CN107847742B - 用于电刺激牙周复合体和周围组织的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电刺激牙周复合体的一个或多个组分和牙齿周围组织的装置，用于诸如减少正畸疼痛和激励牙齿移动，具有处于固定空间关系的刚性导电材料的电极，其配置用于应用到口腔粘膜和邻近并沿着单颗牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈。电路配置用于电气连接到至少两个电极。电路具有提供次感觉电刺激的输出，该次感觉电刺激包括根据预定刺激参数的波形。在将电极应用于口腔粘膜和邻近并沿着牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈之后，开关在被激活时激活电路以通过至少两个电极输出电刺激。

Description

用于电刺激牙周复合体和周围组织的装置

背景技术

正畸治疗的显著和常见副作用是与牙齿移动相关的疼痛。正畸患者在调整正畸矫治器期间或之后立即感受疼痛，该疼痛可能持续两到四天。疼痛强度从紧绷时的轻微疼痛到持续的搏动痛。与正畸治疗相关的疼痛至少部分地由于压迫牙齿周围的高度神经支配的韧带所致。

当今有若干方式和技术用于缓解调整后的正畸疼痛。器件设计为使用较轻的电线，其减少传递到牙齿的力。然而，许多患者继续报告不适。其它疼痛缓解形式来自非处方药理学药物，例如阿司匹林或其它形式的温和止痛药。副作用与许多这些药物有关，并且这些药物有时无效。

正畸治疗的另一个挑战是激励牙齿移动。如果可以激励牙齿更快地移动，则正畸治疗的总体持续时间可以缩短。当今有若干方式和技术试图激励牙移动，例如应用光或者振动的器件。

发明内容

本发明内容以简化的形式介绍了在下面的具体实施方式中进一步描述的选定概念。本发明内容既不旨在确定要求保护的主题的基本特征，也不限制其范围。

一种用于电刺激牙周复合体的一个或多个组分和牙齿周围组织的装置，用于诸如减少正畸疼痛和激励牙齿移动，具有处于固定空间关系的刚性导电材料的电极，其配置用于应用到口腔粘膜和邻近并沿着单颗牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈。这种装置的一个实例是具有两个电极的手持装置，其可以由患者、看护人员或护理提供人员一次放置在单颗牙齿上。这种装置的另一个实例是电极对的阵列，其被成形为应用于多颗牙齿，其中每对电极应用于不同的牙齿。

使用这种装置，电路配置用于电气连接到至少两个电极。电路具有提供次感觉(subsensory)电刺激的输出，该次感觉电刺激包括根据预定刺激参数的波形。在将电极应用于口腔粘膜和邻近并沿着牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈之后，开关在被激活时激活电路以通过至少两个电极输出电刺激。电路和/或开关可以与电极一起容纳在单个集成外壳中，或者可以使用各种电气和机械连接连接到包含电极的外壳。

在一个实施方式中，电刺激被设计用于减少与正畸牙齿移动相关的疼痛。在另一个实施方式中，电刺激被设计用于激励细胞活动以及软组织和韧带的愈合，以增加牙齿移动的速度。

在下面的说明中，参照了形成本说明一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了该技术的具体示例性实施方式。应当理解，可以采用其它实施例并且在不背离本公开的范围的前提下可以进行结构改变。

附图说明

图1是用于电刺激牙周复合体和牙齿周围组织的手持装置的示例性实施方式的透视图；

图2是用于图1的装置的电极的示例性构造的透视图；

图3是示出口腔粘膜和邻近并沿着牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈上的电极布置的透视图；

