Resumos

EFEITOS DO LASER CO₂ NA MANDÍBULA DE RATOS.ESTUDO ATRAVÉS DA MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA

EFFECTS OF CO₂ LASER IRRADIATION ON RAT MANDIBLES.STUDY BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPY

Edson Aparecido LIBERTI^** Professor Associado, Professor Associado, ** Professor Titular e † Professor Doutor do Departamento de Anatomia do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.*** Professor Adjunto do Departamento de Morfologia da Universidade Federal do Espírito Santo.**** Professora Doutora do Departamento de Morfologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus de Araraquara.†† Professor Titular do Departamento de Dentística da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo.

Ii-Sei WATANABE ^*** Professor Associado, Professor Associado, ** Professor Titular e † Professor Doutor do Departamento de Anatomia do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.*** Professor Adjunto do Departamento de Morfologia da Universidade Federal do Espírito Santo.**** Professora Doutora do Departamento de Morfologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus de Araraquara.†† Professor Titular do Departamento de Dentística da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo.

Rogério Albuquerque AZEREDO^**** Professor Associado, Professor Associado, ** Professor Titular e † Professor Doutor do Departamento de Anatomia do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.*** Professor Adjunto do Departamento de Morfologia da Universidade Federal do Espírito Santo.**** Professora Doutora do Departamento de Morfologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus de Araraquara.†† Professor Titular do Departamento de Dentística da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo.

Ana Maria MINARELLI^***** Professor Associado, Professor Associado, ** Professor Titular e † Professor Doutor do Departamento de Anatomia do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.*** Professor Adjunto do Departamento de Morfologia da Universidade Federal do Espírito Santo.**** Professora Doutora do Departamento de Morfologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus de Araraquara.†† Professor Titular do Departamento de Dentística da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo.

James Lindolph Roosevelt LEMOS^†* Professor Associado, Professor Associado, ** Professor Titular e † Professor Doutor do Departamento de Anatomia do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.*** Professor Adjunto do Departamento de Morfologia da Universidade Federal do Espírito Santo.**** Professora Doutora do Departamento de Morfologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus de Araraquara.†† Professor Titular do Departamento de Dentística da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo.

Edmir MATSON^††* Professor Associado, Professor Associado, ** Professor Titular e † Professor Doutor do Departamento de Anatomia do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.*** Professor Adjunto do Departamento de Morfologia da Universidade Federal do Espírito Santo.**** Professora Doutora do Departamento de Morfologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus de Araraquara.†† Professor Titular do Departamento de Dentística da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo.

LIBERTI, E. A. et al. Efeitos do laser CO₂ na mandíbula de ratos: estudo através da microscopia eletrônica de varredura. Rev Odontol Univ São Paulo, v.11, p.71-76, 1997. Suplemento.

A face lateral do corpo da mandíbula de ratos foi irradiada pelo laser CO₂ com disparos contínuos de 10watts de potência. Após três meses, o sulco formado pela irradiação apresentou, em uma grande extensão, material fundido com diversas fraturas. Após sete meses, o periósteo neoformado recobriu amplas áreas da incisão, que apresentou ainda material carbonizado. Um ano após a incisão, o periósteo neoformado estava composto por fibras colágenas, que formaram feixes espessos, transversais à incisão, ou malhas regulares, que recobriram a incisão. Ainda nessa fase, resquícios de material carbonizado foram verificados, caracterizando um retardo na regeneração óssea.

UNITERMOS: Laser CO₂; Osso e ossos; Microscopia eletrônica de varredura.

INTRODUÇÃO

Diversas pesquisas têm sido desenvolvidas a fim de se verificarem as ações do raio laser em estruturas biológicas. Particularmente em relação ao tecido ósseo, HÖBERG et al.⁵ (1967) e MOORE⁹ (1972) descreveram que o raio laser rubi possui a capacidade de perfurar o osso; porém, devido à dispersão de calor, as alterações do tecido não se limitam somente à área de impacto, mas também aos tecidos vizinhos. Tal fato foi também observado por LUSTMAN et al.⁷ (1991) com a utilização do laser CO₂, cuja ação pode determinar elevações da temperatura para além de 1000ºC, acarretando várias lesões nos tecidos adjacentes.

TAUBER et al.¹⁶ (1979), após promoverem osteotomias no fêmur de coelhos por meio do laser CO₂, verificaram que a necrose e o atraso na regeneração depois da osteotomia não podem ser minimizados; todavia, relataram que o laser mostrou-se ser um instrumento cirúrgico de grande valor devido aos efeitos hemostáticos e às propriedades assépticas. Para GERTZBEIN et al.⁴ (1981), quando um disparo contínuo de laser CO₂ incide sobre a compacta óssea, a baixa concentração de água permite uma dessecação do tecido, seguida de carbonização. A necrose térmica e a carbonização produzida pelo raio ao redor da incisão são responsáveis pelo atraso da regeneração, bem como pela reação inflamatória decorrente da queimadura. PAOCHANG et al.¹² (1981) descreveram que essas zonas de necrose e queimaduras adjacentes podem se estender por 1 a 2mm ao redor da incisão.

