2010年9月19日 星期日

Piezoelectric surgery---大龍牙醫診所李允楨醫師

  近年來Piezosurgery不斷地在牙科臨床上使用,似乎有一定的優點,因此利用一些簡短的介紹,來稍微了解一下Piezosurgery。
  傳統上一直是利用手動或馬達的器械來執行osseous surgery,當需要移除的骨頭量少及較軟的骨頭時,手動器械( manual instruments )可以提供一個好的控制執行,但缺乏效率;而當骨質很硬時,則會利用氣動或電動馬達( motor )的器械來做骨頭的切削,雖提升了效率,因馬達驅動的器械給與使用者較差的觸感回饋 ( reduced tactile sensitivity ),因此在切削的精準度上卻無法有效控制,容易造成周圍組織的傷害,而且若是沖洗冷卻不足,容易產生過高的溫度而使骨壞死,因此學者們不斷的找尋傷害性較小的器械。
  回顧一些論文,早在1961年McFall等學者們已經在實驗中使用超音波器械來做骨的切削;在1975年Horton等學者們比較了利用鑿子(chisel),轉動的器械,及超音波器械在狗的身上來做骨切削,觀察其對骨癒合的影響,發現在超音波器械所造成的骨頭傷害較小及在其所造成的骨缺陷上有較快速的初步癒合;在1981年Horton等學者將超音波器械利用在拔牙,骨整形及牙周手術上,他們發現利用超音波可提供更準確的骨切削及較少的流血;但因之前所使用的超音波器械是利用電磁系統( magnetostriction)來控制其振動的頻率及範圍,並無法提供有效率的切削及悟鶷ㄔ芧L高的熱而造成組織的傷害,也無法更進一步在臨床上應用。
  而在1997年時,Tomaso Vercellotti首次想到利用超音波器械來拔除骨沾粘(ankylotic)的牙齒,經過一些年的測試,Tomaso Vercellotti也將其應用到開窗式上顎竇增高術中,但他發現了一些限制,如在做骨切削時只能使用較細較尖銳的器械,但卻易傷到周圍組織(如鼻竇膜),若骨頭厚度超過1 mm時,此時切削效率差且易產生過高的熱造成骨頭的壞死;為了克服這些缺點,Tomaso Vercellotti與二位工程師合作:Domenico Vercellotti and Fermando Bianchetti,經過一些動物實驗後,發展了一套適合切削骨頭的超音波器械 Mectron-Piezosurgery® Device(即現今Piezosurgery的原型),利用壓電(piezo-)的方式來產生超音波的功能,在實驗過程中他們發現提高能量(power)只增加一點點的切削能力,但卻會對骨頭產生過高的熱,因此他們利用“調頻”( frequency over-modulation)的方式來增加對骨頭的切削力,解決了過熱的問題,接著Tomaso Vercellotti為了要得到更多的科學佐證,將其應用到骨整形手術(orthopedic surgery)上,使他可以得到超音波切削的特性及對組織癒合的影響等相關內容,為了與傳統電磁超音波有所區別,將其命名為壓電超音波手術(piezoelectric surgery);其發展是為了捶悀@侵犯性較小的手術( minimally invasive surgery)及提高手術的預期性( predictability),以減少病人術後的不舒適感及增加傷加的癒合速度。
Mectron-Piezosurgery®
  在1980年間Mectron Medical Technology公司己在發展及發行牙科用超音波洗牙機,藉由Tomaso Vercellotti的想法及其公司本身的技術,因而發展出第一台機械是利用壓電性所產生的超音波來執行骨頭的切削手術,將其命名為Mectro-Piezosurgery®。
  其驅動的原理是藉由電流通過一石英( quartz )或是一壓電陶瓷環 (piezoceramic ring ),使其內的結晶產生交替膨脹及收縮,因而產生一連串的振動而達到切削的能力,其特點是在於更進一步的利用“調頻”( low frequency over-modulation )的方式使其可在較低的能量下也可有效率的切削骨頭,其典型使用的頻率介於24~29.5 kHz再伴隨著較低頻率的掁動 ( 10~60 kHz )以達到調頻的作用,因些其擺動時包含了二種不同頻率但同方式的振動,以提供在低能量下也可有效率的切削骨頭。
Control面板:有二種主要模式
 Root mode:不使用調頻的超音波,有二種內建程式
  ENDO program:針對根管治療
  PERIO program:針對牙周治療
 Bone mode:使用調頻的超音波,用來切削骨頭
  Quality 1 output:對較硬的骨
  Quality 2 output
  Quality 3 output:對較軟的骨
    Special output:當切削用的器械是比較纖細時使用
 
手機
切端
 Sharping instrument:提供有效率的切削
 Smoothing instrument:提供較準確的切削
 Blunting instrument:避免傷害周遭軟組織
臨床特性及優點:
 精準的切割( Precise cutting action )
  精準的切割是來自於其20~80µm的線性微振動( linear microvibrations)所提供的,而有效率的切割來自於其接近30 kHz所提供的,因此可在較薄的骨頭上做骨劈開術。
 選擇性的切割( Selective cutting action )
  若超音波對軟組織(如神經及血管)具有切削力,其頻率需要大於50 kHz以上,但由於Piezosurgery是採用低頻率的超音波(約30 kHz ),只會對硬組織有切削力,而不會傷害到周遭的軟組織;有研究顯示,在開窗式上顎竇增高術中,若是使用一般傳統方式( 旋轉式的器械,如Burs),其竇膜破開的機率約介於14~56%,但若是使用Piezosurgery則約可降到3.8~7%;同樣的也減少了位於上顎竇外側骨內的後上齒槽下分枝的動脈破裂及對神經的傷害。
 更好的控制( Better control )
  由於其微振動( microvibrations )介於20~80µm,其操作時所需的力量為500 g左右,大大提升了在操作中的回饋(tactile feedback),而可以達到更精準及有效率的切割。
 更好的手術視野 ( Blood-free field )
  在運作的過程中,會利用冰冷的生理食塩水來降溫,而超音波其會對周遭的液體產生一cavitation的現象,使得血液停止自血管中流出,達到止血的作用。
 良好的組織癒合反應( Favorable osseous  response )
  在組織學及分子生物學的研究上都顯示:相較於burs,Piezosurgery都會提供一更好的癒合。根據研究顯示,利用Piezosurgery做骨的切削時,可以保留更多的活性骨,而且在癒合過程中,較早會有些促骨頭癒合的cytokines出現,而使得骨癒合更快。
 對組織的傷害較少( Less risk of damage to surrounding tissue )
  由於是採用低頻率的超音波,在做骨的切削時,對骨頭的傷害少,且可保持完整的骨間細胞( osteocyte ),因而會有較快的骨癒合速度;而且也不會傷害到周遭的軟組織,包括神經及血管;另外由於切削所造成骨頭溫度的上升也比用bur小很多,因此可用來收集自體骨。
臨床應用:
 口腔外腔
  拔牙,尤其是骨粘黏的牙齒( ankylotic tooth )
  取骨 (bone graft: block or chips )
  根尖手術
 植牙
  上顎竇增高術 ( sinus lift )
  牙嵴劈開術 ( ridge splitting )
  植牙手術 ( implant site preparation )
 矯正
  皮質骨切開術,以矯正療程 ( osteotomy and corticotomy )
 牙周手術
  牙冠增長術 ( crown lengthening )
  牙周切除及再生手術 ( resective and regenerative surgery )

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