图4是产生电刺激的电路的示例性实施方式的框图；

图5是可以用作电刺激的示例性波形的图示；

图6是示例性波形的进一步图示；

图7是描述使用这种装置进行治疗的示例性过程的流程图；

图8是具有电极阵列的装置的另一示例性实施方式的前视图；

图9是图8的实施方式的侧视图；

图10是图8的实施方式的侧面截面图；

图11是图8的实施方式的俯视平面图；

图12是图8的实施方式的俯视透视图；

图13是图8的实施方式的俯视透视截面图。

具体实施方式

以下详细描述阐述了用于电刺激牙周复合体的一个或多个组分和牙齿周围组织的装置的示例性实施方式，用于诸如减少正畸疼痛和激励牙齿移动。该装置具有处于固定空间关系的刚性导电材料的电极，其配置用于应用到口腔粘膜和邻近并沿着单颗牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈。电路通过电极施加次感觉电刺激，该次感觉电刺激包括根据预定刺激参数的波形。下面描述的这种装置的实例包括具有两个电极的手持装置，其可以由患者、看护人员或护理提供人员一次放置在单颗牙齿上。这种装置的另一个实例是电极对的阵列，其被成形为应用于多颗牙齿，其中每对电极应用于不同的牙齿。

现在将结合图1-3描述这样的装置的第一示例性实施方式。下面结合图8-13来描述这样的装置的第二示例性实施方式。下面结合图4-6描述可用于任一实施方式的电路的示例性实施方式。下面结合图7说明描述使用任一装置的示例性治疗过程的流程图。

在图1中，用于电刺激牙周复合体和牙齿周围组织的装置包括配置为手持的外壳100。处于固定空间关系的刚性导电材料的至少两个电极102、104安装在外壳的第一端106处。在该示例性实施方式中，当使用该装置时，该装置的电极被手动放置在口腔中的期望位置上。诸如下面结合图4更详细地描述的电路(图1中未示出)电气连接到至少两个电极102、104。电路具有通过至少两个电极提供次感觉电刺激的输出，该次感觉电刺激包括根据预定刺激参数的波形。设置有开关108，其可以由用户操纵以激活电路来通过至少两个电极102、104启动电刺激的输出。

如图1所示，可将电路和/或开关容纳在具有电极的外壳100中，或者可以使用各种电气和机械连接件连接到包含电极的外壳。外壳还可以包含电池，或者可配置为通过适当的机电连接来接受外部电源。外壳可以由例如丙烯酸或合适的塑料或通常用于类似装置的其它固体材料制成。外壳可以具有配合盖(未示出)以在不使用时覆盖电极。

如该示例性实施方式所示，可以在外壳上设置诸如发光二极管或其它可视元件的灯110。当电路被激活并且正在输出电刺激时，灯可以用于指示装置的操作。这样的灯也可配置具有电路以指示充足的电池电量。

在图2中更详细地示出的一个示例性实施方式中，该至少两个电极包括连接到底座208的诸如不锈钢的刚性导电材料的两个柱206。虽然柱206被示出为笔直的，但柱可以成角度以改进装置的操作者的达到口腔后部的牙齿的能力。从某种意义上来说，电极是刚性的，电极在没有外力的情况下保持它们的形状和位置；然而，电极可以由可被操纵、成形或弯曲的材料制成。若干金属，例如不锈钢，适用于此目的。底座可以由陶瓷或其它绝缘材料制成。每个柱206的尖端可以由诸如不锈钢的导电材料的球体200、202封端。电极的球体和柱优选由相同的材料制成单个集成件。

如由间距“S”所示，电极的尖端处于固定空间关系，其基于电极应用于口腔粘膜和邻近并沿着单颗牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈，如下面结合图3更详细的描述。因此，电极的间距使得它们可以沿着附着龈和口腔粘膜之间的牙周韧带跨越适当的长度。例如，间距可以是至少两毫米。作为另一个实例，间距可以是至少三毫米。作为另一个实例，间距可以在两毫米和六毫米之间。作为另一个实例，间距可以在三毫米和五毫米之间。作为另一个实例，间距可以在3.5毫米和4.5毫米之间。作为另一个实例，间距可以是大约四毫米。在所示出的特定示例性实施方式中，每个球体的直径可为0.0945英寸或2.41毫米，相隔大约0.156英寸或者3.98毫米的中心距。

