Dr. Rafael S. Beolchi(a), DDS, MSc
Dr. Carlos Shimokawa(b), DDS, MSc, PhD
Dr. Bruno Pelissier(c), MCU-PH
(a) Universiteit van São Paulo, instituut voor tandheelkunde, São Paulo, São Paulo, Brazilië.
(b) Universiteit van São Paulo, instituut voor tandheelkunde, São Paulo, São Paulo, Brazilië.
(c) Arts-docent restauratieve tandheelkunde, afd. conservatieve tandheelkunde/endodontie, vakgroep tandheelkunde van de Universiteit van Montpellier I. 545 Avenue du Pr JL Viala. 34193 Montpellier Cedex 5. Laboratorium EA 4203
Homogeniteit van de bundel
Een andere belangrijke eigenschap van polymerisatielampen is homogeniteit. Dit betekent dat een polymerisatielamp een homogene lichtbundel kan voortbrengen die uniform is voor de hele omvang van het gebied dat de lamp bestrijkt. Als een polymerisatielamp meerdere golflengten produceert, is het belangrijk dat al die lichtkleuren tegelijkertijd en gelijkmatig worden verspreid. Zelfs bij lampen die maar over één kleur beschikken, kan er sprake zijn van een bundel die niet homogeen is.
Voor de lichtuitharding van tandheelkundige composietmaterialen is een homogene lichtbundel heel belangrijk. Bij een niet-homogene bundel polymeriseert de composiet aan de rand van de restauratie niet gelijkmatig. Dit kan resulteren in een gebrek aan hechtsterkte. Door een niet-uniforme uitharding ontstaan er binnen dezelfde restauratie gebieden die goed zijn uitgehard en gebieden waar dat niet het geval is.
Om dit concept te illustreren, is het goed om nog eens naar afb. 1 te kijken. We zien hier het profiel van de lichtbundels van twee verschillende polymerisatielampen boven een typische occlusale preparatie in een eerste ondermolaar. Wat opvalt is dat de omvang van de restauratie groter is dan de diameter van de kop waardoor de restauratie meerdere keren belicht zal moeten worden om hem volledig uit te kunnen harden. Dat komt niet alleen door de kleine diameter van de kop, maar ook door het gebrek aan homogeniteit.
Afb. 1: Bij koppen met een kleinere diameter moet meerdere keren worden belicht om restauraties in grotere caviteiten goed te kunnen polymeriseren. Daarnaast is het voor de uitharding belangrijk om inzicht te hebben in de homogeniteit van de lichtbundel.
Bij analyse van het profiel van de lichtbundel is er waarschijnlijk sprake van verschillen in de lichtverdeling tussen de koppen van de polymerisatielampen. Dit is belangrijke informatie, waarmee zowel tandartsen als onderzoekers kunnen vaststellen welke ‘hotspots’ (gebieden met een hoge lichtintensiteit) er zijn en welke gebieden een lage lichtintensiteit hebben.
Met de invoering van bulkcomposieten als vulmateriaal is een niet-homogeen profiel van de lichtbundel nog meer reden tot bezorgdheid. Tegenwoordig wordt aanbevolen om grote restauraties te vervaardigen van één enkele portie composiet en het materiaal dan slechts één keer te belichten om de restauratie als geheel uit te harden [34]. Het resultaat is dat activering nu alleen plaatsvindt bij sommige gedeelten van dergelijke restauraties, door bepaalde gedeelten van het licht. Als de tandarts echter weet dat het uitgestraalde licht niet homogeen is, kan hij of zij besluiten om bij het vullen over te stappen op een laagjestechniek en dan meerdere keren te belichten. Zo kunnen de negatieve effecten van een niet-homogene lichtbundel worden ondervangen25.
Wanneer de lamp beschikt over een lens, zoals de VALOTM, worden de vier verschillende lichtbundels van elkaar gescheiden als we ze bekijken op een plaats die verder van het oppervlak af ligt (afb. 9a en 9c). Dichterbij, op klinische afstand, valt op dat de verschillende kleuren (golflengten) elkaar overlappen, dankzij de focusafstand als gevolg van de lens (afb. 9b en 9d).
Afb. 9a
Afb. 9b
Afb. 9 (a, b): Vier verschillende lichtbundels lijken van elkaar gescheiden te zijn als ze verder van het oppervlak worden bekeken. Dichterbij, op klinische afstand, is goed te zien dat de verschillende golflengten elkaar overlappen.
Afb. 9c
Afb. 9d
Afb. 9 (c, d): Op de afbeeldingen is dezelfde situatie te zien als op afb. 9 (a, b), maar dan met een oranje filter.