CLAYMAN et al.² (1978) aplicaram o laser CO₂ em fêmur de coelhos e verificaram a formação de uma cavidade após o impacto, com a presença de uma pequena zona de tecido necrótico adjacente. Durante a regeneração, observaram uma progressiva deposição de osso trabeculado no local da incisão e a conseqüente formação do osso lamelar. ALLEN; ADRIAN¹ (1981) avaliaram os efeitos do laser CO₂ nas tíbias de ratos 3, 14 e 28 dias após a incisão. Verificaram uma alteração persistente na superfície óssea devido a um depósito de material carbonizado produzido pela ação térmica do laser.

Os efeitos da irradiação do laser CO₂ no osso alveolar na região do incisivo inferior de ratos Wistar foram observados por MCKEE⁸ (1993), através da microscopia de luz e eletrônica de transmissão. Após 10 dias, as lesões no tecido ósseo apresentaram evidências de reparação, representada por infiltrado celular, tecido ósseo neoformado e fragmentos ósseos, resultantes da ação lesiva do raio, rodeados por células mononucleares e células multinucleadas gigantes.

FRIESEN et al.³ (1996) compararam a cicatrização óssea da tíbia de ratos tratada com laser CO₂ e laser Nd-Yag no período de 21 dias, tendo verificado resultados semelhantes, ou seja, lesões ósseas com reação inflamatória e atraso no processo de cicatrização, que estaria relacionado às camadas carbonizadas da superfície óssea e à escassa aderência de fibrinas.

No presente trabalho, foram avaliados, através da microscopia eletrônica de varredura, os efeitos do raio laser CO₂ e a regeneração óssea ocorrida sobre a superfície externa (lateral) da mandíbula de rato.

MATERIAL E MÉTODO

Foram utilizados quinze ratos Wistar albinus com peso entre 210 e 360gramas, anestesiados com injeção intraperitoneal de tionembutal. A superfície lateral do corpo da mandíbula foi exposta e, em seguida, irradiada pelo laser CO₂ (Sharplan, 733) com disparos contínuos de 10watts de potência em uma extensão de 1cm durante 10segundos. Após a irradiação, a mucosa foi suturada e os animais, mantidos em biotério com dieta ad libitum de ração e água. Os animais foram sacrificados por ©overdoseª de éter nos períodos de 3, 7meses e 1ano após a irradiação.

As regiões irradiadas da mandíbula foram retiradas e fixadas em solução de 2,5% de glutaraldeído e 2% de paraformaldeído em tampão fosfato (0,1M, pH 7,4), desidratadas em série crescente de álcoois, secas ao ponto crítico no aparelho Balzers CPD 010, metalizadas com íons de ouro em um aparelho Balzers SCD 040 e examinadas ao microscópio eletrônico de varredura Cambridge Stereoscan 240.

RESULTADOS

Após três meses, o local da ação do raio laser CO₂ na superfície óssea da mandíbula apresentou-se como um sulco relativamente profundo, bem delimitado pelo osso normal adjacente revestido por periósteo (Figura 1A). No interior do sulco, observou-se um material fundido com diversas fraturas e a presença de microporos em sua superfície (Figura 1B). Em determinados trechos, pôde-se notar a invasão de uma delgada malha irregular de tecido conjuntivo, oriundo do periósteo normal adjacente, revestindo a superfície irradiada a partir das margens do sulco; abaixo dessa malha, feixes colágenos mais compactamente arranjados podem ser observados (Figura 1C). Ao longo do sulco, pequenas áreas de contorno irregular aparecem desprovidas do revestimento conjuntivo, evidenciando o osso neoformado subjacente (Figura 1D).

Após sete meses, pode-se verificar que a superfície irradiada encontra-se, em uma ampla extensão, recoberta por periósteo neoformado (Figura 2A), sendo que, em determinados locais, ainda são encontrados espaços relativamente amplos, evidenciando o material carbonizado situado no interior do sulco. Após um ano de pós-operatório, o periósteo neoformado recobre toda a superfície irradiada, sendo diferente, porém, a organização dos feixes colágenos em determinados locais da incisão. Dessa forma, pode-se notar fibras densamente arranjadas caracterizando um revestimento regular em certos trechos (Figura 2A) e regiões onde as fibras colágenas se organizam ora formando espessos feixes de sentido preferencialmente transversal à incisão, ora constituindo uma rede de malhas mais amplas, irregularmente dispostas (Figuras 2B e 2C). Nessa fase mais adiantada, muito embora a regeneração óssea e a periosteal estejam praticamente concretizadas, ainda é possível se observar a presença de material fundido subjacente ao periósteo neoformado (Figura 2D).

