DE3031249A1 - Verfahren und vorrichtung zum entdecken von karies. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum entdecken von karies.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entdecken von Karies
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in Zähnen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies bei Zähnen einer Person unter Verwendung sichtbarer Lumineszenz.
Zahnkaries oder Zahnverfall ist eine weit verbreitete und gut bekannte Art von Krankheit, die, wenn sie nicht richtig behandelt wird, zu einem Zusammenbruch der harten Strukturen der Zähne führt. Es wird angenommen, daß Zahnkaries hauptsächlich von der Wirkung Säure erzeugender Bakterien oder bestimmter Kohlenhydrate, insbesondere Zucker, verursacht wird. Wenn Zahnverfall entdeckt ist, kann er dadurch behandelt werden, daß der verfallene Bereich entfernt und die sich ergebende Höhlung mit Silber-Amalgam oder einem anderen inerten Füllungsmaterial gefüllt wird. Wenn Zahnkaries unbehandelt bleibt, kann sie die schließliche Zerstörung des Zahnes verursachen, ebenso eine Infektion oder einen Abszeß des Kiefers. Zahnverfall schreitet allmählich fort, beginnend außen am Zahnschmelz,und setzt sich zum Dentin fort.
In der Vergangenheit wurde Zahnkaries mit Hilfe zweier Techniken entdeckt, nämlich durch eine visuelle Untersuchung sowie durch die Verwendung von Röntgenstrahlen.
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Das Problem mit der visuellen Untersuchung liegt darin, daß es nicht immer möglich ist, das Vorhandensein von Karies durch einfaches Ansehen der Zähne festzustellen, insbesondere dann, wenn die Karies sehr klein oder in einem sehr frühen Zustand oder .in einem Bereich ist, wo sie nicht leicht zu sehen ist.Obwohl andererseits Röntgenstrahlen sich als eine sehr wirksame Art zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies und anderen Problemen oder Krankheiten der Zähne oder des Zahnfleisches gezeigt haben, hat man sich im Verlaufe der letzten Jahre große Gedanken um die möglicherweise schädigenden Effekte gemacht, die auftreten können, wenn Menschen einerRöntgenstrahlung unterworfen werden. Insbesondere ist die quantitative Beziehung zwischen niedrig dosierter Röntgenstrahlung und möglicherweise schädigenden Wirkungen, beispielsweise Krebs, nicht vollständig bekannt.
Angesichts der möglicherweise gefährlichen Wirkungen von Röntgenstrahlen scheint eine echte Notwendigkeit für eine neue Technik zu bestehen, um das Vorhandensein von Karies festzustellen, insbesondere für eine Technik, die die Notwendigkeit von Röntgenstrahlenuntersuchungen entweder beseitigen oder doch wesentlich vermindern kann.
In der Vergangenheit wurden Experimente durchgeführt, die zeigten, daß Zähne Lumineszenzerscheinungen ergeben, wenn sie von Licht angeregt sind. In einem Artikel von R.L.Hartles und A.G.Leaver, der in dem"Biochemistry Journal"1954 auf Seite 632-638 erschien, werden ausführlich die Ergebnisse bestimmter Experimente diskutiert, die durchgeführt wurden, um die lumineszenten Eigenschaften von Zähnen zu bestimmen, wenn sie einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt sind.
Andere bekannte Artikel, die sich mit den Lumineszenzeigenschaften von ultravioletter Strahlung ausgesetzten Zähnen befassen, sind ein Artikel von K.G.Hoerman und S.A.Mancewicz, der in "Oral Biology Journal" 1964, Band 9, Seite 517-534 erschien, sowie ein Artikel von den gleichen Verfassern,
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der in dem "Oral Biology Journal" 1964,Band 9, Se. te 535 bis 544 erschien.
In US-PS 2 437 916 (W.F.Greenwald) ist eine Technik zur Untersuchung von lebendem Gewebe beschrieben, bei dem das Gewebe mit einem Lichtstrahl erleuchtet und die Intensität des reflektierten Lichtes in bestimmten Wellenlängenbereichen gemessen wird, wobei ein lichtelektrisches Element und verschieden gefärbte Filter verwendet werden.
