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Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsmessung
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in der Zahnheilkunde.
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Die Erfindung betrifft Verfahren zur Abstandsmessung in der Zahnheilkunde.
Zum einen geht es um ein Verfahren zur Bestimmung der Länge eines Zahnwurzelkanals
und zum anderen um ein Verfahren zum Messen des Abstandes der Oberfläche des Kieferknochens
bzw. von Knochentaschen gegenüber der Zahnfleischoberfläche. Vorrichtungen zur Durchführung
der Verfahren gehören ebenfalls zur Erfindung.
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Ist das Zahnmark eines Zahnes entzündet und ist die Entzündung bereits
weit fortgeschritten, so ist es erforderlich, die entzündete Pulpa zu entfernen,
den Wurzelkanal mit Spezialinstrumenten bis zum Ende aufzubohren und auf der vollen
Länge mit einer Füllmasse aufzufüllen, damit die Entzündung aufgehalten wird und
sich nicht weiterentwickeln kann.
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Das Vorbereiten bzw. Aufbohren des Wurzelkanals geschieht in der Weise,
daß mit einer Reihe von Bohrern verschiedener Stärke der Kanal nach und nach aufgerieben
wird. Hierbei ist es außerordentlich wichtig, daß bis zur vollen Tiefe des Wurzelkanals
aufgebohrt bzw. aufgerieben wird, es darf aber nicht tiefer gebohrt werden, weil
sonst der Kieferknochen verletzt wird. Um die genaue, erforderliche Bohrtiefe zu
ermitteln, wird üblicherweise der dünnste Bohrer in den Zahnwurzelkanal eingeführt
und durch eine Röntgenaufnahme ermittelt, wieviel tiefer der Bohrer noch eingeführt
werden muß, um das Ende des Zahnwurzelkanals zu erreichen. Es ist klar, daß diese
Röntgenaufnahmen, insbesondere bei Wiederholung, unerwünscht sind, vor allem, weil
sie außer dem Messen der Tiefe keinen diagnostischen Zweck haben. Es ist auch nicht
möglich, durch vorsichtiges Einführen des dünnsten Bohrers das Ende des Wurzelkanals
zu erfühlen, weil der Kieferknochen von verhältnismäßig weicher Konsistenz ist.
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Es ist bereits eine Vorrichtung zur Bestimmung der Länge von Zahnwurzelkanälen
bekannt, bei der durch einen elektrischen Meßkreis die elektrischen Werte wie Widerstand
und Kapazität zwischen einer Sonde und der Zahnwurzelspitze gemessen und zur Schwingungsfrequenzänderung
eines Oszillators in einem Meßgerät herangezogen wird. Das bekannte Meßprinzip setzt
allerdings voraus, daß am Ende der Zahnwurzelspitze sich gleiche elektrische Werte
einstellen wie beim Berühren des Zahnfleisches mit der Sonde, so daß der Zahnarzt
bei gleicher Tonhöhe darauf schließen soll, daß das Ende des Zahnwurzelkanals erreicht
ist (Deutsche Auslegeschrift 21 34 435). Solche Vorrichtungen haben sich in der
Praxis bisher jedoch nicht durchgesetzt, vermutlich wegen der nicht konstanten Flüssigkeitsverhältnisse
am Ende des Zahnwurzelkanals und der deshalb nicht ausreichenden Meßgenauigkeit.
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Bei Kieferoperationen lassen sich die Stärke des Zahnfleisches über
dem Kieferknochen und die Tiefenverteilung der Kieferoberfläche bzw. die Tiefe von
Knochentaschen nur durch operatives Aufklappen des Zahnfleisches exakt bestimmen.
