WO1997042869A1 - Vorrichtung zur detektion von kariöser zahnsubstanz und/oder von insbesondere zahnfarbenen zahnrestaurationen - Google Patents

Vorrichtung zur detektion von kariöser zahnsubstanz und/oder von insbesondere zahnfarbenen zahnrestaurationen Download PDF

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WO1997042869A1
WO1997042869A1 PCT/EP1997/002265 EP9702265W WO9742869A1 WO 1997042869 A1 WO1997042869 A1 WO 1997042869A1 EP 9702265 W EP9702265 W EP 9702265W WO 9742869 A1 WO9742869 A1 WO 9742869A1
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light
tooth
emitted
optical fiber
optical
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PCT/EP1997/002265
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Verena Maria Petrou
Wieland Hill
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Gesellschaft zur Förderung der Spektrochemie und angewandten Spektroskopie e.V.
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0088—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for oral or dental tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00—Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04—Measuring instruments specially adapted for dentistry

Definitions

  • the invention relates to a device for the detection of carious tooth substance and / or in particular tooth-colored tooth restorations.
  • This dental diagnosis is currently usually carried out by manual scanning and audiovisual testing with the aid of a mouth mirror and probe.
  • Hardness, gloss, color and so-called "denti" are the decisive criteria when differentiating carious and healthy tooth substance.
  • the diagnostic results are subjectively influenced by nature.
  • the assessment can be influenced by different colorations and hardness or scratchability of the hard tooth substances as well as by the tooth-like color in composite-compomer or ceramic restorations. to be pregnant. Problems can arise, particularly when treating a profunda cavity, and may have further therapeutic consequences if only very thin layers of hard substance are left over the tooth nerve and if the probe itself is scanned or if the assessment is incorrect, either an accidental The pulp is in danger of opening or residual caries is left.
  • it is a further disadvantage that such a manual inspection can be time-consuming and is therefore often only applied to a limited number of test points.
  • the object of the invention is to provide a solution with which carious tooth diseases can be recognized as precisely as possible and precisely localized.
  • This object is achieved according to the invention with a device of the type described in the introduction by means of a laser source to which a first optical fiber is connected, the free end of which can be directed onto the tooth substance, and a device for collecting the radiation emitted or emitted by the tooth substance after laser radiation
  • the light scattered on the tooth substance and originating from the laser source which is connected to an optical evaluation unit, with at least one optical filter for suppressing reflected or scattered laser light with unchanged wavelength in the light path of the emitted or scattered light is arranged.
  • laser light in particular the light of a laser emitting in the near infrared range, is suitable for distinguishing hard tooth substances according to their nature.
  • the light emitted or scattered by the tooth substance has clearly different spectra. This is due in particular to the Raman scattered light of the inorganic (above all hydroxyapatite) and organic (especially collagen) components contained in different proportions in the hard dental substances (enamel, cement, dentin) and a comparatively broadband emission from carious Hard tooth substances (probably fluorescence from microbial metabolites) are returned.
  • the ratios of the Raman intensities are known to be suitable as a measure of the type and mineral content of the hard tooth substances.
  • the intensity of the comparatively broadband emission or its relationship to that of the Raman bands can be used as a measure of the condition of the hard tooth substance.
  • the Raman scattered light of the restorations differs clearly in terms of spectral distribution from the Raman signals of the hard tooth substances and a pronounced broadband emission of carious substances.
  • the device according to the invention can advantageously be used in particular when a laser for removing tooth substance is already used as the dental treatment apparatus. This then only needs to be provided with appropriate additional equipment.
  • the device for collecting the light emitted or scattered by the tooth substance has a second optical fiber, which in the optical evaluation unit opens.
  • an optic for focusing the laser and for collecting the emitted or scattered light is arranged at the free end of the first optical fiber and the second optical fiber.
  • one or more optical fibers for the emitted or scattered light can, for example, be arranged concentrically around the first fiber, in order to enable simple handling and a space-saving arrangement of the apparatus to be inserted into the patient's mouth.
  • the free ends of the fibers for the emitted or scattered light can be collected.
  • an optical system is provided for connecting the laser to a third optical fiber and for transmitting the light emitted or scattered by the tooth substance from the third optical fiber into the second optical fiber, wherein the third optical fiber serves as a light path for the laser light and the emitted or scattered light.