In US-PS 3 674 008 (C.C.Johnson) ist ein Instrument beschrieben, das quantitativ die optische Dichte eines durchleuchteten Körperabschnittes mißt. Das Instrument enthält einen steuerbaren Oszillator mit relativ niedriger Frequenz, der Pulse erzeugt, die durch eine erste expand-and-delay-Schaltung an eine Lichtquelle angelegt werden. Eine lichtleitende Quelle an einer Seite des Körperabschnittes und eine ähnliche Einrichtung koppelt die andere Seite des Körperabschnittes optisch an einen Lichtdetektor. Alternativ ist es auch möglich, daß die Lichtquelle und der Detektor direkt auf den Körperabschnitt aufgesetzt werden. Nach einer Kompensierung für Umgebungslicht wird der Ausgang des Detektors an eine sample-and-hold-Schaltung angekoppelt, die von dem steuerbaren Oszillator durch eine zweite expand-and-delay-Schaltung ausgelöst wird. Das in der sample-and-hold-Schaltung gespeicherte Signal ist zu der Durchlässigkeit proportional und wird in eine optische Anzeige der optischen Dichte mit Hilfe einer kalibrierten Anzeigeeinrichtung umgewandelt. Verfahren zur Verwendung dieses Instrumentes zur Diagnose werden diskutiert, ebenso weitere Anwendungen für Spektrofotometrische Bestimmungen.
in US-PS 3 963 019 (R.S.Quandt) ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung von Änderungen in der Körperchemie beschrieben, beispielsweise Glykemie, wobei bei Lichtstrahlen in und durch die wässrige Humor&l flüssigkeit des
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Auges des Patienten gestrahlt wird. Ein Analysator, der derart angeordnet ist, daß er den Strahl bei dessen Ausgang aus dem Auge des Patienten entdeckt, vergleicht die Wirkung der wässrigen Humoralflüssigkeit auf den Strahl mit einer Norm. Ein Übermaß oder ein Fehlen von Glukose in der wässrigen Humoralflüssigkeit erzeugt eine entsprechende positive oder negative Veränderung in dem austretenden Strahl und zeigt daher eine hyper- bzw. hypo-glycemie in der Körperchemie des untersuchten Patienten an.
In US-PS 4 029 085 (D.P.DeWitt et al) ist ein Verfahren zur Bestimmung der Bi1irubin-Konzentration in dem Blutserum einer Person aufgrund der Messung der Spektral reflexion der Haut beschrieben. Das beschriebene Verfahren bestimmt die Schwere von Gelbsucht, einer üblichen Neugeborenen-Bedingung, und ermöglicht die Bestimmung der Handlungsart, die nötig ist, um zu verhindern, daß der Bi1irubin-Wert so hoch wird, daß er Kernicterus verursacht, was zu einer Schädigung des Gehirnes führen kann. Das Verfahren verwendet die Messung der Reflexion der Haut innerhalb eines vorbestimmten Frequenzspektrums, insbesondere bei einer Anzahl von speziellen Wellenlängen in dem sichtbaren Abschnitt des Spektrums.
In "Medical an Biological engi neeri ng", Band 6, Nr.4, August 1968, Seiten 409-413, ist eine Technik zur Gewebebestimmung während einer Nadelpunktur durch Reflektions-Spektrophotometrie beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Technik zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in Zähnen zu schaffen.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Technik zur Bestimmung des Vorhandenseins von Karies in Zähnen zu schaffen, bei dem keine Röntgenstrahlen verwendet werden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Technik zur Entdeckung des Vorhandenseins von Karies in Zähnen zu schaffen» die nicht die Verwendung anderer möglicherweise schädigender Strahlung, beispielsweise ultravioletter Strahlung, benötigt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren dieser Art zu schaffen, das zuverlässig, kostengünstig und leicht zu verwenden ist. Darüber hinaus soll das Verfahren nicht die Verwendung von Röntgenstrahl-empfind!ichen Platten oder Filmen benötigen, sondern mit der Verwendung herkömmlicher fotographischer Filme und entsprechender optischer Filter auskommen. Dabei soll sichtbares Licht als Erregungsquelle und sichtbare Lumineszenz zur Untersuchung auf Karies verwendet werden.
