Comment optimiser l'utilisation des lampes L.E.D ?
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Le concept MARC ® est un système qui propose différentes réponses aux problèmes cliniques rencontrés par les chirurgiens-dentistes. Une bonne polymérisation des composites par des sources lumineuses joue un rôle important en pratique quotidienne pour la pérennité de nos restaurations directes ou indirectes. ....
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- 1. 1 Bruno PELISSIER UFR d’Odontologie de Montpellier Camille BERTRAND UFR d’Odontologie de Montpellier Marc APAP Ancien AHU Paris Descartes Comment optimiser l’utilisation des lampes à polymériser ? Les composites clairs voire transparents sont de plus en plus utilisés en dentisterie adhésive pour des rai- sons esthétiques (collage, stratification). Ils possè- dent moins de camphoroquinone qui donne une teinte jaune. En effet, ce photo-initiateur (CQ) est celui majo- ritairement utilisé dans les matériaux dentaires. Mais, il est employé souvent associé à d’autres molécules telles que la phénylpropanedione (PPD) et/ou la luci- rine (TPO), qui réagissent à des longueurs d’ondes différentes. Pour les activer, il faut alors leur fournir une énergie lumineuse située dans leur spectre d’absorption spé- cifique. Donc, pour répondre aux besoins cliniques, les lampes doivent émettre un large spectre lumi- neux apte à polymériser tous les matériaux conte- nant ces différents photo-initiateurs comme les anciennes lampes halogènes. Il est très difficile voire impossible de connaître exactement les photo-amor- IActuellement, en pratique quotidienne et dans la plupart des cas, le durcissement d’un maté- riau photopolymérisable est provoqué par l’apport de l’irradiation lumineuse d’une lampe LED (figure 1), qui permet aux photo-initiateurs présents dans ce matériau d’engendrer des liaisons covalentes. Actuellement, les dispositifs utilisant des diodes élec- troluminescentes (LED) ont remplacé les lampes halogènes. Ces sources lumineuses délivrent un spectre de rendement optimal, puisque la totalité de l’énergie produite sera utile à la réaction chimique. Des lampes LED sont, de plus, économes en éner- gie donc aptes à être alimentées par une source autonome constituée de piles ou de batteries rechar- geables. Ayant une bonne ergonomie, les disposi- tifs optiques ont été considérablement simplifiés permettant de collecter et diriger l’énergie lumineuse produite. Formation continueODONTOLOGIE CONSERVATRICE FIGURE 1 : Irradiation lumineuse antérieure
- 2. 2 FIGURE 5 : Cas final (facettes céramiques collées) FIGURE 6 : 2e cas clinique initial FIGURE 3 : Cas clinique initial (composites inadaptés) FIGURE 4 : Irradiation lumineuse d’un adhésif transparent avec la lampe Valo® d’Ultradent ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! FIGURE 2 : Photo-initiateurs utilisés en dentisterie avec leurs spectres Le Chirurgien-Dentis te de France no 158 0 du 29 jui n 2013
- 3. 3 FIGURE 8 : Cas final FIGURE 7 : Irradiation lumineuse d’un composite teinte « émail » avec la lampe ScanWave® d’Actéon Le Chi rurgi en-Dentiste de France no 158 0 du 29 juin 2013 ceurs ou les photo-initiateurs contenus dans les maté- riaux que nous utilisons pour restaurer les dents (figures 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8). Certaines lampes modernes à polymériser intègrent actuellement plusieurs diodes qui permettent, au cours de l’irradiation lumineuse, de balayer un large spectre de 380 à 510 nm, ciblant ainsi toute les zones d’absorption des différents photo-initiateurs dentaires, par différentes techniques pulsées ou glo- bales. Mais en plus, pour une bonne polymérisation, il est nécessaire d’avoir une énergie adéquate. Elle est exprimée en milliwatt (mW), et correspond à l’ir- radiation du matériau avec une lumière de longueur d’onde spécifique. La puissance de sortie d’une lampe est caractérisée par l’intensité lumineuse, le plus sou- vent mesurée en mW/cm2 . L’intensité sortante dic- tera la vitesse et l’étendue de la réaction de polymérisation. Toutes les lampes actuelles de marques reconnues possèdent une intensité mini- male susceptible de provoquer une polymérisation adéquate d’une épaisseur de 2 mm de matériau. De nombreuses études ont montré qu’une intensité lumineuse minimale égale ou supérieure à 400 mW/cm2 est nécessaire pour accomplir une polymérisation complète pour une épaisseur de 2 mil- limètres. Il est aussi préférable de parler de quantité totale d’énergie délivrée au matériau à une longueur d’onde appropriée, car la quantité de lumière dispo- nible (pour exciter l’initiateur) diminue rapidement de la surface vers le fond de la restauration par l’ab- sorption et à la dispersion de la lumière. On peut démontrer qu’en utilisant le même niveau énergé- tique (intensité × temps), une lampe à