background image

INSIGHTS OF PIEZOSURGERY- AN 

INNOVATIVE SURGICAL METHOD IN THE 

FIELD OF PERIODONTOLOGY

JIDAM “An Official Journal of IDA - Madras Branch” ©2021. Available online

ISSN No: 2582-0559

   

To access & cite this article  

 Website: jidam.idamadras.com

ABSTRACT

Periodontitis  is  the  commonest  diseases  in  the  oral  cavity.  It  is  defined 

as inflammation of the Periodontium and alveolar bone with periodontal 

pocket  formation,  gingival  recession,  or  both.  The  various  Treatment 

modalities  include  non-surgical  and  surgical  methods,  but  the  common 

drawbacks of these methods are profuse bleeding, pain, and infection which 

causes discomfort to the patient. To overcome this, in the era of modern 

dentistry has an innovative surgical technique which was developed and 

is  referred  as  “Piezosurgery”.  Piezosurgery  is  defined  as  a  process  that 

utilizes piezoelectric vibrations in the application of cutting bone tissue. It 

promotes rapid healing, reduces damages to osteocytes, and permits good 

survival  of  bone  cells  during  bone  harvesting.  It  is  extremely  selective 

and correct nature makes its path extended to interdisciplinary approaches. 

This article discusses the new scope of piezoelectric surgery within the 

field of Periodontology and Oral Implantology.

KEYWORDS: 

Bone Harvesting, Cavitation, piezosurgery, ultrasonic 

vibration.

Volume No: 9, Issue No: 2

52

Address for Correspondence:

Dr. K.K. Keerthana 

Intern,

Department of Periodontology and Oral 

Implantology,

Sri Venkateswara Dental College and Hospital

Off OMR road, Near Navalur, Thalambur, 

Chennai-603103.

Email id: keerthanakrish.kk@gmail.com

Received  

 

: 24.03.2022

Accepted  

 

: 03.06.2022

First Published 

: 21.06.2022

Published 

 

: 27.06.2022

REVIEW ARTICLE

Dr. K.K. Keerthana, Dr. M.R. Keerthika, Dr. J. Kiruthika, Dr. U. Arunmozhi, Dr. R. Kadhiresan

Department of Periodontology and Oral Implantology,

Sri Venkateswara Dental College and Hospital, Off OMR road, Near Navalur, Thalambur, Chennai-603103.

DOI:1.37841/jidam_2022_V9_I2_04


background image

Volume No: 9, Issue No: 2

Keerthana et al: Insights of piezosurgery

53

INTRODUCTION

The term “PIEZO” was derived from the Greek word “piezien”, 

which means “Pressure”. Traditional surgical methods for the 

treatment of periodontitis had quite a lot of drawbacks which 

includes  time-consuming  procedure,  overheating  of  adjacent 

tissue, multiple instrumentations, delayed healing process, and 

difficulty in maintaining a sterile surgical field.  Localized bone 

necrosis  occurs  when  a  temperature  of  more  than  47  degree 

Celsius was applied to the bone by the rotary instrument which 

is  a  major  complication  of  the  conventional  method.  Harder 

et al observed this rise in temperature was due to insufficient 

irrigation as low as 20ml/min. To overcome this, Piezosurgery 

was introduced, in which an internal irrigation system in the 

piezoelectric device 

(Fig 1) reduces the risk of post-operative 

complications such as bone necrosis. It is a favourable method 

for bone harvesting by using low-frequency ultrasonic micro-

vibrations. The absence of micro vibration makes the instrument 

more feasible and permits greater intraoperative management. 

Piezosurgery  also  decreases  the  chance  of  injuries  to  vital 

structures like nerves and blood vessels

1

.  Piezosurgery creates 

a bloodless field throughout the surgical procedure that creates 

a  comfort  zone  for  the  patient.    Piezoelectric  surgery  device 

uses  lower  micro-vibrations  that  range  from  60-200  micron/

second and ultrasonic frequency ranges from 24-36 kHz and 

the  power  is  approximately  5  W

2

.  Nowadays,  piezoelectric 

surgery is considered a boon for modern periodontics, due to its 

efficacy of handling delicate tissue is straightforward and avails 

less risk to the patient

3

.  Piezosurgery is also utilized in various 

branches of dentistry like conservative dentistry, implantology, 

periodontology, and oral and maxillofacial surgery.