Die Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß die sichtbaren Lumineszenzspektren von Karies und von nicht befallenen Bereichen eines Zahnes wesentlich voneinander verschieden sind, und daß insbesondere in bestimmten Bereichen des sichtbaren Spektrums die Intensität der Lumineszenz für Karies und für nicht befallene Zähne etwa gleich groß ist, während in anderen Bereichen des sichtbaren Spektrums die relative Intensität deutlich beim Vorhandensein von Karies ansteigt. Die Erfindung basiert ebenfalls auf der Entdeckung, daß die Emission von Amalgam und Metallen schwächer ist als die Emission von Karies in den Bereichen, in denen die Emission beim Vorhandensein von Karies ansteigt, und daß die relative Intensitätsänderung des Spektrums von Adaptic
geringer ist als die relative Intensitätsänderung bei nicht kariösen Bereichen in dem roten Abschnitt des Spektrums.
Schließlich wurde herausgefunden, daß die sichtbare Lumineszenz durch Verwendung sichtbaren Lichtes als Erregungsquelle
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, das auf den eben beschriebenen Entdeckungen beruht,und bei dem ein zu untersuchender Bereich mit einem Strahl monochromatischen Lichtes beleuchtet wird, bei dem die Intensität der sichtbaren Lumineszenzstrahlung bei einer Wellenlänge gemessen wird, bei der die Intensitätsabhängigkeit des Spektrums für Karies und nicht Karies etwa gleich ist, sowie bei einer Wellenlänge, bei der die Intensitätsabhängigkeit des Spektrums um einen meßbaren Wert beim Vorhandensein von Karies ansteigt, und bei dem ein dem Unterschied entsprechendes Signal angezeigt wird. Indem zuerst die Größe des Differenzsignals bestimmt wird, wenn ein Bereich beleuchtet wird, von dem bekannt ist, daß er nicht kariös ist, zeigt ein Ansteigen der Größe des Signales, wenn andere Bereiche untersucht werden, das Vorhandensein von Karies an.
Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, das auf den oben genannten Entdeckungen basiert, enthält eine Einrichtung zum Beleuchten eines zu untersuchenden Bereiches mit einem Strahl monochromatischen Lichtes, eine Einrichtung zur Messung der Intensität des emittierten Lichtes bei zwei Wellenlängen, wobei bei der ersten Wellenlänge die Intensitätsabhängigkeit des Spektrumes für Karies und nicht Karies etwa gleich ist, während bei der zweiten Wellenlänge die Intensitätsabhängigkeit des Spektrums beim Vorhandensein von Karies ansteigt, des weiteren eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signales, das dem Unterschied der beiden Intensitäten entspricht ,sowie eine Einrichtung zur Anzeige des Differenzsignals.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der
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Zeichnung.Auch andere Ausführungsformen können verwendet werden und Änderungen in der Konstruktion können durchgeführt werden, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird. Die folgende Beschreibung soll daher in keiner Weise begrenzend wirken. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung von Emissionsspektralmessungen, die an einem Bereich eines nicht kariösen menschlichen Zahnes durchgeführt wurden, der mit blauem Licht bei einer Wellenlänge von etwa 410+ 5nm
erregt wurde;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Emissionsspektralmessungen an dem gleichen Zahn wie in Fig.1 und mit dem gleichen Licht, aber an einem kariösen Bereich;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Differenz der Spektren Fig.1 und Fig.2;
Fig. 4 und 5 den Figuren 1 und 2 ähnliche Darstellungen für einen anderen Zahn;
Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen ähnlich Fig.3
für den in Fig.1 und 4 verwendeten Zahn,
mit einer Lichtquelle von 350nm;
und
Fig. 8 ein vereinfachtes Diagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in den Zähnen einer Person unter Verwendung sichtbarer Lumineszenz.
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Fig. 1 zeigt daher einen Graph von Emissionsspektralmessungen, die an einem gezogenen menschlichen Zahn T. durchgeführt wurden, der mit blauem Licht bei einer Wellenlänge von 410 + 5 nm in einem Zahnbereich erregt wurde, von dem bekannt war, daß er nicht kariös war.
In Fig. 2 ist ein Graph einer gleichen Messung an demselben Zahn mit den gleichen Lichtbedingungen in einem Zahnbereich dargestellt, von dem bekannt war, daß er Kariös war. Lumineszenzstrahlung von dem Zahn wurde in ein Abtastspektrometer zweiter Ordnung bei 500 nm gesammelt (Spex 1/4-meter scanning spectrometer blazed). Ein am Ausgang des Spektrometers angeordneter RCA 7265 (S-20) Sekundärelektronenvervielfacher maß die Intensität bei verschiedenen Wellenlängen. Der Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers war an einen Lock-iη-Rekorder angeschlossen, um das Spektrum anzuzeigen. Die Emissionsspektren waren unkorrigiert für die Spektralantwort des Systems. Die Intensitäten von beiden Bereichen waren vergleichbar in ihrer Größe, jedoch wurden die Spektren auf Λ bei der maximalen Intensität normiert.