底座208可以具有对应于形成在外壳220的末端处的开口212的形状，其中开口具有底部222，并且底座208可以配置为可拆除的。使用这样的构造，底座具有与外壳的第二机械连接件具有配合构造的第一机械连接件；底座还具有与外壳的第二电气连接具有配合构造的第一电气连接。外壳和电极互连的这种构造允许拆除电极以进行清洁或消毒、进行更换、或者允许使用各种电极构造。

在图2所示的实例中，底座可以接合导电连接件，例如210，其提供底座208与外壳220的机械接合，以及与外壳内的电路(图2中未示出)的电气连接。外壳内的电路提供与产生电刺激的电路的电气连接。更具体地，在图2所示的实例中，连接件210的弯曲部分214接合形成间隙224的底座208的区域以提供机械接合；弯曲部分214还接触柱206的部分226以提供电气连接。

现在转到图3，现在将更详细地描述电极的布置。虽然图3示出了将电极应用于面部表面，但电极可被放置在牙周复合体周围的组织的任何表面上，无论是面部、腭、舌或颊表面。在使用中，两个电极被放置在口腔粘膜300和邻近并且沿着(如由虚线306表示的)单颗牙齿304的根结构的牙周韧带的附着龈302上。当通过如此放置在牙齿上的电极从电路施加电刺激时，该装置电刺激牙周复合体(其包括牙齿、牙齿的根神经、牙周韧带和骨)的一个或多个组分及其牙齿周围组织(包括牙龈和口腔粘膜)。牙周复合体的一个或多个组分和牙齿周围组织(其包括可被压缩的高度神经支配的韧带和可被正畸调整和牙齿移动损伤的软组织二者)的这种直接电刺激可刺激各种与疼痛和/或增加的细胞活性相关的通路或机构。

现在转到图4，现在将描述电路的示例性实施方式。在图4中，电路包括电源400，例如电池。作为电池的替代品，可以使用外部电源。电池可以包括一个或多个电池，例如纽扣电池。在一个示例性实施方式中，可以由三个1.5伏纽扣电池提供4.5伏直流电源。

开关402用于激活电路。例如，开关402可以表示诸如图1中的装置上所示的按钮开关。开关402可以包括各种机械开关、机电开关或电子开关中的任何一种。开关功能可以由来自外部控制器的控制信号提供。

电路可以包括诸如发光二极管的可视指示器404以指示电路是否激活。还可以或者替代地选择可视指示器，并且可以设计电路以指示装置的电池电量或其它可操作状态。

电路还包括波形发生器406。波形发生器是产生电刺激的电路，该电刺激包括根据预定刺激参数的波形。通过电极408和410施加波形发生器的输出。电路的设计取决于输出波形和限定针对特定应用要产生的电刺激的其它刺激参数。预定刺激参数包括至少输出波形的形式、波形的脉冲频率和电流。也可以预先确定电刺激的持续时间。波形发生器被设计为根据其指定的形式和脉冲频率提供输出波形。给定为电路供电的电压(如果电池用作电源，则其可能是标称电压)，选择与波形发生器的输出串联的电阻以提供期望的输出电流。

通过使装置具有预定刺激参数，可以确保电刺激是次感觉并且处于用于它的期望目的的形式。通过这样的配置，患者可以安全地使用该装置。

电刺激的施加的持续时间和/或频率也可以由电路控制。例如，电路可以包括一个或多个定时器(图4中未示出)。这样的定时器可以进一步控制电路的激活和去激活，使得电路仅在指定的持续时间内输出电刺激。这样的定时器还可以进一步控制电路的激活，使得直到经过一段指定的时间它才能被重新激活。在大多数应用中，单个应用的持续时间是大于十秒且小于二十分钟的时间量。

