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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Polymerisieren
einer photopolymerisierbaren Zusammensetzung zur dentalen Verwendung,
die zur füllenden
Behandlung von Dentalkaries verwendet werden kann, und auf ein Strahlenbeleuchtungsgerät zur Verwendung
bei der füllenden
Behandlung der Dentalkaries mit der photopolymerisierbaren Zusammensetzung.
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In
den letzten Jahren sind die polymerisierbaren Dentalzusammensetzungen
(Verbundharze), umfassend ein polymerisierbares Monomer, einen Polymerisationsinitiator
und ein anorganisches Füllmittel,
hinsichtlich physikalischer Festigkeit, Abnutzungsbeständigkeit,
Farbwiedergabe und Wiederherstellbarkeit der Zahnmorphologie verbessert
worden und sind daher allgemein nicht nur bei der füllenden
Behandlung von Dentalkaries und als Material für Zahnkronen, sondern auch
in vielen anderen Anwendungen verwendet worden. Unter anderem hat
sich der Markt für
das photopolymerisierbare Verbundharz, das die Polymerisation durch Strahlung
von sichtbarem Licht initiiert, ausgedehnt, da es sich einfach verwenden
und handhaben läßt, und ist
derzeit eines der bekanntesten Produkte.
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Es
hat sich jedoch herausgestellt, daß das polymerisierbare Verbundharz
seine eigenen Probleme, d. h. Polymerisationsschrumpfen, aufweist.
Insbesondere, wenn das photopolymerisierbare Verbundharz einer Polymerisation
unterzogen wird, entsteht eine erheblich starke Schrumpfspannung,
was zur Bildung eines Zwischenraums zwischen dem Verbundharz, das
schließlich
polymerisiert ist, und der Wand des Hohlraums führt. Die Schrumpfspannung ist
mit einem Schmerz verbunden, den der Patient vielleicht während der
Zahnbehandlung fühlt,
und der Zwischenraum zwischen dem polymerisierten Verbundharz und
der Wand des Hohlraums stellt häu fig
einen Grund für
den Verlust der Zahnfüllung
und die Bildung sekundärer
Karies dar. Dementsprechend sind Versuche gemacht worden, um eine
Bildung des Zwischenraums zu vermeiden, die allerdings bisher noch
nicht erfolgreich sind.
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In
bezug auf die Lichthärtungsvorrichtung
umfaßt
die derzeit verwendete bekannte Lichthärtungsvorrichtung eine Lichtquelle
mit einer Halogen-Wolfram-Lampe, ein Regelmittel, umfassend einen
Schalter zum Regeln der Lichtquelle und eine Schaltuhr zum Einstellen
der Strahlungsdauer, ein Kühlmittel
mit einem Kühlgebläse und ein
Lichtleitermittel, umfassend optische Fasern, die zu einem Durchmesser
von 6 bis 16 mm gebündelt
sind, und sie ist so aufgebaut, daß sie das in den Dentalhohlraum
gefüllte
photopolymerisierbare Verbundharz in Abwärtsrichtung mit hellem Licht
hoher Dichte bestrahlt. Die Polymerisation des photopolymerisierbaren
Verbundharzes mit der vorstehend genannten Lichthärtungsvorrichtung
hat sich hinsichtlich der Vermeidung des Problems der Zwischenraum-
und Rißbildung
aufgrund des Polymerisationsschrumpfens des photopolymerisierbaren
Verbundharzes als schwierig erwiesen.
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Anhand
eines Beispiels wird, wenn das in einen zylindrischen Dentalhohlraum
gefüllte
photopolymerisierbare Verbundharz von oben durch die sichtbaren
Strahlen, die von der Lichthärtungsvorrichtung
ausgesendet werden, bestrahlt wird, ein oberer Bereich des photopolymerisierbaren
Verbundharzes bei der Polymerisation gehärtet, wodurch die Hohlraumoberfläche in den
ersten paar Minuten geschlossen wird. Beim Fortsetzen der Bestrahlung
verläuft
die Polymerisation des photopolymerisierbaren Verbundharzes bis
tief in den Dentalhohlraum hinein. Die Bildung des Zwischenraums
und die Rißbildung
haben sich jedoch aufgrund des Polymerisationsschrumpfens als unvermeidbar
gezeigt. Je höher
die Dichte des Lichts zum Bestrahlen ist, desto schneller verläuft die
Photopolymerisation. Je schneller die Photopolymerisation ist, desto
schneller ist dementsprechend das Schrumpfen des photopolymerisierbaren
Verbundharzes und desto leichter werden die Bildung des Zwischenraums
sowie die Rißbildung.
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Außerdem ist
es mit dem Verfahren, in dem das in den Dentalhohlraum gefüllte photopolymerisierbare Verbundharz
von oberhalb des Dentalhohlraums bestrahlt wird, einem Zahnarzt
nicht möglich,
festzustellen, ob das photopolymerisierbare Verbundharz in dem Dentalhohlraum
vollständig
bis zur Härtung
polymerisiert wurde oder ob nicht, und es hat sich häufig ereignet,
daß der
untere Bereich des photopolymerisierbaren Verbundharzes in dem Dentalhohlraum
nicht polymerisiert verblieb. Wenn dies eintritt, besteht das Risiko,
daß eine
Monomerkomponente des nicht-polymerisierten Verbundharzes in hoher
Konzentration in das Zahnpulpa eindringt.
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Im
Hinblick auf die vorherstehenden Probleme offenbart die japanische
offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 64-15037, veröffentlicht
1989, ein schrumpfkompensiertes Differentialphotopolymerisationsverfahren.
Gemäß dieser
Veröffentlichung
wurden zwei Arten von photopolymerisierbaren Verbundharzen, die
für unterschiedliche
Lichtwellenlängen
empfindlich waren, hergestellt. Das erste photopolymerisierbare
Verbundharz wurde auf die Wand des Dentalhohlraums aufgebracht,
gefolgt vom Einfüllen
des zweiten photopolymerisierbaren Verbundharzes. Danach wurde zuerst
das zweite photopolymerisierbare Verbundharz durch Bestrahlung polymerisiert,
gefolgt von Photopolymerisation des ersten photopolymerisierbaren
Verbundharzes. Das in der Veröffentlichung
offenbarte Verfahren ist laut der Beschreibung wirksam, irgendeinen
schädlichen Effekt
auf den Zahn, der durch das Schrumpfen, das bei der Polymerisation
innerhalb des Hohlraums eintritt, bewirkt wird, zu Minimieren.
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Das
in der oben erwähnten
Veröffentlichung
offenbarte Verfahren weist scheinbar die folgenden zwei Merkmale
auf: Erstens kann, wenn das zweite photopolymerisierbare Verbundharz,
welches das Hauptfüllmaterial
ist, zunächst,
vor dem Härten
des ersten photopolymerisierbaren Verbundharzes, das einem Material zum
Schutz der Wand des Dentalhohlraums entspricht und in relativ kleiner
Menge verwendet wird, polymerisiert wird und, das Polymerisationsschrumpfen,
das in dem zweiten photopolymerisierbaren Verbundharz stattfindet,
durch einen Fluß oder
eine Deformation des ersten photopolymerisierbaren Verbundharzes
kompensiert werden, so daß das
Schrumpfen des zweiten photopolymerisierten Verbundharzes vollständig ohne schädlichen
Effekt auf den Zahn abgeschlossen werden kann.
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Zweitens
wäre, obgleich
das erste photopolymerisierbare Verbundharz, das in relativ kleiner
Menge verwendet wurde, anschließend
polymerisiert wurde, ein schädlicher Einfluß auf den
Zahn, der durch Schrumpfen des ersten photopolymerisierbaren Verbundharzes
verursacht werden würde,
minimal, sofern es in kleiner Menge verwendet wird.
