DE102010023394A1

DE102010023394A1 - Verfahren zur reversiblen Befestigung von zahnärztlichen Restaurationen, Füllungen und Brackets

Info

Publication number: DE102010023394A1
Application number: DE102010023394A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr. Hibst Raimund; Dr. Stock Karl; Prof. Dr. med. dent. Luthardt Ralph G.; Dr. med. dent. Rudolph Heike; Dr. med. dent. Kuhn Katharina
Original assignee: Stiftung fur Lasertechnologien In Der Medizin und Messtechnik An Der Universitat Ulm; STIFTUNG fur LASERTECHNOLOGIEN IN DER MEDIZIN und MESTECHNIK AN DER UNI ULM
Current assignee: Stiftung fur Lasertechnologien In Der Medizin und Messtechnik An Der Universitat Ulm; STIFTUNG fur LASERTECHNOLOGIEN IN DER MEDIZIN und MESTECHNIK AN DER UNI ULM
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-12-15
Also published as: US20130157212A1; WO2012019581A1; WO2012019581A9; EP2579800A1

Abstract

Verfahren zur reversiblen Befestigung von zahnärztlichen Restaurationen, Füllungen und/oder Brackets, wobei in die Verbindungsfuge lichtabsorbierendes Material eingebracht wird, welches durch Absorption von eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung geeigneter Wellenlänge zu einer Desintegration der Verbindung führt. Die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind insbesondere, dass die eingestrahlte Energie in der Verbindungsfuge absorbiert wird, d. h. genau an der Stelle, an der die Energie zur Auflösung der Verbindung benötigt wird, und dass bei Verwendung einer geeigneten (Laser-)Lichtquelle andere als rein thermische Effekte zur Zerstörung der Verbindung genutzt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur reversiblen Befestigung und Lösung von zahnärztlichen Restaurationen, Füllungen und Brackets.
In der Zahnmedizin werden Kronen und Brücken im Rahmen der prothetischen Wiederherstellung von Zähnen mit verschiedensten zahnärztlichen Befestigungsmaterialien befestigt. Bei diesen Materialien handelt es sich um ein sehr heterogenes Gemisch von Werkstoffklassen. Prinzipiell können zwei Kategorien unterschieden werden. Dies sind zum einen konventionelle anorganische Zemente, welche Innenbindungen eingehen (Zinkphosphat-, Polycarboxylat-, Glasionomerzemente). Zum anderen kommen organische Werkstoffe zum Einsatz. Die Anforderungen an den Verbund Krone/Brücke-Zahn sind mannigfaltig: es gilt nicht nur, die Restauration gegen Abzugs- und Scherkräfte zu sichern, auch sollte ein dichter Verschluss am Kronenrand dauerhaft gegeben sein. Provisorische Zemente, die das Entfernen der prothetischen Versorgung ermöglichen, können die genannten Kriterien jedoch nicht erfüllen. Folglich werden Werkstoffe eingesetzt, die eine unbeschadete Entfernung von Zahnersatz nahezu unmöglich machen. Versucht man dennoch, eine solche Versorgung, ohne Zerstörung dieser, rein mechanisch zu dezementieren, so kommt es nicht selten zu Abplatzungen von Keramikverblendungen, Frakturen der Aufbaufüllung oder sogar des Zahnes.
Weiterhin werden zahnfarbene Füllungen (Kompositfüllungen) durch die Adhäsivtechnik mit der verbliebenen Zahnhartsubstanz verbunden. Der Verbund zur Zahnhartsubstanz wird über niedrigvisköse organische Verbindungen sichergestellt, die wiederum einen Verbund zu dem im Nachgang aufgetragenen plastischen Füllungsmaterial eingehen. Die Polymerisation erfolgt auf chemischem Weg oder durch elektromechanische Strahlung geeigneter Wellenlänge.
Es existieren zahlreiche Indikationen, bei denen eine Entfernung der intakten Restauration wünschenswert wäre. Frakturen von Keramikverblendungen werden in der Literatur mit 3–10% angegeben. Im Patientenmund ist nur eine minderwertige Reparatur mit Kunststoffen möglich, da Keramik bei hohen Temperaturen aufgebrannt werden muss. Im Fall von implantatgetragenen Versorgungen kann die Lockerung der Abutmentschraube die Abnahme der Krone/Brücke erfordern. Kommt es bei Brückenversorgungen zur Lockerung an einem Pfeiler, so muss die Konstruktion häufig im Mund getrennt und somit zerstört werden. Neben den genannten technischen Indikationen zur Dezementierung von Kronen/Brücken existieren auch solche biologischer Art. Gemeint sind hierbei endodontische Komplikationen, die eine Wurzelkanalbehandlung überkronter Zähne erfordern. Kann die Krone nicht entfernt werden, so bohrt man schlichtweg hindurch und repariert den Defekt anschließend minderwertig mit Kunststoff bzw. erneuert die Krone. Somit kommt es in zahlreichen Fällen zur Entstehung unnötiger Kosten, was eine reversible Zementierungsmethode reduzieren könnte. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass derzeit ein reversibles Zementieren von Zahnersatz, unter der Bedingung gleichzeitiger klinischer Stabilität, nicht möglich ist. Ein anderes Anwendungsgebiet stellt das Lösen plastischer, insbesondere zahnfarbener Füllungen, die aufgrund von Karies oder Schmerzen am Zahn entfernt werden müssen. Häufig weisen diese, zumindest in Anteilen, noch einen intakten Verbund zum Zahn auf, was deren Entfernung bei guter optischer Anpassung erheblich erschwert.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für die reversible Befestigung bietet die Kieferorthopädie. Im Rahmen festsitzender „Zahnspangen” werden Zähne mit so genannten Brackets beklebt. Nach erfolgter Behandlung werden diese meist mechanisch abgesprengt, wobei Schmelzausbrüche als eine mögliche Komplikation zu nennen sind.