一般而言，对于减少正畸疼痛和/或激励牙齿移动，电刺激应该是次感觉的和具有疗效的。

当施加的电压和电流足够低以致于患者没有电刺激的感官知觉时，电刺激是次感觉的。电刺激在低于10毫安的电流下通常是次感觉的。

根据通过其产生镇痛或通过其刺激细胞反应的生物学机制，电刺激是具有疗效的。尽管研究已经证明，响应于某些电刺激，这种效应发生在人类中，但通过其响应于电刺激的镇痛作用或细胞活动发生的精确生物学机制尚不清楚。在一些情况下，可以刺激A-δ和A-β纤维以阻断通过脊髓中小的无髓鞘C纤维的疼痛刺激的传播。A-β纤维似乎在约80Hz至130Hz的范围内的频率下受到最佳刺激；A-δ纤维似乎在约2Hz至10Hz，且更特别为2Hz至5Hz的范围内的频率下受到最佳刺激。两种类型的纤维也似乎被以每秒为约两到三个脉冲串的速率中断的脉冲串模式高频(例如，大于100Hz)信号刺激。在一些情况下，内啡肽介导的机制可以被电刺激激活。然而其它生物学机制可以通过电刺激来实现，例如防止形成神经通路，否则其在不存在这样的电刺激的情况下可能形成对疼痛的响应。

作为一个具体实例，使用20微安到10毫安范围内的电流施加的脉冲频率为小于12kHz且大于0.5Hz的波形对于减轻疼痛是具有疗效的，每颗牙齿的施加时间为低至十秒到约几分钟。更具体地，频率范围可以在100Hz和12kHz之间。更具体地，频率范围可以在1kHz和12kHz之间。更具体地，电流范围可以在1毫安和10毫安之间。更具体地，电流范围可以在5毫安和10毫安之间。无论何时患者在正畸调整后感觉到疼痛，都可以施用这种电刺激。这种治疗通常只能在正畸调整后的一至四天内每天施用一次。在可能导致不适的任何手术之后，正畸患者可以立即接受治疗。在如此低的电流水平下，没有感官知觉，并且对包括儿童在内的广大患者是安全的。

作为另一个实例，为了激励牙齿移动，脉冲频率为小于12kHz且大于0.5Hz且电流为约20微安至800微安，并且更具体地为20微安至200微安的波形可以是具有疗效的，其中施加时间为约10分钟至20分钟，例如为约15分钟。有效频率取决于被移动的牙齿，因为下颌牙弓中的骨密度大于上颌牙弓中的骨密度。这样的电刺激可以在几天的时间内施用，例如一天到十四天，每天施用几次，例如每天两到四次。

在一个实施方式中，作为实例，电刺激包括如图5和图6所示的波形。该波形包括多个包络，其中每个包络500包括在一脉冲频率下的多个脉冲502，随后是关闭时间504。尽管图5示出输出波形的形式为矩形波形，但脉冲可以是倾斜的，例如三角形，或弯曲的，例如正弦的。包络可以具有正极性或负极性，即正峰值电压或负峰值电压。多个这样的包络可以按序列重复，从而提供包络频率。

作为这种波形的一个具体实例，44微秒的脉冲开启随后44微秒的关闭提供了88微秒的总脉冲宽度和约11363.6Hz的脉冲频率。在一个包络中，具有17个这样的脉冲，随后是1.5毫秒的关闭时间，包络时间为约三(3)毫秒，从而提供约为333.3Hz的包络频率。

波形可以包括处于第一极性(例如，正极性)的多个包络，随后是处于第二极性(例如，负极性)的多个包络。在图6所示的实施方式中，波形包括在正峰值电压下的333个包络，随后是在负峰值电压下的333个包络，以提供一(1)秒的正信号和一(1)秒的负信号。正到负信号转换的频率因此是0.5Hz。