Die Emissionsspektren von dem Zahnbereich ,der Karies enthielt (Fig.2), enthielten nicht mehr als einen 25%-Anteil von dem umgebenden Bereich. Die Intensitatsveranderungen der überprüften Zähne für Karies und nicht Karies waren typischerweise in einer einander entsprechenden Größenordnung.
Das Differenzspektrum zwischen den nicht befallenen und den befallenen Bereichen ist in"Fig.3 dargestellt. Die in die Augen springenden Merkmale der in den Fig.1 bis 3 dargestellten Daten liegen darin, daß die Kariesspektren nach
3C rot um etwa 200 A verschoben sind und in dem Bereich größerer Wellenlänge eine höhere Intensität besitzen als die von einem nicht kariösen Bereich ausgehenden Spektren. Die größte Differenz zwischen den Spektren von Karies und nicht Karies liegt in dem Bereich zwischen etwa 540 und 650 nm, wobei der größte Unterschied bei etwa 620 nm liegt. Andererseits ist in dem Bereich zwischen etwa 450 und 500 nm der
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Unterschied außerordentlich klein und etwa konstant. Weiterhin, wenn das Spektrum für Karies von dem Spektrum für nicht Karies getrennt wird, ist die relative Intensitätsänderung in dem roten Bereich des Spektrums (540 bis 650 nm) etwa 2 bis 4-mal größer als die Intensitätsänderung in dem blauen Bereich des Spektrums (420 bis 500 nm).
Graphen der Spektralmessungen der sichtbaren Emission für einen zweiten Zahn T~ in einem bekanntermaßen nicht kariösen und einem bekanntermaßen kariösen Bereich unter Verwendung der gleichen Ausrüstung wie oben, jedoch für die Spektralantwort des Detektorsystems korrigiert, sind in Fig.4 bzw.5 dargestellt.
Graphen der Differenzspektren für Zahn T1 und Zahn T„, die unter Verwendung der gleichen Ausrüstung wie bei den Graphen in Figur 1 bis 3, jedoch mit einer Lichtquelle von 350 nm anstelle von 410 nm erzielt wurden, sind in Fig.6 bzw. 7 dargestel1t.
Wie zu sehen ist, ist in jedem Fall die Intensität über einem kariösen Bereich wesentlich größer als die Intensitat für einen nicht kariösen Bereich im roten Abschnitt des Spektrums, und in jedem Fall gibt es einen Bereich in dem blauen Abschnitt des Spektrums, wo die Differenz zwischen befallenen und nicht befallenen Bereichen minimal ist.
Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies bei den Zähnen einer Person. Die Vorrichtung enthält eine Quelle 11 weißen Lichtes, beispielsweise eine Wolfram-Halogendrahtlampe, sowie ein enges Bandfilter 13. Die Lichtquelle könnte auch einen Laser enthalten. Die Lichtquelle 11 erhält ihre Energie von einer nicht dargestellten üblichen Energiequelle. Das enge Bandfilter 13 besitzt eine Bandbreite von weniger als etwa 30nm, vorzugsweise weniger als 10 nm, und ist derart ausgebildet, daß es Licht bei einer Wellenlänge Ί- 1 passieren läßt.
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Licht von der Quelle 11, das durch das Filter 13 hindurchgelangt, gelangt durch einen Unterbrecher (chopperH), der vorhandenes Umgebungslicht beseitigt, und wird dann in den Eingangsstrang 15 einer Fiberoptiksonde 17 eingeführt. Das in die Fiberoptiksonde 17 eintretende Licht tritt an deren Sondierende 19 aus und trifft auf einen Zahn T , tritt von dort wieder in das Sondierende 19 ein und wird aus der Fiberoptiksonde 17 durch die Ausgangsstränge 21 und 23 herausgeführt, die am gleichen Ende wie der Eingangsstrang 15 angeordnet sind.
