RU2089127C1 - Method of treatment of tooth hard tissues by laser radiation and device for its realization - Google Patents
Method of treatment of tooth hard tissues by laser radiation and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089127C1 RU2089127C1 RU94040344A RU94040344A RU2089127C1 RU 2089127 C1 RU2089127 C1 RU 2089127C1 RU 94040344 A RU94040344 A RU 94040344A RU 94040344 A RU94040344 A RU 94040344A RU 2089127 C1 RU2089127 C1 RU 2089127C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- output
- input
- pulse
- photodetector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в стоматологии. The invention relates to medical equipment and can be used in dentistry.
Известен способ удаления начальных кариозных повреждений и/или камней зуба (патент USA 4521194, A 61 C 05/00, приоритет 22.12.83), включающий обработку твердых тканей зуба импульсным лазерным излучением. Основным недостатком данного способа является высокая опасность нанесения лазерной травмы при обработке твердых тканей зуба. A known method of removing the initial carious lesions and / or tooth stones (US patent 4521194, A 61 C 05/00, priority 22.12.83), including the processing of hard tooth tissues by pulsed laser radiation. The main disadvantage of this method is the high risk of laser injury when processing hard tooth tissues.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ лечения неосложненного кариеса (а.с.СССР N 1593669, A 61 C 5/00, приоритет 14.11.85, опубл. 23.09.90 БИ N 35), включающий обработку твердых тканей зуба лазерным излучением с длиной волны 2,94 мкм, длительностью импульсов 100 500 мкс, мощностью 0,5 1,0 Дж/имп, плотностью мощности 2•104±3•10 Вт/см2, частотой 1 Гц, экспозицией 3-30 с. Основным недостатком прототипа является опасность нанесения лазерной травмы при обработке тканей зуба, связанная с отсутствием в прототипе процедуры определения типа обрабатываемой ткани.The closest in technical essence and adopted for the prototype is a method of treating uncomplicated caries (a.c.SSSR N 1593669, A 61
Известно устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением (патент WO 89/08432, A 61 C 5/00, приоритет 10.03.89), включающее последовательно расположенные вдоль оптической оси импульсный лазер и средство доставки излучения к зубу в виде оптического волокна. Основным недостатком данного устройства является высокая опасность нанесения лазерной травмы при обработке твердых тканей зуба. A device is known for treating tooth hard tissues with laser radiation (patent WO 89/08432, A 61
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением (патент WO 90/01907, A 61 C 5/00, приоритет 25.08.89), содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси импульсный лазер, а также средство доставки и фокусировки лазерного излучения, включающее отрезок оптического волокна, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, и фокусирующего систему, вход которой оптически сопряжен с выходом оптического волокна, а выход является выходом устройства. Основным недостатком прототипа является опасность нанесения лазерной травмы при обработке тканей зуба, связанная с отсутствием в прототипе системы определения типа обрабатываемой ткани. The closest in technical essence and adopted as a prototype is a device for processing hard tooth tissues with laser radiation (patent WO 90/01907, A 61
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение опасности нанесения пациенту лазерной травмы за счет обеспечения возможности определения типа обрабатываемой ткани. The task to which the invention is directed is to reduce the risk of laser injury to a patient by providing the ability to determine the type of tissue being treated.
Указанная задача достигается тем, что в способе обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, включающем воздействие на ткани зуба лазерного импульса, регистрируют интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки ткани, по пиковому значению которой определяют тип обрабатываемой ткани. Для повышения достоверности определения типа обрабатываемой ткани интенсивность указанного светового излучения регистрируют в спектральном диапазоне 350 500 нм. С той же целью одновременно с регистрацией интенсивности импульса светового излучения измеряют временную задержку между лазерным и световым импульсами, по величине которой уточняют тип обрабатываемой ткани. This task is achieved by the fact that in the method of treating hard tooth tissues with laser radiation, including the action of a laser pulse on the tooth tissue, the intensity of the light radiation pulse of the tissue treatment products is recorded, the peak value of which determines the type of processed tissue. To increase the reliability of determining the type of tissue being treated, the intensity of the specified light radiation is recorded in the spectral range of 350 to 500 nm. For the same purpose, simultaneously with the registration of the intensity of the light pulse, the time delay between the laser and light pulses is measured, the magnitude of which determines the type of tissue being processed.