Fig 1 : Piezoelectric device

REVIEW OF LITERATURE

In 1880,The Curie brothers ‘Jacque and Pierre’ discovered that 

putting  pressure  on  various  materials  like  ceramics  or  bone, 

created electricity which is known as the Piezo effect. In 1953, 

Catuna & 1974 -Shepeleva delineated the cutting of hard tissue 

with ultrasonic vibrations as piezoelectricity. In 1981- Aro et 

al delineated  Piezosurgery in orthopaedic surgery and Horton 

et  al  in  oral  and  maxillofacial  surgery.  In  1997-Mectron  and 

Tomaso Vercellotti developed piezoelectric bone surgery that 

uses ultrasonic movements for bone cutting. Mectron created 

the prototype device for Piezoelectric bone surgery with which 

the  primary  extraction  was  performed.  Tomaso  Vercellotti 

named  this  technique  as  PIEZO  SURGERY  in  1999.  In 

2001,  Piezosurgery was introduced for use in dentistry and in 

2002,  Piezoelectric device was used in the field of dentistry 

in Germany. Vercelloli in 2003 discovered the ideal frequency 

for using the Piezoelectric device in various fields of dentistry 

such as endodontic, orthopaedic, neurologic, periodontal, and 

oral and maxillofacial surgeries. Mectron in 2004 developed the 

second generation of piezosurgery device and in 2005, The US 

Food and Drug Administration extended the use of ultrasonic 

in  dentistry  to  include  bone  surgery

4

.  Sakkas  et  al  in  2008 

suggested that Piezosurgery allows a reduction of intraoperative 

bleeding,  creating  better  visibility  of  the  surgical  field

5

.  The 

third  generation  of  piezosurgery  was  introduced  in  2009  and 

selective  cutting  made  harvesting  of  bone  possible  without 

encountering necrosis due overheating of the bone, and without 

damaging nerves and vessels (Seshan et al., 2009, Crosetti et al., 

2009)

 5

.

 

Piezosurgery (piezoelectric bone surgery) was used for 

mandibular cyst enucleation that requires sensitive manipulation 

(Kocyigit et al., 2012)

 5

. Recently extraction of impacted lower 

third molar results in more favourable outcomes when carried 

out by piezosurgery technique

 5

.

 

 Piezoelectric surgery resulted 

in improved quality of life of patients in the first week of post-

surgery with lower levels of pain and swelling as well as the 

number  of  analgesics  taken  and  better  haemorrhage  control 

during surgery

 5

.

 

INDICATIONS

•  Supra and subgingival scaling and root planing

•  Smoothening of the root surface

•  Bone grafting

•  Sinus lift preparation

•  Implant site preparation

•  Retrograde root canal preparation

•  Apicoectomy

•  Orthodontic surgeries.

CONTRAINDICATIONS

•  Increased operating time

•  Expense

•  Learning curve

•  Pacemakers and defibrillators

 6

.

 


background image

Volume No: 9, Issue No: 2

Keerthana et al: Insights of piezosurgery

54

 Parts of the Device:  (Fig 2)

Fig 2: parts of piezoelectric device

BASE UNIT OR MAIN UNIT 

The main unit consists of a Display, Electronic touchpad, Peristaltic pump, Holders. 

THE ELECTRONIC TOUCHPAD CONSISTS OF THREE KEYS

Feature mode, Specific  program, Flow of fluid from the cooling system 

The irrigation fluid flows at the rate of 0-60 m/min through the peristaltic pump.

FEATURE MODE

 It has two feature modes Root mode, Bone mode 

ROOT MODE HAS TWO PROGRAMS 

Endo program

This type of vibration is used in washing out the apical area of 

the root canal in endodontic surgery.

Perio program

The program is characterized by an intermediate level of power, 

The  ultrasonic  wave  is  transmitted  through  the  transducer  in 

a  continuous  sinusoidal  manner  .this  vibration  is  used  in 

periodontics for the root planing.

BONE MODE

It is characterized by extremely high ultrasonic power. It has 

two selections:

Quality 1:cutting of cortical bone or high-density spongy bone 

Quality 3: cutting low-density spongy bone 

SPECIAL PROGRAM

It is characterized by a standard power level slightly lower than 

bone mode. This special program is designed to form specific 


background image

Volume No: 9, Issue No: 2

Keerthana et al: Insights of piezosurgery

55

types of inserts.

INSERT TIPS: (FIG 3)

Classifications  of  inserts tips:

Fig 3 : Insert tips

BASED ON THE COLOR OF THE TIPS

•  Gold- used to treat bone, golden color is obtained by plating 

titanium nitride to improve surface hardness.