Om dit beter te illustreren is op afb. 10a en b een driedimensionale weergave te zien van het bundelprofiel van de polymerisatielamp Bluephase Style (Ivoclar). Op afb. 10a is een analyse van het bundelprofiel vanaf een afstand van 0 mm te zien. Bij afb. 10b gaat het om dezelfde lamp, maar dan vanaf een afstand van 9 mm, de klinische afstand die gebruikelijk is voor een klasse II-restauratie. Op afb. 10c is een driedimensionale weergave te zien van afb. 10a (0 mm) en op afb. 10d eveneens, maar dan van afb. 10b (9 mm). We zien dat er niet alleen een gebrek aan homogeniteit is, maar ook dat er geen collimatie is.
Afb. 10 (a, b, c, d): Driedimensionale weergave van het bundelprofiel van de polymerisatielamp Bluephase Style (Ivoclar). Op afb. 10a is een analyse van het bundelprofiel vanaf een afstand van 0 mm te zien. Bij afb. 10b gaat het om hetzelfde apparaat, maar dan vanaf een afstand van 9 mm. Op afb. 10c is een driedimensionale weergave te zien bij 0 mm en op afb. 10d eveneens, maar dan bij 9 mm.
Afb. 10a
Afb. 10b
Afb. 10c
Afb. 10d
Net als op afb. 10, worden op afb. 11a en 11b de afstanden van respectievelijk 0 mm en 9 mm weergegeven, maar dan voor een andere lamp, de VALO van Ultradent. We zien dat, in tegenstelling tot de andere lamp, zowel de collimatie als de homogeniteit van de lichtbundel in dit geval overeind blijven, zelfs bij analyse van het licht op een afstand van 9 mm van de sensor.
Afb. 11 (a, b, c, d): Driedimensionale weergave van het bundelprofiel van de VALO Grand (Ultradent). Op afb. 11a is een analyse van het bundelprofiel vanaf een afstand van 0 mm te zien. Bij afb. 11b gaat het om hetzelfde apparaat, maar dan vanaf een afstand van 9 mm. Op afb. 11c is een driedimensionale weergave te zien bij 0 mm en op afb. 11d eveneens, maar dan bij 9 mm.
Afb. 11a
Afb. 11b
Afb. 11c
Afb. 11d
Voor het lichtuithardingsproces zijn dus zowel de diameter van de kop als de homogeniteit van het geproduceerde polymerisatielicht van invloed op het uiteindelijke resultaat. Meerdere artikelen hebben aangetoond dat bij gebruik van de VALOTM Grand sprake was van minder variatie in de microhardheid van het oppervlak26 dankzij de goede homogeniteit van de lichtbundel van deze polymerisatielamp.
Tot slot nog dit
Goed uitgeharde tandheelkundige composietmaterialen zorgen voor betere mechanische eigenschappen en daardoor voor betere klinische prestaties. Dit is vooral belangrijk, omdat deze composieten een uitdaging vormen qua manipulatie en omdat de mond zelf een vrij lastig gebied is. Bij het uitharden van een composietrestauratie moeten we niet alleen kijken naar het vermogen van een polymerisatielamp, aangezien apparaten die op papier hetzelfde vermogen hebben zich toch heel anders kunnen gedragen. Andere belangrijke factoren zijn onder andere energiedichtheid, lichtbundeling, de lichtinitiatoren in de composiet, de plaats van de restauratie, het type restauratie, de afstand tussen kop en restauratie en de homogeniteit van de lichtbundel.
Daarnaast is het belangrijk om te weten dat we bij alles wat hier besproken is ook nog rekening moeten houden met een aantal kleine, maar desalniettemin belangrijke klinische factoren, namelijk:
- Dat de kop van de polymerisatielamp stabiel wordt vastgehouden of anders gezegd dat de kop niet beweegt bij het belichten.
- Dat de kop van de polymerisatielamp loodrecht wordt gehouden en dat er bij het belichten geen obstakels in de weg zitten, zoals een matrixband die het licht tegenhoudt, waardoor schaduwgebieden zouden kunnen ontstaan. Denk eraan dat licht geen hoek kan maken en dat de beste polymerisatielampen daarom liefst een vlak profiel moeten hebben, zodat ze op alle plaatsen in de mond kunnen komen.
- Dat de kop helemaal schoon is. Bovendien moet ook de beschermhuls goed zijn aangebracht, zonder openingen of vouwen tussen de kop en de caviteit, omdat de lichtstraling daar hinder van kan ondervinden.
Nu de minimaal invasieve tandheelkunde eigenlijk de gouden standaard is, zijn goed uitgeharde composietrestauraties van groot belang. Restauraties moeten er immers niet alleen esthetisch uitzien, maar ook langdurig mooi blijven en goed op hun plaats blijven zitten.
Referenties
1 Price, R.B.; McLeod, M. E.; Felix, C. M. Quantifying Light Energy Delivered to a Class I Restoration J Can Dent Assoc 2010; 76:a23
2 Price R.B., Felix C.A. Effect of delivering light in specific narrow bandwidths from 394 to 515nm on the microhardness of resin composites Dental Materials 2009 25(7) 899- 908
3 Rueggeberg FA. State-of-the-art: dental lightcuring - a review. Dent Mater. 2011 Jan;27(1):39-52. Review.
4 Hyun HK, Christoferson CK, Pfeifer CS, Felix C, Ferracane JL. Effect of shade, opacity and layer thickness on light transmission through a nano-hybrid dental composite during curing. J Esthet Restor Dent. 2017 Sep;29(5):362-367. doi: 10.1111/jerd.12311. Epub 2017 Jun 19.