Указанная задача также достигается тем, что устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, состоящее из последовательно расположенных вдоль оптической оси импульсного лазера, а также средства доставки и фокусировки лазерного излучения, содержит фотоприемник, вход которого оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы, и измеритель амплитуды электрических импульсов, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации, причем фотоприемник установлен таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол альфа, удовлетворяющий условию α > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние. Для повышения достоверности определения типа обрабатываемой ткани вход фотоприемника оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы через спектральный фильтр с полосой пропускания 350 500 нм. С той же целью устройство дополнительно содержит фоторегистратор и блок измерения временных интегралов, причем вход фоторегистратора оптически сопряжен с выходом лазера, а выход электрически сопряжен со одним из входов блока измерения временных интервалов, второй вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации. This task is also achieved by the fact that the device for processing hard tooth tissues by laser radiation, consisting of a pulse laser arranged in series along the optical axis, as well as a means for delivering and focusing the laser radiation, comprises a photodetector, the input of which is optically coupled to the focal plane of the focusing system, and a meter the amplitude of the electrical pulses, the input of which is electrically coupled to the output of the photodetector, and the output is electrically coupled to the input of the indicating device, and the receiver is installed in such a way that the direction of its maximum sensitivity is, with the direction of the optical axis, at the output of the focusing system, the angle alpha satisfying the condition α> arctan (D / 2f), where D is the light diameter of the output window of the focusing system and f is its focal length. To increase the reliability of determining the type of tissue being treated, the input of the photodetector is optically coupled to the focal plane of the focusing system through a spectral filter with a passband of 350 500 nm. For the same purpose, the device further comprises a photorecorder and a time integral measurement unit, wherein the input of the photorecorder is optically coupled to the laser output, and the output is electrically coupled to one of the inputs of the time interval measurement unit, the second input of which is electrically coupled to the output of the photodetector, and the output is electrically coupled to input of the indicating device.
На фиг. 1 представлены: (а) импульс светового излучения продуктов обработки, возникающий при лазерном разрушении дентина, (б) импульс светового излучения продуктов обработки, возникающей при лазерном разрушении эмали, (в) спектральная зависимость отношения импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при лазерном разрушении дентина и эмали; на фиг.2
временные диаграммы: (а) интенсивности лазерного импульса, (б) плотности энергии лазерного излучения, падающего на обрабатываемую поверхность, а также интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при разрушении дентина (в) и эмали (г); на фиг. 3 схема устройства по п. 4 формулы изобретения для реализации способа по п.1 формулы; на фиг. 4 схема устройства по п. 5 формулы изобретения для реализации способа по п.2 формулы; на фиг. 5 схема устройства по п. 5 формулы изобретения для реализации способа по п. 3 формулы.In FIG. Figure 1 shows: (a) the light pulse of processing products arising from laser destruction of dentin, (b) the light pulse of processing products arising from laser destruction of enamel, (c) the spectral dependence of the ratio of light pulses of processing products arising from laser destruction of dentin and enamels; figure 2
timing diagrams: (a) the intensity of the laser pulse, (b) the energy density of the laser radiation incident on the surface to be treated, as well as the intensities of the light pulses of the processing products arising from the destruction of dentin (c) and enamel (d); in FIG. 3 diagram of a device according to
Как известно, к твердым тканям зуба относится эмаль и дентин. Пороги разрушения этих тканей лазерным излучением различаются в несколько раз, причем порог разрушения дентина ниже, чем порог разрушения эмали. При обработке твердых тканей зуба лазерным излучением на обрабатываемой поверхности в видимом диапазоне спектра возникает свечение продуктов обработки в виде эрозионного факела, что делает невозможным визуальный контроль состояния облучаемой поверхности ткани и определение ее типа. Другими словами, врач не в состоянии определить воздействует лазерное излучение на эмаль или дентин непосредственно в процессе обработки. При этом процедура лазерной обработки твердых тканей зуба сопряжена с опасностью нанесения лазерной травмы дентина или пульпы в том случае, если импульсное излучение лазера с энергией превышает порог разрушения эмали попадает на дентин. Основным фактором риска является контузия тканей импульсом отдачи, возникающим при значительном превышении энергии лазерного излучения, падающего на обрабатываемую ткань, над значением порога разрушения. Проведенные авторами экспериментальные исследования режимов обработки твердых тканей зуба лазерным излучением (G.B.Altshuler, A.V.Belikov, A.V.Erofeev "The damage of hard tooth tissues with lazer pulses of different duration", Proceedang 4th Integnationa Conference on Laser Application in Life Science, 1992, p.114) позволили выявить приемлемый с точки зрения безопасности процедуры лазерной обработки зуба диапазон значений плотности энергии лазерного излучения. Для эмали допустимым является десятикратное превышение плотности энергии лазерного излучения над пороговым разрушением. Для диентина безопасный диапазон примерно вдвое уже (т.е. допустимо лишь пятикратное превышение плотности энергии лазерного излучения над порогом), что об'ясняется непосредственной близостью дентина к пульпе. As you know, enamel and dentin belong to the hard tissues of the tooth. The thresholds for the destruction of these tissues by laser radiation differ several times, and the threshold for the destruction of dentin is lower than the threshold for the destruction of enamel. When treating hard tooth tissues with laser radiation on the treated surface in the visible range of the spectrum, there is a glow of the processed products in the form of an erosion torch, which makes it impossible to visually check the condition of the irradiated surface of the tissue and determine its type. In other words, the doctor is not able to determine whether laser radiation affects the enamel or dentin directly during processing. In this case, the procedure for laser processing of hard tooth tissues is fraught with the danger of laser injuries of dentin or pulp if pulsed laser radiation with energy exceeds the enamel destruction threshold falls on dentin. The main risk factor is tissue contusion with a recoil impulse that occurs when the energy of the laser radiation incident on the treated tissue is significantly higher than the destruction threshold. The authors conducted experimental studies of the regimes of processing tooth hard tissues with laser radiation (GBAltshuler, AVBelikov, AVErofeev "The damage of hard tooth tissues with lazer pulses of different duration", Proceedang 4th Integnationa Conference on Laser Application in Life Science, 1992, p. 114) allowed us to identify a range of values of the laser energy density that is acceptable from the point of view of safety of laser tooth processing procedures. For enamel, a tenfold excess of the energy density of laser radiation over threshold damage is permissible. For dentin, the safe range is approximately twice as narrow (i.e., only a five-fold excess of the laser energy density over the threshold is permissible), which is explained by the direct proximity of dentin to the pulp.
