24.01.2011

Laser statt Bohrer

Mit einem Pikosekundenlaser lassen sich Zähne präzise und fast schmerzfrei bearbeiten.

Physik Journal - Mit einem Pikosekundenlaser lassen sich Zähne präzise und fast schmerzfrei bearbeiten.

Der Bohrer gehört zum Zahnarzt wie der Pinsel zum Maler. Mittelfristig könnten jedoch Laser die Aufgabe der heutigen Bohrer übernehmen, da sie genauer arbeiten und bei entsprechend gewählten Kenndaten nahezu keine Schmerzen verursachen. Die Arbeitsgruppe „Laser in der Zahnmedizin“ am Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Universität Bonn hat nun zusammen mit den Industriepartnern Lumera Laser und Sirona Dental Systems einen entsprechenden Demonstrator entwickelt.


 

Abb.: In der Zukunft soll ein Pikosekunden­laser den Bohrer beim Zahnarzt ablösen. (Bild: Volker Lannert / Uni Bonn)

Die Beteiligten an dem Projekt MiLaDi (Minimalinvasive Laser­ablation und Diagnose von oralem Hartgewebe) nutzen hierfür einen kommerziellen Pikosekunden­laser mit Pulsdauern von 10 ps und einer Repetitionsrate von derzeit 500 kHz. Der modengekoppelte Nd:YVO4-Laser (Neodym-Yttrium-Vanadium-Oxid) mit neun Watt Leistung erreicht Bestrahlungsdichten von einigen hundert Gigawatt pro Quadratzentimeter – hoch genug, dass nichtlineare Effekte wie Mehr-Photonen-Absorption auftreten. Aufgrund der kurzen Pulsdauern liegt die übertragene Energiemenge in der Größenordnung von nur einigen Mikrojoule, der bei der Ablation entstehende Wärmeeintrag fällt also überaus gering aus.

Die Laserquelle strahlt bei 1064 nm und erreicht mithilfe einer Linsenoptik eine Fokusgröße von einigen zehn Mikrometern. Die Schärfentiefe liegt bei einem Millimeter. Mithilfe eines Galvanometer-Scanners lässt sich der Laserstrahl mit bis zu 2 m/s Geschwindigkeit verfahren, sodass sich die gewünschten Kavitäten im Zahn erzeugen lassen. In Dentin, das im Zahn vom Zahnschmelz umgeben ist, erreicht die Ablation Werte von 14 Kubikmillimeter pro Minute, ein Volumen, das in der gleichen Größenordnung liegt wie bei einem konventionellen Bohrer. Bei Präzision und Flächenhomogenität schneidet der Laser sogar deutlich besser ab. Die Projektpartner wollen den Demonstrator nun weiter charakterisieren und optimieren.

Michael Vogel

Quelle: Physik Journal, Februar 2011, S. 14

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