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Allerdings
fehlen in der vorstehend genannten Veröffentlichung nicht nur Angaben
zu den speziellen Materialien und Zusammensetzungen, die zu diesem
Zweck verwendet wurden, sondern auch sind die darin offenbarten
Verfahren wirklich kompliziert, und daher ist die technische Wirksamkeit
des darin offenbarten Verfahrens fraglich. Insbesondere im Hinblick
darauf, daß das
polymerisierbare Dentalverbundharz in Form einer Aufschlämmung oder
Paste vorliegt, und obwohl die Wand des Dentalhohlraums durch das
erste photopolymerisierbare Verbundharz geschützt wird, läßt sich der Versuch, ein so
kleines Loch wie einen Karieshohlraum mit dem zweiten photopolymerisierbaren
Verbundharz zu füllen,
ziemlich schwierig erreichen, ohne daß das erste photopolymerisierbare
Verbundharz fließt
oder sich verformt, und die Eingangsöffnung des Hohlraums würde von
dem zweiten photopolymerisierbaren Verbundharz mehr oder weniger
bedeckt werden. Mit anderen Worten, wenn das zweite photopolymerisierbare
Verbundharz zuerst durch Polymerisation gehärtet wird, wird ein solches
Verbundharz eine Bedeckung über
der Öffnung
des Dentalhohlraums bilden, wodurch es schwierig wird, die Entwicklung
von Polymerisationsschrumpfspannungen innerhalb des Dentalhohlraums
zu verhindern.
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Außerdem initiieren
laut der Beschreibung das erste sowie das zweite photopolymerisierbare
Verbundharz die Polymerisation bei Bestrahlung mit dem entsprechenden
Licht unterschiedlicher Wellenlängen. Jedoch
ist der Photopolymerisationsinitiator allgemein für eine bestimmte
einzelne Wellenlänge
nicht selektiv empfindlich, sondern ist für ein relativ breites Band
an Wellenlängen
empfindlich. Ferner weist in der Lichthärtungsvorrichtung, die eine
Halogenlampe verwendet, das daraus ausgesandte Licht ein breites
Band an Wellenlängen
auf. Entsprechend ist es schwierig, mit Gewißheit zu verhindern, daß das erste
photopolymerisierbare Verbundharz seine Polymerisation einleitet,
wenn das zweite photopolymerisierbare Verbundharz photopolymerisiert
wird, und daher läßt sich
nicht vermeiden, daß das
zweite photopolymerisierbare Verbundharz schließlich eine Bedeckung über der
Dentalhohlraumöffnung
bildet.
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Wegen
der vorstehend erläuterten
Gründe
scheint es, daß in
dem Vorschlag, der in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbart wird,
zahlreiche Probleme noch ungelöst
sind.
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Andererseits
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Experimenten
durchgeführt,
in denen unter Verwendung eines Lichtdispersionsstabs (LUCIWEDGE,
erhältlich
von Howe Neos Dental Inc.) ein Laserstrahl in den Lichtdispersionsstab
durch dessen Lichtquellenende eingeführt wird, während das freie Ende des Lichtdispersionsstabes
gegenüber
dem Lichtquellenende in die Masse des Verbundharzes eingeführt wird.
Im Ergebnis haben die Erfinder herausgefunden, daß, obgleich
eine erhebliche Menge des so eingeführten Laserstrahls äußerlich
von der gesamten peripheren Oberfläche des Stabs ausgestrahlt
wurde, die Intensität
des ausgestrahlten Laserstrahls in einem Bereich nahe dem Lichtquellenende
höher war
als in irgendeinem anderen, von dem Lichtquellenende entfernten
Bereich. In bezug auf das Ausmaß,
in dem das Verbundharz durch den Laserstrahl polymerisiert wird,
haben die Erfinder ebenfalls bestätigt, daß ein Kopfbereich des Verbundharzes
ausreichend gehärtet
war, aber ein Bereich des Verbundharzes, angrenzend an das freie
Ende des Stabs, wenig gehärtet
war.
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Selbst
in den durch die Erfinder durchgeführten Experimenten, in denen
anstelle des Lichtdispersionsstabs ein Stab oder ein Rohr, hergestellt
aus transparenten Kunststoffen, in die Masse des Verbundharzes eingeführt wurde,
wurde ein ähnliches
wie das vorstehend beschriebene Ergebnis, d. h., wobei ein Teil
des Verbundharzes, angrenzend an das Lichtquellenende des Stabs,
stark polymerisiert war, aber ein Teil des Verbundharzes, angrenzend
an das freie Ende des Stabs, wenig gehärtet war, erhalten. Der Grund
dafür war
anscheinend, daß in
dem zuvor beschriebenen Lichtleitermittel eine erhebliche Menge
des Laserstrahls von einem Bereich des Stabs angrenzend an das Lichtquellenende
gestreut wurde und die Menge des von dem freien Ende des Stabs gestreuten
Laserstrahls klein war.
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Entsprechend
besteht bei dem konventionellen Verfahren des Einführens des
Laserstrahls in das Verbundharz die Neigung, daß nur ein Teil des Verbundharzes,
der an die Öffnung
des Hohlraums und somit an die Lichtquelle angrenzt, zuerst gehärtet wird
und daß der
restliche Teil des Verbundharzes, der an den Boden des Hohlraums
angrenzt, nicht ausreichend härtet,
und folglich ist das Problem, das mit der Entwicklung der Schrumpfspannungen
in der Wand des Hohlraums während
der Polymerisation verbunden ist, noch nicht gelöst worden.
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WO
95/08962 beschreibt eine endodontische Vorrichtung zum Bestimmen
und Herstellen eines Zahnwurzelkanals, umfassend eine optische Faser
und ein längliches
Werkzeug.
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Die
vorliegende Erfindung soll daher ein Verfahren, in dem die Polymerisation
des Verbundharzes, das in den Hohlraum eines Zahnes oder eine Dentalform
gefüllt
wird, von dem unteren Bereich des gefüllten Verbundharzes initiiert
wird, um dadurch im wesentlichen das mit der Entwicklung der Polymerisationsschrumpfspannungen
des Verbundharzes in dem Hohlraum verbundene Problem zu verhindern,
und eine Lichthärtungsvorrichtung
zum Durchführen
dieses Verfahrens bereitstellen.
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Ein
anderer wichtiger Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das
Bereitstellen eines Verfahrens und einer Lichthärtungsvorrichtung, wobei das
distale Ende der Dental-Lichthärtungsvorrichtung
für den
einmaligen Gebrauch bestimmt ist, daß die Infizierung eines Zahnarztes
durch Körperflüssigkeiten
wie Blut und Speichel des Patienten verhindert wird und ebenso die
Infizierung eines Patienten durch Körperflüssigkeiten bei der Wiederverwendung
der Vorrichtung verhindert wird.