Ein solches Vorgehen ist jedoch höchst unerwünscht, wenn damit nicht gleichzeitig
ein operativer Zweck verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zuverlässige Meßverfahren
bzw. Vorrichtungen zur Abstandsmessung, insbesondere zur Bestimmung der länge eines
Zahnwurzelkanals sowie zum Messen des Abstandes der Oberfläche des Kieferknochens
bzw. von Knochentaschen gegenüber der Zahnfleischoberfläche vorzuschlagen, mit denen
eine genaue Messung unabhängig von den Flüssigkeitsverhältnissen im Zahnwurzelkanal
bzw. ohne Operation erreichbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Messung nach dem Prinzip des Echolots in der Weise durchgeführt wird, daß eine Ultraschallwellen
in axialer Richtung aussendende und empfangende Sonde an den gewünschten Punkten
auf die Meßstelle (Zahn, Zahnfleisch) aufgesetzt wird und daß die Reflexionen an
den Grenzen zwischen den verschiedenen Schichten zur Anzeige der Abstandswerte herangezogen
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Länge eines Zahnwurzelkanals
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexion des Übergangs zwischen der Zahnwurzelspitze
(der härteren Substanz) und dem weicheren Zahnhalteapparat (Desmodont) bzw. Kieferknochen
zur Messung ausgenutzt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen des Abstandes der Oberfläche
des Kieferknochens bzw. von Knochentaschen gegenüber der Zahnfleischoberfläche ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexion des übergangs zwischen dem Zahnfleisch
und dem Kieferknochen zur Messung ausgenutzt wird.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
der Erfindung mit einem Zahn im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kiefer
zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 einen
Schnitt A-B der Fig. 2, Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Registrierblattes
des Druckers nach Fig. 5 und Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung.
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In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Zahn 4 im Schnitt gezeigt,
der in einer Alveole 8 des Kieferknochens 7 eingebettet ist. Zwischen dem Zahn 4
und der Alveole 8 befindet sich der elastische Zahnhalteapparat (Desmodont) 9. Aus
dem Zahnwurzelkanal 5 des Zahnes 4 ist bereits die Zahnwurzel (Pulpa) entfernt.
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In den Zahnwurzelkanal 5 ist eine nadelartige Meßsonde 1 eingeführt,
wobei ein auf dieser Sonde verschiebbarer Anschlag 13 auf der oberen Fläche des
Zahnes 4 aufliegt. Es ist zu sehen, daß das Ende 11 der Sonde 1 noch nicht das Ende
6 des Zahnwurzelkanals, also das Ende des Zahnes 4, erreicht hat.
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Am oberen Ende der Meßsonde 1 ist ein Ultraschallwandler 14 angebracht,
mit dem Schwingungen auf die Sonde übertragen und Schwingungen von dieser abgenommen
werden können. Dieser Ultraschallwandler ist über eine Leitung 3 mit einer Auswerteeinrichtung
2 verbunden. Diese Auswerteeinrichtung ist mit einem Bildschirm 21 ausgerüstet,
auf dem die von dem Wandler 14 empfangenen Impulse zeitlich dargestellt werden können.
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Obwohl der Zahnwurzelkanal normalerweise Flüssigkeit enthält, wird
er vorzugsweise mit einer Flüssigkeit bzw. Paste 10 gefüllt, um definierte Schallübertragungsverhältnisse
zwischen der Sonde 1 und dem Zahn 4 zu erreichen.
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Im Betrieb werden die Impulse über den Ultraschallwandler 14 auf die
Sonde 1 übertragen und von dort über die Flüssigkeit oder Paste 10 an den Zahn 4
abgegeben. Die von dem Wandler 14 abgegebenen Schwingungen sind vorzugsweise so
polarisiert, daß sie in Achsrichtung der Sonde 1 verlaufen und von der Spitze 11
in axialer Richtung an die Umgebung abgegeben werden. Befindet sich die Sondenspitze
11 noch nicht am Ende des Wurzelkanals, so wandern die abgegebenen Schwingungen
bis zum Ende 6 des Wurzelkanals, werden an der Grenze zum Desmodont 9 reflektiert
und wandern zur Sondenspitze 11 zurück. Dieser reflektierte Impuls wird im Ultraschallwandler
14 in elektrische Signale umgewandelt und gelangt zur Auswerteeinrichtung 21. Die
Laufzeit dieser Impulse gegenüber den Sendeimpulsen ist ein Maß dafür, wie weit
die Spitze 11 von dem Wurzelkanalende 6 bzw. dem unteren Ende des Zahnes 4 entfernt
ist.
