DE69737008T2

DE69737008T2 - Verfahren zum Polymerisieren einer photopolymerisierbaren Zusammensetzung zur dentalen Verwendung und Dentallichthärtungsvorrichtung zur Verwendung damit

Info

Publication number: DE69737008T2
Application number: DE69737008T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Narusawa; Kenichi Kurashiki-shi HINO; c/o Shimadzu Corp. Sanjo Factory Fumihiko Kyoto-shi Ohtani; c/o Shimadzu Corp. Sanjo Factory Masahiro Kyoto-shi Ihara
Original assignee: Shimadzu Corp; Kuraray Co Ltd
Current assignee: Shimadzu Corp; Kuraray Co Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2017-09-20
Also published as: KR19980024782A; EP0830850A1; EP0830850B1; DE69737008D1; US6033223A; KR100530972B1; CA2216053C; TW346391B; CA2216053A1; US6168431B1

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wegen der vorstehend erläuterten Gründe scheint es, daß in dem Vorschlag, der in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbart wird, zahlreiche Probleme noch ungelöst sind.
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.
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.
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.
WO 95/08962 beschreibt eine endodontische Vorrichtung zum Bestimmen und Herstellen eines Zahnwurzelkanals, umfassend eine optische Faser und ein längliches Werkzeug.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Lichthärtungsvorrichtung kann weiter eine Kontamination-verhütende Abdeckung umfassen, um zu verhindern, daß das Lichtleitermittel durch Körperflüssigkeiten kontaminiert wird.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
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.
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.
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.
Wenn ein Hohlraum aufgrund des Entfernens der optischen Faser gebildet wird, muß der Hohlraum ausreichend mit dem photopolymerisierbaren Verbundharz aufgefüllt werden.
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.
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.
Außerdem kann anstelle des Lasers ein Leuchtdiodenfeld verwendet werden, wobei das von dem LED-Feld emittierte Licht konvergiert werden muß.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der abnehmbare Kupplungsmechanismus kann über einen Einsteller und/oder einen Adapter verfügen, der zum Ausrichten der Achsen der optischen Fasern aufeinander geeignet ist.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
1A ist eine schematische Darstellung einer Lichthärtungsvorrichtung zur dentalen Verwendung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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;
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;
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
5A bis 5C sind schematische Schnittdarstellungen der Abfolge einer beispielhaften Zahnbehandlung, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lichthärtungsvorrichtung durchgeführt wird.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand einiger anschaulicher Beispiele dargestellt, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
Beispiel 1
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.
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.
Tabelle 1
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
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.
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.
Vergleich
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.
Beispiel 3
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Verfahren zum Polymerisieren einer photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung (M) mit einer Lichthärtungsvorrichtung, die eine Lichtquelle (1) zum Emittieren eines Laserstrahls und ein längliches Lichtleitermittel (2), das optisch mit der Lichtquelle (1) gekoppelt ist, beinhaltet, wobei das Lichtleitermittel (2) ein lichtemittierendes Element (5) an seinem Ende, das dem an die Lichtquelle (1) gekoppelten Ende gegenüberliegt, aufweist, wobei mindestens das lichtemittierende Element (5) eine optische Faser ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: das Füllen der photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung in einen Hohlraum in einer Dentalform (H), das Einführen des lichtemittierenden Elements (5) der optischen Faser in die photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung (M) derart, dass sein lichtemittierendes Ende einen Bereich benachbart dem Boden des Hohlraums (H) erreicht, und das Bestrahlen der photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung (M) mit dem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 350 bis 500 nm bei 10 bis 100 mW, der nur aus dem Endbereich des lichtemittierenden Elements (5), der benachbart dem Boden des Hohlraums angeordnet ist, austritt, um zu bewirken, dass der photopolymerisierbare Dentalverbundstoff eine Polymerisation von einem Bereich (H1) benachbart dem Boden des Hohlraums in Richtung eines Oberflächenbereichs (H1) davon fortschreitend initiiert.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Schritt des Schneidens des lichtemittierenden Elements (5) der optischen Faser an einer Stelle benachbart der Oberfläche der gehärteten photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung, um die optische Faser in der gehärteten photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung innerhalb des Hohlraums zurückzulassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das lichtemittierende Element (5) durch die optische Faser geformt ist, die eine Oberfläche aufweist, die keine Affinität zu der photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung (M) aufweist, und weiter umfassend einen Schritt des Entfernens der optischen Faser aus der gehärteten photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung nach der Polymerisation, einen Schritt des Füllens eines hohlen Kanals, der durch das Entfernen der optischen Faser in der gehärteten photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung verblieben ist, mit zusätzlicher photopolymerisierbarer Dentalzusammensetzung und einen Schritt des Polymerisierens der zusätzlichen photopolymerisierbaren Zusammensetzung.
Dental-Lichthärtungsvorrichtung, umfassend eine Lichtquelle (1) zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 350 bis 500 nm bei 10 bis 100 mW und ein längliches Lichtleitermittel (2), dessen nahes Ende optisch mit der Lichtquelle (1) gekoppelt ist und das auch ein lichtemittierendes Element (5) an seinem entfernten Ende aufweist, wobei mindestens das lichtemittierende Element (5) eine optische Faser ist, die den Laserstrahl nur von ihrem Endbereich emittiert und eine Länge derart aufweist, um in eine photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung (M) eingeführt zu werden, die in einen Hohlraum (H) in einer Dentalform oder in einem Zahn gefüllt ist, um die photopolymerisierbare Dentalzusammensetzung (M) in einem Bereich (H1) benachbart einem Boden des Dentalhohlraums (H) zu bestrahlen, um dadurch zu bewirken, dass der photopolymerisierbare Dentalverbundstoff eine Polymerisation von einem Bereich (H1) benachbart dem Boden des Hohlraums in Richtung eines Oberflächenbereichs (H1) davon fortschreitend ini tiiert, wobei mindestens das lichtemittierende Element (5) eine Oberfläche mit einer Affinität zu der photopolymerisierbaren Dentalzusammensetzung (M) aufweist.
Dental-Lichthärtungsvorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend einen abnehmbaren optischen Kopplungsmechanismus (9), der zwischen dem lichtemittierenden Element (5, 5A) und dem entfernten Ende des Lichtleitermittels (2) eingeschoben ist, um zu ermöglichen, das das lichtemittierende Element selektiv an das Lichtleitermittel (2) an- und abgekoppelt wird.
Dental-Lichthärtungsvorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend einen Schneidmechanismus zum Schneiden des Lichtleitermittels (2), um das lichtemittierende Element (5) von dem Lichtleitermittel (2) zu trennen.
Dental-Lichthärtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiter umfassend eine Kontamination-verhütende Abdeckung (14), um zu verhindern, dass das Lichtleitermittel (2) kontaminiert wird.