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In
einer gründlichen
Untersuchung, die die betreffenden Erfinder durchgeführt haben,
um im wesentlichen die verschiedenen bisher aufgetretenen Probleme
zu verhindern, ist festgestellt worden, daß bei Eindringen eines Laserstrahls
in eine photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung (Verbundharz)
das Licht gewöhnlich
erheblich durch ein in dem photopolymerisierbaren Verbundharz enthaltenen
Füllmittel
gestreut wird und sich in sphärischer
Form innerhalb des photopolymerisierbaren Verbundharzes ausbreitet,
d. h. sich nicht nur in der Einfallsrichtung ausbreitet, sondern
sich auch in die zu der Einfallsrichtung entgegengesetzte Richtung
ausbreitet. Es ist ebenfalls festgestellt worden, daß das Dentin
die Eigenschaft aufweist, das einfallende Licht genau so viel zu
streuen wie das photopolymerisierbare Verbundharz, und eine erhebliche
Menge des auf dem Boden des Hohlraums einfallenden Lichts wird in
Richtung des photopolymerisierbaren Verbundharzes reflektiert. Die
vorliegende Erfindung basiert auf diesen Erkenntnissen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Polymerisieren einer
photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung mit einer Lichthärtungsvorrichtung
bereit, die eine Lichtquelle zum Emittieren eines Laserstrahls und
ein längliches
Lichtleitermittel, das optisch mit der Lichtquelle gekoppelt ist,
umfaßt,
wobei das Lichtleitermittel ein lichtemittierendes Element an seinem
Ende, das dem an die Lichtquelle gekoppelten Ende gegenüberliegt,
aufweist. Mindestens das lichtemittierende Element ist aus einer
optischen Faser hergestellt. Gemäß diesem
Verfahren wird die photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung in
eine Dentalform oder einen Hohlraum gefüllt, und das lichtemittierende
Element der optischen Faser wird anschließend in die photopolymerisierbare
Dentalzusammensetzung derart eingeführt, daß sein lichtemittierendes Ende
einen Bereich, benachbart dem Boden des Hohlraums, erreicht. Danach
wird die photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung mit dem Laserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 350 bis 500 nm bei 10 bis 100 mW, der nur aus dem Endbereich
des lichtemittierenden Elements, der benachbart dem Boden des Hohlraums
angeordnet ist, austritt, bestrahlt, um zu bewirken, daß der photopolymerisierbare
Dentalverbundstoff eine Polymerisation initiiert, die von dem unteren
Bereich des Hohlraums in Richtung eines Oberflächenbereichs davon fortschreitet.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann das aus der optischen Faser hergestellte lichtemittierende
Element an einer Stelle, die an die Oberfläche der gehärteten photopolymerisierbaren
Dentalzusammensetzung angrenzt, abgeschnitten werden, um das distale
Ende der optischen Faser in der gehärteten photopolymerisierbaren
Dentalzusammensetzung innerhalb des Hohlraums zurückzulassen.
Alternativ kann bei Verwendung einer optischen Faser, die eine Oberfläche aufweist,
die keine Affinität
zu der photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung aufweist, die
optische Faser aus der gehärteten
photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung entfernt werden, nachdem
letztere zum Härten
polymerisiert worden ist, und ein Hohlraum, der durch das Entfernen
der optischen Faser in der gehärteten
photopo lymerisierbaren Dentalzusammensetzung verblieben ist, kann
anschließend
mit der photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung gefüllt werden,
die dann zum Härten
von oben bestrahlt wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso eine Dental-Lichthärtungsvorrichtung
bereit, die eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls mit
einer Wellenlänge
von 350 bis 500 nm bei 10 bis 100 mW (Milliwatt) und ein längliches
Lichtleitermittel, dessen proximales (nahes) Ende optisch mit der
Lichtquelle gekoppelt ist, und das auch ein lichtemittierendes Element
an seinem distalen (entfernten) Ende aufweist. Mindestens das lichtemittierende
Element ist eine optische Faser, die den Laserstrahl nur von ihrem
Endbereich emittiert und eine Länge
derart aufweist, um in eine photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung
eingeführt
zu werden, die in einen Hohlraum in einer Dentalform oder in einem
Zahn gefüllt
ist, um die photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung in einem
Bereich, benachbart dem Boden des Hohlraums zu bestrahlen, um dadurch
zu bewirken, daß der
photopolymerisierbare Dentalverbundstoff eine Polymerisation von
einem Bereich, benachbart dem Boden des Hohlraums in Richtung eines
Oberflächenbereichs
davon fortschreitend initiiert, wobei mindestens das lichtemittierende
Element eine Oberfläche
mit einer Affinität
zu der photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung aufweist.
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Das
lichtemittierende Element kann ein integraler Teil des Lichtleitermittels,
d. h. das distale Ende des Lichtleitermittels, sein oder kann ein
davon getrennter Teil sein. Wenn das lichtemittierende Element ein
von dem Lichtleitermittel getrennter Teil ist, kann die Dental-Lichthärtungsvorrichtung
weiter einen abnehmbaren optischen Kupplungsmechanismus umfassen,
der zwischen dem lichtemittierenden Element und dem distalen Ende
des Lichtleitermittels eingeschoben ist, um zu ermöglichen,
daß das
lichtemittierende Element selektiv an das Lichtleitermittel an-
und abgekoppelt wird.
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Wenn
das lichtemittierende Element das distale Ende der optischen Faser,
die das Lichtleitermittel bildet, ist, kann die Lichthärtungsvorrichtung
weiter einen Schneidemechanismus umfassen, der in der Nähe des distalen
Endes zum Schneiden ange ordnet ist, um das distale Ende von dem
restlichen Teil der optischen Faser zu trennen.
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Die
Lichthärtungsvorrichtung
kann weiter eine Kontamination-verhütende Abdeckung umfassen, um zu
verhindern, daß das
Lichtleitermittel durch Körperflüssigkeiten
kontaminiert wird.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung muß ein Zahnarzt, nachdem er
einen Hohlraum in einem Zahn durch Entfernen eines Karies-infizierten
Bereichs des Zahns gebildet hat, ein Klebemittel, erhältlich als Zubehör zu dem
photopolymerisierbaren Dental-Verbundharz, aufbringen, gefolgt von
dem Füllen
des Hohlraums des photopolymerisierbaren Dental-Verbundharzes, dessen
Volumen etwas kleiner ist als das des Hohlraums. Danach wird das
Lichtleitermittel der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung in den Mund
des Patienten eingeführt,
wobei das lichtemittierende Element an dem distalen Ende des Lichtleitermittels
tief in das gefüllte
Verbundharz innerhalb des Hohlraums eingeführt wird. Gleichzeitig wird
die optische Faser, die das lichtemittierende Element bildet, bis
zu einer Stelle eingeführt,
die den Boden des Hohlraums berühren kann
oder sich benachbart dem Boden des Hohlraums befinden kann. Das
gefüllte
Verbundharz wird dann durch das Licht bestrahlt, das aus einem Endbereich
der optischen Faser für
eine vorbestimmte Zeitdauer, die zum Abschließen der Polymerisation des
Verbundharzes erforderlich ist, austritt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird nach der Polymerisation die optische Faser aus dem Hohlraum
entfernt oder kann durch Schneiden der optischen Faser, um das distale
Ende der optischen Faser abzutrennen, innerhalb des Hohlraums zurückbleiben.
Das Lichtleitermittel wird dann aus dem Mund des Patienten entfernt.
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Die
erfindungsgemäße Lichthärtungsvorrichtung
umfaßt
die Lichtquelle, ein Kontrollmittel für die Lichtquelle, das Lichtleitermittel
und das lichtemittierende Element, das entweder ein integraler Teil
des Lichtleitermittels oder ein von dem Lichtleitermittel getrennter
Teil sein kann.
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Wenn
die optische Faser so, wie sie in den Hohlraum eingeführt wurde,
zurückgelassen
wird, wird die optische Faser in einem Bereich, benachbart der Oberfläche des
innerhalb des Hohlraums gefüllten
Verbundharzes, geschnitten und abgetrennt. Danach wird eine zusätzliche
Menge des photopolymerisierbaren Verbundharzes, das zum Wiederherstellen
des betroffenen Zahns zu einer Form, die der ursprünglichen
Form ähnelt, über dem
gehärteten
Verbundharz abgelagert, um eine Harzdeckschicht zu bilden, die anschließend von oben
mit dem Licht bestrahlt wird, um eine Polymerisation des zusätzlichen
photopolymerisierbaren Verbundharzes zu bewirken. Nach vollständiger Härtung wird
das gehärtete
Verbundharz sorgfältig
angepaßt
und geschliffen, um die Zahnwiederherstellung abzuschließen.
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Es
ist zu bemerken, daß die
Herstellung einer Zahnprothese unter Verwendung der Dentalform in ähnlicher
Weise, wie oben beschrieben, erreicht werden kann. In einem solchen
Fall wird die photopolymerisierbare Zusammensetzung in den Hohlraum
der Form gefüllt
und anschließend
zum Härten
mit der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung
polymerisiert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bringt die folgenden Vorteile, wenn es mit der erfindungsgemäßen Dental-Lichthärtungsvorrichtung
ausgeübt
wird.