DISCUSSÃO

O padrão de alterações determinado pela ação do laser CO₂ na compacta externa da mandíbula de ratos foi semelhante ao descrito por CLAYMAN et al.² (1978); LIBERTI et al.⁶ (1988); RAYAN et al.¹³ (1991) e MCKEE⁸ (1993) e em estruturas mineralizadas do dente (WATANABE et al.¹⁷, 1986; WATANABE et al.¹⁸, 1987; MCKEE⁸, 1993). A presença de material fundido no interior do sulco, resultante da fusão e evaporação do tecido ósseo, corrobora com as descrições feitas por ALLEN; ADRIAN¹ (1981); PAO-CHANG et al.¹² (1981); NUSS et al.¹¹ (1988); RAYAN et al.¹³ (1991); MCKEE⁸ (1993) e FRISEN et al.³ (1996), que verificaram ainda uma necrose térmica periférica. Todavia, a presença de fraturas peculiares observadas no material fundido no interior do sulco pode não ser uma alteração e, sim, estar relacionada a um artefato de técnica, que normalmente ocorre quando da exposição de estruturas mineralizadas, como o esmalte e a dentina, aos elétrons do microscópio eletrônico de varredura.

Evidências de reparação tecidual foram notadas no sétimo mês após a incisão pelo laser CO₂, quando o sulco encontrou-se parcialmente preenchido por tecido ósseo neoformado, porém, com a presença de material necrótico. Resultados semelhantes foram descritos por CLAYMAN et al.² (1978) no fêmur de coelhos, onde observaram uma progressiva deposição de osso trabeculado e a formação de osso lamelar, e por ALLEN; ADRIAN¹ (1981) em tíbias de ratos.

O retardo na regeneração óssea, que, segundo SMALL et al.¹⁵ (1979); ALLEN; ADRIAN¹ (1981); GERTZBEIN et al.⁴ (1981); SANTACROCE et al.¹⁴ (1981); FRIESEN et al.³ (1996), é devido aos efeitos da carbonização resultante do calor dispersado pelo laser na superfície óssea, foi confirmado no presente estudo, pois, se em um ano após a irradiação a regeneração óssea é evidente, com o periósteo neoformado recobrindo a maior parte do sulco, ainda foram encontradas áreas onde o periósteo não recobriu a incisão, evidenciando, ainda nessa fase, material resultante da fusão óssea.

Tais observações estão de acordo com o descrito por SMALL et al.¹⁵ (1979), que, promovendo osteotomias com o laser CO₂ em tíbias de coelhos, compararam seus efeitos em animais controle, cujas tíbias foram submetidas à osteotomia com o auxílio de um aparelho de baixa rotação e fresa. Observaram que, no grupo controle, a regeneração se processou de uma forma mais rápida e eficiente do que nos animais nos quais o laser foi empregado. Nestes, notaram um retardo na regeneração óssea devido ao efeito de carbonização resultante do extremo calor dispersado pelo laser na superfície óssea.

Portanto, a regeneração pela ação do laser CO₂ no tecido ósseo, particularmente sobre o seu revestimento, é bastante diferente da observada em outros revestimentos, como a mucosa palatina, onde WATANABE et al.¹⁹ (1989) verificaram, em ratos, a invasão precoce de tecido conjuntivo neoformado e células epiteliais e onde MUMFORD et al.¹⁰ (1996) observaram um aumento na produção de colágeno.

A bioestimulação na cicatrização de ferimentos usando o laser CO₂ verificada ao longo dos anos, em que o raio estimularia o metabolismo intracelular e a produção de colágeno por fibroblastos, parece não se aplicar completamente ao tecido ósseo, pois, sendo o laser CO₂ de atuação superficial, provavelmente não teria efeito em camadas mais profundas desse tecido, cuja matriz é mineralizada.

CONCLUSÕES

Segundo os objetivos propostos e a metodologia utilizada, pode-se concluir que:

a. A ação do raio laser CO₂ na superfície óssea da mandíbula determina a formação de um sulco relativamente profundo, delimitado pelo osso normal, que, após 3 meses, apresenta em uma grande extensão material fundido com diversas fraturas.

b. Após 7 meses, amplas áreas de periósteo neoformado recobrindo a incisão são observadas, porém, com a presença de material carbonizado no interior do sulco.

c. Um ano após a incisão, o periósteo neoformado, composto por fibras colágenas organizadas, em muitos trechos, em espessos feixes de sentido transversal à incisão ou dispostas em rede de malhas amplas, recobriu toda a superfície irradiada. Ainda nessa fase, locais com resquícios do material carbonizado ainda são verificados, caracterizando um retardo na regeneração óssea após o uso do laser CO₂.

