La tecnologia ottica ha rivoluzionato molti ambiti della medicina e dell'odontoiatria: dalla diagnostica per immagini alla terapia laser, fino ai materiali compositi rinforzati con fibre per protesi e restauri. In odontoiatria le fibre ottiche e i sistemi laser offrono strumenti per procedure meno invasive, diagnosi più precise e protesi più performanti.
Il laser infatti non è altro che luce amplificata che viene emessa a seguito di una stimolazione di un mezzo attivo (che può essere un gas, un cristallo o un liquido). Questa luce ha una specifica lunghezza d’onda, diversa in base al tipo di laser che si utilizza, che spesso non rientra nello spettro del visibile. Ogni laser ha una lunghezza d’onda specifica, cioè emette un fascio di luce coerente con una sola lunghezza d’onda. All’interno dei nostri tessuti vi sono dei cromofori che reagiscono ad ognuna di queste lunghezze e che quindi assorbono la luce emessa. L’assorbimento di questa genera a livello dei tessuti interessati degli effetti fototermici, fotochimici, fotobiostimolanti e fluorescenti che vengono utilizzati a scopo terapeutico in odontoiatria ed in medicina.
Il colore che si vede a livello della fibra ottica che trasporta il raggio laser in realtà è dato da una luce aggiuntiva (rossa, blu, verde…) che viene emessa per poter permettere al tuo dentista di vedere dove si sta posizionando il fascio luminoso. Ti sei mai chiesto perché devi indossare gli occhiali di protezione? Penserai che sia inutile dato che non si vede… Il problema è che gli occhi possono assorbire queste radiazioni e possono essere danneggiati se il raggio laser che si sta usando all’interno della bocca riflette su qualche superficie metallica.
I campi di applicazioni della tecnologia laser in medicina ed odontoiatria sono svariati ed ogni tipo di laser ha le sue indicazioni e protocolli clinici da seguire. Il laser a diodo in particolare viene utilizzato per trattare i tessuti molli del cavo orale, in parole povere la mucosa e le gengive. Il maggiore impiego quindi lo si trova nella chirurgia di questi tessuti dove per alcuni trattamenti è lo strumento di prima scelta. Altre applicazioni d’elezione le troviamo per il trattamento di herpes, afte, fastidiose lesioni o per stimolare la guarigione di ferite chirurgiche.
Vi sono poi delle applicazioni ancillari del laser a diodo, cioè complementari e aggiuntive a protocolli terapeutici tradizionali. Per esempio in parodontologia, in implantologia ed in endodonzia sono un valido aiuto per combattere la presenza di batteri che sono causa di molte patologie presenti nel cavo orale. Riassumendo il laser è utilissimo in odontoiatria, in alcuni casi è essenziale ed insostituibile, in altri è comparabile alle tradizionali tecniche e in altri ancora è di aiuto ad alcuni trattamenti.
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La fibra ottica in medicina permette di vedere e di sentire. Per esempio, questa tecnologia di trasmissione dati risulta fondamentale per gli endoscopi a fibra ottica, dispositivi che permettono ai medici di esplorare organi e tessuti in modo minimamente invasivo. Il procedimento è il seguente: attraverso microfibre flessibili, la luce illumina zone interne e restituisce immagini ad altissima definizione. La sua capacità di sentire si manifesta nel misurare con precisione parametri vitali, come la temperatura, la pressione o i livelli di ossigeno nei tessuti.
I sensori in fibra ottica comprendono una sorgente di luce per fibre ottiche, trasduttore esterno, e foto rivelatore. Rilevando la modulazione di una o più delle proprietà della luce che viene guidata all’interno della fibra, sentono intensità, lunghezza d’onda, o la polarizzazione, per esempio. Molti e diversi meccanismi di rilevamento in fibra ottica sono stati dimostrati già per applicazioni industriali, e alcuni per applicazioni biomediche tra i quali reticoli di Bragg (FBG), cavità Fabry-Perot o fibra esterna Fabry-Perot sensori (EFPI), onda evanescente, Sagnac interferometro, Mach-Zehnder interferometro, Microbend, fotoelastica, e altri.