- 1. Da das photopolymerisierbare Verbundharz,
das in den Hohlraum in dem Zahn oder der Dentalform gefüllt ist,
fortschreitend von dem Boden des Hohlraums in Richtung der Oberfläche des
Hohlraums polymerisiert wird, ist es ausgeschlossen, daß ein Teil
des photopolymerisierbaren Verbundharzes auf dem Boden des Hohlraums
ungehärtet
zurückgelassen
wird, und das photopolymerisierbare Verbundharz in seiner Gesamtheit
kann vollständig
gehärtet
werden.
- 2. Das Risiko einer Zerstörung
der Klebeschicht an der Zwischenschicht zwischen dem photopolymerisierbaren
Verbundharz und dem Zahn, das durch die Polymerisationsschrumpfspannungen
eintreten würde, kann
vorteilhaft minimiert werden, um eine feste Bindung zwischen dem
Verbundharz und dem Zahn mit minimalem Verlust des gehärteten Verbundharzes
aus dem Hohlraum zu erreichen.
- 3. Es findet keine Bildung eines Zwischenraums zwischen dem
photopolymerisierbaren Verbundharz und dem Zahn statt, und daher
wird keine Stelle für
eine Proliferation von Karies-verursachenden Bakterien gebildet,
wodurch die Möglichkeit
eines erneuten Auftretens der Dentalkaries verhindert wird.
- 4. Selbst wenn sich die mit Karies befallene Stelle tief in
dem Zahn befindet, ist die Möglichkeit
ausgeschlossen, daß ein
Teil des photopolymerisierbaren Verbundharzes, benachbart dem Boden
des Hohlraums, nicht-polymerisiert zurückbleibt, und daher kann das
Risiko des Eindringens einiger Komponenten des photopolymerisierbaren
Verbundharzes in die Zahnpulpa weitestgehend verringert werden.
- 5. Da die Bestrahlung aus der in den Hohlraum eingeführten optischen
Faser stattfindet, ist es ausgeschlossen, daß das Licht aus dem Mund heraus
gestrahlt wird, und es besteht kein gefährlicher Zustand, bei dem die
Augen des Zahnarztes durch Strahlung eines Lichts hoher Intensität beschädigt werden
könnten.
- 6. Da das lichtemittierende Element wegwerfbar ist und das Ansatzstück zur Wiederverwendung
bei jedem Patienten sterilisierbar ist, kann eine Kreuzinfektion
der Zahnerkrankungen zwischen Patienten verhindert werden. Eine
wegwerfbare Abdeckung für
das lichtemittierende Element ist aus demselben Grund stärker bevorzugt.
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Die
in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendete optische Faser
kann entweder aus Acrylkunststoffen oder Quarz hergestellt sein.
Jedoch ist das Acrylharz als Material für die optische Faser bevorzugt,
da es kostengünstig
erhältlich
sein kann und eine günstige
Affinität
zu dem photopolymerisierbaren Verbundharz aufweisen kann, da letzteres
aus einer Acrylverbindung hergestellt ist.
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Wenn
ein Teil der optischen Faser in dem gehärteten Verbundharz zurückgelassen
wird, ist die optische Faser vorzugsweise eine, die eine Affinitätsoberfläche zu dem
photopolymerisierbaren Verbundharz aufweist, die zum Verstärken der
Bindung zwischen dem schließlich
gehärteten
Verbundharz und der optischen Faser verwendet wird. Wenn keine ausreichende
Haftung zwischen der optischen Faser und dem ge härteten Verbundharz erreicht
wird, sind ein Auftreten von Mikrozwischenräumen an der Zwischenschicht
sowie eine sekundäre
Kariesinfektion wahrscheinlich.
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Wenn
die optische Faser aus den Acrylkunststoffen hergestellt ist, kann
die Oberfläche,
die eine Affinität
aufweist, die optische Faser an sich sein. Wenn aber Quarz als ein
Material für
die optische Faser verwendet wird, kann die Oberfläche der
optischen Faser eine Affinität
zu dem photopolymerisierbaren Verbundharz mit einem Silanhaftvermittler
zum Bilden einer Beschichtung aufweisen.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist, wenn die optische Faser aus dem gehärteten Verbundharz entfernt
wird, die optische Faser vorzugsweise eine, die eine Oberfläche aufweist,
die keine Affinität zu
dem photopolymerisierbaren Verbundharz aufweist, um eine reibungslose
Entfernung der optischen Faser aus dem gehärteten Verbundharz zu erleichtern.
Die Oberfläche,
die keine Affinität
aufweist, kann durch Beschichten der Oberfläche der optischen Faser mit
irgendeinem von nicht-polaren Polyolefinen, synthetischen Kautschuks
oder Fluor-enthaltenden Polymeren gebildet werden.
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Wenn
ein Hohlraum aufgrund des Entfernens der optischen Faser gebildet
wird, muß der
Hohlraum ausreichend mit dem photopolymerisierbaren Verbundharz
aufgefüllt
werden.
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Die
in der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung
verwendete Lichtquelle kann ein Laser eines Typs sein, der zum Emittieren
eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 350 bis 500 nm befähigt ist.
Vorzugsweise kann der vorstehend erwähnte Laser ein Festkörperlaser
sein, umfassend einen Halbleiter, der Nd : YAG (Nd : Y3Al5O12) als ein Lasermedium
verwendet und oszilliert werden kann, um einen Strahl mit einer Wellenlänge von
946 nm zu emittieren, und einen Resonator, der KN(KNbO3),
das ein nicht-linearer optischer Kristall zum Oszillieren einer
sekundären
harmonischen Welle (473 nm) ist, verwendet. Der Festkörperlaser mit
der vorstehend beschriebenen Struktur wird als eine sekundäre harmonische
Lichtquelle eines Resonatoreinbautyps bezeichnet.
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Alternativ
kann die Lichtquelle ein Halbleiterlaser, der zum Emittieren eines
Laserstrahls mit einer Wellenlänge
von 350 bis 500 nm befähigt
ist, oder eine Lampe wie eine Halogen-Wolfram-Lampe oder eine Halogenmetalldampflampe
sein. Bei Verwendung der Lampe muß darauf geachtet werden, eine
Wärmeanwendung
auf die betroffene Stelle zu vermeiden, und zu diesem Zweck kann
für die
Lampe ein Infrarotwegschneidefilter verwendet werden.
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Außerdem kann
anstelle des Lasers ein Leuchtdiodenfeld verwendet werden, wobei
das von dem LED-Feld emittierte Licht konvergiert werden muß.
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Die
Auswahl des Lichts mit der Wellenlänge in dem Bereich von 350
bis 500 nm basiert auf den folgenden Gründen: Wenn die Wellenlänge des
Lichts kürzer
als 350 nm ist, würde
der Patient durch ultraviolette Strahlen negativ beeinträchtigt werden,
wenn aber die Wellenlänge
des Lichts länger
als 500 nm ist, würde keine
Photopolymerisation initiiert werden. Auch in bezug auf die Lichtintensität sind 10
bis 100 mW erforderlich, wenn der Laser als Lichtquelle verwendet
wird, aber 10 bis 200 mW sind erforderlich, wenn die Lampe als Lichtquelle
verwendet wird. Da der Laserstrahl ein kohärenter Strahl ist und hervorragende
Eigenschaften beim Härten
des photopolymerisierbaren Verbundharzes aufweisen kann, kann die
Intensität
des Laserstrahls zum Erreichen einer Photopolymerisation des Verbundharzes
geringer sein als die des Lichts von der Lampe. In jedem Fall wird
bei einer Intensität
unterhalb des untersten Grenzwertes keine Photopolymerisation des
Verbundharzes initiiert, aber bei einer Intensität oberhalb des obersten Grenzwerts
wird der Patient durch die durch das Licht entstehende Wärme nachteilig
beeinflußt.