•  Steel – used to treat soft tissue 

MORPHOLOGICAL FUNCTIONAL  

CLASSIFICATION 

•  Sharp insert tips – for osteotomy and osteoplasty where fine 

and well-defined cutting of bone is required.

•  Smoothing insert tips – for precise and controlled cutting 

effect during osteotomy.

•  Blunt insert tips – In periodontics, these insert tips are used 

for root planing.

CLINICAL CLASSIFICATION

•  The clinical classification includes the inserts according to 

basic surgical technique 

•  Osteotomy  - OT1-OT2-OT3-OT4-OT5-OT6-OT7-OT7S4-

OT7S3-OT8R/L

•  Osteoplasty-OP1-OP2-OP3-OP4-OP5-OP6-OP7-

•  Implant  site  preparation  –IM1-IM2A-IM2P  OT4-  IM3A-

IM3P-

•  Sinus lift –OP3-OT1-EL1-EL2-EL3-

•  The inserts for basic osteotomy, osteoplasty, and extraction 

techniques  are  used  in  combination  with  each  other  for 

different surgical protocols

MECHANISM OF  ACTION

When driving an electric current from a generator, piezoelectric 

ultrasonic frequency created over the piezoceramic rings results 

in deformation. In dentistry, ultrasonic frequency ranges from 

24-36  kHz  with  the  capability  of  cutting  minimal  tissues.  so 

movement from the deformation of piezoceramic rings sets up a 

vibration in the transducer that creates ultrasonic output. These 

waves are transmitted to hand piece tips and inserts have resulted 

in longitudinal movements leading to cutting of bony tissues. 

Transducers in the piezoelectric element convert an electrical 

signal into mechanical vibration and mechanical vibrations into 

electrical signals. When an electric field is applied through the 

material like Quartz (SiO2) and Barium titanate (BaTiO3) will 

produce an electric field once the material changes dimensions 

as  a  result  of  mechanical  force.  This  can  be  referred  to  as 

electrostriction

 7

.

 

When  the  water  spray  contacts  the  inserts  “CAVITATION’ 

occurs.  Cavitation  is  that  the  micro  boiling  development 

occurs once solid and liquid interface to rupture of molecular 

cohesion  in  liquid  and  look  of  a  zone  of  depression,  crates 

and forms bubbles about to implode. In osteotomy procedure, 

this phenomenon maintains smart visibility within the field of 

operation by coolant as an aerosol and provides haemostasis. 

Cavitation  shows  antibacterial  properties  by  fragmenting 

bacterial  walls.  For  optimum  use  and  most  potency,  the 

operators choose the accurate power based on site by applying 

minor pressure in the tips and manage the irrigation process by 

preventing overheating of tissue and decreases the possibility of 

injury to the soft tissues

 8,9

APPLICATION OF PIEZOELECTRIC 

DEVICE IN THE FIELD OF DENTISTRY

PERIODONTOLOGY

•  Supragingival and subgingival scaling and root planing.

•  Periodontal pocket lavage

•  Crown lengthening

•  Soft tissue debridement

•  Resective surgeries

•  Regenerative surgeries- to obtain autogenous graft for the 

treatment of periodontal intrabony defects.

•  Implantology:

•  For harvesting bone grafts

•  Recipient site preparation for implant placement

•  Osteotomy procedures

•  Distraction osteogenesis 

•  Ridge expansion procedures

•  Maxillary sinus elevation procedure

 10

SINUS FLOOR ELEVATION

The  sinus  floor  elevation  is  commonly  used  to  augment  and 

enhance the insufficient maxillary posterior ridge for optimal 

implant placement. The piezoelectric device plays a vital key 

in sinus floor elevation. Piezosurgery decreases the chance of 

perforation and separation of schneiderian membrane, is much 

easier during lateral wall osteotomy

 11

RIDGE EXPANSION PROCEDURE

The  ridge  splitting  technique  is  indicated  when  there  is  an 


background image

Volume No: 9, Issue No: 2

Keerthana et al: Insights of piezosurgery

56

adequate  height  of  bone  and  inadequate  ridge  thickness  for 

the placement of implant placement. While using conventional 

techniques, it may take prolonged time for second-stage surgery 

for implant placement and also high risk of soft tissue injuries, 

but in case of Piezosurgery, gives us better visibility and control 

which prevents the damage to adjacent structures and risk of 

bone thermonecrosis

 12,13

BONE GRAFT HARVESTING

Piezosurgery  is  commonly  used  to  harvest  bone  grafts  (bone 

chips/bone  blocks)  from  the  mandibular  ramus  region.  This 

device uses ultrasonic micro-vibration to create an osteotome 

with this micro-vibration,  cutting off the selective bone is quite 

possible. In addition, surgical access to the deep oral cavities 

can be done more precisely using piezosurgery and also lowers 

the chance of damage to adjacent vital soft tissues structures 

such as nerves and vessels during bone graft harvesting

 14

IMPLANT SITE PREPARATION

Implant site healing and ultimate Osseo integration of implant 

are  negatively  influenced  by  the  high  temperature  for  rotary 

instrument created during the site preparation, but with the use 

of  piezosurgery,  although  the  trabecular  bone  and  osteocytes 

were  still  intact  and  found  implant  stability  is  higher  with 

piezosurgery

 11

DISTRACTION OSTEOGENESIS

Distraction osteogenesis is indicated when there is a need for 

a significant amount of bone augmentation or lengthening or 

when the soft tissue around the bone doesn’t allow for osseous 

augmentation.  Distraction  osteogenesis  with  a  piezoelectric 

device  ensures  the  preservation  of  original  bone  structures 

which  favours  the  healing  process  due  to  its  high  healing 

potential

 2,15

DISCUSSION

In  the  past  decades,  osteotomy  and  osteoplasty  were  the 

surgical treatment modalities for the treatment of periodontitis. 

Shortcomings  of  these  procedures  were,  post-operative  pain, 

infection,  bleeding,  etc.  so  in  the  era  of  modern  dentistry,  a 

promising technique has come into light which is referred to 

as  “PIEZOSURGERY”  also  known  as  “PIEZOELECTRIC 

SURGERY”. The piezoelectric effect is produced when there is 

electric tension on ceramic material such as Quartz that results 

in ultrasonic vibration. These vibrations are carried to vibrating 

tips and as a result cavitation is produced

 16

In 2018, Daniel Isaac et al, suggested that there is slight evidence 

that  implant  stability  can  be  improved  when  osteotomy  is 

performed with a piezoelectric device.

Vamsi lavu et al, in 2019, gave a case report which highlights 

the  application  of  contemporary  technology  of  piezosurgery 

for crown lengthening. the insert tips used in piezosurgery not 

only reduce the bone but also preserve the tooth’s root surface 

integrity.  Thus  it  is  a  viable  option  to  improve  the  aesthetic 

appearance of the patient

 16

 Cynthia et al in 2021 whose study showed that the majority 

of  dental  professionals  had  good  awareness,  knowledge,  and 

attitude about piezosurgery and they understand the advantage 

of using piezo over other methods

 17

  Recently,  In  2022,  Saurabh  S  Simre  et  al  concluded  about 

piezo  guided  corticotomy  was  effective  in  providing  rapid 

Orthodontic  Tooth  Movement  with  a  profound  reduction  in 

total treatment time and may be proposed as a suitable adjuvant 

to conventional corticotomy having comparable postoperative 

complications

 18

LIMITATIONS

The  following  are  the  common  disadvantages  of  a 

piezoelectric device, dense bone cutting can take four 

times longer than with rotary, expensive, technique 

sensitive,  frequent  tip  breakage,  and  tips  get  worn 

out more rapidly.

CONCLUSION

The  piezoelectric technique  offers  advantages  such 

as the minimal risk of injury to soft tissue, bloodless 

surgical field, comfort and precision to the surgeon, 

minimal post-operative pain, and fast healing. Even 

though it is precise it has quite a small limitation like 

increased  operating  time  and  technique  sensitivity. 

With this scientific evidence, it is wise to conclude 

that  Piezosurgery  is  truly  an  innovative  osseous 

surgical  technique  in  the  field  of  dentistry  when 

compared to traditional hard and soft tissue surgical 

method that uses manual and rotary instruments. 

FINANCIAL SUPPORT AND 

SPONSORSHIP  

Nil

CONFLICTS OF INTEREST

There are no conflicts of interest.

REFERENCES

1. 

Sakthi  Devi  et  al.  Piezosurgery  in  Periodontics 

International Journal of Prosthodontics and Restorative 

Dentistry, April-June 2015;5(2):51-55.

2. 

Shravan  Renapurkarand  Sowjanya  Nagamalla 

K.  Bonanthaya  et  al,  Piezosurgeryin  Oraland 

MaxillofacialSurgery , Oral and Maxillofacial Surgery 

for the Clinician, https://doi.org/10.1007/978-981-15-

1346-6_40.

3. 