Tecniche avanzate come la microscopia confocale, la tomografia ottica a coerenza (OCT) e l'endomicroscopia forniscono immagini in tempo reale a livello cellulare. L'OCT è una metodica non invasiva che fornisce immagini ad alta risoluzione delle sezioni trasversali dei tessuti, acquisendo informazioni strutturali dettagliate con una risoluzione micrometrica. Nei sistemi OCT, la lente GRIN garantisce una configurazione ottica compatta ed efficiente. Le fibre ottiche e gli interferometri in fibra ottica sono comunemente utilizzati nei sistemi OCT per consentire un controllo preciso dei percorsi ottici e per migliorare la sensibilità.
La spettroscopia Raman è una tecnica diagnostica avanzata che utilizza sonde in fibra ottica per rilevare alterazioni maligne nei tessuti. Queste sonde, spesso dotate di lenti GRIN e fibre ottiche per l'erogazione laser, consentono una raccolta precisa della luce dai tessuti biologici, garantendo una perdita minima del segnale e massimizzando la sensibilità.
Fotoacustico immagini è una tecnica ibrida innovativa che combina l'eccitazione laser con la rilevazione a ultrasuoni, consentendo l'imaging ad alta risoluzione della vascolarizzazione tissutale e dei livelli di ossigenazione del sangue. I sistemi fotoacustici avanzati incorporano fibre ottiche per indirizzare la luce laser verso i tessuti, garantendo una trasmissione efficiente su lunghe distanze e mantenendo la precisione nel targeting di regioni specifiche.
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La fibra di vetro, grazie alla sua conformazione, è considerata un materiale ideale sia per singoli elementi, che per strutture intermedie ed anche per intere arcate. La sua elevata resilienza permette l’assorbimento di stress e riduce la trasmissione di forze, ammortizzando i carichi masticatori. Questa condizione favorisce le protesi implantari. Grazie allo sviluppo e al miglioramento delle tecniche adesive in odontoiatria, i materiali polimerici rinforzati con fibre stanno trovando ampio raggio di applicazione nel campo delle metodologie restaurative.
I materiali compositi come Hi-Fiber sono caratterizzati da un'elevata resistenza meccanica. L'elevata resistenza si ottiene grazie alla dispersione delle sollecitazioni attraverso il filo continuo unidirezionale, che lavora come un unico pezzo per garantire lo stesso livello di resistenza in tutti i punti. Il processo di stampa 3D di CFM genera strutture biocompatibili e personalizzate rinforzate da fibre di vetro continue. Queste strutture, chiamate Hi-Fiber, hanno un design che si adatta all'anatomia intraorale unica di ogni paziente e alla scansione digitale.
Durante la produzione CFM di Hi-Fiber, la resina riveste un filo continuo di fibre di vetro traslucide e un'apparecchiatura laser, la quale lo trasforma chimicamente in un solido rigido e infusibile, proprio come le resine dentali estetiche. Il risultato è costituito da strutture leggere di 0,4 mm di spessore della parete, efficienti, ecologiche ed efficaci anche in spazi e volumi ristretti. Un altro vantaggio del CFM è che produce una struttura con una resistenza alla trazione di 1014,9 MPa e un modulo elastico di 33,4 GPa.
L’evoluzione dei sistemi adesivi e lo sviluppo di moderni e innovativi materiali, quali le fibre rinforzate in composito (FRC), consentono oggi di trattare in maniera conservativa i monoedentulismi, applicando i principi dell’odontoiatria minimamente invasiva. È quindi possibile realizzare ponti adesivi in composito. Le FRC possono essere utilizzate anche per realizzare splintaggi, sia parodontali che post-ortodontici, per costruire perni adattabili e provvisori di lunga durata. Possono infine essere utilizzate per la riparazione di protesi mobili e fisse.