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Das
in der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung
verwendete Regelmittel kann eine Schaltuhr und/oder einen Schalter
zum An- und Ausschalten der Lichtquelle umfassen, wodurch ein optischer
Stromkreis von der Lichtquelle zu der Lichtleiterfaser selektiv
geschlossen oder geöffnet
wird, und eine Zeit eingestellt wird, während der die Bestrahlung bewirkt
wird.
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Das
in der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung
verwendete Lichtleitermittel kann beispielsweise in Form einer optischen
Faser zum Leiten von Licht aus der Lichtquelle zu der optischen
Faser durch ein lichtsammelndes optisches System vorliegen, so daß das Licht
wirksam das in den Hohlraum einzuführende lichtemittierende Element
erreichen kann. Die optische Faser, die das Lichtleitermittel bildet,
kann entweder ein Monofilament der ein Multifilament sein und kann
eine Vielzahl optisch zusammengekoppelter Fasersegmente umfassen.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß das lichtemittierende
Element, das in das photopolymerisierbare Verbundharz eingeführt werden
soll, durch eine optische Faser gebildet wird. Bei Versuchen, einen
Lichtdispersionsstab, wie in der zuvor erläuterten japanischen Veröffentlichung
Nr. 64-15037 offenbart, oder einen transparenten Lichtleiterstab,
der kein Lichtdispersionsvermögen
aufweist, in den Hohlraum, der mit dem photopolymerisierbaren Verbundharz
gefüllt
war, zu füllen,
hat der Lichtdispersionsstab das einfallende Licht in alle Richtungen
gestreut und hat somit die Polymerisation nicht nur von dem Boden
des Hohlraums initiiert, und andererseits hat der transparente Stab
kein zufriedenstellendes Ergebnis geliefert, da eine erhebliche
Menge des einfallenden Lichts an der Hohlraumöffnung ausgetreten ist.
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Im
Gegensatz dazu emittiert die optische Faser das einfallende Licht
nicht von ihrer Seitenfläche,
sondern emittiert nur von ihrem Endbereich, der der Lichtquelle
gegenüberliegt,
nach außen,
und daher kann eine Bestrahlung mit dem Licht fortschreitend von
dem Boden des Hohlraums in dem Zahn oder der Dentalform zufriedenstellend
bewirkt werden. Außerdem
kann, da die optische Faser einen äußerst kleinen Durchmesser hat,
das Einführen,
Verweilen und Entfernen der optischen Faser, bezogen auf das photopolymerisierbare
Verbundharz, im Vergleich zu der Verwendung des Lichtdispersionsstabs
leicht erreicht werden.
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Das
lichtemittierende Element in Form einer optischen Faser, die in
den Hohlraum eingeführt
wird, ist von dem Lichtleitermittel abtrennbar oder leicht schneidbar,
so daß eine
Nachbehandlung zum Härten
des photopolymerisierbaren Verbundharzes innerhalb des Hohlraums
leicht durchgeführt
werden kann. Dieses lichtemittierende Element kann weggeworfen werden,
kann ohne Wiederverwendung verwendet zu werden.
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Eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung
umfaßt
die Lichtquelle und das Lichtleitermittel in Form einer einzelnen,
kontinuierlichen optischen Faser, der vorzugsweise ein Faserschneidemechanismus
hinzugefügt
wird. Dieser Faserschneidemechanismus soll benachbart dem distalen Ende
des Lichtleitermittels zum Abschneiden des distalen Endes der optischen
Faser von dem restlichen Teil davon angeordnet werden, so daß das distale
Ende der optischen Faser, die durch das Blut und/oder den Speichel
des Patienten als Folge des Einführens
in den Dentalhohlraum kontaminiert ist, entfernt werden kann. Eine
Zahnbehandlung unter Verwendung einer frischen optischen Faser für jeden
Patienten ist am stärksten bevorzugt.
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Das
Schneiden der optischen Faser zum vorstehend erläuterten Zweck kann unter Verwendung
einer Schere oder eines Messers durchgeführt werden. Im Hinblick auf
eine günstige
Handhabung ist der Schneidemechanismus allerdings vorzugsweise in
einem auf der optischen Faser angebrachten Ansatzstück, auf
das der Zahnarzt Zugriff hat, eingeschlossen. Beispielsweise kann
das Ansatzstück über einen
Knopf verfügen,
der durch Drücken
eine Klinge zum Schneiden der optischen Faser ausfährt oder
auf einen geeigneten Stab eine Schubkraft überträgt, um die optische Faser durch
eine an der Spitze des Stabs angeordnete Klinge in einem erwünschten
Bereich zu zerschneiden.
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Ein
abnehmbarer Kupplungsmechanismus kann zwischen das Lichtleitermittel
und das lichtemittierende Element eingeschoben werden. Es ist jedoch
wahrscheinlich, daß der
abnehmbare Kupplungsmechanismus zu einer Abschwächung des einfallenden Lichts,
das sich von dem Lichtleitermittel in Richtung des lichtemittierenden
Elements bewegt, führt.
Entsprechend ist die einzelne kontinuierliche optische Faser eher
für eine maximale
Lichtausnutzung geeignet.
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Der
abnehmbare Kupplungsmechanismus kann über einen Einsteller und/oder
einen Adapter verfügen,
der zum Ausrichten der Achsen der optischen Fasern aufeinander geeignet
ist.
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Die
in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendete optische Faser
muß so
einen Durchmesser aufweisen, daß beim
Einbringen der optischen Faser in das photopolymerisierbare Verbundharz,
das in den Hohlraum gefüllt
ist, das Verbundharz nicht ausgespült wird. Folglich weist die
optische Faser vorzugsweise einen Durchmesser von nicht mehr als
1,5 mm, stärker
bevorzugt nicht mehr als 1 mm und am stärksten bevorzugt von nicht
mehr als 0,8 mm auf. Die in der Praxis der vorliegenden Erfindung
verwendete optische Faser kann entweder ein Monofilament oder ein
Multifilament sein, sofern sie das vorstehend erläuterte Durchmessererfordernis
erfüllt.
Die Verwendung des Monofilaments für die optische Faser ist jedoch
aufgrund ihres geringen Lichtverlusts bevorzugt.
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Die
Länge des
distalen Endes der optischen Faser kann nicht festgelegt werden,
da sie von dem Aufbau des Lichtleitermittels abhängt. Wenn das Lichtleitermittel
jedoch über
ein Ansatzstück
verfügt,
durch das das Lichtleitermittel an eine Stelle nahe der betroffenen
Stelle gebracht werden kann, ist es bevorzugt, daß die optische
Faser 5 mm oder mehr von einem distalen Ende des Ansatzstücks hervorsteht.
Wenn das distale Ende der kontinuierlichen optischen Faser durch
Halten des Ansatzstücks
oder durch Kneifen der Faser mit einer Zange oder irgendeinem anderen
geeigneten Kneifinstrument an die betroffene Stelle in den Hohlraum eingeführt wird,
kann die optische Faser eine Gesamtlänge von mehreren Metern aufweisen.
Wenn die optische Faser eine beträchtliche Länge aufweist, ist die Verwendung
einer Spule zum Aufwickeln der überschüssigen Länge der
optischen Faser bevorzugt.
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Die
Form der optischen Faser hängt
von der zuvor erläuterten
Länge der
optischen Faser ab. Wenn die optische Faser etwa 5 mm distal von
dem distalen Ende des Ansatzstücks
hervorsteht, kann der vorstehende Teil gerade sein. Wenn sie aber
eine beträchtliche
Länge aufweist,
die 5 mm übersteigt,
und durch Kneifen mit der Zange bedient wird, kann sie eine Krümmung mit
einem Durchmesser in dem Bereich von 10 bis 50 mm aufweisen.