  • a device designed in this way requires even less space, since in principle only one optical fiber is required in the end region.
  • This optical fiber is suitable for guiding the light in both radiation directions, since the light coming from the laser and the light emitted or scattered (used for detection) have clearly different wavelengths.
  • At least one optical one Filter for suppressing reflected or scattered laser light with an unchanged wavelength is arranged.
  • This filter serves to suppress the laser light which is thrown back considerably more intensely than the signals to be evaluated.
  • the optical evaluation unit preferably has optical elements for filtering and / or spectrally decomposing the emitted or scattered light (e.g. filters or light-decomposing components such as prisms or gratings) and one or more photoelectric detectors.
  • optical elements for filtering and / or spectrally decomposing the emitted or scattered light e.g. filters or light-decomposing components such as prisms or gratings
  • photoelectric detectors By suitably arranging one or more photoelectric detectors in the evaluation unit, it is possible in a simple manner to determine characteristic intensities for carious tooth substance compared to healthy tooth substance and thus to identify carious tooth substance.
  • the device is further characterized in that the optical evaluation unit has a display or registration device for light intensities which are unusual for detected healthy tooth substance, as a result of which the dentist is given a display and also an automatic registration option for the tooth image.
  • the optical evaluation unit is equipped with a circuit for controlling an ablation device for carious tooth substance. If the device is equipped in this way, it is possible to make the removal of hard tooth substance dependent on the dental substance diagnosis carried out simultaneously or promptly, that is, independently of any possible usage errors.
  • the ablation device can only be activated in the case of carious tooth substance or is deactivated as soon as there is no more carious tooth substance. This clearly prevents unnecessary removal of healthy tooth substance.
  • the laser source itself is designed as an ablation device for carious tooth substance.
  • a further laser source connected to a further optical fiber is provided as the removal device for carious tooth substance.
  • the ablation laser can be switched off very quickly using the control circuit, as a result of which unnecessary ablation can be avoided even better.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a device according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a device according to a second embodiment
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a device according to a third embodiment.
  • a device for the detection of carious tooth substance initially has a laser source 1, preferably a laser being used which emits radiation in the near infrared range. Such or a similar laser source 1 has already been used, for example, to remove hard dental substance.
  • a first optical fiber 2 is arranged, which supplies the laser light originating from the laser source 1 to the hard tooth substance indicated by 10 of a patient.
  • this first optical fiber 2 is provided at the free end with optics 3 for focusing the laser beam on the tooth material (not shown).
  • this optics 3 is provided with optical elements which make it suitable for collecting the light emitted or scattered by the tooth material, the optics additionally being equipped with filters for filtering out interfering light components.
  • a second optical fiber 4 is connected to the optics 3 and serves to return the light emitted or scattered by the tooth substance.
  • This second optical fiber 4 ends at the end in an optical evaluation unit, generally designated 5.
  • the optical evaluation unit 5 has optical elements (not shown) for filtering and / or specular decomposition, i.e. for wavelength-selective detection of the emitted light, on (wave selection e.g. through filters or light-separating components such as prisms or gratings).
  • one or more photoelectric detectors are suitably arranged in order to be able to carry out the wavelength-selective detection.
  • FIG. 4 shows, it has been found that the spectra of the healthy and carious tooth hardness Clearly distinguish between substance emitted or scattered light. If one compares, for example, the respective spectra (intensity in arbitrary units plotted on the Y axis, energy difference of the light quanta plotted on the X axis relative to the excitation), it is found that in particular in the range from 1000 to approximately 2500 cm "1 very different courses between the curves for healthy and carious tooth hard substance are obtained.
  • the values determined by these detectors can be very easily determine whether the tooth substance currently being examined is healthy or diseased without the need for complex evaluation elements
  • the detectors could also be arranged or designed such that signals from healthy and carious tooth substance are measured separately and their ratio (s) can be used to determine the state of the disease
  • the optical evaluation unit 5 can also be made more complex if a very precise diagnosis is desired.
  • the optical evaluation unit 5 also preferably has a display or registration device 6 for light that is unusual for detected healthy tooth substance. intensities to inform the dentist of the diagnostic result or to register it automatically.