Die Fiberoptiksonde 17 besteht grundsätzlich aus einem Bündel optischer Fasern. Der Durchmesser des Bündels liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3 mm. Die Fasern innerhalb des Bündels sind vorzugsweise zufällig angeordnet, um irgendwelche geometrischen Sammelwirkungen zu verringern. Die Fiberoptiksonde 17 kann eine nicht dargestellte Linse oder ein Li nsensystetr. an dem Sondierende enthalten, so daß ein berührungsfreies Sondieren durchgeführt werden kann, was die Untersuchung von Bereichen zwischen Zähnen oder anderen Bereichen erleichtert, die von direktem kontaktierenden Sondieren nicht leicht erreichbar sind.
Das aus dem Ausgangsstrang 21 heraustretende Licht gelangt durch ein enges Bandfilter 25 mit einer Bandbreite von weniger als 10 nm, das Licht bei einer Wellenlänge ^ 2 ^m s^ baren Spektrum hindurchtreten läßt, bei der die Intensität für Karies und nicht Karies konstant ist, und trifft auf einen Fotodekektor 27. Das von dem Ausgangsstrang 23 austretende Licht gelangt durch ein enges Bandfilter 29 mit einer Bandbreite von weniger als etwa 10 nm, das Licht bei einer Wellenlänge 2/ 3 "*m sichtbaren Spektrum hindurchtreten läßt, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt, und gelangt auf einen Fotodetektor 31.
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Der Wert von\ hängt zumindest teilweise von dem Wert von λ. ab. Wenn beispielsweise?- 410 nm ist, dann kannX, etwa 450 nm sein. Auch der Wert von X3 ist zumindest teilweise von ^,. abhängig. Wenn also ^v* 410 nm beträgt, kann 7\.3etwa 610 nm sein. Der Wert vonJV,- ist irgendeine Wellenlänge, die die Zähne dazu bringt, daß sie im sichtbaren Spektrum bei einer WeIlenlängeX~ Lumineszenz»abgeben, bei der die Intensität für Karies und nicht Karies konstant ist, und bei einer Wellenlänge1^,, bei der die Intensität meßbar bei Vorhandensein von Karies ansteigt. Die WeIlenlänge\,. liegt vorzugsweise eher im sichtbaren als im ultravioletten Bereich, um mögliche Gefährdungen durch ultraviolette Strahlung zu vermeiden. Die Fotodetektoren 27 und 31 sind herkömmliche Fotodetektoren mit einer maximalen Empfindlichkeit in den interessierenden Bereichen, nämlich bei WeIlenlänge%~ bzw.
Die Fotodetektoren 27 und 31 erzeugen jeweils ein elektrisches Ausgangssignal, dessen Größe S. und S- proportional zu der Intensität des einfallenden Lichtes ist. Die elektrischen Ausgangssignale der Fotodetektoren 27 und 31 werden jeweils in eine elektronische Schaltung 33 eingeführt, beispielsweise einen differenziellen Verriecelungsverstärker , der auf die Frequenz und Phase des Zerhackers 14 abgestimmt ist und ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, dessen Große S3 der DiffiSTenT'zwischen den beiden Ausgangssignal ens S. und S2 gleich ist. Die elektronische Schaltung 33 kann auch ein Differenzverstärker sein, der auf die Frequenz des Zerhackers 14 abgestimmt ist. Es scann auch auf den ZerhackerH verzichtet werden, wenn das Umgebungslicht um den zu sondierenden Bereich nicht in der interessierenden Wellenlänge liegt.
Der Ausgang der elektronischen Spaltung 33 ist mit einer Anzeigeeinheit 35 verbunden, die in der Form eines digitalen oder analogen Anzeigeinstrumentes oder einer optischen oder akkustischen Warneinrichtung sein kann, die dann betätigt wird, wenn das Differenzsignal S einen vorbestimmten
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Schwellenwert überschreitet. Die Anzeigeeinrichtung 35 kann direkt auf der Fiberoptiksonde 17 angeordnet sein. Die Lichtquelle 11, die Bandfilter 13, 25 und 29 und die Fotodetektoren 27 und 31 sind alle in einem lichtdichten Gehäuse 37 angeordnet. Beim Feststellen des Vorhandenseins von Karies mit der Erfindung werden zunächst die Sondensignale S. und S2 für einen Zahnbereich bestimmt, der nicht kariös ist. Irgendwelche Änderungen in der Differenz zwischen den beiden Signalen S1 und S2 zeigen dann an, daß Karies vorhanden ist.
