dans les cas de péri-implantite débutante encore inaccessible à l’instrumentation conventionnelle, l’onde choc produite par le rayonnement va permettre une émulsion des biofilms dans l’intimité des surfaces implantaires et des structures osseuses en résorption. Les surplombs liés aux spires des implants deviennent accessibles au nettoyage par voie micro-chirurgicale grâce à l’onde de choc produite par le rayonnement LASER qui se propage dans les 3 dimensions de l’espace. La littérature scientifique est encore pauvre aujourd’hui sur ces applications d’avant garde. Les protocoles opératoires ne sont pas clairement définis et souvent mal adaptés au LASER Er-Yag donnant des résultats décevants.

Les études sont insuffisantes et difficiles à comparer pour émettre des conclusions probantes.

Notre expérience clinique montre, en comparaison à l ’ i n st r u m e n ta t i o n conventionnelle, d’excellents résultats sur l’utilisation des effets photo-acoustiques du LASER Er- Yag dans les traitements endodontiques et des péri-implantites débutantes. Il faudrait que des études multicentriques soient entreprises sous l’égide des universitaires pour confirmer ces bonnes impressions.

Presque 53000 publications répertoriées en 2015 sur PubMed concernant le term minimally invasive depuis 1992. Une croissance exponentielle de l’intérêt porté par ce sujet en médecine. La dentisterie n’échappe pas à ce mouvement : le LASER Er-Yag lui permet de franchir une étape de plus dans cette voie.

Conclusion

Nous venons de le voir, le LASER Er-Yag possède tous les atouts pour permettre de réaliser des traitements mini-invasifs efficaces qui s’inscrivent dans la voie prise depuis plus de 20 ans par la médecine en général. Le LASER Er-Yag est un outil micro-chirurgical d’avenir mais déjà du présent en passe de devenir incontournable. Sa polyvalence devrait permettre à la chirurgie dentaire de franchir une étape de plus dans la voie de la philosophie des traitements mini-invasifs.

Bibliographie

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