Assessment of thermal alteration during cavity preparation and caries removal efficiency using Er:YAG laser

O objetivo deste estudo foi avaliar a alteração de temperatura durante preparo cavitário em dentina cariada e hígida e a eficiência na remoção de tecido cariado com Er:YAG. Foram utilizados 30 terceiros molares humanos hígidos, doados pelo Banco de Dentes da FORP-USP, os quais tiveram suas raízes removidas e as coroas seccionadas, obtendo-se 60 fragmentos de 2,5mm de espessura. Os espécimes foram divididos em 2 grupos (n=30): dentina cariada e dentina hígida (controle) e em 3 subgrupos (n=10), de acordo com as freqüências de laser aplicadas (4, 6 e 10Hz). Foi empregada energia constante de 200mJ no modo não-contato, focado e sob refrigeração. A indução das lesões artificiais de cárie foi realizada pelo modelo bacteriano, no qual foram utilizadas cepas de Streptococcus mutans. O registro da temperatura foi realizado antes do inicio da irradiação, após 10 segundos e ao final do preparo. Após este procedimento, os fragmentos foram analisados por DIAGNOdent® e microscopia óptica de luz, utilizando-se o software Axio Vision 4.3 LE, para quantificar a remoção de dentina cariada. Para a análise morfológica, 5 espécimes de cada grupo foram aleatoriamente selecionados e preparados para microscopia eletrônica de varredura. Os dados foram submetidos à Análise de Variância α=5% e, quando apropriado, ao teste de Fisher. Os resultados mostraram que todas as freqüências do laser Er:YAG promoveram aumento gradual e significante da temperatura durante o preparo cavitário, independente do substrato. Com relação às freqüências de laser empregadas, observou-se que apenas a de 10Hz promoveu aumento diferencial de temperatura, sendo observado neste subgrupo o maior acúmulo de calor, em ambos os substratos. A análise por Diagnodent® revelou que a remoção de tecido cariado foi semelhante entre os subgrupos de 4 e 6Hz, e maior no de 10Hz. Contudo, por microscopia óptica de luz, os subgrupos de 6 e 10Hz foram estatisticamente iguais e o de 4Hz apresentou os menores valores de remoção de tecido cariado. A avaliação morfológica da superfície e subsuperfície dos espécimes revelou a presença de tecido dentinário desmineralizado em todos os subgrupos estudados. Contudo, em preparos realizados com 4Hz, foi observado que a dentina cariada remanescente apresentava sua estrutura colágena desnaturada. Assim, conclui-se que o aumento da freqüência do laser Er:YAG promove aumento gradativo e significante da temperatura em função do tempo, independentemente do substrato, não atingindo níveis nocivos ao tecido pulpar e uma ablação mais eficiente do tecido dentinário cariado e que a irradiação do tecido dentinário cariado resulta em uma superfície mais uniforme em relação ao tecido dentinário hígido.The aim of this study was to evaluate the thermal alterations during cavity preparation with sound and caries dentin and dentin caries removal efficiency using Er:YAG laser. Thirty humans molars, donated by FORP-USP Teeth Bank, had the root removed and the crown sectioned getting sixty fragments with 2.5-mm thick. The fragments were assigned into two groups (n=30): artificial dentin caries and sound dentin (control group) and 3 subgroups (n=10), according to the irradiation frequency used (4, 6, or 10Hz) at a constant energy level of 200mJ, focused-mode and under refrigeration. The artificial caries lesion was obtained by the bacterial model with was used Streptococcus mutans. Before irradiation, a thermocouple, adapted to the tooth fragment, recorded the initial temperature value (°C); then, the temperature was measured at every 10s during irradiation and after finishing irradiation. A caries detection system (DIAGNOdentTM) and a light microscopy software (Axion VisionTM) was employed to evaluate the demineralized dentin removal. The morphologic analyses used 5 fragments randomly selected from each group and processed for the accomplishment scanning electron microscope. Data were analyzed by ANOVA and Fishers tests (α=5%). The results revealed that the temperature increased gradually over time for all groups, independent the type of substrate. Concerning the frequencies it was observed that irradiation with 10Hz promoted the highest temperature values for both substrates and it was statistical different of remaining frequencies. The caries detection system revealed that the caries removal was similar with 4 and 6Hz, and was superior with 10Hz. However with the light microscopy software the frequency the caries removal was similar with 6 and 10Hz and the frequency of 4Hz presented the lowest caries removal values. The surface and subsurface morphologic analyses revealed the presence of demineralized dentin in all frequencies studied. However in the preparation carried through with 4Hz, the remaining dentine beyond demineralized, presented its collagen structure disorganized. It can be concluded by the present study that the Er:YAG laser frequency increase provides a higher temperature increase for sound and caries dentin, however without reaching harmful levels to the dental pulp, as well a greater caries dentin removal and the caries dentin irradiation provides a regular surface compared with sound dentin