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Wird nun die Sonde 1 vorsichtig in den Zahnwurzelkanal 5 hineingeschoben,
so verschieben sich auf dem Bildschirm die zurückkommenden Impulse, d.h. der zeitliche
Abstand gegenüber dem Sendeimpuls wird geringer. Sobald die Spitze 11 der Sonde
das Wurzelkanalende 6 erreicht hat, ist die Laufzeit zwischen Sondenspitze und Wurzelkanalende
gleich Null. Jetzt kann der Meßanschlag 13 der Sonde 1 soweit verschoben werden,
bis er auf dem
oberen Ende des Zahnes 4 aufliegt. Eine entsprechende
Skala 12 auf der Sonde 1 gibt die Eintauchtiefe in den Wurzelkanal an.
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Dieser Wert kann nun auf die zum Aufbohren des Zahnwurzelkanals benutzten
Instrumente, die vorzugsweise ebenfalls mit einem verschiebbaren Anschlag versehen
sind, übertragen werden, so daß beim Bohren bis zum Anschlag genau die Wurzelkanalspitze
erreicht wird.
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Die Reflexionsverhältnisse zwischen der Sonde und den verschiedenen
Grenzen des Zahnes sind jedoch komplizierter als bisher angegeben. Auf dem Oszillographenschirm
21 wird zunächst ein Impuls 25 angezeigt, der dem von einem Ultraschallschwingungserzeuger
22 gelieferten Sendeimpuls entspricht. Der auf dem Bild erkennbare Impuls 24 hat
eine geringere Amplitude und entspricht der Reflexion zwischen der Sonde 1 und der
oberen Seitenwand des Wurzelkanals 5. Ähnlich wie dieser Impuls 24 treten noch weitere
Fehlimpulse auf, die für die Auswertung nicht zu gebrauchen sind.
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Erst der Impuls 26 ist der von der Sondenspitze 11 ausgesandte und
von der Grenze zwischen dem unteren Ende 6 des Zahnes 4 und dem Desmodont 9 reflektierte
Impuls, der zur Auswertung herangezogen wird. Beim Tieferschieben der Sonde 1 in
den Zahnwurzelkanal verschiebt sich der auszuwertende Nutzimpuls 26 gegenüber dem
Sendeimpuls 25, bis das Ende des Zahnwurzelkanals erreicht ist und die Laufzeit
zwischen der Sondenspitze 11 und dem Zahnwurzelende den Wert Null erreicht. Die
Fehlimpulse verhalten sich anders, d.h. sie verschieben sich nicht gleichzeitig
mit der Verschiebung der Sonde im Wurzelkanal, so daß der Nutzimpuls 26 einwandfrei
erkennbar ist.
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Es ist klar, daß der Ultraschall vom Schallwandler 14 bis zur Sondenspitze
11 ebenfalls eine bestimmte Laufzeit benötigt. Aus diesem Grunde wird die Laufzeit
zwischen dem Sendeimpuls 25 und dem Nutzimpuls 26 bei Erreichen des Wurzelkanalendes
nicht den Wert Null haben, sondern es wird die feste Laufzeit zwischen dem Geber
14 und der Sondenspitze 11 und zurück übrigbleiben. Aus diesem Grunde ist der Bildschirm
mit einer festen Eichmarke 27 versehen, mit der das Nutzsignal 26 zur Deckung gebracht
werden
muß. Der Abstand zwischen Sendeimpuls 25 und Eichmarke 27
entspricht der doppelten Laufzeit vom Wandler 14 zur Sondenspitze 11.
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Während bei der vorliegenden Erfindung die Auswerteeinrichtung mit
einem Oszillographen ausgerüstet ist, ist es selbstverständlich auch möglich, andere
Auswerteeinrichtungen vorzusehen. So ist es denkbar, die Laufzeit zwischen dem Sendeimpuls
25 und dem Nutzimpuls 26 elektronisch zu messen und während der Verschiebung der
Sonde die noch zurückzulegende Entfernung laufend anzuzeigen und/oder bei Erreichen
der Nullmarke 27 ein Signal zu geben.