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Die
erfindungsgemäße Lichthärtungsvorrichtung
hat vorzugsweise so einen Aufbau, der zur Verhütung einer Kontamination durch
Blut und/oder Speichel des Patienten geeignet ist. Da ein distaler
Teil des Lichtleitermittels für
eine solche Kontamination empfänglich
ist, sollte er abgedeckt werden, und zu diesem Zweck kann das Ansatzstück gleichzeitig
als eine Abdeckung dienen. Alternativ kann auf einer Seite des Ansatzstücks, benachbart
der Lichtquelle für
eine zusätzliche
Abdeckung, ein Schutzschlauchmaterial angeordnet werden, wodurch
das Lichtleitermittel vor einer Kontamination geschützt wird.
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Wiederum
kann alternativ eine Hilfsabdeckung einzeln oder in Kombination
mit der vorstehend beschriebenen Abdeckung zum Abdecken der Hand
des Zahnarztes und des restlichen Teils des Lichtleitermittels außer dem
distalen Ende davon verwendet werden. Mit dieser Abdeckung können das
Lichtleitermittel und der Zahnarzt vor einer Kontaminierung durch
Körperflüssigkeiten
des Patienten geschützt
werden. Diese Abdeckung kann in Form eines Beutels, hergestellt
aus Harzfolie, vorliegen, in dem das Lichtleitermittel geleitet wird,
während
der Zahnarzt seine Hand in die Abdeckung einführt, um das Lichtleitermittel
zu greifen. Die zusätzliche
oder Hilfsabdeckung kann nach der Verwendung für jeden Patienten wegwerfbar
sein.
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Das
photopolymerisierbare Verbundharz, das vorteilhaft in der Praxis
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfaßt ein polymerisierbares
Monomer, einen Polymerisationsinitiator, ein Füllmaterial und geeignete Additive.
Das polymerisierbare Monomer, das in dem photopolymerisierbaren
Verbundharz verwendet werden kann, umfaßt monofunktionelle und/oder
polyfunktionelle (Meth)acrylsäureester,
einschließlich (Meth)acrylsäurealkylester
(wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylgruppe 1 bis 10
beträgt),
Polyalkylenglykoldi(meth)acrylat (wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome
2 bis 20 beträgt),
Ethylenglykololigomerdi(meth)acrylat (2 bis 10 Einheiten), Bisphenol-A-di(meth)acrylat,
2,2-Bis[p-(γ-methacryloxy-β-hydroxypropoxy)phenyl]propan,
2,2-Di(4-Methacryloxypolyethoxyphenyl)propan (2 bis 10 Ethoxygruppen
in einem Molekül), Trimethylolpropantri(meth)acrylat
und Pentaerythritoltetra(meth)acrylat; Urethan(meth)acrylsäureester,
die ein Reaktionsprodukt von 2 mol (Meth)acrylat mit Hydroxylgruppen
und 1 mol Diisocyanat, insbesondere Monomere, wie in der japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 55-33687 oder der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung
Nr. 56-152408 offenbart, sind. Diese Monomere können einzeln oder in Form eines
Gemischs aus zwei oder mehreren dieser Monomere verwendet werden.
Das Monomer wird in der Zusammensetzung vorzugsweise in einer Menge
von 10 bis 50 Gew.-% verwendet.
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Der
Polymerisationsinitiator oder ein Katalysator, der in dem photopolymerisierbaren
Verbundharz verwendet werden kann, kann ein beliebiger bekannter
Polymerisationsinitiator wie beispielsweise α-Diketon und tertiäres Amin,
wie in den japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen Nr. 48-49875
und Nr. 60-26002 offenbart, oder α-Diketon
und Peroxid, wie in den japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen
Nr. 57-203077 und Nr. 60-149603 offenbart, sein. Der Katalysator
wird in einer Menge in dem Bereich 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht der polymerisierbaren Monomere, verwendet.
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Das
Füllmaterial,
das in dem photopolymerisierbaren Verbundharz verwendet werden kann,
umfaßt verschiedene
anorganische, organische oder anorganische und organische Verbundfüllmaterialien.
Spezielle Beispiele dafür
umfassen ein Silicondioxid (Quarz, Quarzglas oder Kieselgel) oder
Aluminiumoxid. Ferner können
für das
anorganische Füllmaterial
ebenso verschiedene Glase, enthaltend Silicium als eine Hauptkomponente
mit verschiedenen Schwermetallen, Bor und/oder Aluminium, verschiedene
keramische Materialien, Tonminerale wie Diatomeenerde, Karion oder
Monmolinit, Aktivweißerde,
synthetischer Zeolith, Glimmer, fluoriertes Calcium, Calciumphosphat,
Bariumsulfat, Zirconiumdioxid, Titandioxid verwendet werden.
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Für eine Oberflächenbehandlung
des Füllmittels
kann ein beliebiger bekannter Silanhaftvermittler verwendet werden,
der organische Siliciumkomponenten wie beispielsweise ω-Methacryloxyalkyltrimethoxysilan (wobei
die Anzahl der Kohlenstoffatome zwischen der Methacryloxygruppe
und dem Siliciumatom 3 bis 12 beträgt), Vinyltrimethoxysilan,
Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan umfassen kann.
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Das
photopolymerisierbare Verbundharz, das in der Praxis der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, kann bei Bedarf verschiedene bekannte
Additive, umfassend beispielsweise einen Stabilisator und/oder ein
oder mehrere Pigment(e), enthalten.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die folgende Beschreibung von bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausführungsformen
in Verbindung mit den anhängenden
Zeichnungen besser verständlich.
Die Ausführungsformen
und Zeichnungen werden allerdings nur zum Zweck der Erläuterung
und Erklärung
gegeben und sollen nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken. In
den anhängenden
Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in
den verschiedenen Ansichten, und:
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1A ist
eine schematische Darstellung einer Lichthärtungsvorrichtung zur dentalen
Verwendung gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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1B ist
eine vergrößerte schematische
Seitendarstellung eines distalen Bereichs der in 1A gezeigten
Lichthärtungsvorrichtung,
die ein distales Ende einer optischen Faser zeigt, die die in einen
Hohlraum eingeführte
Lichthärtungsvorrichtung
bildet, der mit einem photopolymerisierbaren Verbundharz gefüllt ist;
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2 ist
eine schematische Darstellung der Lichthärtungsvorrichtung gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 ist
eine schematische Darstellung der Lichthärtungsvorrichtung gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine schematische Seitendarstellung einer modifizierten Form der
in 1A gezeigten Lichthärtungsvorrichtung, die in einem
Beispiel verwendet wird, das zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung verwendet
wird; und
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5A bis 5C sind
schematische Schnittdarstellungen der Abfolge einer beispielhaften
Zahnbehandlung, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung
durchgeführt
wird.
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1A stellt
eine Lichthärtungsvorrichtung
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Die darin gezeigte Lichthärtungsvorrich tung
umfaßt
eine Laserlichtquelle 1 und ein längliches Lichtleitermittel 2 wie
eine optische Faser, wobei ein Ende optisch mit der Lichtquelle 1 gekoppelt ist
und ein distales Ende oder ein lichtemittierendes Element 5,
das derart angepaßt
ist, um in den Boden des photopolymerisierbaren Verbundharzes M,
das während
der Zahnbehandlung in einen Hohlraum H, wie in 1B gezeigt,
gefüllt
wird, eingeführt
zu werden. Die Lichthärtungsvorrichtung
umfaßt
ebenfalls ein Ansatzstück 3,
das derart angepaßt
ist, um durch einen Zahnarzt gegriffen zu werden, und das auf einem
Bereich des Lichtleitermittels 2 benachbart dem distalen
Ende 5 davon angebracht ist. Das Ansatzstück 3 in
der erläuterten Ausführungsform
dient ebenso als eine Abdeckung für diesen Bereich des Lichtleitermittels 2.