  • the device 6 can also be equipped with an electrical circuit for controlling an ablation device 11 if automatic control of the ablation device 11 is desired in such a way that the device 11 for removing carious tooth substance is only recognized when carious defects are detected can be activated, ie it is then possible to automatically control the device 11 by means of the device according to the invention such that essentially only carious tooth substance is removed from it.
  • the removal device can be particularly advantageously a laser, in particular the laser source 1 itself.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the device according to FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 1 being used.
  • an optical system 8 for connecting the laser to a third optical fiber 9 and for forwarding the emitted or scattered light from the third fiber 9 into the second fiber 4 at the free end of the first and second optical fibers 2 , 4 provided.
  • the third optical fiber 9 serves as a light path both for the laser light coming from the laser source 1 and for the light emitted or scattered by the tooth substance, which in the optics 8 into the second light guide fiber 4 is steered.
  • a lens 7 can be arranged at the free end of the third optical fiber 9.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention, the same reference numerals as in the previous figures being used, provided the same parts are affected.
  • no optics 3 are required in this variant, rather one or more optical fibers 4 are preferably arranged concentrically around the free end of the first optical fiber 2 for the light emitted or scattered by the tooth substance 10.
  • the optical fibers 4 open directly into the optical evaluation unit 5.
  • This embodiment leads to a particularly space-saving arrangement of the apparatus to be inserted into the patient's mouth.
  • the light emitted or scattered by the tooth substance 10 is collected by the optical fibers 4 by suitably arranging their free ends near the free end of the first optical fiber 2.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown. Further configurations are possible without leaving the basic idea.
  • the optics 3 or 8 and / or the optical evaluation unit 5 Filters are provided, which are arranged in the light path of the emitted or scattered light. These filters are used to suppress reflected or scattered laser light with unchanged wavelength, in order to achieve a better evaluation of the light emitted or scattered by the tooth substance, since the reflected laser light is normally considerably more intensive than the signals to be evaluated.

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Abstract

Mit einer Vorrichtung zur Detektion von kariöser Zahnsubstanz und/oder von insbesondere zahnfarbenen Zahnrestaurationen soll eine Lösung geschaffen werden, mit der kariöse Zahnerkrankungen möglichst exakt erkannt und genau lokalisiert werden können. Dies wird erreicht durch eine Laserquelle (1), an welche eine erste Lichtleitfaser (2) angeschlossen ist, deren freies Ende auf die Zahnsubstanz richtbar ist, und eine Einrichtung (3, 4) zum Auffangen des von der Zahnsubstanz nach Laserbestrahlung emittierten bzw. des an der Zahnsubstanz gestreuten, aus der Laserquelle stammenden Lichts, welche mit einer optischen Auswerteeinheit (5) verbunden ist, wobei im Lichtweg des emittierten bzw. gestreuten Lichts wenigstens ein optischer Filter zur Unterdrückung reflektierten bzw. gestreuten Laserlichts mit unveränderter Wellenlänge angeordnet ist.

Description

"Vorrichtung zur Detektion von kariöser Zahnsubstanz und/ oder von insbesondere zahnfarbenen Zahnrestaurationen"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von kariöser Zahnsubstanz und/oder von insbesondere zahnfar¬ benen Zahnrestaurationen.
Bei der Behandlung kariöser Zähne ist es erforderlich, die erkrankte Zahnhartsubstanz vollständig zu entfernen, und es ist erstrebenswert, die gesunde Zahnhartsubstanz möglichst weitgehend zu erhalten. Dies erfordert eine si¬ chere Unterscheidung zwischen kranker und gesunder Sub¬ stanz. Weiterhin müssen vor der Neuversorgung eines Zah¬ nes sämtliche Restanteile alter Füllungen entfernt wer¬ den, und zwar möglichst substanzschonend.
