Interacciones tisulares y efectos biológicos

Una vez que se genera el rayo láser, se dirige al tejido para realizar una tarea específica.  Cuando la energía alcanza la interfaz biológica, se producirá una de las siguientes cuatro interacciones: reflejo, transmisión, dispersión o absorción.

  • Absorción Los cromóforos, moléculas específicas en el tejido, absorben los fotones.  La energía de la luz se convierte en otras formas de energía para realizar el trabajo.
  • Reflejo - El rayo láser rebota en la superficie sin ninguna penetración o interacción.  Por lo general, el reflejo es un efecto no deseado, pero resulta útil cuando los láseres de erbio se reflejan en el titanio, lo que permite recortar de forma segura la encía alrededor de los pilares de un implante.
  • Transmisión - La energía del láser puede pasar a través de los tejidos superficiales para interactuar con áreas más profundas. Por ejemplo, en una cirugía de retina, el láser pasa a través de la lente para tratar la retina.  Los láseres Nd:YAG y de diodo también logran una penetración más profunda y transmisión tisular.
  • Dispersión - Una vez que la energía del láser ingresa al tejido objetivo, se dispersará en varias direcciones.  Este fenómeno generalmente no es útil, pero puede promover algunas propiedades bioestimulantes de las longitudes de onda.
Imagen 6. Las cuatro interacciones tisulares.
Esta imagen muestra las cuatro interacciones tisulares con el láser: Absorción, Transmisión, Dispersión, Reflejo.

La absorción es la interacción más importante. Cada longitud de onda tiene cromóforos específicos que absorben su energía. La energía absorbida se convierte en energía térmica y/o mecánica que se utiliza para realizar el trabajo deseado. Los láseres de onda infrarroja cercana, como los diodos y Nd:YAG, son absorbidos principalmente por pigmentos como la hemoglobina y la melanina. Los láseres de erbio y CO2 son predominantemente absorbidos por el agua y la hidroxiapatita. Las longitudes de onda infrarroja cercana, que son más cortas, de los diodos y los láseres Nd:YAG también penetran en el tejido más profundamente que las longitudes de onda infrarroja mediana más largas de los láseres de erbio y CO2.

Imagen 7. Cromóforos
Esta imagen contiene un gráfico que muestra las longitudes de onda de los cuatro láseres dentales más comunes en el espectro electromagnético.
Se muestran las longitudes de onda de los cuatro láseres dentales más comunes en el espectro electromagnético. Todas están en la parte infrarroja no ionizante del espectro. Los patrones de absorción de los cromóforos (agua, melanina y hemoglobina) se superponen en el gráfico. A través de la absorción, la energía luminosa se convierte en energía térmica y/o mecánica para realizar trabajo.

Existen cinco tipos importantes de efectos biológicos que pueden ocurrir una vez que los fotones del láser ingresan al tejido: fluorescentes, fototérmicos, fotodisruptivos, fotoquímicos y de fotobiomodulación.

  • Efectos fluorescentes La fluorescencia ocurre cuando la estructura dental con caries activa se expone a la longitud de onda visible de 655 nm del dispositivo de diagnóstico Diagnodent. La cantidad de fluorescencia está relacionada con el tamaño de la lesión, y esta información es útil para diagnosticar y tratar lesiones de caries tempranas.
  • Efectos fototérmicos Ocurren cuando los cromóforos absorben la energía láser y se genera calor. El calor se utiliza para realizar trabajos como incisión de tejido o coagulación de sangre. Las interacciones fototérmicas predominan cuando se realizan procedimientos de la mayoría de los tejidos blandos con láseres dentales. También ocurre ablación fototérmica cuando se usan láseres de CO2 en los dientes ya que el tejido duro se vaporiza durante la extracción. Se genera calor durante estos procedimientos y se debe tener mucho cuidado para evitar daños térmicos en los tejidos.
  • Efectos fotodisruptivos effects (o fotoacústicos) Los tejidos duros se eliminan mediante un proceso denominado ablación fotodisruptiva. Las emisiones cortas de luz láser pulsada con potencia extremadamente alta interactúan con el agua en el tejido y de la pieza de mano, lo que causa una rápida expansión térmica de las moléculas de agua. Esto provoca una onda de choque acústica termomecánica que es capaz de romper el esmalte y las matrices óseas de manera bastante eficiente. Los láseres de erbio resultan muy eficientes en ablación debido a estas micro-explosiones de agua tisular sobrecalentada en las cuales la energía láser se absorbe predominantemente. De este modo, el diente y el hueso no se vaporizan, sino que se pulverizan a través del proceso de ablación fotomecánica. Esta onda de choque crea el sonido distintivo que se escucha al utilizar un láser de erbio. Es muy poco probable que se produzca daño térmico ya que casi no se crea calor residual cuando se usa de forma adecuada, en particular en relación con el concepto de relajación térmica.
  • Efectos fotoquímicos Ocurren cuando la energía del fotón causa una reacción química. Las reacciones fotoquímicas están involucradas en algunos de los efectos beneficiosos hallados en la bioestimulación que se analizan a continuación.
  • Fotobiomodulación o Bioestimulación Se refiere a la capacidad del láser para acelerar la curación, aumentar la circulación, reducir el edema y minimizar el dolor. Muchos estudios han mostrado efectos tales como el aumento de la síntesis de colágeno, la proliferación de fibroblastos, el aumento de osteogénesis, el aumento de la fagocitosis de leucocitos y similares con diversas longitudes de onda. El mecanismo exacto de estos efectos no está claro, pero se ha teorizado que ocurren principalmente a través de interacciones fotoquímicas y fotobiológicas dentro de la matriz celular y las mitocondrias. La bioestimulación se usa en el campo odontológico para reducir las molestias postoperatorias y tratar enfermedades como el herpes recurrente y la estomatitis aftosa. La terapia con láser de bajo nivel (LLLT, por sus siglas en inglés) es otro término usado para describir este fenómeno.

Cuando se emplea un láser dental, se puede utilizar en modo de contacto o modo de no contacto. En el modo de contacto, la punta del láser toca directamente el tejido objetivo. En cambio, en el modo de no contacto, se apunta el láser al tejido objetivo a una distancia de pocos milímetros, en el caso de odontología quirúrgica, o de varios centímetros, en el caso de bioestimulación.

Cuando un láser calienta tejidos orales, pueden ocurrir ciertos cambios reversibles o irreversibles:

  • Hipertermia – por debajo de 50°C
  • Coagulación y desnaturalización de proteínas – más de 60°C
  • Vaporización – más de 100°C
  • Carbonización – más de 200°C

Los efectos irreversibles, como la desnaturalización y la carbonización, provocan daños térmicos que causan inflamación, dolor y edema.