Для уменьшения опасности нанесения травмы пациенту при обработке твердых тканей зуба лазерным излучением авторы предлагают идентифицировать тип обрабатываемой ткани (эмаль, дентин) по характеристикам импульсов светового излучения продуктов обработки ткани. Авторами экспериментально показано, что пиковая (максимальная) интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки, возникающего при разрушении дентина (фиг. 1а), существенно (в несколько раз) отличается от пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки, возникающего при разрушении эмали (фиг. 1б). Таким образом, введение в способ обработки тканей зуба операции регистрации интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки, по пиковому значению которой можно определить тип обрабатываемой ткани, дает возможность снижать в случае необходимости энергию излучения, не допуская нанесения лазерной травмы пациенту. To reduce the risk of injury to the patient when treating tooth hard tissues with laser radiation, the authors propose to identify the type of treated tissue (enamel, dentin) by the characteristics of the light pulses of the tissue treatment products. The authors experimentally showed that the peak (maximum) intensity of the light pulse of radiation from the processed products arising from the destruction of dentin (Fig. 1a) differs significantly (several times) from the peak intensity of the pulse of light radiation from the processed products that arises from the destruction of enamel (Fig. 1b) ) Thus, the introduction into the method of processing tooth tissues of the operation of recording the intensity of the pulse of light radiation of the processed products, from the peak value of which it is possible to determine the type of the treated tissue, makes it possible to reduce the radiation energy if necessary, avoiding laser injury to the patient.
Авторами экспериментально показано также, что наиболее существенное различие пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при разрушении эмали и дентина, наблюдается в спектральном диапазоне 350 500 нм. На фиг. 1в изображен график отношения спектров светового излучения продуктов обработки дентина и эмали. Из чертежа видно, что значение отношения максимально именно в спектральном диапазоне 350 500 нм, таким образом, спектральная селекция светового излучения продуктов обработки дает возможность повысить достоверность определения типа обрабатываемой ткани. The authors also experimentally showed that the most significant difference between the peak intensities of the light pulses of the radiation from the processed products arising from the destruction of enamel and dentin is observed in the spectral range of 350–500 nm. In FIG. 1c shows a graph of the ratio of the light emission spectra of dentin and enamel treatment products. It can be seen from the drawing that the value of the ratio is maximally precisely in the spectral range of 350 500 nm, thus, spectral selection of the light radiation of the processed products makes it possible to increase the reliability of determining the type of processed tissue.
При воздействии на ткани зуба импульсного лазерного излучения, энергия которого превышает необходимое для их разрушения значение, наблюдается временная задержка между началом воздействия лазерного импульса и появлением импульса светового излучения продуктов обработки, свидетельствующего о начале разрушения ткани. Величина этой задержки определяется двумя факторами: интенсивностью лазерного излучения на поверхности обрабатываемой ткани и величиной порога ее разрушения (т.е. типом обрабатываемой ткани). На фиг. 2 представлены поясняющие временные диаграммы интенсивности лазерного импульса (а), плотности энергии лазерного излучения, падающего на обрабатываемую поверхность (б), интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при разрушении дентина (в) и эмали (г). На фиг. 2б пунктиром показаны уровни плотности энергии лазерного излучения, соответствующие порогам разрушения эмали и дентина. На фиг. 2в, г видно, что импульс светового излучения продуктов обработки дентина имеет меньшую задержку tд относительно начала лазерного импульса, чем импульс светового излучения продуктов обработки эмали τэ Таким образом, измерение временных задержек импульсов светового излучения продуктов обработки относительно начала лазерного импульса предоставляет возможность уточнения типа обрабатываемой ткани.When a tooth is exposed to pulsed laser radiation, the energy of which exceeds the value necessary for their destruction, there is a time delay between the onset of the laser pulse and the appearance of a light pulse from the processed products, indicating the onset of tissue destruction. The magnitude of this delay is determined by two factors: the intensity of the laser radiation on the surface of the treated tissue and the value of the threshold for its destruction (i.e., the type of treated tissue). In FIG. Figure 2 presents explanatory time diagrams of the intensity of the laser pulse (a), the energy density of the laser radiation incident on the treated surface (b), the intensity of the light pulses of the radiation from the processed products arising from the destruction of dentin (c) and enamel (d). In FIG. 2b, the dashed line shows the energy density levels of laser radiation corresponding to the destruction thresholds of enamel and dentin. In FIG. 2c, d, it is seen that the light radiation pulse of dentin treatment products has a smaller delay t d relative to the beginning of the laser pulse than the light radiation pulse of enamel processing products τ e. Thus, the measurement of the time delays of light radiation pulses of processing products relative to the beginning of the laser pulse provides an opportunity to clarify the type processed fabric.