Diese Zahndiagnose wird derzeit üblicherweise durch manu¬ elles Abtasten und audiovisuelle Prüfung mit Hilfe von Mundspiegel und Sonde durchgeführt. Härte, Glanz, Farbe und sogenannte "Cri dentaire" sind die entscheidenden Kriterien bei der Differenzierung von kariöser und gesun¬ der Zahnsubstanz. Die Diagnoseergebnisse sind jedoch na¬ turgemäß subjektiv beeinflußt. Die Beurteilung kann durch unterschiedliche Färbungen und Härten bzw. Ritzbarkeit der Zahnhartsubstanzen sowie durch die zahnähnliche Farbe bei Komposit-Kompomer- oder Keramikrestaurationen beein— trächtigt werden. Besonders bei der Behandlung einer Ka¬ ries profunda können Probleme auftreten und weitere the¬ rapeutische Konsequenzen nach sich ziehen, wenn nur noch sehr dünne Schichten von Hartsubstanz über dem Zahnnerv vorhanden sind und beim Abtasten mit der Sonde selbst oder bei fehlerhafter Beurteilung entweder eine akziden- telle Eröffnung der Pulpa droht bzw. Restkaries belassen wird. Außerdem ist neben den Nachteilen dieser subjekti¬ ven Diagnose von weiterem Nachteil, daß eine derartige manuelle Inspektion zeitaufwendig sein kann und daher oft nur auf eine begrenzte Zahl von Testpunkten angewendet wird.
Es ist deshalb schon bekannt geworden, kariöse Zahnhart¬ substanz durch Anfärben mit Farblösungen objektiv aufzu¬ spüren. Dieses Meßverfahren hat sich jedoch in der Praxis aufgrund der zusätzlich erforderlichen Arbeitsschritte bisher kaum durchgesetzt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE 40 15 066 AI), eine sogenannte Differenzreflektrometrie zur Diagnose von Zahnhartsubstanzen einzusetzen. Dabei wird von einer Xe¬ nonlampe erzeugtes UV-Licht über einen Lichtleiter auf die Zahnhartsubstanz gerichtet und das von der Zahnhart¬ substanz reflektierte Licht wird in ein Spektrometer ge¬ führt und die erhaltenen Reflektionskurven werden wellen- längenabhängig ausgewertet. Dabei soll sich herausge¬ stellt haben, daß gesunde und kariöse Zahnsubstanz ein deutlich unterschiedliches Reflektionsvermögen aufweist, was eine Unterscheidung möglich machen soll. Dieses Ver¬ fahren hat sich in der Praxis bisher noch nicht durchge¬ setzt und ist auch relativ aufwendig, da zusätzlich zu den eigentlichen Zahnbehandlungsapparaturen entsprechende optische Einrichtungen mit einer UV-Lampe (Xenonlampe) erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, mit der kariöse Zahnerkrankungen möglichst exakt erkannt und genau lokalisiert werden können.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs be¬ schriebenen Art erfindungsgemäß durch eine Laserquelle gelöst, an welche eine erste Lichtleitfaser angeschlossen ist, deren freies Ende auf die Zahnsubstanz richtbar ist, und eine Einrichtung zum Auffangen des von der Zahnsub¬ stanz nach Laserbestrahlung emittierten bzw. des an der Zahnsubstanz gestreuten, aus der Laserquelle stammenden Lichts, welche mit einer optischen Auswerteeinheit ver¬ bunden ist, wobei im Lichtweg des emittierten bzw. ge¬ streuten Lichts wenigstens ein optischer Filter zur Un¬ terdrückung reflektierten bzw. gestreuten Laserlichts mit unveränderter Wellenlänge angeordnet ist. Es hat sich überraschend herausgestellt, daß Laserlicht, insbesondere das Licht eines im nahen Infrarotbereich emittierenden Lasers, geeignet ist, Zahnhartsubstanzen nach ihrer Beschaffenheit zu unterscheiden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß je nach Beschaffenheit der Zahnsub¬ stanz das von der Zahnsubstanz emittierte bzw. gestreute Licht deutlich unterschiedliche Spektren aufweist. Dies wird insbesondere auf das Raman-Streulicht der in den Zahnhartsubstanzen (Schmelz, Zement, Dentin) in unter¬ schiedlichen Anteilen enthaltenen anorganischen (vor al¬ lem Hydroxyapatit) und organischen (vor allem Kollagen) Komponenten sowie eine vergleichsweise breitbandige Emis¬ sion aus kariösen Zahnhartsubstanzen (wahrscheinlich Fluoreszenz von mikrobiellen Stoffwechselprodukten) zu¬ rückgeführt. Die Verhältnisse der Raman-Intensitäten eig¬ nen sich bekanntermaßen als Maß für Typ und Mineralgehalt der Zahnhartsubstanzen. Die Intensität der vergleichswei¬ se breitbandigen Emission bzw. ihr Verhältnis zu derjeni¬ gen der Raman-Banden ist als Maß für den Erkrankungszu¬ stand der Zahnhartsubstanzen nutzbar. Es hat sich außer¬ dem gezeigt, daß das Raman-Streulicht der Restaurationen sich hinsichtlich der spektralen Verteilung deutlich von den Raman-Signalen der Zahnhartsubstanzen und einer aus¬ gesprochen breitbandigen Emission kariöser Substanzen un¬ terscheidet. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit eine objektive Zahnzustandsdiagnose möglich, es ist nicht länger erforderlich, allein auf die subjektive Be¬ urteilung des Zahnarztes zu vertrauen. Die erfindungsge¬ mäße Vorrichtung kann vorteilhaft insbesondere dann ein¬ gesetzt werden, wenn bereits als Zahnbehandlungsapparatur ein Laser zum Abtragen von Zahnsubstanz eingesetzt wird. Dieser muß dann lediglich noch mit einer entsprechenden Zusatzausrüstung versehen werden.