Zur Verminderung der mechanischen Belastung beim Entfernen der Brackets sind Vorrichtungen bekannt, die das Bracket über eine elektrische Heizvorrichtung bis zum Weichwerden des Klebemittels erhitzen. Vor allem um eine Verletzung des Patienten durch versehentliche Berührung mit dem heißen Instrument zu vermeiden, ist in Druckschrift US 005205734 A eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Erwärmung des Brackets über Laserstrahlung erfolgt. Die Zuführung des Laserlichts erfolgt über einen Lichtleiter, der in der zangenförmigen Vorrichtung integriert ist. Dabei wird sowohl die Verwendung einer Laserwellenlänge beschrieben, die vom Bracket absorbiert wird und die Erwärmung des Klebemittels über Wärmeleitung erfolgt, als auch die Verwendung einer Wellenlänge, bei der das Bracket transparent ist und die Erwärmung der Verbindungsstelle über die Absorption des Laserlichts durch das Klebemittel selbst erfolgt. Nachteil der beiden genannten Vorrichtungen ist die potentielle Schädigung des Zahnes und des Zahnhalteapparats durch eine zu starke Wärmeeinbringung in das bestrahlte Areal.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur reversiblen Befestigung von zahnärztlichen Restaurationen, Füllungen und Brackets zu finden, das ein besonders schonendes Lösen der Befestigung ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem in die Verbindungsfuge lichtabsorbierendes Material eingebracht wird, welches durch Absorption von eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung geeigneter Wellenlänge zu einer Desintegration der Verbindung führt.
Vorteile gegenüber dem genannten Stand der Technik sind insbesondere, dass die eingestrahlte Energie in der Verbindungsfuge absorbiert wird, d. h. genau an der Stelle, an der die Energie zur Auflösung der Verbindung benötigt wird, und dass insbesondere bei Verwendung einer geeigneten (Laser-)Lichtquelle mit hoher Pulsleistung andere als rein thermische Effekte zur Zerstörung der Verbindung genutzt werden können. Durch die irreversible Schädigung des Befestigungsmaterials kann auch eine sukzessive Lösung von Teilarealen der Verbindungsstelle erfolgen, was bei einer reversiblen Erweichung eines Klebemittels durch Erwärmung nicht möglich ist. Dadurch kann die eingestrahlte (Laser-)Lichtleistung und damit auch die mögliche Erwärmung der Umgebung der Verbindungsstelle hinsichtlich einer potentiellen thermischen Schädigung weiter reduziert werden.
Das Einbringen des Absorbers kann durch Beimischung in gebräuchliches zahnärztliches Befestigungsmaterials oder durch Herstellung eines speziell entwickelten Befestigungsmaterials mit geeigneten Absorber erfolgen. Um gebräuchliches zahnärztliches Befestigungsmaterial unverändert verwenden zu können, um beispielsweise eine verminderte Abbindung des Zements zu vermeiden und um eine Schicht mit höher Absorberkonzentration und damit höherer Lichtabsorption zu erreichen, kann alternativ der Absorber durch Aufbringen einer absorbierenden Schicht, vorzugsweise auf die zahnärztliche Restauration oder das Bracket, eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Aufbringung einer absorbierenden Schicht, möglicherweise auch in Verbindung mit einem zahnärztlichen Bondingsystem, auf den Zahn möglich. Ein zu erwartender Vorteil ist die rückstandsfreie Entfernung des Zements auf dem Zahn.
Das absorbierende Material sollte eine möglichst hohe Absorption bei der Wellenlänge bzw. dem Wellenlängenbereich der gewählten Lichtquelle aufweisen. Russpartikel eignen sich beispielsweise u. a. bei der Wellenlänge 1064 nm des Nd:YAG-Lasers als Absorber, da sie in einem weiten Spektralbereich ein hohe Absorption aufweisen.
Zur Schonung des umliegenden Bereichs der Verbindungsstelle und um möglichst viel Licht bis zur Verbindungsfuge zu bringen, ist der Wellenlängenbereich der Bestrahlung vorzugsweise so zu wählen, dass eine möglichst hohe Transparenz für das zu durchstrahlende Medium, d. h. der Zahnersatz, das Bracket, und/oder der Zahn, erzielt wird. Beispielsweise weist die Fundamentalwellenlänge des Nd:YAG-Lasers mit 1064 nm eine vergleichsweise hohe Eindringtiefe in Dentin, Schmelz und in Keramik auf.
Insbesondere bei keramischem Zahnersatz kann aus ästhetischen Gründen der Absorber so gewählt werden, dass er zu keiner sichtbaren Verfärbung der Verbindungsstelle fuhrt. Darüberhinaus soll der Absorber unempfindlich gegenüber normalen Umgebungsbedingungen sein, so dass es im Laufe der Zeit nicht zu einer Verschlechterung des Verbundes kommt.
Der Absorber und seine Konzentration kann vorzugsweise so gewählt werden, dass eine besonders gute Durchmischung mit dem Befestigungsmaterial erzielt wird. Bei schichtweiser Einbringung ist eine gute Haftung mit dem Zahnersatz, dem Bracket oder dem Zahn erstrebenswert. Bei Einbringung in das Bonding ist ebenfalls eine gute Durchmischung anzustreben. Insgesamt sollten möglichst die weiteren Eigenschaften der Befestigung, wie z. B. Abbindung des Befestigungsmaterials und Adhäsion, nicht negativ beeinflusst werden. Durch die Konzentration des Absorbers kann auch die Höhe der Absorption variiert werden, um beispielsweise bei größeren Schichten in der Verbindungsfuge ausreichende Eindringtiefe des Lichts zu erzielen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Zerstörung des Befestigungsmaterials in dem der Einstrahlungsrichtung entgegengewandten Bereich erwünscht ist. Ein mögliches Anwendungsbeispiel ist eine seitliche Einstrahlung des Lichts zur Entfernung von metallischen Brackets und die dabei erwünschte Einbringung des Lichts in der Verbindungsfuge bis zur Mitte des Brackets.