Eine Handbedeckung oder eine Hilfsabdeckung 10, hergestellt
aus Polyethylen, wird bereitgestellt, um das Ansatzstück 3 außer dem
distalen Ende 5 des Lichtleitermittels 2 einzuschließen, um
sowohl das Ansatzstück 3 als
auch die Hand des Zahnarztes vor einer Kontamination im Mund eines
gerade behandelten Patienten zu schützen.
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Bei
Verwendung muß der
Zahnarzt seine Hand in die Handbedeckung 10 einführen und
greift dann das Ansatzstück 3.
Wie in 1B gezeigt, wird das distale
Ende 5 des Lichtleitermittels 2, nachdem das Ansatzstück 3 auf
einen kariösen
Zahn in dem Mund eines Patienten gerichtet worden ist, tief in den
Hohlraum H bis zu einer Stelle, benachbart dem Boden des Hohlraums
H, eingeführt,
so daß das
photopolymerisierbare Verbundharz M, das den Hohlraum H auffüllt, fortschreitend
von einem Bereich H1 des gefüllten
Verbundharzes, benachbart dem Boden des Hohlraums H, in Richtung
eines Oberflächenbereichs
H2 des gefüllten
Verbundharzes M benachbart der Oberfläche des Zahns polymerisiert
werden kann, wenn Licht aus der Lichtquelle durch das Lichtleitermittel 2 eingeführt wird.
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2 stellt
die Lichthärtungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführungsform ist das lichtemittierende
Element 5A im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform
ein von dem Lichtleitermittel 2 getrennter Teil, und bei
dem Lichtleitermittel 2, das in dieser Ausführungsform
von 2 verwendet wird, endet sein distales Ende gewöhnlich bündig mit
einer distalen Endfläche
des Ansatzstücks 3.
Ein lichtaufnehmendes Mittel 6, das ein Kondensatorlinsenelement
sein kann, wird mittels eines Halterrahmens 8, der das
lichtaufnehmende Mittel 6 trägt, an der distalen Endfläche des
Ansatzstücks 3 angebracht.
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Die
Lichthärtungsvorrichtung
gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
ebenfalls einen im allgemeinen kappenförmigen Adapter oder einen drehbaren
Verbinder 9, der so angepaßt ist, daß er abnehmbar von außen auf
den Halterrahmen 8 beispielsweise durch Verschraubung oder
Bajonettkupplung aufgesetzt werden kann. Der Adapter 9 bildet
einen abnehmbaren optischen Kupplungsmechanismus und umfaßt ein lichtemittierendes
Element 5A wie eine optische Faser, die optisch mit dem
distalen Ende des Lichtleitermittels 2 durch das lichtaufnehmende
Mittel 6 gekoppelt ist. In diesem Fall kann das Lichtleitermittel 2 ein Stab
oder ein Rohr, hergestellt aus transparenten Kunststoffen, sein.
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Die
Lichthärtungsvorrichtung
gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt.
Die Lichthärtungsvorrichtung
umfaßt
eine Laserlichtquelle 1, ein längliches Lichtleitermittel 2 in
Form einer einzelnen kontinuierlichen optischen Faser, ein Ansatzstück 3,
das auf einem Bereich des Lichtleitermittels 2 benachbart
einem distalen Ende 2a des Lichtleitermittels 2 angebracht
ist, einen Knopf 12 zum Schneiden der optische Faser, der
auf einem distalen Endbereich des Ansatzstücks 3 angebracht ist
und als ein Fasertrenngerät
dient, ein Führungshülle 13 in
Form eines Metallrohrs zum Führen
des distalen Endes 2a des Lichtleitermittels 2,
eine zusätzliche
Abdeckung 14, hergestellt aus Kunststoffen, um zu vermeiden,
daß das
Lichtleitermittel 2 kontaminiert wird, wenn es mit dem
Mund eines Patienten in Kontakt steht, und eine Spule 15 für die optische
Faser, die oben auf der Laserlichtquelle 1 zum Aufrollen
des Lichtleitermittels 2 angebracht ist.
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Das
Lichtleitermittel 2 (in diesem Fall die optische Faser),
das von der Spule 15 für
die optischen Faser nach außen
hin gezogen wird, wird durch den Hohlraum der Führungshülle 13 geführt und
dort in Position gehalten, nachdem es durch die Abdeckung 14 und
das Ansatzstück 3 geleitet
worden ist, wobei das distale Ende 2a das lichtemittierende
Element 5, das außerhalb
der Führungshülle 13 freiliegt,
bildet. Wenn der Zahnarzt den Knopf 12 zum Schneiden der
optischen Faser drückt,
wird eine Messerklinge (nicht gezeigt) innerhalb des Ansatzstücks 3 zum
Schneiden des Lichtleitermittels 2 ausgefahren, um das
distale Ende 2a von dem Lichtleitermittel 2 zu
trennen. Bei Aufhebung einer auf den Knopf 12 zum Schneiden
der optischen Faser ausgeübten
Schubkraft wird die Messerklinge durch die Wirkung einer Vorspanfeder
(nicht gezeigt) automatisch bis zu einer nicht betriebsbereiten
Stelle eingezogen.
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Das
distale Ende 2a des Lichtleitermittels 2, das
nach der Zahnbehandlung so von dem restlichen Teil des Lichtleitermittels 2 abgeschnitten
wird, ist kontaminiert und kann daher weggeworfen werden. Nachdem das
distale Ende 2a weggeworfen worden ist, kann der Zahnarzt
das Lichtleitermittel 2 von der Spule 15 abziehen,
damit ein frisches distales Ende 2a außerhalb der Führungshülle 13 freiliegt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand einiger anschaulicher Beispiele
dargestellt, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
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Beispiel 1
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In
diesem Beispiel wurde die Lichthärtungsvorrichtung
verwendet, die eine Struktur aufwies, welche, wie in 4 gezeigt,
einen Festkörperlaser 1,
hergestellt aus einem Halbleiter, der zum Oszillieren von Licht mit
einer Wellenlänge
von 473 nm als eine sekundäre
harmonische Welle befähigt
ist, und wobei der so aus dem Festkörperlaser 1 erzeugte
Laserstrahl zu einer kurzen optischen Faser 5B, die das
lichtemittierende Element durch das Lichtleitermittel 2 bildet,
geleitet wird. In dieser, in 4 gezeigten
Lichthärtungsvorrichtung werden
das Lichtleitermittel 2 und die kurze optische Faser 5B in
Form von optischen Fasern, hergestellt aus Quarz bzw. Acrylkunststoffen,
verwendet. Die kurze optische Faser 5B wird in ein distales
Ende des Ansatzstücks 3 entfernbar
eingeführt,
um diese mit einem distalen Ende des Lichtleitermittels 2 optisch
zu kuppeln, wobei die Achsen beider optischer Fasern ausgerichtet
werden.
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Ein
im Handel erhältliches
photopolymerisierbares Dentalverbundharz, „CLEARFILL AP-X (A 2 Colors)", wurde in ein transparentes
Glasrohr als Ersatz für
einen Dentalhohlraum mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Tiefe
von 10 mm gefüllt,
und eine optische Faser mit einem Durchmesser von 0,5 mm (ESCA, hergestellt
und er hältlich
von Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Japan) wurde anschließend in
die Mitte des transparenten Glasrohrs eingeführt. Das Dentalverbundharz
in dem Glasrohr wurde für
verschiedene Zeiträume,
wie in Tabelle 1 unten gezeigt, mit einem Licht von 36 mW bestrahlt.
Anschließend
wurde das gehärtete
Dentalverbundharz, das an der ESCA-Faser klebte, aus dem Glasrohr
entfernt, und ein unpolymerisierter Teil des Verbundharzes, das
an der äußeren Oberfläche des
gehärteten
Verbundharzes haftete, wurde mit einem in Alkohol getränkten Seidenpapier
entfernt. Das gehärtete
Verbundharz wies eine grundsätzlich
sphärische Form
auf, deren Durchmesser mittels einer Meßschraube gemessen wurde. Die
Meßergebnisse
sind in Tabelle 1 aufgeführt.