По сведениям авторов совокупность изложенных в формуле изобретения признаков является новой, а само техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень". According to the authors, the totality of the features set forth in the claims is new, and the technical solution itself satisfies the criterion of "inventive step".
Заявляемый способ по п. 1 формулы изобретения может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого представлена на фиг. 3. На чертеже показаны последовательно расположенные вдоль оптической оси лазер 1, средство доставки и фокусировки лазерного излучения 2, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, включающее оптическое волокно 3 и фокусирующую систему 4, а также фотоприемник 5, вход которого оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол α удовлетворяющий условию: a > arctg(D/2f), где D- световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, измеритель амплитуды электрических импульсов 6, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7. Заявляемый способ по п. 2 формулы изобретения может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого представлена на фиг. 4. На чертеже показаны лазер 1, средство доставки лазерного излучения от лазера к зубу 2, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, включающее оптическое волокна 3 и фокусирующую систему 4, фотоприемник 5, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию: a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, а вход оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы через спектральных фильтр 8 с полосой пропускания 350 500 нм, измеритель амплитуды электрических импульсов 6, выход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7. Заявляемый способ по п.3 формулы изобретения может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого представлена на фиг. 5. на чертеже показаны лазер 1, средство доставки лазерного излучения от лазера к зубу 2, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, включающее оптическое волокно 3 и фокусирующую систему 4, фотоприемник 5, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию: a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, измеритель амплитуды электрических импульсов 6, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7, а также блок измерения временных интервалов 9 и фоторегистратор 10, причем вход фоторегистратора оптически сопряжен с выходом лазера, а выход электрически сопряжен со одним из входов блока измерения временных интервалов, второй вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации. The inventive method according to
Пример конкретной реализации заявляемого способа состоит в следующем:
Перед началом обработки твердых тканей зуба излучением проводят калибровку измерительного тракта устройства. Для этого устанавливают уровень энергии измерительного лазера 1, превышающий значение, соответствующее порогу разрушения эмали. После этого излучение, генерируемое импульсным лазером, через средство доставки 2, включающее оптическое волокно 3 и фокусирующую систему 4, направляют на обрабатываемую поверхность калибровочного образца дентина. Одновременно с этим фоторегистратором 10 регистрируют лазерный импульс в блоке измерения временных интервалов 9 фиксируют момент времени, соответствующий его началу. При разрушении дентина возникает импульс светового излучения продуктов его обработки. Этот световой импульс регистрируют фотоприемником 5, оптически сопряженным с облучаемой зоной. Измерителем амплитуды электрических импульсов 6 фиксируют момент времени, соответствующий началу импульса светового излучения продуктов обработки дентина, и измеряют пиковую интенсивность этого импульса. В блоке измерения временных интервалов определяют задержку начала импульса светового излучения продуктов обработки дентина относительно начала лазерного импульса. В спектральном фильтре 8 производят спектральное преобразование светового излучения продуктов обработки дентина и измеряют пиковую интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки дентина в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Значения пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки дентина, задержки этого импульса относительно начала лазерного импульса и пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки дентина в указанном спектральном диапазоне фиксируют в устройстве индикации 7 в качестве эталонных для дентина. После этого излучение, генерируемое импульсным лазером, через средство доставки направляют на обрабатываемую поверхность калибровочного образца эмали. Одновременно с этим регистрируют лазерный импульс и фиксируют момент времени, соответствующий его началу. При разрушении эмали возникает импульс светового излучения продуктов ее обработки. Этот световой импульс регистрируют фотоприемником. Фиксируют момент времени, соответствующий началу импульса светового излучения продуктов обработки эмали, и измеряют пиковую интенсивность этого импульса. Определяют задержку начала импульса светового излучения продуктов обработки эмали относительно начала лазерного импульса. Производят спектральное преобразование светового излучения продуктов обработки эмали и измеряют пиковую интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки эмали в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Значения пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки эмали, задержки этого импульса относительно начала лазерного импульса и пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки эмали в указанном спектральном диапазоне фиксируют в устройстве индикации 7 в качестве эталонных для эмали.An example of a specific implementation of the proposed method is as follows:
Before processing the hard tooth tissue with radiation, they calibrate the measuring path of the device. To do this, set the energy level of the
После того, как получены эталонные значения пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина, пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина в спектральном диапазоне 350 500 нм и задержек импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина относительно начала лазерного импульса, импульсное лазерное излучение направляют на обрабатываемую поверхность твердой ткани зуба. Регистрируют импульс светового излучения продуктов обработки твердой ткани зуба лазерным излучением. Измеряют пиковую интенсивность данного импульса и сравнивают ее с эталонными значениями пиковых интенсивностей для эмали и дентина. В том случае, если измеренная пиковая интенсивность импульса светового излучения продуктов ткани I удовлетворяет условию: I>(IЭ+IД)/2, где IЭ, IД эталонные значения пиковой интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при лазерном разрушении эмали и дентина, соответственно, то обрабатываемую твердую ткань зуба определяют как эмаль, в противном случае как дентин.After the reference values of the peak intensities of light pulses of enamel and dentin processing products, the peak intensities of light pulses of enamel and dentine processing products in the spectral range of 350 500 nm and the delays of light pulses of enamel and dentin processing products relative to the start of the laser pulse are obtained, the pulse laser radiation is directed to the treated surface of the hard tissue of the tooth. An impulse of light radiation of products of processing hard tooth tissue by laser radiation is recorded. Peak intensity of a given pulse is measured and compared with reference values of peak intensities for enamel and dentin. In the event that the measured peak intensity of the pulse of light radiation of tissue products I satisfies the condition: I> (I E + I D ) / 2, where I E , I D are the reference values of the peak intensity of light pulses of processing products arising from laser destruction of enamel and dentin, respectively, then the hard tooth tissue being treated is defined as enamel, otherwise as dentin.
Для повышения достоверности определения типа обрабатываемой ткани измеряют пиковое (максимальное) значение интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Сравнивают ее с эталонными значениями пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина в указанном спектральном диапазоне. В этом случае, если измеренная пиковая интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки ткани в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм Is удовлетворяет условию: 
эталонные значения пиковой интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при лазерном разрушении эмали и дентина, соответственно, то обрабатываемую твердую ткань зуба определяют как дентин, в противном случае как эмаль.To increase the reliability of determining the type of tissue being treated, the peak (maximum) value of the intensity of the pulse of light radiation of the processed products is measured in the spectral range from 350 to 500 nm. Compare it with the reference values of the peak intensities of the pulses of light radiation of the processing products of enamel and dentin in the specified spectral range. In this case, if the measured peak intensity of the pulse of light radiation of tissue processing products in the spectral range from 350 to 500 nm, I s satisfies the condition:
reference values of the peak intensity of the light pulses of the processing products arising from the laser destruction of enamel and dentin, respectively, then the processed hard tissue of the tooth is defined as dentin, otherwise as enamel.
Для уточнения типа обрабатываемой ткани зуба с помощью фоторегистратора регистрируют лазерный импульс и фиксируют момент его начала, измеряют задержку между началом лазерного импульса и началом импульса светового излучения продуктов обработки ткани. Сравнивают ее величину с эталонными значениями задержек для эмали и дентина. В этом случае, если измеренная задержка импульса светового излучения продуктов обработки ткани относительно лазерного импульса τ удовлетворяет условию: t > (τэ+ τд)/2, где τэ, τд эталонные значения задержек акустических импульсов, возникающих при лазерном разрушении эмали и дентина, соответственно, то обрабатываемую твердую ткань зуба определяют как эмаль, в противном случае как дентин.To clarify the type of tooth tissue being processed, a laser pulse is recorded using a photorecorder and the moment of its beginning is recorded, the delay between the beginning of the laser pulse and the beginning of the light emission pulse of the tissue treatment products is measured. Compare its value with the reference values of the delays for enamel and dentin. In this case, if the measured delay of the light pulse of the tissue processing products relative to the laser pulse τ satisfies the condition: t> (τ e + τ d ) / 2, where τ e , τ d are the reference values of the delay of acoustic pulses that occur during laser destruction of enamel and dentin, respectively, then the processed hard tissue of the tooth is defined as enamel, otherwise as dentin.
Безопасность процедуры обработки твердых тканей зуба лазерным излучением обеспечивается возможность управления энергией генерации лазера в соответствии с информацией о типе обрабатываемой ткани. The safety of laser tooth hard tissue processing is ensured by the ability to control the laser generation energy in accordance with information about the type of tissue being processed.