Vorteilhaft erscheint die Verwendung von Nanopartikeln, deren optischen Eigenschaften definiert eingestellt werden können und die sich leicht in Befestigungsmaterialien einmischen lassen.
Für ein besonders wirksames lichtinduziertes Aufbrechen der Polymerbindungen von Kompositmaterialien ist die Integration eines photodegradierbaren Absorbers in die Kompositmatrix möglich. Auch hier ist eine Integration in das Befestigungsmaterial selbst oder gegebenenfalls in das Bonding möglich.
Insbesondere durch die Auswahl der (Laser-)Lichtquelle kann die Art der Zerstörung der Verbindung bestimmt werden. Zur Vermeidung von thermischen Schäden des Zahns und/oder der zahnärztlichen Restauration bzw. Bracket erscheint die Verwendung von Laser mit kurzer Pulsdauer, Femtosekunden bis mehreren Mikrosekunden, und hoher Lichtleistung im Puls sinnvoll, wodurch eine weitgehend athermische Zerstörung der Befestigung erfolgt. Beispielsweise kann bei Verwendung des Er:YAG-Lasers und eines geeigneten Absorbers die Lösung der Verbindung durch thermomechanische Ablation erfolgen. Alternativ werden beispielsweise bei Verwendung eines gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers an den Absorber Mikroplasmen und dadurch entstehende Stoßwellen induziert, die letztendlich zu einer optomechanischen Zerstörung der Integrität des Befestigungsmaterials führen. Bei Einbringung eines oben genannten photodesintgrierbaren Absorbers in Komposit kann die Lösung der Verbindung durch einen photochemischen Prozess erfolgen.
Die (Laser-)Lichtbestrahlung kann entweder gleichzeitig und vollflächig über die Verbindungsfuge erfolgen oder sequentiell in Teilarealen. Die sequentielle Bestrahlung kann dabei durch manuelles Bewegen oder durch automatisches Scannen erfolgen.
Die Bestrahlung der Verbindungsstelle kann entweder mittels eines geeigneten Applikators erfolgen oder durch Integration der (Laser-)Lichtquelle oder der Strahlzuführung in geeignetes Ablösewerkzeug. Am Bestrahlungsort ist eine homogene Strahlverteilung des eingestrahlten (Laser-)Lichts vorteilhaft. Möglich sind aber auch andere, beispielsweise gaußförmige Strahlprofile. Insbesondere wenn nur eine Schwächung der Verbindungsstelle gewünscht ist, kann auch eine multifokale Bestrahlung mit einer Konzentration der Leistung auf mehrere Einstrahlpunkte erfolgen.
Je nach Anwendung ist eine vollständige Zerstörung der Verbindung nicht zwingend notwendig. Für eine größtmögliche Schonung ist dann nur eine Schwächung der Verbindungsstelle vor dem mechanischen Lösen der Verbindung, möglicherweise unter Verwendung der bekannten zahnärztlichen Hilfsmitteln, ausreichend.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
eine Anordnung mit reversibler Verbindung einer Krone, bei der der Absorber in den Zement beigemischt ist,
eine mögliche Form der sequentiellen Bestrahlung der Krone zur Lösung der Verbindung,
eine Anordnung mit reversibler Verbindung eines Brackets auf dem Zahn, bei der der Absorber in einer dünnen Schicht auf dem Zahn aufgebracht ist und
eine Anordnung mit nur teilweiser Desintegration der Verbindung im Randbereich des Brackets.
In ist beispielhaft eine mögliche Anordnung dargestellt, die eine reversible Befestigung einer Krone 1 auf dem Zahn 2 zeigt. Die Absorber 3 sind hier beispielsweise Russpartikel, die dem Befestigungsmaterial beigemischt sind, welches sich in der Verbindungsfuge 4 befindet. Die Lösung der Verbindung erfolgt durch Bestrahlung mit Laserlicht 5, z. B. mit Laserlicht der Wellenlänge 1064 nm eines gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers, durch die Krone 1 hindurch und führt zur irreversiblen Schädigung der Verbindung durch selektive Lichtabsorption 6 und durch induzierte Mikroplasmen in der Verbindungsfuge.
zeigt eine mögliche Form der sequentiellen Bestrahlung der Befestigungsstelle in Teilarealen 7, wobei sich vorteilhaft die einzelnen Teilareale 7 überlappen können. Die eingezeichneten Pfeile geben eine mögliche Bewegungsrichtung des manuellen oder automatischen Scannens an.
In ist beispielhaft eine Anordnung gezeigt, bei der ein Bracket 8 auf den Zahn 2 befestigt ist. Der Absorber 3 ist hier beispielhaft schichtförmig auf dem Zahn aufgebracht. Die Bestrahlung zur Lösung der Befestigung erfolgt seitlich über einen Lichtleiter 9 in Richtung der Verbindungsfuge.
zeigt beispielhaft anhand des schraffierten Areals 10 den Bereich unterhalb des Brackets 7, in der die Verbindung aufgrund der seitlichen Einstrahlung gelöst ist, während im zentralen Bereich 11 die Befestigung noch besteht. Somit liegt hier insgesamt nur eine Schwächung der Befestigung vor.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 005205734 A [0006]