Dr.Uma  Sudhakar  et  al  ,Piezoelectric  Surgery:  A 

Predictable  and  Painless  Approach  in  Periodontics.


background image

Volume No: 9, Issue No: 2

Keerthana et al: Insights of piezosurgery

57

Volume  5,  Issue  10,  October  –  2020  International 

Journal of Innovative Science and Research Technology   

ISSN No:-2456-2165   IJISRT20OCT026.

4. 

Dr.  Preethi,  Piezosurgery:  A  Boon  For  Modern 

Periodontics  –  A  Review  European  Journal  of 

Molecular  &  Clinical  Medicine.ISSN  2515-8260 

Volume 07, Issue 2, 2020.

5. 

Sabrina  pappalardo,  renzo  guarnieri.  Randomized 

clinical study comparing piezosurgery and conventional 

rotatory  surgery  in  mandibular  cyst  enucleation. 

Journal  of  Cranio-Maxillofacial  Surgery  Volume  42, 

Issue 5, July 2014, Pages e80-e85.

6. 

Esha Agarwal  et  al,  Escalating  Role  of  Piezosurgery 

in 

Dental 

Therapeutics. 

DOI: 

10.7860/

JCDR/2014/9161.4988.  Journal  of  Clinical  and 

Diagnostic  Research.  2014  Oct,  Vol-8(10):  ZE08-

ZE11.

7. 

Tharani  A  et  al,  Application  of  Piezosurgery  in 

Periodontics and Implant Dentistry 2018.  International 

Journal  of  Recent  Scientific  Research  Vol.  9,  Issue, 

4(K), pp. 26291-26295, April 2018.

8. 

V.K.Vignesh,  Dr.  M.  Thamariselvan  Piezo  Electric 

Surgery  in  Periodontal Therapy    Research  J.  Pharm. 

and Tech. 9(1): January 2016.

9. 

Dr. Jayashree A Mudda, Dr. Pradnya P Wagh, Dr. Veena 

A  Patil  Piezosurgery-Precision  in  Periodontics  and 

Oral  Implantology.  International  Journal  of  Science 

and Research (IJSR) ISSN (Online): 2319-7064. Index 

Copernicus Value (2015): 78.96 | Impact Factor (2015): 

6.391. Volume 6 Issue 3, March 2017. 

10. 

Dr.  Aishwarya  Pande,  Dr.  Poonam  Rai  and  Dr. 

Devanand  Shetty,  Piezosurgery  in  periodontics:  A 

new  paradigm  for  traditional  approaches:  A  review. 

International Journal of Applied Dental Sciences 2021; 

7(1): 154-159.

11. 

K Niranjani et.al, Review Article-Piezosurgery and its 

Clinical  Applications  in  Periodontics.  JPRCP  2014; 

4(1)  84  .    Journal  of  Pharmaceutical  Research  & 

Clinical Practice, Jan-March 2014; 4(1):84-88 ISSN: 

2231-4237.

12. 

Mithlesh  Bhagat  et  al.  Piezosurgery  in  Periodontics  

Galore  International  Journal  of  Health  Sciences  and 

Research    Vol.5;  Issue:  1;  Jan.-March  2020  Review 

Article P-ISSN: 2456-9321.

13. 

By  professor  Lawrence  J  walsh    Piezosurgery:  an 

increasing role in dental hard tissue surgery.

14. 

Markus  Schlee,  DDS,*  Marius  Steigmann,  Dr.medic 

stom,†  Emanuel  Bratu,  DMD,‡  and  Arun  K.  Garg, 

DMD§,  Piezosurgery:  Basics  and  Possibilities. 

ISSN1056-6163/06/01504-334  Implant  Dentistry 

Volume 15 • Number 4.

15. 

Mauro  Labanca  et  al,  Piezoelectric  surgery:  Twenty 

years of use.  British Journal of Oral and Maxillofacial 

Surgery 46 (2008) 265–26.

16. 

Vamsi  lavu  et  al  Cureus. A  present  day  approach  to 

crown  lengthening-  piezosurgery.  2019  Nov;  11(11): 

e6241.

17. 

Cynthia  et  al.  Knowledge,  Attitude  &  Practice  of 

Ultrasonic  Bone  Surgery  (Piezo  electric)  among 

Dentists in the State Tamilnadu- KAP Study. Journal of 

Pharmaceutical Research International 33(64A): 145-

153, 2021.

18. 

18.Simre SS, Rajanikanth K, Bhola N, Jadhav A, Patil 

C, Mishra A. Comparative assessment of corticotomy 

facilitated  rapid  canine  retraction  using  piezo  versus 

bur: A randomized clinical study. J Oral Biol Craniofac 

Res. 2022 Jan-Feb;12(1):182-186.