Härdljuslampor

BAKGRUND

Ljushärdande polymerbaserade material (t.ex. komposit, bondingmaterial, kompositcement etc.) dominerar materialvalet vid dental restaurativ terapi idag, varav Bonding har behandlats i ett tidigare publicerat dokument på Internetodontologi.
Väsentligt för alla typer av material är en god hantering för att uppnå en god långtidsprognos med minsta möjliga komplikationer. För ljushärdande material är själva ljushärdningen väsentlig för ett gott resultat både på kort och lång sikt. En dålig ljushärdning kan leda till minskad slitageresistens, frakturer, krympproblem, dålig adhesion mellan fyllning och tand samt marginal nedbrytning. Därför är kunskap om ljushärdning samt de faktorer som kan påverka resultatet väsentligt.

Vanliga härdljuslampor

De lampor som vanligen används vid ljushärdning är idag av typen LED (Light emitted diods)-typ men även plasmalampor förekommer i liten utsträckning. Tidigare var QHT (Quartz-halogen-tungsten) vanligast. De har fördelen av ett brett våglängdsspektrum vilket medförde att alla kompositer kunde härdas oavsett typ av fotoinitiator. Nackdelen med QHT-lampan är att den är energi-ineffektiv. Eftersom ljus bildas genom energiflöde i en glödtråd (halogenbulben) alstras förutom ljus också värme vars del är mycket stor i förhållande till den ljusmängd som bildas. QHT-lampan behöver således en fläkt för att leda bort överskottsvärme vilket medför ljud och att den blir tung. Dessutom har själva bulben en begränsad livslängd och ljusintensiteten avtar med tiden, vilket är svårt att märka om inte regelbundna mätningar görs.

LED-lamporna är idag vanligast förekommande och dessa utnyttjar energin mer effektivt genom att ljus uppkommer genom elektronförflyttning i kristaller av GaN (Galliumnitrid). Detta skall ge mindre värme. LED-lampornas smalare våglängdsområde förmodas också ge en bättre och snabbare polymerisation som vid t.ex. härdning av polymermaterial som innehåller den vanligaste använda fotoinitiatorn, kamferkinon. Denna reagerar vid en våglängd av 468 nm. Det smala våglängdsområdet hos LED-lampan kan dock ge polymerisationsproblem om en komposit innehåller andra initiatorer exempelvis phenylpropadion (PPD). LED-lampor av typen ”polywave LED” kan, då de innehåller olika våglängdstoppar, minska problemet. Man bör dock alltid se i instruktionerna, för de typer ljushärdande material man använder, vad som gäller i kombination med den lampa man använder. Många kompositfabrikanter anger faktiskt i sina instruktioner (ofta i tabellform) olika härdtider för olika typer av lampor. Om ingen information finns bör lamp- och kompositfabrikant tillfrågas om kompatibiliteten. Använd alltid lampor från tillverkare med god kontaktinformation, bra användarinstruktioner och service. Härdljuslampor är klassade som medicintekniska produkter och skall vara CE-märkta enligt detta regelverk.

Våglängdsområde, energi och tid

Våglängdsområdet för ljushärdning av komposit ligger mellan 380-500 nm. ”Single wave” LED-lampor har en våglängdstopp runt 450-70nm. ”Polywave LED” har 2 toppar (se exempel, bild 1).

Bild 1. Exempel på våglängdsspektra för en polywave LED-lampa.

Ljusintensiteten från lampan (”power density”) skall vara över 450 mW/cm² vilket oftast är värdet angett vid själva ljusledarspetsen och bör liksom för QHT-lampor, kontrolleras regelbundet med en ljusmätare. Man skall dock vara uppmärksam på att det värde ljusmätaren visar innehåller felkällor. Detta beror främst på att ljusflödet från härdljuslampor i många fall är inhomogent, vilket innebär att mindre områden på ytan erhåller mer energi medan andra mindre. Olika delar av ytan erhåller således olika energinivåer vilket påverkar härdningen. Orsaken till detta beror bland annat på ljusledarens design, de filter som används och antalet använda fibrer i ledaren. Inhomogeniteten gör att man därför skall hålla spetsen så nära ytan som möjligt. Dessutom har det visat sig att det faktiska området som träffas av ljuset är 10-20 % mindre än arean av själva ljusledaren. Därför är den energi som ljusmätaren mäter (”irradiance”) inte alltid korrekt då det förutsätter att hela ytan erhåller samma energi, vilket ofta ej är fallet. Uppmätt ”irradiance” blir istället att betrakta som ett medelvärde och påverkas av inhomogenitet i ljusflödet och energitoppar, vilka kan variera under en ljushärdningscykel. Därför är polymerisationstiden viktig i sammanhanget då den påverkar den så kallade ”radiant exposure” (alt. ”energy density”) angett i J/cm². ”Radiant exposure” anger polymerisationstiden multiplicerat med ”irradiance” och ger en bättre uppfattning om den ”sanna” energin, vilken påverkar härdningen (polymerisation). ”Radiant exposure” har således stor betydelse för konversionsgraden och materialegenskaperna hos den färdiga produkten och idag finns mätutrustning som kan kontrollera detta. Att ”mekaniskt” försöka mäta ytans hårdhet med en sond ger en felaktig uppfattning och säger inget om hur bra materialet är härdat på djupet.