Claims

Verfahren zur reversiblen Befestigung von zahnärztlichen Restaurationen, Füllungen und/oder Brackets, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindungsfuge lichtabsorbierendes Material eingebracht wird, welches durch Absorption von eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung geeigneter Wellenlänge zu einer Desintegration der Verbindung führt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber dem gebräuchlichen zahnärztlichen Befestigungsmaterial beigemischt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber einem speziell entwickelten Befestigungsmaterial beigemischt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Absorbers durch Aufbringen einer absorbierenden Schicht auf dem Zahn und/oder der zahnärztlichen Restauration oder dem Bracket erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Absorbers in Kombination mit einem zahnärztlichen Bondingsystem erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich der Bestrahlung so gewählt wird, dass eine möglichst hohe Absorption in dem lichtabsorbierenden Material erzielt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich der Bestrahlung so gewählt wird, dass eine möglichst hohe Transparenz für das zu durchstrahlende Medium, d. h. Zahn, zahnärztliche Restauration, Füllung oder Bracket, erzielt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber so gewählt wird, dass er zu keiner sichtbaren Verfärbung der Verbindungsstelle führt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber so gewählt wird, dass er unempfindlich gegenüber normalen Umgebungsbedingungen ist, so dass es im Laufe der Zeit nicht zu einer Verschlechterung des Verbundes kommt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel als Absorber verwendet werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein photodegradierbarer Absorber in die Kompositmatrix integriert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstrahlung unter Verwendung von gepulsten Laser erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer des Lasers kürzer als 1 ms ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Verbindung durch thermomechanische Ablation erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Verbindung durch optomechanische Wechselwirkung erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Verbindung photochemisch erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstrahlung über eine gleichzeitige, vollflächige Bestrahlung der Verbindungsfuge erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstrahlung sequentiell in Teilarealen erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstrahlung über eine multifokale Bestrahlung erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Einstrahlung nur eine Schwächung der Verbindung erzielt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Verbindung unter Verwendung der bekannten zahnärztlichen Hilfsmitteln erfolgt.