In Praxis werden die Sondensignale S. und S2, die von einem nicht kariösen Zahnbereich erhalten werden, vorzugsweise auf 0 abgeglichen, das heißt S1- S2 auf 0 eingestellt, so daß irgendein Ansteigen von S2 eine unabgeglichene Bedingung oder ein Spannungssignal S^ erzeugt, das eine Größe größer als 0 besitzt. Dies macht es möglich, daß der Schwellenwert für ein Anzeigelicht oder einenAnzeigesummer gleich O ist. Die Signale S. und S2 können auf 0 eingestellt werden, mit Hilfe irgend einer bekannten Einrichtung, z.B. durch Einstellen der Grundspannungen der Fotodetektoren oder durch Hinzufügen von Schaltelementen, die notwendig sind, um die Anpassung der elektronischen Schaltung 33 zu ermöglichen.
Anstelle der Differenz zwischen den Signalen S1 und S2 kann auch das Verhältnis der Signale S1 und S2 verwendet werden, um die relative Änderung der Spektren zu bestimmen. Dies kann unter Verwendung irgend einer herkömmlichen Art einer Teilerschaltung erreicht werden.
Die relativen Größen der Sondensignale S1 und S2, die tatsächlich von einem nicht verfallenen Bereich eines menschlichen Zahnes, von Amalgam, von Adaptic
und von einem kariesbefallenen Abschnitt des gleichen Zahnes erhalten werden,wennA 1 410 nm,/^? 460nm und /K.~ 600nm ist, sind in der folgenden Tabelle dargestellt. In dieser Tabelle
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waren die Sondensignale S1 und S2für den nicht kariösen Bereich des Zahnes ausgeglichen und der gleiche Wert,durch Einstellen der Grundspannungen der Fotodetektoren;und die Werte der Sondensignale S. und S« für das Amalgam, für
Adaptic und für den kariösen Bereich
sind Werte nach derartigen Einstellungen.
Tabelle 1
Zahn Amalgam Adaptic Zahn nicht-kariös kariös
S1 - 200 mV S1 = 2 mV S1 = 200 mV S1 = 100 mV
S2 = 200 mV S2 = 1 mV S2 = 190 mV S2 = 200 mV
Sobald die Sondensignale S, und S2 in einem nicht kariösen Bereich ausgeglichen sind, ist der Unterschied zwischen S^ und S2, d.h. S^ - S2, etwa ein mV für Amalgam, etwa +1OmV für Adaptic
und etwa - 100 mV für einen kariösen Bereich. Daher kann ein kariöser Bereich klar von einem nicht kariösen Bereich, von Amalgam und von Adaptic
unterschieden werden. Es wurde herausgefunden, daß mit einer Ausgleichsgenauigkeit von etwa \% Karies von etwa 100 Mikron von nicht kariösen Bereichen getrennt werden kann, mit einem Signal-zu-Störungsverhältnis von größer als 1. Es wurde auch herausgefunden, daß Karies von einer Größe von 0,01 cm
zwischen Zähnen von dem Streulicht einer 1 cm Oberfläche festgestellt werden kann.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß sie nicht die Verwendung von Röntgenstrahlung und nicht die Verwendung von strahlungsempfindlichen Platten erfordert. Da die Anzeige von Karies auf der Differenz zwischen Signalen S, undS? und nicht auf der Intensität des Signales S2 beruht, verursachen irgendwelche Änderungen in dem von einer zu testen-
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den Region emittierten Licht, wie es z.B. durch Vergrößern
oder Verringern des Abstandes von der Sonde zu dem zu testen den Bereich verursacht ist, keine Änderung in der Differenz
der beiden Signale. Da darüber hinaus die Erregungsstrahlung sichtbares Licht ist, kann der von dieser Strahlung erleuchtete Zahn oder Zahnbereich leicht beobachtet werden.