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Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausmessen der
Tiefenverhältnisse von Knochentaschen in Verbindung mit den Figuren 2 - 5 beschrieben.
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In Fig. 2 ist der Längsschnitt durch einen Kieferknochen 30 und in
Fig. 3 ein waagerechter Schnitt durch die Zähne 31 entlang der Linie A-B unterhalb
deren Berührungslinie gezeigt. Der Kieferbereich 32 im Interdentalraum zwischen
dem ersten und zweiten Zahn ist normal ausgebildet, ebenso das darüberliegende Zahnfleisch
34. Im Interdentalraum zwischen dem zweiten und dritten Zahn ist jedoch eine Knochentasche
33 im Kieferknochen, und das darüberliegende Zahnfleisch 35 weist bereits nachgewuchertes
Granulationsgewebe auf.
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Zur Vermessung der Tiefenverhältnisse von Knochentaschen ist es erforderlich,
die Abstände zwischen der Zahnfleischoberfläche und dem darunterliegenden Kieferknochen
zu messen. Hierzu wird eine der Sonde 1 nach Fig. 1 ähnliche Sonde 40 verwendet,
deren Spitze 41 jedoch etwa rechtwinklig abgebogen ist (Fig. 5).
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Diese Meßsonde 40 wird mit ihrer Spitze 41 an bestimmten Meßpunkten
auf die Zahnfleischoberfläche 36 aufgesetzt. Ein in einem Meßgerät 50 enthaltener
Ultraschallgenerator 52 versetzt den Ultraschallwandler 42 der Meßsonde 40 an ihrer
Spitze 41 in Schwingungen, die in axialer Richtung auf das Zahnfleisch übergehen,
von der Oberfläche des Kieferknochens 30 reflektiert und von der Meßsonde 40 wieder
aufgenommen werden. Von dort gelangen
sie über einen Empfänger
53 an eine Auswerteeinrichtung 54, die die Laufzeit der Ultraschall impulse in numerische
Entfernungswerte umwandelt, die über eine Leitung 55 an einen Drucker 56 abgegeben
werden. Der Drucker druckt eine entsprechende Ziffer aus, die dem gemessenen Tiefenwert
entspricht.
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Zum Vermessen der Kieferoberfläche und insbes. zur Messung, ob Knochentaschen
vorhanden sind, werden Einzelmessungen an bestimmten Meßpunkten durchgeführt. Die
Schnittzeichnung nach Figur 4 zeigt solche Meßpunkte 37 und 38 im interdentalen
Bereich. Pro Interdentalraum sind z.B. 15 Meßpunkte 37 bzw. 38 vorgesehen, den 15
Druckpositionen in dem Drucker 56 zugeordnet sind, wie in Fig. 4 für zwei verschiedene
Interdentalräume auf einem vergrößert dargestellten Registrierpapier 57 gezeigt
ist. Die 15 ausgedruckten Ziffern 3,3,3,3,3; 3,3, 2; 3,3; 3,3,3,3,3 des ersten Feldes
47 entsprechen den an den Meßpunkten 37 gemessenen Tiefenwerten. Das Meßgerät 50
ist dabei so ausgebildet, daß nach jedem gemessenen Tiefenwert die Druckposition
des Druckers auf die nächste Druckposition weitergeschaltet ist. Ist das erste Feld
47 mit 15 Meßpunkten bedruckt, wird automatisch auf das nächste Feld 48 usw. weitergeschaltet.
Gleichzeitig wird durch Ausdrucken der Symbole 49 die Position entsprechend der
Zahnformel festgehalten.
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Es ist auch möglich, die Meßwerte mit Hilfe eines Oszillographen zu
ermitteln. Das abzutastende Feld kann auch feiner unterteilt werden. Um eine genaue
räumliche Zuordnung der Druckpositionen zu den Abtastpositionen zu erhalten, ist
es möglich, den Kiefer zur Lagefixierung in eine Vorrichtung einzuspannen, die Abtastpositionen
über Lagegeber abzutasten und die Fortschaltung des Druckkopfes synchron zu der
Abtastbewegung vorzunehmen.