5 Halvorson RH, Erickson RL, Davidson CL. Energy dependent polymerization of resin-based composite. Dent Mater. 2002 Sep;18(6):463-9.
6 Koran P, Kürschner R. Effect of sequential versus continuous irradiation of a lightcured resin composite on shrinkage, viscosity, adhesion, and degree of polymerization. Am J Dent 10, 17–22 (1998)
7 Fróes-Salgado NR, Francci C, Kawano Y. Influência do modo de fotoativação e da distância de irradiação no grau de conversão de um compósito. Perspect Oral Sci 2009 Ago; 1(1):11-17.
8 Kelsey W, Blankenau RJ, Powell GL, Barkmeyer W, Stormberg E. Power and time requirements for using the argon laser to polymerize composite resins. J Clin Laser Med Surg 1992;10:273–8.
9 Benetti AR, Asmussen E, Peutzfeldt A. Influence of curing rate of resin composite on the bond strength to dentin. Oper Dent. 2007 Mar-Apr;32(2):144-8.
10 Pfeifer CS, Ferracane JL, Sakaguchi RL, Braga RR. Photoinitiator content in restorative composites: influence on degree of conversion, reaction kinetics, volumetric shrinkage and polymerization stress. Am J Dent. 2009 Aug;22(4):206-10.
11 Rode KM, Kawano Y, Turbino ML. Evaluation of curing light distance on resin composite microhardness and polymerization. Oper Dent. 2007 Nov-Dec;32(6):571-8.
12 Beolchi RS, Garófalo JC, Forti W, Palo RM. O seu fotopolimerizador está preparado para os novos materiais? Revista APCD de Estética 2013;v.1(3) p. 240-250.
13 Mills RW, Jandt KD, Ashworth SH. Dental composite depth of cure with halogen and blue light emitting diode technology. Br Dent J. 1999 Apr 24;186(8):388-91.
14 Rueggeberg F. Contemporary issues in lightcuring. Comp Cont Educ Dent 1999;20(Suppl. 25):S4–15
15 Rutsch W, Dietliker D, Leppard D, Kohler M, Misev L, Kolczak U. Recent developments in photoinitiators. Prog Org Coat 1996;27:227–39.
16 Lienhard O,inventor. Canrad Precision Industries,Inc., assignee: instrument for transmitting ultra-violet radiation to a limited area. United States Patent 3,712,984; 1973.
17 Neumann MG, Miranda Jr WG, Schmitt CC, Rueggeberg FA, Correa IC. Molar extinction coefficients and the photon absorption efficiency of dental photoinitiators and light curing units. J Dent 2005;33:525–32.
18 Park YJ, Chae KH, Rawls HR. Development of a new photoinitiation system for dental light-cure composite resins. Dent Mater 1999;15:120–7.
19 Palin WM, Leprince JG, Hadis MA Shining a light on high volume photocurable materials. Dent Mater. 2018 May;34(5):695-710.
20 Albuquerque PP, Moreira AD, Moraes RR, Cavalcante LM, Schneider LF. Color stability, conversion, water sorption and solubility of dental composites formulated with different photoinitiator systems. J. Dent. 2012 Dec 8. pii: S0300-5712(12)00322-3.
21 Brandt WC, Gomes-Silva C, Frollini E, Souza-Junior, EJ, Sinhoreti, MAC. Dynamic mechanical thermal analysis of composite resins with CQ and PPD as photo-initiators photoactivated by QTH and LED units. J Mech Behav Biomed Mater 24 (2013) 21–29
22 Krames M. Light-emitting diode technology for solid-state lighting. In: National academy of engineering: US frontiers of engineering symposium. 2009.
23 Uhl A, Sigusch BW, Jandt KD. Second generation LEDs for the polymerization of oral biomaterials. Dent Mater 2004;20:80–7
24 Amaral CM, Peris AR, Ambrosano GM, Pimenta LA. Microleakage and gap formation of resin composite restorations polymerized with different techniques. Am J Dent 2004;17:156–60
25 Shimokawa CA, Turbino ML, Harlow JE, Price HL, Price RB. Light output from six battery operated dental curing lights.
Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2016 Dec 1;69:1036-42. doi: 10.1016/j.msec.2016.07.033. Epub 2016 Jul 21.
26 Shimokawa CAK, Turbino ML, Giannini M, Braga RR, Price RB. Effect of light curing units on the polymerization of bulk fill resin-based composites Dent Mater. 2018 Aug;34(8):1211-1221. doi: 10.1016/j.dental.2018.05.002. Epub 2018 May 22.