polymériser de faible intensité peut donner le même degré de conversion qu’une lampe à haute intensité, jusqu’à une certaine épaisseur de matériau. Par exemple, pour un composite qui nécessite une exposition de 20 secondes avec une intensité de 800 mW/cm2 pour une profondeur de 2 mm, la quan- tité totale d’énergie impartie au matériau sera le pro- duit de ces deux facteurs : 20s × 800mW/cm2 soit 16000 mJ/cm2 (16 J/cm2). Actuellement des temps de 10 à 20 secondes sont préconisés et la quantité d’énergie de 16 J/cm2 est validée par la profession dans de nombreuses études et utilisée avec le sys- tème MARC que nous allons décrire. Il faut donc rete- nir que ce qui importe reste la quantité de photons émis à la longueur d’onde adéquate. Comment tester nos lampes à polymériser ? Il nous est difficile de connaître les photo-initiateurs présents dans les matériaux utilisés en dentisterie, donc de connaître le spectre de diffusion de nos lampes, de mesurer ou de contrôler concrètement la quantité d’énergie lumineuse. Le système MARC offre une solution aux problèmes préalablement énoncés, auxquels sont confrontés les praticiens dans leur pra- tique quotidienne et semble être une réponse effi- cace. Il mesure avec exactitude la quantité d’énergie lumi- neuse totale qui est appliquée sur le matériau en bouche, ceci en tenant compte de l’emplacement de la lésion carieuse, du type de lampe à polymériser et du type de résine utilisé. Il existe aujourd’hui deux versions de ce système : le RC (Resin Calibrator) et le PS (Patient Simulator). Nous vous présentons ici
- 4. 4 FIGURES 9, 10 ET 11 : Irradiation et Système MARC® (tests par Marc Apap et Martin Wesolowski) FIGURES 11 FIGURE 9 FIGURE 10 Le Chirurgien-Dentis te de France no 158 0 du 29 jui n 2013 le système PS très intéressant pour son approche pédagogique, universitaire et clinique (figures 9, 10, 11). Le « Patient Simulator » utilise une tête de manne- quin avec deux cavités standard (une classe I et une classe IV pour restauration composite). Un capteur se trouve dans chaque cavité. C’est un appareil scien- tifique et clinique de mesure de l’énergie émise en bouche. L’objectif est de mieux comprendre la quan- tité et le type d’énergie reçue dans la cavité, et de comparer différentes lampes et modes de polyméri- sation. C’est une interface simple et conviviale. Le simulateur de patient permet de gérer et contrôler les différents paramètres : la lampe, la technique, le fac- teur opérateur, les caractéristiques de la restaura- tion, et surtout l’énergie nécessaire. Nous avons par exemple pu observer qu’une angu- lation de l’embout fait varier l’énergie reçue au fond de la cavité par une dispersion sur une plus grande surface. La lumière est également réfléchie de la sur- face, diminuant ainsi l’intensité lumineuse. L’intérêt de ce système, basé sur ses deux applications de recherche et d’enseignement est de simuler et éva- luer nos lampes et surtout notre manipulation. Tests et lampes LED (Valo® , Bluephase® , Bluephase® style et ScanWave® ) Les tests ont été réalisés avec le même opérateur (Bruno Pelissier) et en toute indépendance, sans conflits d’intérêts. Les valeurs obtenues ont été vali- dées avec de nombreuses mesures. D’après le manuel d’utilisation, la lampe Valo® pos- sède une forme effilée qui permet un accès facile à toutes les zones de la cavité buccale. Son design ergonomique et léger la rend facile à manipuler. Cette lampe couvre un spectre large de longueurs d’onde permettant de polymériser tout type de produits den- taires, même ceux ne pouvant pas l’être avec la plu- part des lampes à photopolymériser LED. Elle dispose d’une lentille dont la conception spéciale assure une concentration unique des rayons lumineux lors de la polymérisation. La lampe Valo® assure une poly- mérisation puissante et uniforme. Elle possède 3 modes différents d’irradiation (standard, haute puis- sance et extrême puissance). La Valo® cordless est une lampe sans fil et à batterie rechargeable pour une manipulation et une adaptabilité optimales. D’après le manuel d’utilisation, la lampe ScanWave®
- 5. ! ! ! ! ! ! ! FIGURE 12 : Mesure de l’intensité de la ScanWave® prototype 5 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! FIGURE 13 : Spectre d’émission de la Bluephase® ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! FIGURE 14 : Mesure de différentes intensités de la Bluephase® avec son large spectre lumineux, qui recouvre les zones d’absorption des photo-initiateurs de 390 à 510 nm, et son dispositif de balayage automatique de longueurs d’onde, permet d’activer tous les maté- riaux photosensibles utilisés dans le domaine den- taire (matériaux de restauration, adhésifs et ciments, verres ionomères, digues photo polymérisables). Cette lampe possède une structure aluminium évi- tant tout échauffement de la pièce à