Um eine möglichst optimale "Auffangung" des von der Zahn¬ substanz emittierten bzw. gestreuten Lichts zu erreichen, ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Einrichtung zum Auf¬ fangen des von der Zahnsubstanz emittierten bzw. gestreu¬ ten Lichts eine zweite Lichtleitfaser aufweist, welche in die optische Auswerteeinheit mündet.
Nach einer ersten Ausführungsform ist dabei vorteilhaft vorgesehen, daß am freien Ende der ersten Lichtleitfaser und der zweiten Lichtleitfaser eine Optik zur Fokussie- rung des Lasers und zur Sammlung des emittierten bzw. ge¬ streuten Lichts angeordnet ist. Alternativ zur Verwendung der Optik können auch eine oder mehrere Lichtleitfasern für das emittierte bzw. gestreute Licht beispielsweise konzentrisch um die erste Faser angeordnet sein, um eine einfache Handhabung und eine raumsparende Anordnung der in den Mundraum des Patienten einzuführenden Apparatur zu ermöglichen. Durch eine entsprechende Anordnung der freien Enden der Fasern für das emittierte bzw. gestreute Licht in der Nähe des freien Endes der ersten Faser kann das emittierte bzw. gestreute Licht aufgefangen werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß am freien Ende der ersten und der zweiten Lichtleitfaser eine Optik zum Anschließen des Lasers an eine dritte Lichtleitfaser und zur Weiterleitung des von der Zahnsubstanz emittierten bzw. gestreuten Lichts aus der dritten Lichtleitfaser in die zweite Lichtleitfaser vorgesehen ist, wobei die drit¬ te Lichtleitfaser als Lichtweg für das Laserlicht und das emittierte bzw. gestreute Licht dient.
Eine so gestaltete Vorrichtung weist im Hinblick auf den in den Mundraum des Patienten einzuführenden Vorrich¬ tungsteil einen noch geringeren Raumbedarf auf, da im Endbereich im Prinzip nur eine Lichtleitfaser erforder¬ lich ist. Diese Lichtleitfaser ist zur Leitung des Lich¬ tes in beide Strahlungsrichtungen geeignet, da das vom Laser kommende Licht und das (zur Detektion genutzte) emittierte bzw. gestreute Licht deutlich unterschiedliche Wellenlängen aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, daß im Lichtweg des emittierten bzw. gestreuten Lichts (in einer der Optiken oder in der Auswerteeinheit) wenigstens ein optischer Filter zur Unterdrückung reflektierten bzw. gestreuten Laserlichts mit unveränderter Wellenlänge angeordnet ist. Dieser Filter dient dazu, das gegenüber den auszuwerten¬ den Signalen erheblich intensivere zurückgeworfene Laser¬ licht zu unterdrücken.
Die optische Auswerteeinheit weist vorzugsweise optische Elemente zur Filterung und/oder spektralen Zerlegung des emittierten bzw. gestreuten Lichts (z.B. Filter oder lichtzerlegende Bauteile, wie Prismen oder Gitter) und eine oder mehrere fotoelektrische Detektoren auf. Durch geeignete Anordnung einer oder mehrerer fotoelektrischer Detektoren in der Auswerteeinheit ist es auf einfache Weise möglich, für kariöse Zahnsubstanz gegenüber gesun¬ der Zahnsubstanz charakteristische Intensitäten festzu¬ stellen und somit kariöse Zahnsubstanz zu erkennen.