-
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Durch
die Experimente ist gezeigt worden, daß das photopolymerisierbare
Dentalverbundharz fortschreitend von einem Bereich, benachbart dem
einfallenden Licht, gehärtet
wurde und daß das
in das photopolymerisierbare Verbundharz emittierte Licht so ausreichend
gestreut wurde, daß die
Orientierung und die Richtwirkung des Lichts verlorengingen.
-
Beispiel 2
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Ein
Hohlraum der ersten Klasse mit einem Durchmesser von 5 mm und einer
Tiefe von 4 mm wurde in einem okklusalen Teil eines herausgezogenen
frischen menschlichen Malzahns gebildet, und eine eher kleine Menge
des photopolymerisierbaren Verbundharzes, das gleiche wie das in
Beispiel 1 verwendete, wurde in den Hohlraum zusammen mit dem gleichen
Klebemittel wie in Beispiel 1 gefüllt. Nach dem Füllen wurde
die ESCA-Faser 5B, die einen Teil des in Beispiel 1 beschriebenen
lichtemittierenden Elements bildete, tief in den Hohlraum H eingeführt, so
daß sie
eine Stelle, die an dessen Boden angrenzt, wie in 5A gezeigt,
erreichte, und das gefüllte
Verbundharz M wurde für
20 Sekunden bestrahlt. Danach wurde, wie in 5B gezeigt,
die ESCA-Faser 5B an einer Stelle geschnitten, die im wesentlichen
dem Niveau der oberen Oberfläche
des gefüllten
Verbundharzes M entsprach, und, wie in 5C gezeigt,
wurde eine zusätzliche
Menge desselben photopolymerisierbaren Verbundharzes M zu der oberen
Oberfläche
des gefüllten
Verbundharzes M zum Bilden einer Harzdeckschicht MA zugegeben, um
dem herausgezogenen menschlichen Mahlzahn die Form einer Krone zu
verleihen.
-
Die
Harzdeckschicht MA wurde anschließend von oben mit dem von der
Lichthärtungsvorrichtung emittierten
Laserstrahl bestrahlt, um dadurch die Zahnwiederherstellung abzuschließen. Danach
wurde der wiederhergestellte menschliche Mahlzahn für 1.000
Zyklen einem Hitze-Kälte-Test
unterzogen. Ein Testzyklus beinhaltet das Halten der Probe bei 4 °C für eine Minute
und dann das Halten dieser bei 60 °C für eine Minute. Als Ergebnis
des Hitze-Kälte-Tests
wurde keine Trennung des gehärteten
Verbundharzes von dem menschlichen Mahlzahn festgestellt.
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Nach
dem Hitze-Kälte-Tests
wurde der wiederhergestellte menschliche Mahlzahn in eine wässerige Lösung aus
0,1 % Fuchsin bei 37 °C
für einen
Tag eingetaucht, und wurde dann in Hälften geschnitten. Bei der Beobachtung
einer geschnittenen Fläche
jeder Hälfte
des wiederhergestellten menschlichen Mahlzahns wurden keine Farbstoffeindringung
und kein Zwischenraum festgestellt.
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Vergleich
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Ein
Hohlraum derselben Größe wie in
Beispiel 2 wurde in einem herausgezogenen menschlichen Mahlzahn
gebildet und wurde anschließend
mit dem gleichen photopolymerisierbaren Verbundharz wie das von
Beispiel 2 unter Verwendung des gleichen Klebemittels wie das von
Beispiel 2 gefüllt.
Unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Lichthärtungsvorrichtung, „SPECTRUM" (erhältlich von
Dentsply, Lichtintensität: 700
mW/cm2) wurde das Licht für 20 Sekunden
von einer Stelle, die sich 3 mm oberhalb des gefüllten Verbundharzes befand,
projiziert, um die Polymerisation des gefüllten Verbundharzes zu initiieren.
Im Ergebnis der Bestrahlung wurden auf der Oberfläche entlang
der Hohlraumkante weiße,
konzentrische Kreislinien festgestellt. Als der menschliche Mahlzahn,
in den das Verbundharz gefüllt
war, für
einen Tag in eine wässerige
Lösung aus
0,1 % Fuchsin eingetaucht wurde, wurde entlang der weißen Kreislinien
eine Eindringung von roten Farbstoffen beobachtet.
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Beispiel 3
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Wie
in 3 gezeigt, wurde unter Verwendung derselben Laserlichtquelle 1 wie
der von Beispiel 1 der Laserstrahl direkt auf die Polyurethan-überzogene
optische Acrylfaser 2 (ESCA, erhältlich von Mitsubishi Rayon
Co., Ltd., Japan) gerichtet. Die Lichthärtungsvorrichtung wies eine ähnliche
Struktur wie die in 3 gezeigte auf, in der das distale
Ende 2a der optischen Faser 2 6 mm von dem distalen
Ende des Ansatzstücks 3 nach
außen
hervorsteht. Die lange optische Faser 2 wurde kompakt um
die Spule 15 für
die optische Faser, die oben auf der Lichtquelle 1 der
Lichthärtungsvorrichtung
angebracht war, gewickelt, und es wurde nur eine erforderliche Länge davon
während
der Verwendung der Faser von der Spule 15 für die optischen
Faser abgezogen.
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Ein
Hohlraum erster Klasse mit einem Durchmesser von 4 mm und einer
Tiefe von 3 mm wurde auf einem okklusalen Teil eines Mahlzahns eines
Patienten gebildet, und sowohl das Klebemittel als auch das Verbundharz,
wobei es sich um die gleichen wie die in Beispiel 2 verwendeten
handelte, wurden in den Hohlraum gefüllt. Das distale Ende 2a der
optischen Faser 2 der Lichthärtungsvorrichtung wurde anschließend bis
zu einer Stelle, benachbart dem Boden des Hohlraums, eingeführt, und
der Laserstrahl wurde für
20 Sekunden zum Härten
des Verbundharzes ausgestrahlt. Nach der Härtung des Verbundharzes wurde
das distale Ende 2a der optischen Faser 2 aus
dem Mahlzahn des Patienten entfernt, wodurch in dem gehärteten Verbundharz
eine hohle Spalte zurückblieb.
Eine zusätzliche
Menge des gleichen Verbundharzes wurde anschließend in die hohle Spalte und
ebenfalls über
die obere Oberfläche
des gehärteten
Verbundharzes zum Bilden einer Harzdeckschicht aufgebracht, um dem
Mahlzahn des Patienten die Form einer Krone ähnlich der ursprünglichen
Form zu verleihen.
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Danach
wurde unter Verwendung derselben Lichthärtungsvorrichtung die optische
Faser 3 mm oberhalb des Hohlraums in dem Mahlzahn des Patienten
positioniert, und der Laserstrahl wurde zum Härten des zusätzlich eingefüllten Verbundharzes
für 20
Sekunden ausgestrahlt.
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Nach
der Zahnwiederherstellungsbehandlung wurde das distale Ende 2a der
optischen Faser 2, das anscheinend durch die Blutflüssigkeit
des Patienten kontaminiert worden war, abgeschnitten, um es wegzuwerfen,
und das Ansatzstück 3,
die Führungshülle 13 und
die zusätzliche
Abdeckung 14 wurden sterilisiert, um sie für die anschließende Verwendung
bereitzustellen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anhängenden
Zeichnungen, die nur zum Zweck der Erläuterung verwendet werden, vollständig beschrieben
worden ist, werden Fachleuten leicht zahlreiche Änderungen und Modifikationen
im Rahmen des Offensichtlichen einfallen, wenn sie die hierin gegebene
Beschreibung der vorliegenden Erfindung lesen. Dementsprechend müssen solche Änderungen
und Modifikationen, wenn sie nicht von dem Umfang der vorliegenden
Erfindung, wie er von den hier anhängenden Ansprüchen bestimmt
wird, abweichen, hierin enthalten sein.