Antalet starka lampor med en angiven ”irradiance” över 1500mW/cm² har ökat på marknaden de senaste åren. Med dessa skall kortare härdning, enligt fabrikanterna, vara möjlig. Man bör dock vara observant på flera saker. Bland annat det ofta förekommande inhomogena ljusflödet, försöka hålla spetsen så nära ytan av materialet under härdning som möjligt samt överväga att öka tiden om man osäker på eventuella skuggeffekter. Att röra lampan lätt i en liten cirkulär rörelse under härdning har också rekommenderats för att åstadkomma ett jämnare energiflöde över ytan, men kan då göra det svårt att hålla lampspetsen nära ytan. När det gäller uppnådd härdningsgrad med dessa starka lampor har tvivel rests om polymerisationen är tillfredsställande och undersökningar har också visat en lägre konversionsgrad vid de tider som rekommenderas. Orsakerna är bland andra att utvecklingen av lampor har gått fortare än utvecklingen av polymerkemin i kompositmaterialen. Detta leder till att den så kallade gelfasen under polymerisationen förkortas i tid med risk för kortare polymerkedjor och mindre dubbelbindningar som följd vilket kan påverka fyllningarnas mekaniska egenskaper negativt.

RISKER MED LJUSHÄRDNING

Även om LED ofta betraktas som ett ”kallt ljus” uppkommer värme. Med dagens allt starkare lampor har riskerna med denna värmeutveckling uppmärksammats. När det gäller de äldre QHT-lamporna har undersökningar visat på en temperaturökning på ≈ 8°C. Man bör därför ha i minnet att pulpan inte tål en högre temperatur är ≈43°C, vilket betyder en temperatur ökning på max 6°C (från 37°C). Även värmeutveckling från LED-lampor har undersökts i ett antal studier. I en nyligen avslutad studie har både temperaturen i pulpa och yttemperaturen närmast spetsen på olika avstånd, tider och intensiteter, upp till 1400mW/cm², undersökts. Det fanns en klar korrelation mellan ”radiant exposure” och värmeutveckling där tiden hade den största inverkan. Avståndet mellan ljusledarspets och tandyta upp till 4 mm hade ingen eller mycket liten inverkan. Riskerna för skador på mjukvävnad vid härdning i närheten av sådan ska tas i beaktande, exempelvis vid restaurering av klass V-kaviteter då temperaturen kan öka till över 55°C vid en intensitet över 1200mW/cm²beroende på lampa (bild 2).

Bild 1. IR-termogram av tandyta direkt efter avlägsnande av härdljuslampa efter ljushärdning i 30 sek. Det vita området representerar högst temperatur, i detta fall över 52°C.

Vid tunn kvarvarande dentinvägg finns risk för pulpapåverkan på grund av utvecklad värme. Man bör också komma ihåg att polymerisationsreaktionen är exoterm och det har diskuterats om denna, tillsammans med den värme som utvecklas vid lampspetsen, också kan ge upphov till pulpapåverkan. Flytande kompositer har därvidlag visat sig ge en större värmeökning jämfört med ordinära kompositer. Dentinets isolerande förmåga kan minska risken för pulpapåverkan men tandläkare bör vara medvetna att vid mycket tunna, pulpanära dentinväggar finns en risk för skada om en lampa med hög intensitet kombineras med längre tid.
När det gäller övriga risker har främst risken med ögonskador uppmärksammats på grund av stark intensitet i det våglängdsområde som kan skada ögonen (bild 3).

Bild 3. Blått ljus alstrat av en LED-lampa med ca 1200 mW/cm2-intensitet.