Zweckmäßigerweise zeichnet sich die Vorrichtung weiterhin dadurch aus, daß die optische Auswerteeinheit eine Anzei¬ ge- bzw. Registrierungseinrichtung für für detektierte gesunde Zahnsubstanz unübliche Lichtintensitäten auf¬ weist, wodurch dem Zahnarzt eine Anzeige- und außerdem eine automatische Registrierungsmöglichkeit des Zahnbil¬ des gegeben wird.
In ganz besonders vorteilhafter weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die optische Auswerteeinheit mit ei¬ ner Schaltung zur Steuerung eines Abtraggerätes für ka¬ riöse Zahnsubstanz eingerichtet ist. Ist die Vorrichtung auf diese Weise ausgerüstet, ist es möglich, automatisch, d.h. unabhängig von etwaigen Benutzungsfehlem, das Ab¬ tragen von Zahnhartsubstanz von der jeweils gleichzeitig oder zeitnah durchgeführten Zahnsubstanzdiagnose abhängig zu machen. Das Gerät zum Abtragen ist nur bei kariöser Zahnsubstanz aktivierbar bzw. wird deaktiviert, sobald keine kariöse Zahnsubstanz mehr vorhanden ist. Dadurch läßt sich erkennbar ein unnötiges Abtragen von gesunder Zahnsubstanz vermeiden.
Besonders vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, daß die Laserquelle selbst als Abtraggerät für kariöse Zahnsub¬ stanz ausgebildet ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß als Abtraggerät für kariöse Zahnsubstanz eine weitere, an eine weitere Lichtleitfaser angeschlossene Laserquelle vorgesehen ist. Mit einer solchen Ausrüstung ist nur ein optisches Vorrichtungsteil für die Detektion und den Abtrag und keine mechanische Abtragvorrichtung in den Mundraum des Patienten einzuführen. Außerdem läßt sich der Abtraglaser mit der Steuerschaltung sehr rasch abschalten, wodurch unnötiger Abtrag noch besser vermie¬ den werden kann. Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei¬ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform und
Fig. 4 eine Darstellung der Spektren von an gesunden und kariösen Zahnhartsubstanzen emittierten bzw. gestreuten Licht bei Anregung mit Laserstrahlen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion von ka¬ riöser Zahnsubstanz weist zunächst eine Laserquelle 1 auf, wobei bevorzugt ein solcher Laser eingesetzt wird, der eine im nahen Infrarotbereich liegende Strahlung emittiert. Eine derartige oder ähnliche Laserquelle 1 wird beispielsweise schon bisher zum Abtragen von Zahn¬ hartsubstanz benutzt. Am Ausgang der Laserquelle 1 ist eine erste Lichtleitfaser 2 angeordnet, welche eine ge¬ zielte Zuführung des aus der Laserquelle 1 stammenden La¬ serlichts auf die mit 10 angedeutete Zahnhartsubstanz eines Patienten ermöglicht.
Diese erste Lichtleitfaser 2 ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 am freien Ende mit einer Optik 3 zur Fokus- sierung des Laserstrahls auf das nicht dargestellte Zahn¬ material versehen. Gleichzeitig ist diese Optik 3 mit op¬ tischen Elementen versehen, welche sie zur Sammlung des vom Zahnmaterial emittierten bzw. gestreuten Lichts ge¬ eignet macht, wobei die Optik zusätzlich auch noch mit Filtern zur Ausfilterung störender Lichtkomponenten aus¬ gerüstet sein kann. An die Optik 3 ist eine zweite Licht¬ leitfaser 4 angeschlossen, welche zur Rückführung des von der Zahnsubstanz emittierten bzw. gestreuten Lichts dient. Diese zweite Lichtleitfaser 4 mündet endseitig in eine allgemein mit 5 bezeichnete optische Auswerteein¬ heit. Die optische Auswerteeinheit 5 weist nicht darge¬ stellte optische Elemente zur Filterung und/oder spektra¬ len Zerlegung, d.h. zur wellenlängenselektiven Detektion des emittierten Lichts, auf (Wellenselektion z.B. durch Filter oder lichtzerlegende Bauteile, wie Prismen oder Gitter) . Außerdem sind ein oder mehrere fotoelektrische Detektoren geeignet angeordnet, um die wellenlängenselek¬ tive Detektion durchführen zu können.