LIBERTI, E. A. et al. Effects of CO₂ laser irradiation on rat mandibles. Study by scanning electron microscopy. Rev Odontol Univ São Paulo, v.11, p.71-76, 1997. Suplemento.

The lateral surface of the body of rat mandibles was irradiated with CO₂ laser with continuous discharges of 10 watts. After three months, the groove formed by the irradiation presented fused material with diverse fractures over a great extent. After seven months, the newly-formed periosteum covered wide areas of the incision that also presented carbonized material. One year following the incision, the newly-formed periosteum consisted of collagenous fibers that formed thick bundles transversal to the incision or regular meshworks covering the incision. Traces of carbonized material were verified also at this stage that were characteristic of retardment in bone regeneration.

UNITERMS: CO₂ laser; Bone and bones; Microscopy, electron, scanning.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. ALLEN, M. G.; ADRIAN, J. C. Effects of carbon dioxide laser irradiation on bone: an initial report. Mil Med, v.146, p.120-123, 1981.

2. CLAYMAN, L. et al. Healing of continuous-wave and rapid superpulsed, carbon dioxide, laser-induced bone defects. J Oral Surg, v.36, p.932-937, 1978.

3. FRIESEN, L. R. et al. Healing of laser induced bone defects: an in vivo study. J Dent Res, v.75, p.91, 1996.

4. GERTZBEIN, S. D. et al. The effect of laser osteotomy on bone healing. Lasers Surg Med, v.1, p.361-373, 1981.

5. HÖBERG, L. et al. The transmission of a high-power ruby laser through bone. Acta Soc Med, v.72, p.223- 228, 1967.

6. LIBERTI, E. A. et al. Efeitos do raio laser CO2 na superfície óssea da mandíbula de recém-nascidos. Estudo ao microscópio eletrônico de varredura. Acta Cir Bras, v.3, p.4-8, 1988.

7. LUSTMANN, J. et al. 193nm excimer laser ablation of bone. Lasers Surg Med, v.11, p.51-57, 1991.

8. MCKEE, M. D. Effects of CO2 laser irradiation in vivo on rat alveolar bone and incisor enamel, dentin, and pulp. J Dent Res, v.72, p.1406-1417, 1993.

9. MOORE, J. H. Laser energy in orthopaedic surgery. In: International Congress Orthopaedic Surgery, 12. Tel Aviv, 1972. Apud LIBERTI, E. A. et al. Efeitos do raio laser CO2 na superfície óssea da mandíbula de recém-nascidos. Estudo ao microscópio eletrônico de varredura. Acta Cir Bras, v.3, p.4-8, 1988.

10. MUMFORD, J. P. et al. Effect of soft laser treatment on wound healing in the hamster oral mucosa. J Dent Res, v.75, p.224, 1996.

11. NUSS, R. C. et al. Infrared laser bone ablation. Lasers Surg Med, v.8, p.381-391, 1988.

12. PAO-CHANG, M. et al. Preliminary report on the application of the CO2 laser scalpel for operations on the maxillofacial bones. Lasers Surg Med, v.1, p.375-384, 1981.

13. RAYAN, G. M. et al. Effects of CO2 laser beam on cortical bone. Lasers Surg Med, v.11, p.38-61, 1991.

14. SANTACROCE, G. et al. Azione del láser CO2 sullósso corticale e qualle elemento di crisi vascolares della cartilagine di accrescimento messa a punto di un metodo di ricerca. Boll Soc Ital Biol Sper, v.57, p.15-19, 1981.

15. SMALL, I. A. et al. Observations of carbon dioxide laser bone in the osteotomy of the rabbit tibia. J Oral Surg, v.37, p.159-166, 1979.

16. TAUBER, C. et al. Fracture healing in rabbits after osteotomy using the CO2 laser. Acta Orthop Scand, v.50, p.385-390, 1979.

17. WATANABE, I. et al. The effects of CO2 laser irradiation in enamel of human permanent molar. A scanning electron microscopy study. Estomat Cult, v.16, p.27-30, 1986.

18. WATANABE, I. et al. Estudo através do microscópio de varredura dos efeitos do raio ©laserª CO2 sobre a dentina de molares humanos. Odontol Mod, v.14, p.33-37, 1987.

19. WATANABE, I. et al. Light and scanning electron microscopic studies of the effects of laser in palatine mucosa of rats. Z Mikrosk Anat Forsch, v.103, p.925-935, 1989.

Recebido para publicação em 16/01/97

Aceito para publicação em 16/06/97

Datas de Publicação

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