main, pour déli- vrer une puissance lumineuse constante et un dispositif de positionnement laser, pour cibler exactement la zone d’impact de l’énergie lumineuse et permettre ainsi un durcissement optimal des matériaux den- taires en quelques secondes. Le design et l’ergono- mie autorisent tous les types de prise en main, dont les tenues « stylo » et « pistolet », et l’absence de ventilateur minimise le risque nosocomial. L’écran rétro-éclairé et le vaste choix de modes cliniques pro- curent au praticien un fonctionnement convivial pour un traitement clinique précis. Nous remarquons bien le phénomène de balayage pulsé par les différentes diodes lors de l’irradiation (figure 12). Par contre, le spectre d’émission n’est pas très marqué et cela pour toutes les mesures qui ont été réalisées pendant les tests. Mais nous remar- quons deux pics qui couvrent tous les photo-initia- teurs, ce qui valide un spectre d’émission large nécessaire à la polymérisation de tous les matériaux. Est-ce dû au balayage ? Il faudra faire d’autres tests avec d’autres modes et d’autres systèmes pour vali- der ou non ce spectre d’émission obtenu. D’après le manuel d’utilisation, la Bluephase® pos- sède un large spectre d’émission similaire à celui des lampes halogènes. Elle convient donc à tous les types de photo-initiateurs. Elle est utilisée pour la polymé- risation de matériaux dentaires au fauteuil photopo- lymérisables dans une longueur d’onde de 385-515 nm. Cette lampe possède 3 programmes faciles à utiliser (High Power pour une polymérisation rapide 1200 mW/cm2, Low Power pour polymériser près de la pulpe 650 mW/cm2, et Soft Start pour une réduction du stress de polymérisation 650/120 mW/cm2). Le ventilateur intégré assure un refroidis- sement continu de la lampe, ne limitant pas le temps d’utilisation. La Bluephase® fonctionnant sur batterie ou secteur, combine une intensité lumineuse maxi- male de 1200 mW/cm2 en high power et des temps de polymérisation adaptés à la pratique quotidienne. Nous avons obtenu un spectre d’émission large plus marqué au niveau de la camphoroquinone, mais qui permet de cibler tous les photo-initiateurs (figure 13). Le diagramme montre bien les trois modes d’irra- diation avec leurs intensités respectives bien régu- lières et superposables (figure 14). D’après le manuel « Bluephase® style licence to cure », la Bluephase® style est une lampe à photopolymé-
- 6. 6 FIGURES 15, 16 ET 17 : Bluephase® Style d’Ivoclar Vivadent et Valo® d’Ultradent (embouts lumineux) FIGURE 17 Le Chirurgien-Dentis te de France no 158 0 du 29 jui n 2013 FIGURE 16 FIGURE 15 riser LED de haute performance qui produit une lumière bleue dense de haute énergie. Elle est utilisée pour la polymérisation de matériaux dentaires au fauteuil. Grâce à son spectre à large longueur d‘ondes, Bluephase® style est particulièrement recommandée pour la polymérisation de matériaux dentaires pho- topolymérisables dans une longueur d’onde de 385- 515 nm. Ces matériaux incluent les matériaux de restauration, les bondings/adhésifs, les bases, les liners, les scellements de sillons et fissures, les maté- riaux provisoires ainsi que les colles pour brackets orthodontiques et les matériaux d‘assemblage de restaurations faites au laboratoire dentaire telles que les inlays céramiques. Comparaison de 2 lampes LED (Valo® et Bluephase® style) avec le système MARC® Nous avons comparé 2 lampes avec le système MARC® (figures 15, 16, 17), et nous avons mesuré leurs intensités et leurs spectres d’émission, pour savoir si les données des fabricants correspondaient aux valeurs annoncées. Ce système permet de se faire une première opinion et de tester sa lampe en antérieur et en postérieur avec différentes profon- deurs. Nous présentons les valeurs en antérieur obte- nues au laboratoire et en toute impartialité. D’après les résultats obtenus au niveau antérieur (cavité de 1 mm), la Bluephase® style est bien une lampe à photopolymériser LED de haute performance qui produit une lumière bleue dense et émet une haute énergie mais avec des variations d’intensité de 20 à 30 % (900 à 1200 mW/cm2 selon les tests MARC® au niveau antérieur (figure 18). Ceci est suffisant tou- tefois pour une bonne polymérisation des matériaux dentaires photopolymérisables en ajustant alors le temps d’irradiation lumineuse. Son spectre à large longueur d’ondes est compris entre 380 et 500 nm. Pour la lampe Valo® cordless, un spectre large de longueurs d’onde de 380 à 500 nm est couvert, et cela permet de polymériser sereinement tous les matériaux dentaires. La lampe Valo® cordless assure une polymérisation puissante et uniforme (1400 à 1600 mW/cm2) (figure 19) en mode haute inten- sité. Pour cette lampe, nous avons donc une très belle régularité du spectre avec tous les photo-ini- tiateurs concernés (figure 20), ainsi qu’au niveau postérieur.