Wie Figur 4 zeigt, hat sich nämlich herausgestellt, daß sich die Spektren des von gesunder und kariöser Zahnhart- Substanz emittierten bzw. gestreuten Lichts deutlich von¬ einander unterscheiden. Vergleicht man beispielsweise die jeweiligen Spektren (auf der Y-Achse aufgetragen Intensi¬ tät in willkürlichen Einheiten, auf der X-Achse aufgetra¬ gen Energiedifferenz der Lichtquanten relativ zur Anre¬ gung), so zeigt sich, daß insbesondere im Bereich von 1000 bis etwa 2500 cm"1 sehr unterschiedliche Verläufe zwischen den Kurven für gesunde und kariöse Zahnhartsub¬ stanz erhalten werden. Werden in diesem Bereich verteilt beispielsweise ein oder zwei Detektoren in der optischen Auswerteeinheit 5 angeordnet, so läßt sich aufgrund der von diesen Detektoren ermittelten Werte auf einfachste Weise feststellen, ob die jeweils aktuelle untersuchte Zahnsubstanz gesund oder erkrankt ist, ohne daß es dazu aufwendiger Auswerteelemente bedarf. Evtl. könnten die Detektoren auch so angeordnet oder ausgelegt sein, daß Signale von gesunder und kariöser Zahnhartsubstanz ge¬ trennt gemessen und deren Verhältnis(se) zur Ermittlung des Erkrankungszustandes genutzt werden. Selbstverständ¬ lich kann die optische Auswerteeinheit 5 auch aufwendiger ausgestaltet werden, wenn eine ganz exakte Diagnose ge¬ wünscht wird.
Die optische Auswerteeinheit 5 weist darüber hinaus vor¬ zugsweise eine Anzeige- bzw. Registrierungseinrichtung 6 für für detektierte gesunde Zahnsubstanz unübliche Licht- intensitäten auf, um dem Zahnarzt das Diagnoseergebnis mitzuteilen bzw. dieses automatisch zu registrieren. Dar¬ über hinaus kann die Einrichtung 6 auch noch mit einer elektrischen Schaltung zur Steuerung eines Abtraggerätes 11 ausgerüstet sein, wenn eine automatische Steuerung des Abtraggerätes 11 derart gewünscht wird, daß nur bei er¬ kannten kariösen Defekten das Gerät 11 zum Abtragen ka¬ riöser Zahnsubstanz aktivierbar ist, d.h. es ist dann möglich, das Gerät 11 mittels der erfindungsgemäßen Vor¬ richtung automatisch so zu steuern, daß im wesentlichen nur kariöse Zahnsubstanz von dieser entfernt wird. Das Abtraggerät kann dabei besonders vorteilhaft ein Laser, insbesondere die Laserquelle 1 selbst sein.