Для получения информации о типе обрабатываемой ткани необходимо регистрировать световое излучение продуктов обработки, возникающие при разрушении ткани лазерным импульсом. Однако, при воздействии на обрабатываемую ткань лазерным излучением продукты обработки ткани взаимодействуют с лазерным излучением не только в зоне обработки (в фокальной плоскости фокусирующей системы), но и в не ее в тех областях, где лазерный пучок пересекается с эрозионным факелом. В результате такого взаимодействия интенсивность и спектр светового излучения продуктов обработки ткани изменяются неконтролируемым образом. Авторами показано, что для регистрации светового излучения продуктов обработки ткани, несущего информацию об ее типе (эмаль, дентин), необходимо не только обеспечить оптическое сопряжение фотоприемника с зоной облучения ткани (фокальная плоскость фокусирующей системы), но и не допустить попадания на фотоприемник светового излучения той части эрозионного факела, которая взаимодействует с лазерным пучком. Последнее условие можно выполнить в том случае, если направление максимальной чувствительности фотоприемника составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол α удовлетворяющий условию a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние. При этом на фотоприемник не попадает световое излучение продуктов обработки ткани, которое возникает внутри эрозионного факела при взаимодействии с лазерным излучением. To obtain information about the type of processed tissue, it is necessary to register the light radiation of the processed products that occur when the tissue is destroyed by a laser pulse. However, when the tissue is treated with laser radiation, the tissue products interact with the laser radiation not only in the treatment zone (in the focal plane of the focusing system), but also in areas not where the laser beam intersects the erosion torch. As a result of this interaction, the intensity and spectrum of light radiation of tissue processing products change in an uncontrolled manner. The authors showed that in order to register the light radiation of tissue processing products that carry information about its type (enamel, dentin), it is necessary not only to provide optical coupling of the photodetector to the tissue irradiation zone (focal plane of the focusing system), but also to prevent light from reaching the photodetector that part of the erosion torch that interacts with the laser beam. The last condition can be fulfilled if the direction of the maximum sensitivity of the photodetector is, with the direction of the optical axis at the output of the focusing system, an angle α satisfying the condition a> arctan (D / 2f), where D is the light diameter of the output window of the focusing system and f is its focal length. In this case, light radiation of tissue processing products that occurs inside the erosion plume when interacting with laser radiation does not get on the photodetector.
Таким образом, предлагаемая в настоящем изобретении конструкция устройства, содержащего фотоприемник, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию: направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, является необходимым условием достижения решаемой задачи. Диаграмма направленности фотоприемника на фиг. 3 5 условно показана штриховкой. Thus, the design of the device of the present invention containing a photodetector installed in such a way that the direction of its maximum sensitivity makes an angle a with the direction of the optical axis at the output of the focusing system satisfies the condition: the direction of its maximum sensitivity makes the angle with the direction of the optical axis at the output of the focusing system a satisfying the condition a> arctan (D / 2f), where D is the light diameter of the output window of the focusing system, and f its focal length, is Xia necessary condition for achieving the problem being solved. The radiation pattern of the photodetector in FIG. 3 5 is conditionally shown by hatching.
По п. 4 формулы изобретения устройство содержит (см. фиг. 3) импульсный лазер 1, выход которого оптически сопряжен со средством доставки излучения от лазера к зубу 2, содержащим последовательно расположенные отрезок оптического волокна 3 и фокусирующую систему 4. Фотоприемник 5 установлен таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол, удовлетворяющий заявляемому соотношению, а выход фотоприемника через пиковый детектор 6 электрически сопряжен с устройством индикации 7. According to
По п. 5 формулы изобретения устройство дополнительно содержит (см. фиг. 4) спектральный фильтр 8 с полосой пропускания 350 500 нм, установленный таким образом, что его вход оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы 4, а выход оптически сопряжен со входом фотоприемника 5. According to
По п. 6 формулы изобретения устройство дополнительно содержит (см. фиг. 5 ) блок измерения временных интервалов 9 и фоторегистратор 10, причем вход фоторегистратора оптически сопряжен с выходом лазера 1, а выход электрически сопряжен со одним из входов блока измерения временных интервалов, второй вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника 5, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7. According to
Пример конкретной реализации заявляемого устройства состоит в следующем:
В качестве источника излучения выбран импульсный лазер 1 на ИСГГ:Cr,Er. Средство доставки излучения от лазера к зубу 2 выполнено в виде оптически сопряженных отрезка сапфирового волокна 3 и фокусирующей системы 4 со световым диаметром выходного окна 2 мм и фокусным расстоянием 25 мм, причем оптический вход средства доставки излучения оптически сопряжен с выходом лазера. На расстоянии 45 мм от заднего фокуса фокусирующей системы расположен фотоприемник 5 марки ФД24К, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол 28o. Выход фотоприемника электрически сопряжен через измеритель амплитуды электрических импульсов (осциллограф Ц9-8) 6 с индикатором 7, в качестве которого выбран цифровой вольтметр В4-17.An example of a specific implementation of the claimed device is as follows:
As the radiation source, a
Дополнительно устройство содержит спектральный фильтр с полосой пропускания 350 500 нм, выполненный в виде плоскопараллельной пластины и установленный таким образом, что его выход оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы 4, а выход оптически сопряжен с фотоприемником 5. Additionally, the device contains a spectral filter with a passband of 350 500 nm, made in the form of a plane-parallel plate and installed so that its output is optically coupled to the focal plane of the focusing
Также устройство дополнительно содержит фоторегистратор 10 на базе фотодиода ФД34, оптически сопряженный с выходом лазера 1 и электрически сопряженный с одним из входов измерителя временных интервалов 9 на базе цифровой осциллографа С9-16. Второй вход измерителя временных интервалов электрически сопряжен с выходом фотоприемника 5. На выходе измерителя временных интервалов задержка между началом лазерного импульса, регистрируемого фоторегистратором, и началом импульса светового излучения продуктов лазерной обработки твердой ткани зуба, регистрируемого фотоприемником, преобразуется в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине временной задержки. Выход измерителя временных интервалов электрически сопряжен с индикатором 7. The device also additionally contains a
Таким образом, на основании вышеизложенного заявляемая совокупность признаков в способе и устройстве позволяет решить задачу, а именно снизить опасность нанесения травмы пациенту при лазерной обработке твердых тканей зуба при лечении кариеса и протезировании. Thus, based on the foregoing, the claimed combination of features in the method and device allows to solve the problem, namely, to reduce the risk of injury to the patient during laser processing of hard tooth tissues in the treatment of caries and prosthetics.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94040344A RU2089127C1 (en) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Method of treatment of tooth hard tissues by laser radiation and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94040344A RU2089127C1 (en) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Method of treatment of tooth hard tissues by laser radiation and device for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94040344A RU94040344A (en) | 1997-06-10 |
| RU2089127C1 true RU2089127C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=20162218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94040344A RU2089127C1 (en) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Method of treatment of tooth hard tissues by laser radiation and device for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089127C1 (en) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037363A1 (en) * | 1998-01-23 | 1999-07-29 | Gregory Borisovitch Altshuler | Method for treating materials, especially biological tissues, using light induction and device for realising the same |
| US6517532B1 (en) | 1997-05-15 | 2003-02-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| US6605080B1 (en) | 1998-03-27 | 2003-08-12 | The General Hospital Corporation | Method and apparatus for the selective targeting of lipid-rich tissues |
| US6653618B2 (en) | 2000-04-28 | 2003-11-25 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Contact detecting method and apparatus for an optical radiation handpiece |
| US6723090B2 (en) | 2001-07-02 | 2004-04-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Fiber laser device for medical/cosmetic procedures |
| US7048731B2 (en) | 1998-01-23 | 2006-05-23 | Laser Abrasive Technologies, Llc | Methods and apparatus for light induced processing of biological tissues and of dental materials |
| US7935107B2 (en) | 1997-05-15 | 2011-05-03 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Heads for dermatology treatment |
| US8182473B2 (en) | 1999-01-08 | 2012-05-22 | Palomar Medical Technologies | Cooling system for a photocosmetic device |
| US8328794B2 (en) | 1996-12-02 | 2012-12-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | System for electromagnetic radiation dermatology and head for use therewith |
| US8346347B2 (en) | 2005-09-15 | 2013-01-01 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Skin optical characterization device |
| US9028536B2 (en) | 2006-08-02 | 2015-05-12 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US9780518B2 (en) | 2012-04-18 | 2017-10-03 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US9919168B2 (en) | 2009-07-23 | 2018-03-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method for improvement of cellulite appearance |
| US10245107B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-02 | Cynosure, Inc. | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US10434324B2 (en) | 2005-04-22 | 2019-10-08 | Cynosure, Llc | Methods and systems for laser treatment using non-uniform output beam |
| US10500413B2 (en) | 2002-06-19 | 2019-12-10 | Palomar Medical Technologies, Llc | Method and apparatus for treatment of cutaneous and subcutaneous conditions |
| US11418000B2 (en) | 2018-02-26 | 2022-08-16 | Cynosure, Llc | Q-switched cavity dumped sub-nanosecond laser |
-
1994
- 1994-11-02 RU RU94040344A patent/RU2089127C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 4521194, кл. A 61 G 5/00, 1987. 2. Авторское свидетельство СССР N 1593669, кл. A 61 C 5/00, 1990. 3. WO, патент, 89/08432, кл. A 61 C 5/00, 1989. WO, патент, 90/01907, кл. A 61 C 5/00, 1990. * |
Cited By (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8328794B2 (en) | 1996-12-02 | 2012-12-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | System for electromagnetic radiation dermatology and head for use therewith |
| US6517532B1 (en) | 1997-05-15 | 2003-02-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| US7935107B2 (en) | 1997-05-15 | 2011-05-03 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Heads for dermatology treatment |