- 7. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! FIGURE 19 : Différentes mesures de l’intensité lumineuse de la lampe Valo® ! ! ! ! ! ! FIGURE 20 : Différentes mesures du spectre d’émission de la lampe Valo® ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! FIGURE 18 : Différentes mesures de l’intensité lumineuse de la Bluephase style® 7 Le Chi rurgi en-Dentiste de France no 158 0 du 29 juin 2013
- 8. 8 Le Chirurgien-Dentis te de France no 158 0 du 29 jui n 2013 Lectures conseillées DAVIDSON CL, DE GEE AJ. Light-curing units, polymeriza- tion, and clinical implications. J. Adhes. Dent. 2000; 2, 3: 167-173. Review. MOUSSALLY C, CAZIER S. Quelle lampe à photopolymériser ? Inf dent 2008 ; 39 : 2337-42. PELISSIER B, CHAZEL JC, CASTANY E, DURET F. Lampes à photopolymériser. EMC, Stomato/Odonto,22-020-A-05, 2003, 11 p. PELISSIER B, JACQUOT B, PALIN WM, SHORTALL AC. Three generations of LED lights and clinical implications for opti- mizing their use. 1: From past to present”. Dent Update, 2011 ; 38 : 660-670. PELISSIER B, CAZIER S, APAP M, ROUX T. Analyse de l’irra- diation lumineuse pour la polymérisation des biomatériaux composites et dérivés : le système MARC®. Inf dent, 2012 ; 29/30 : 27-31. PELISSIER B, CAZIER S, APAP. Première lampe à l’épreuve du MARC. Dentoscope. 2012 ; 103 : 44-42. RUEGGEBERG FA, CAUGHMAN WF, CURTIS JW Jr. Effect of light intensity and exposure duration on cure of resin com- posite. Oper Dent, 1994 ; 19, 1 : 26-32. RUEGGEBERG FA, ERGLE JW, METTENBURG DJ. Polymerisation depths of contemporary light-curing units using microhardness. J. Esthet. Dent. 2000 ; 12 : 340-349. SHORTALL AC, PALIN WM, JACQUOT B, PELISSIER B. Advances in light-curing units : four generation of LED lights ; clinical implications for their use. Part 2. From present to the future. Dent Update, 2012 ; January-february : 13-22. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! FIGURE 21 : Différentes mesures du spectre d’émission de la lampe Bluephase® style Dans certaines mesures réalisées et cela de façon aléatoire, on peut remarquer que le spectre de la Bluephase® style se restreint entre 430 et 500 nm, les photo-initiateurs situés alors entre 380 et 430 nm ne sont donc pas touchés. Cela risque d’entraî- ner un défaut de polymérisation (figure 21). On retrouve ce problème au niveau antérieur pour des irradiations de 10 secondes. D’autres études avec d’autres systèmes de mesure doivent donc être menées pour voir si ce problème de spectre rencontré avec la Bluephase® style se confirme ou est seulement dû à une mesure à un temps donné. Il faudra alors superposer et compa- rer les spectres pour la validation des données obte- nues. Conclusion Le concept MARC® est un système qui propose dif- férentes réponses aux problèmes cliniques rencon- trés par les chirurgiens-dentistes. Une bonne polymérisation des composites par des sources lumi- neuses joue un rôle important en pratique quotidienne pour la pérennité de nos restaurations directes ou indirectes. Le succès d’une polymérisation des résines composites dépend essentiellement de l’énergie adé- quate délivrée au matériau, mais aussi du spectre d’émission de nos lampes. Choisir sa lampe en fonc- tion des critères développés est indispensable. Le concept MARC® permet de prendre conscience de tous ces problèmes.