Vid all ljushärdning är det viktigt att främst personalen skyddar sina ögon med bra skyddsglasögon inkluderande sidoskydd (bild 4). De små skydd som finns på ljusledaren på många lampor är otillfredsställande. De stora skyddsplattor som man håller i är bra ur handhavande synpunkt men man bör tänka på risken för spridd strålning.

Bild 4. Exempel på bra skyddsutrustning vid ljushärdning.

KLINISKA RÅD

• Var noga med ditt val av härdljuslampa.
• Uppgifter angående ”radiant exposure” ger bättre information än enbart uppgifter om ”irradiance” liksom uppgifter om ljusets profil korrelerat till energin.
• Välj, om möjligt, en utrustning som ger en jämnare ljusprofil.
• Kontrollera ljusintensiteten på lampan regelbundet men var medveten om att värdet kan påverkas av ett inhomogent ljusflöde.
• Håll spetsen nära och i så rät vinkel som möjligt mot ytan vid härdning.
• Använd den tid som rekommenderas av kompositfabrikanten beroende på vilken lampa som används.
• Tänk på och undvik skuggeffekter.
• Minska ej härdtiden från den rekommenderade, snarare kan en ökning vara motiverad om avståndet mellan spets och yta ökas, om mörka/opaka material skall härdas eller om det finns risk för skuggeffekter.
• Se till att ljusledarspetsen är ren.
• Tänk på att en lampa med hög eller mycket hög intensitet kan medföra termiska vävnadsskador. Luftkylning med luftbläster kan minska risken.
• Använd bra ögonskydd då det blå ljuset kan skada ögonen.

Referenser

Price, R.B., J.L. Ferracane, and A.C. Shortall, Light-Curing Units: A Review of What We Need to Know. J Dent Res, 2015. 94(9): p. 1179-86.

Ilie, N., et al., Resin-based composite light-cured properties assessed by laboratory standards and simulated clinical conditions. Oper Dent, 2013. 38(2): p. 159-67.

Ferracane, J.L., et al., Wear and marginal breakdown of composites with various degrees of cure. J Dent Res, 1997. 76(8): p. 1508-16.

Rasines Alcaraz, M.G., et al., Direct composite resin fillings versus amalgam fillings for permanent or adult posterior teeth. Cochrane Database Syst Rev, 2014. 3: p. CD005620.

Knezevic, A., et al., Shrinkage evaluation of composite polymerized with LED units using laser interferometry. Quintessence Int, 2010. 41(5): p. 417-25.

Kopperud, S.E., et al., Longevity of posterior dental restorations and reasons for failure. Eur J Oral Sci, 2012. 120(6): p. 539-48.

de Magalhaes Filho, T.R., et al., Odontological light-emitting diode light-curing unit beam quality. J Biomed Opt, 2015. 20(5): p. 55005.

Price, R.B., et al., Irradiance uniformity and distribution from dental light curing units. J Esthet Restor Dent, 2010. 22(2): p. 86-101.

Kirkpatrick, S.J., A primer on radiometry. Dent Mater, 2005. 21(1): p. 21-6.

Anusavice KJ, S.C., Rawls R. , Phillips’ Science of Dental Materials. 12:th ed. 12 ed. 2013, St. Louis, Missouri, US: Elsevier.

Asmussen E, Peutzfeldt A. Polymerization contraction of resin composite vs. energy and power density of light-cure. Eur J Oral Sci 2005;113:417-421

Al-Qudah AA, Mitchell CA, Biagioni PA, Hussey DL. Thermographic investigation of contemporary resin-containing dental materials. J Dent. 2005;33:593-602

Kopperud HM, Bruzell EM. Riktlinjer för ljushärdning. Tandläkartidningen 2014; 15:58-59.

Mouhat M, M.J., Stangvaltaite L, Ortengren U. , Light curing units used in dentistry – factors associated with heat development – potential risk for patients. Clin Oral Invest, 2017 Jun;21(5):1687-1696. doi: 10.1007/s00784-016-1962-5. Epub 2016 Oct 1

Hannig, M. and B. Bott, In-vitro pulp chamber temperature rise during composite resin polymerization with various light-curing sources. Dent Mater, 1999. 15(4): p. 275-81.

Bruzell, E.M., et al., Evaluation of eye protection filters for use with dental curing and bleaching lamps. J Occup Environ Hyg, 2007. 4(6): p. 432-9.

Park, S.H., J.F. Roulet, and S.D. Heintze, Parameters influencing increase in pulp chamber temperature with light-curing devices: curing lights and pulpal flow rates. Oper Dent, 2010. 35(3): p. 353-61