Study of repair and regeneration of tooth, alveolar bone and bone by CO2 laser with controlled laser pulse waveform

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K01352
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: UNO Kazuyuki 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (20550768)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河阪 明彦 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (30710313) ; 諸井 明徳 山梨大学, 大学院総合研究部, 講師 (60645141)
• Research Collaborator: AKITSU Tetsuya ; KOUSAKA Akihiko ; TAKAYAMA Akihiro ; JITSUNO Takahisa
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: CO2レーザー / レーザー医療 / 歯科口腔外科学

Outline of Final Research Achievements

We researched bone repair and tooth drilling by a CO2 laser with controlled laser pulse waveform. In bone repair, when the CO2 laser pulse with the spike pulse width of 360 ns, the pulse tail length of 92.6 μs and the energy ratio of the spike pulse to the pulse tail of 1:80 irradiated the surface of a rabbit nose bone, osteoblasts were formed near the maxillary sinus but not on the surface of the nasal bone. In tooth drilling, when the CO2 laser pulse with the spike pulse width of 337 ns, the pulse tail length of 180 μs and the energy ratio of the spike pulse to the pulse tail of 1:20 irradiated the surface of an extraction tooth of human, high efficient drilling without carbonization was realized.

Free Research Field

CO2レーザー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は，CO2レーザーの制御技術を用いた歯科口腔外科学における非侵襲・低侵襲な治療が可能なことを示すものである．インプラント治療において歯を支える歯槽骨の修復・再生は重要な課題である．本研究では，従来よりも熱影響の低い短パルスCO2レーザーでも，骨芽細胞が形成されることが明らかとなった．また，本研究では，従来の技術では歯牙に炭化を与えるために歯牙への治療には使用されていないCO2レーザーにおいて，従来よりも熱影響の低い短パルスCO2レーザーを使用し，炭化のない切削を実現した．CO2レーザーの制御により，国内外の研究者と比べて，エナメル質と象牙質ともに数倍から数十倍の高効率切削を実現した．