使用诸如图5和6所示的波形以及为电路供电的约4.5伏的标称电池电压和440ohms的输出电阻，可以提供约10毫安的标称输出电流。

现在转到图7，现在将说明描述使用这种装置的示例性治疗手术的流程图。该治疗过程可由正畸医生或其它健康护理提供人员、患者或患者的看护人员或家长来进行。由于该装置产生固定的次感觉电刺激，因此该过程甚至可由儿童患者来进行。在患者接受正畸调整后，一颗或多颗牙齿可能会出现疼痛。为了减轻牙齿经受的疼痛，首先将装置的电极放置700在口腔粘膜和邻近并沿着单颗牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈上，如图3所示。然后，例如通过按下诸如图1所示的装置的按钮，将装置的电路激活702。该装置产生704电刺激，通过电极将该电刺激施加到已在其上放置电极的口腔粘膜和邻近并沿着牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈。在一段时间(例如，约十秒)之后，可从牙齿上移除706电极。如在708所示，电极可以放置在另一颗牙齿上，以将电刺激施加到另一颗牙齿上，可将其重复用于多个其它牙。

现在参考图8-13，现在将描述用于电刺激牙周复合体的一个或多个组分和多颗牙齿周围组织的这种装置的实施方式的第二实例。在该实施方式中，使用电极对的阵列以将电刺激施加到多颗牙齿的牙周复合体的组分。这样的阵列特别适用于激励遍及整个口腔的牙齿移动，而且还可以用于减轻疼痛。在该装置中，电刺激的原理、用于治疗的电刺激的刺激参数以及用于产生电刺激的相应电路类似于用于治疗单颗牙齿的装置。在图8中，电极阵列可以将电刺激传递给多颗牙齿。电路可被设计为同时驱动所有电极对，或者子集中的所有电极对可以被同时驱动，每个子集被依次驱动，或者单独的电极对可以被依次驱动，或者可以用电刺激来选择和驱动单独的电极对。

图8是具有电极阵列的装置的该示例性实施方式的前视图。图9是图8的示例性实施方式的侧视图。图10是图8的示例性实施方式的侧面截面图。图11是图8的示例性实施方式的俯视平面图。图12是图8的示例性实施方式的俯视透视图。图13是图8的示例性实施方式的俯视透视截面图。

在装置的该示例性实施方式中，外壳800被成形为沿着患者的颌放置在牙齿周围。外壳可被设计为将机电部件封装在由适合于长期口腔内使用的生物相容性材料制成的气密包装中。在该示例性实施方式中，外壳具有用于顶部齿组的第一部分802和用于底部齿组的第二部分804。柔性部分806允许装置被折叠以放置在口中。处于固定空间关系的多个电极对808安装在沿着对应于沿着颌的齿的位置的外壳的内面810的位置处。在该示例性实施方式中示出的电极呈导电材料(例如，不锈钢)的小半球形物体的形式，并且具有面向对其应用它们的软组织的基本上平坦的表面。这样的电极可以具有与上述图2中所示的球体大致相同的尺寸。当外壳被放置在口中并且沿着颌围绕牙齿时，每对电极被放置与口腔粘膜和邻近并沿着其相应牙齿的根结构的牙周韧带的附着龈接触。诸如图4所示的电路通过机电接口820和电线822连接到外壳800，以将电刺激传送到电极对。

这种装置还可配置用于在正畸治疗期间的长期放置。电极可被放置，然后通过电线连接到包含产生期望的电刺激的电气组件的装置。

提供电刺激的装置的其它实施方式包括成形为奶嘴形式的阵列，在其上以对应于各个牙齿的间距放置电极对，例如在婴儿或幼儿的口中。这样的装置可以帮助缓解小孩出牙期或牙齿萌出疼痛。