Gli studi a nostra disposizione dimostrano che l’utilizzo delle fibre rinforzate in composito, grazie alla loro particolare versatilità, consente di ottenere ottimi risultati, salvaguardando l’integrità dei tessuti dentali. I retainer in fibra di vetro rinforzata in composito (FRC) si dimostrano validi nei casi di ritenzione fissa a lungo termine.
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Alla base di una diagnosi e di un restauro estetico eccellente c’è spesso una buona immagine clinica. Un’immagine fornisce una vastissima serie d’informazioni sia funzionali che anatomiche ed estetiche. La fotografia clinica non deve limitarsi alla funzione di documentazione, ma può integrare efficacemente i processi diagnostici perché consente di comprimere e dilatare il tempo e lo spazio. La Fotografia Basata sulle Evidenze Scientifiche (EBDP) enfatizza la funzione diagnostica dell’immagine fotografica, permettendo di utilizzare la fotocamera digitale come uno strumento di misurazione di altissima precisione dei dati colorimetrici.
Il presente lavoro mostra come l’immagine fotografica possa divenire uno strumento ideale per la comprensione delle caratteristiche anatomico-strutturali dei denti, e di come queste siano correlate al comportamento ottico della materia dentale. La stretta dipendenza tra questi due aspetti permette di formulare e definire un nuovo concetto: quello dell’“anatomia ottica” del dente. L’anatomia ottica spinge il clinico a focalizzare la propria attenzione non più sulla percezione del colore - fenomeno aleatorio, soggettivo e sfuggente - ma sulle caratteristiche della materia e della radiazione luminosa che quelle stesse percezioni hanno generato.
Il tuo dentista conosce le varie specifiche tecniche di utilizzo per poter gestire al meglio ed in sicurezza questo valido strumento nelle diverse applicazioni all’interno della tua bocca. È fondamentale rispettare le procedure di protezione, comprese le lenti oculari filtranti per gli operatori e i pazienti, perché gli occhi possono essere danneggiati dall’assorbimento delle radiazioni laser.
I sensori biomedici presentano sfide progettuali uniche e particolari problemi legati alla loro interfaccia con un organismo biologico. I sensori devono essere sicuri, affidabili, altamente stabili, biocompatibili, suscettibili di sterilizzazione in autoclave, non inclini al rifiuto biologico, e non richiedere calibrazione (o almeno mantenere calibrazione per lunghi periodi). L’imballaggio del sensore è un aspetto particolarmente critico poiché i dispositivi devono essere molto piccoli in particolare quelli per l’impianto o scopi permanenti.
| Tecnica / Materiale | Applicazioni odontoiatriche | Vantaggi |
|---|---|---|
| Laser a diodo | Chirurgia tessuti molli, trattamento afte, herpes, stimolazione guarigione | Minore sanguinamento, riduzione dolore, antibatterico |
| OCT e imaging in fibra | Diagnosi strutturale dei tessuti, monitoraggio chirurgico | Immagini micrometriche non invasive |
| Sonde Raman in fibra | Diagnosi molecolare, riconoscimento alterazioni tissutali | Elevata sensibilità, impronta molecolare |
| CFM - Hi-Fiber | Framework protesici, ponti adesivi, splintaggi | Leggerezza, resistenza, comportamento simile all'osso, meno scarti |
| Sensori in fibra ottica | Monitoraggio parametri vitali intraoperatori | Precisione, trasmissione dati in tempo reale |
La combinazione di fibra ottica, comunicazione veloce e intelligenza artificiale creerà una rete sanitaria sempre più integrata, capace di assistere i pazienti anche da casa con dispositivi IoT medici connessi in tempo reale. Inoltre, le capacità della fibra ottica nell’illuminazione e nella trasmissione del segnale continueranno a trovare nuovi impieghi in odontoiatria digitale, nella produzione additiva e nelle metodiche diagnostiche avanzate.
Se hai ancora dei dubbi, non ti sono chiari dei concetti o vuoi approfondire alcune tematiche sono disponibile per qualsiasi chiarimento!
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