In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform der Vor¬ richtung nach Figur 1 dargestellt, wobei dieselben Be¬ zugszeichen wie in Figur 1 verwandt sind. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 ist eine Optik 8 zum An¬ schluß des Lasers an eine dritte Lichtleitfaser 9 und zur Weiterleitung des emittierten bzw. gestreuten Lichts aus der dritten Faser 9 in die zweite Faser 4 am freien Ende der ersten und zweiten Lichtleitfaser 2, 4 vorgesehen. Die dritte Lichtleitfaser 9 dient als Lichtweg sowohl für das aus der Laserquelle 1 kommende Laserlicht als auch für das von der Zahnsubstanz emittierte bzw. gestreute Licht, welches in der Optik 8 in die zweite Lichtleit- faser 4 gelenkt wird. Am freien Ende der dritten Licht¬ leitfaser 9 kann eine Linse 7 angeordnet sein.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung, wobei wiederum dieselben Be¬ zugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwandt sind, sofern gleiche Teile betroffen sind. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 ist bei dieser Variante keine Optik 3 erforderlich, vielmehr sind vorzugsweise konzentrisch um das freie Ende der ersten Lichtleitfaser 2 eine oder mehrere Lichtleitfasern 4 für das von der Zahnsubstanz 10 emittierte bzw. gestreute Licht angeord¬ net. Die Lichtleitfasern 4 münden dabei direkt in die op¬ tische Auswerteeinheit 5. Diese Ausführungsform führt zu einer besonders raumsparenden Anordnung der in den Mund¬ raum des Patienten einzuführenden Apparatur. Das von der Zahnsubstanz 10 emittierte bzw. gestreute Licht wird da¬ bei von den Lichtleitfasern 4 durch geeignete Anordnung ihrer freien Enden nahe dem freien Ende der ersten Licht¬ leitfaser 2 aufgefangen.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist insbesondere vorteilhaft noch vorgesehen, daß in den Op¬ tiken 3 bzw. 8 und/oder der optischen Auswerteeinheit 5 nicht dargestellte Filter vorgesehen sind, die im Licht¬ weg des emittierten bzw. gestreuten Lichts angeordnet sind. Diese Filter dienen zur Unterdrückung reflektierten bzw. gestreuten Laserlichts mit unveränderter Wellenlän¬ ge, um eine bessere Auswertung des von der Zahnsubstanz emittierten bzw. gestreuten Lichts zu erreichen, da das zurückgeworfene Laserlicht normalerweise erheblich inten¬ siver als die auszuwertenden Signale ist.

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Detektion von kariöser Zahnsubstanz und/ oder von insbesondere zahnfarbenen Zahnrestaurationen, gekennzeichnet durch eine Laserquelle (1), an welche eine erste Lichtleitfaser (2) angeschlossen ist, deren freies Ende auf die Zahnsub¬ stanz richtbar ist, und eine Einrichtung (3,4) zum Auf¬ fangen des von der Zahnsubstanz nach Laserbestrahlung emittierten bzw. des an der Zahnsubstanz gestreuten, aus der Laserquelle stammenden Lichts, welche mit einer opti¬ schen Auswerteeinheit (5) verbunden ist, wobei im Licht¬ weg des emittierten bzw. gestreuten Lichts wenigstens ein optischer Filter zur Unterdrückung reflektierten bzw. ge¬ streuten Laserlichts mit unveränderter Wellenlänge ange¬ ordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Auffangen des von der Zahnsubs¬ tanz emittierten bzw. gestreuten Lichts eine zweite Lichtleitfaser (4) aufweist, welche in die optische Aus¬ werteeinheit (5) mündet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der ersten Lichtleitfaser (2) und der zweiten Lichtleitfaser (4) eine Optik (3) zur Fokussie- rung des Lasers und zur Sammlung des emittierten bzw. ge¬ streuten Lichts angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der ersten (2) und der zweiten Licht¬ leitfaser (4) eine Optik (8) zum Anschließen des Lasers an eine dritte Lichtleitfaser (9) und zur Weiterleitung des von der Zahnsubstanz emittierten bzw. gestreuten Lichts aus der dritten Lichtleitfaser (9) in die zweite Lichtleitfaser (4) vorgesehen ist, wobei die dritte Lichtleitfaser (9) als Lichtweg für den Laserstrahl und das emittierte bzw. gestreute Licht dient.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (3) und/oder die Optik (8) Elemente zur Filterung des Laserlichts und/oder des emittierten bzw. gestreuten Lichts enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der dritten Lichtleitfaser (9) eine weitere Optik (7) zur Fokussierung des Lasers und zur Sammlung des emittierten bzw. gestreuten Lichts vorge¬ sehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Auswerteeinheit (5) optische Elemente zur Filterung und/oder spektralen Zerlegung des emittier¬ ten bzw. gestreuten Lichtes und eine oder mehrere foto¬ elektrische Detektoren aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Auswerteeinheit (5) eine Anzeige- bzw. Registrierungseinrichtung (6) für für detektierte gesunde Zahnsubstanz unübliche Lichtintensitäten aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Auswerteeinheit (5) mit einer Schaltung zur Steuerung eines Abtraggerätes für kariöse Zahnsubs¬ tanz eingerichtet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserquelle (1) als Abtraggerät für kariöse Zahn¬ substanz ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtraggerät für kariöse Zahnsubstanz eine weite¬ re, an eine weitere Lichtleitfaser angeschlossene Laser¬ quelle vorgesehen ist.
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