通过使用诸如本文所述的与正畸治疗相关的装置来电刺激受正畸治疗影响的牙周复合体的组分，对患者有若干额外益处。例如，患者所经受的疼痛的减轻可能导致患者具有更好的口腔卫生并且依从正畸医生的其它指示。此外，否则许多患者可能会因为已知与这种治疗相关的疼痛而避免正畸治疗。提供更舒适的正畸治疗的能力可以使正畸医生为先前忧虑的患者提供服务。使用电刺激减轻疼痛也可以减少患者消耗的镇痛药的量。而且，就正畸治疗中使用电刺激以激励牙齿移动和/或组织生长而言，这样的刺激可以改善与牙齿移动相关的愈合时间并且可以减少总治疗时间。

缓解疼痛、刺激细胞反应和增加愈合率不限于正畸治疗。这样的装置还可以用于减轻疼痛并且改善影响牙周复合体组分的其它病况和/或手术的愈合时间，例如牙齿病况和手术、牙髓病况和手术、种植体和其它口腔外科手术。

应当理解，所附权利要求中定义的主题不一定限于上述的具体实施方式。上面描述的具体实施方式仅以实施例形式公开。

Claims (14)

1.一种用于电刺激牙周复合体的一个或多个组分和牙齿周围组织的装置，其包括：

配置为手持的外壳(100、220)；

刚性导电材料的至少两个电极(102、104、206、408、410)，其中所述至少两个电极以固定的空间关系安装在所述外壳的一端，并且在所述至少两个电极之间具有间距，

其中所述外壳和所述至少两个电极之间的间距使得所述至少两个电极配置为应用到口腔粘膜(300)和邻近并沿着单颗牙齿(304)的根结构的牙周韧带的附着龈(302)；

电路，其配置用于电气连接到所述至少两个电极，所述电路具有提供次感觉电刺激的输出，该次感觉电刺激包括根据预定刺激参数的波形；以及

开关(108、402)，其配置为激活所述电路，使得当将所述电极应用于所述口腔粘膜和邻近并沿着所述单颗牙齿的根结构的牙周韧带的所述附着龈时，所述开关被激活，从而所述开关激活所述电路以通过所述至少两个电极输出所述电刺激。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少两个电极包括：

具有第一机械连接件和第一电气连接的底座(208)，其中所述至少两个电极安装在所述底座中；并且

其中所述外壳(100、220)具有第二机械连接件和第二电气连接，所述第二机械连接件具有与所述底座的第一机械连接件的配合构造，和所述第二电气连接具有与所述底座的第一电气连接的配合构造；

由此所述底座可拆卸地连接到所述外壳。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述电路安装在所述外壳(100、220)中，其中所述电路的输出连接到所述外壳的第二电气连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关(108、402)安装在所述外壳上。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关(108、402)是机械开关，或者，其中所述开关(108、402)是机电开关。

6.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述外壳成形为围绕多颗牙齿放置；

所述装置包括处于固定空间关系的多对电极，其安装在对应于牙齿的位置的沿着所述外壳的位置处，使得当所述外壳被布置成围绕所述多颗牙齿时，每对电极被放置成与口腔粘膜和邻近并沿着所述多颗牙齿的相应一颗的根结构的牙周韧带的附着龈接触。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述电刺激是用于牙齿的牙周复合体的电刺激。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述电刺激是用于增加牙齿移动的电刺激。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述电刺激是用于缓解牙周疼痛的电刺激。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述波形包括多个具有脉冲频率的脉冲。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述波形包括在第一包络中的脉冲频率下的多个第一正极性的脉冲以及在第二包络中的脉冲频率下的多个第二负极性的脉冲，以及在过渡频率下出现的第一包络和第二包络之间的过渡。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述脉冲频率在1kHz至12kHz的范围内。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述预定刺激参数包括所述电刺激的电流，并且其中所述电流小于10毫安。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述预定刺激参数包括所述电刺激的持续时间，并且其中所述持续时间是大于10秒且小于20分钟的时间量。

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