| US8002768B1 (en) | 1997-05-15 | 2011-08-23 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| US8109924B2 (en) | 1997-05-15 | 2012-02-07 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Heads for dermatology treatment |
| US8328796B2 (en) | 1997-05-15 | 2012-12-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| WO1999037363A1 (en) * | 1998-01-23 | 1999-07-29 | Gregory Borisovitch Altshuler | Method for treating materials, especially biological tissues, using light induction and device for realising the same |
| US7048731B2 (en) | 1998-01-23 | 2006-05-23 | Laser Abrasive Technologies, Llc | Methods and apparatus for light induced processing of biological tissues and of dental materials |
| US6605080B1 (en) | 1998-03-27 | 2003-08-12 | The General Hospital Corporation | Method and apparatus for the selective targeting of lipid-rich tissues |
| US8182473B2 (en) | 1999-01-08 | 2012-05-22 | Palomar Medical Technologies | Cooling system for a photocosmetic device |
| US6653618B2 (en) | 2000-04-28 | 2003-11-25 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Contact detecting method and apparatus for an optical radiation handpiece |
| US6723090B2 (en) | 2001-07-02 | 2004-04-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Fiber laser device for medical/cosmetic procedures |
| US10556123B2 (en) | 2002-06-19 | 2020-02-11 | Palomar Medical Technologies, Llc | Method and apparatus for treatment of cutaneous and subcutaneous conditions |
| US10500413B2 (en) | 2002-06-19 | 2019-12-10 | Palomar Medical Technologies, Llc | Method and apparatus for treatment of cutaneous and subcutaneous conditions |
| US10434324B2 (en) | 2005-04-22 | 2019-10-08 | Cynosure, Llc | Methods and systems for laser treatment using non-uniform output beam |
| US8346347B2 (en) | 2005-09-15 | 2013-01-01 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Skin optical characterization device |
| US10849687B2 (en) | 2006-08-02 | 2020-12-01 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US9028536B2 (en) | 2006-08-02 | 2015-05-12 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US11712299B2 (en) | 2006-08-02 | 2023-08-01 | Cynosure, LLC. | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US10966785B2 (en) | 2006-08-02 | 2021-04-06 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US9919168B2 (en) | 2009-07-23 | 2018-03-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method for improvement of cellulite appearance |
| US11095087B2 (en) | 2012-04-18 | 2021-08-17 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US10581217B2 (en) | 2012-04-18 | 2020-03-03 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US9780518B2 (en) | 2012-04-18 | 2017-10-03 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US11664637B2 (en) | 2012-04-18 | 2023-05-30 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US10305244B2 (en) | 2012-04-18 | 2019-05-28 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US10765478B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-09-08 | Cynosurce, Llc | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US10245107B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-02 | Cynosure, Inc. | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US10285757B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-05-14 | Cynosure, Llc | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US11446086B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-09-20 | Cynosure, Llc | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US11418000B2 (en) | 2018-02-26 | 2022-08-16 | Cynosure, Llc | Q-switched cavity dumped sub-nanosecond laser |
| US11791603B2 (en) | 2018-02-26 | 2023-10-17 | Cynosure, LLC. | Q-switched cavity dumped sub-nanosecond laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94040344A (en) | 1997-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2089127C1 (en) | Method of treatment of tooth hard tissues by laser radiation and device for its realization | |
| RU2089126C1 (en) | Method of treatment of tooth hard tissues by laser radiation and device for its realization | |
| US6024562A (en) | Device for the recognition of caries, plaque or bacterial infection on teeth | |
| EP0830852B1 (en) | Fiber-optic endodontic apparatus | |
| JP3223469B2 (en) | Device for identification of caries, tartar, nodules or bacterial infections in teeth | |
| DE3031249C2 (en) | Device for detecting caries and using this device | |
| CN100515321C (en) | System for detecting dental caries | |
| Staninec et al. | In vivo near‐IR imaging of approximal dental decay at 1,310 nm | |
| US4515476A (en) | Device for the ocular determination of any discrepancy in the luminescence capacity of the surface of a tooth for the purpose of identifying any caried area on the surface to the tooth | |
| JPH0673531B2 (en) | Caries tooth detector | |
| WO2007025377A1 (en) | Interproximal tooth defects detection | |
| CA2448936A1 (en) | Method and device for the acquisition and treatment of dental images | |
| EP2043524B1 (en) | Apparatus and method for detecting dental pathologies | |
| Subhash et al. | Tooth caries detection by curve fitting of laser‐induced fluorescence emission: a comparative evaluation with reflectance spectroscopy | |
| JPS59137037A (en) | Method and apparatus for confirming affected part of matter | |
| JP2004159731A (en) | Laser dental treatment tool and laser treatment method | |
| US20050175967A1 (en) | Detecting dental apical foramina | |
| RU2132710C1 (en) | Method of determining state of bearing teeth necks for prosthetics | |
| CA2621782C (en) | Interproximal tooth defects detection | |
| Masychev | Optical caries diagnostics: comparison of laser spectroscopic PNC method with method of laser integral fluorescence | |
| Nagasawa et al. | New diagnostic method for dental caries applying photothermal reaction on teeth to Nd: YAG laser irradiation | |
| Masychev | Comparison of laser spectroscopic PNC method with laser integral fluorescence in optical caries diagnostics | |
| Deepthi Padma et al. | DIAGNOdent LASER DEVICE: A REVOLUTION IN CARIES DETECTION | |
| JPH0370968B2 (en) |