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Claims (23)

Ansprüche
1. Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies bei den Zähnen einer Person, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) ein Bereich der zu untersuchenden Zähne wird mit einem Lichtstrahl erregt, der zumindest quasi monochromatisch ist;
b) die Intensität der von dem Bereich emittierten sichtbaren Lumineszenz wird bei zwei vorbestimmten Wellenlängen gemessen, wobei bei der einen Wellenlänge die Abhängigkeit der relativen Intensität von dem Spektrum für kariöse und nicht kariöse Bereiche etwa gleich ist, während bei der anderen Wellenlänge die Intensität meßbar bei dem Vorhandensein von Karies ansteigt, und
c) in Übereinstimmung mit diesen Messungen wird festgestellt, ob Karies vorhanden ist.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz der Intensitäten bei den beiden Wellenlängen in einem nicht kariösen Zahnbereich bestimmt wird und ein Ansteigen in der Differenz festgestellt wird, wenn andere Zahnbereiche erregt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Differenz zwischen den Intensitäten bei den beiden Wellenlängen entsprechendes Signal erzeugt und angezeigt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Differenz zwischen der Intensität bei einer Wellenlänge, wo die relative Intensitätsabhängigkeit des Spektrums für Karies und nicht Karies etwa gleich ist, und der Intensität bei einer Wellenlänge, wo die Intensitäten bei Vorhandensein von Karies ansteigen, proportionales Signal erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sichtbares Licht mit einer' Bandbreite von nicht mehr als etwa 30 nm verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sichtbares Licht in einem Bereich zwischen etwa 400 nm und etwa 700 nm verwendet wi rd.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der vorbestimmten Wellenlängen zwischen etwa 440 und 470 nm und die andere, zwischen etwa 560 und etwa 640 nm liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Intensitäten bei den zwei Wellenlängen in einem nicht kariösen Bereich bestimmt und
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ein Ansteigen in dem Verhältnis bei Erregen anderer Bereiche festgestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erregungslichtstrahl mit einer Wellenlänge zwischen etwa 350 und etwa 600 nm verwendet wird.
10.Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in den Zähnen einer Person, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Ein zu untersuchender Zahnbereich wird mit einem Strahl monochromatischen Lichtes bei einer Wellenlänge J\, 1 erregt;
b) Die Intensität der von dem Zahnbereich bei einer Wellenlänge^ und einer WeI lenlänge %? emittierten sichtbaren Lumineszenz wird gemessen;
c) Es wird ein Signal erzeugt, das der Intensität bei ^3 minus der Intensität bei/^p entspricht;
d) Dieses Signal wird angezeigt und
e) in Übereinstimmung mit diesem Signal wird bestimmt, ob Karies vorhanden ist, wobei
^P eine Wellenlänge ist, in der die relative Intensitätsabhängigkeit der Spektren für Karies und nicht Karies etwa gleich ist,"/^o eine Wellenlänge ist, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt und λ., eine Wellenlänge ist, die eine Emission von den Zähnen bei X^ un<^ ^-3 erzeugt.
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11. Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in den Zähnen einer Person, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens sch ritte:
a) Ein bekanntermaßen nicht kariöser Bereich der Zähne wird mit einem Strahl monochromatischen Lichtes erregt;
b) Die Intensität der Emission wird bei einer Wellenlänge, bei der die relative Intensitätsabhängigkeit der Spektren für Karies und nicht Karies etwa gleich ist, und bei einer Wellenlänge, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt, gemessen;
c) Ein der Differenz der beiden Intensitäten entsprechendes Signal wird angezeigt und
d) ein Ansteigen dieses Signales wird entdeckt, wenn andere Bereiche der Zähne erregt werden.
12. Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in einem Bereich eines menschlichen Zahnes, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Der Bereich wird mit Licht erregt;
b) Die Intensität der sichtbaren Luminiszenz von diesem Bereich wird bei einer Wellenlänge, in der die relative Intensitätsabhängigkeit der Spektren für Karies und nicht Karies etwa gleich ist,und bei einer Wellenlänge, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt, gemessen und
c) auf der Grundlage der Intensitätendifferenz bei den beiden Wellenlängen wird bestimmt, ob Karies vorhanden
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ist.
13,/ Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies bei den Zähnen einer Person, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
a) Eine Einrichtung zur Beleuchtung eines zu untersuchenden Bereiches mit einem Strahl monochromatischen Lichtes;
b) Eine Einrichtung zur Messung der Intensität der sichtbaren Luminiszenz von diesem Bereich bei einer Wellenlänge, bei der die relative Intensitätsabhängigkeit der Spektren für Karies und nicht Karies etwa gleich ist, und bei einer Wellenlänge, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt, und zur Erzeugung eines elektrischen Signales, dessen Ausgangswert der Intensität bei jeder Wellenlänge entspricht;
c) Eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signales, das der Differenz der beiden elektrischen Signale entspricht und
d) eine Einrichtung zur Anzeige des elektrischen Differenzs i gnals.
14. Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in den Zähnen einer Person, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche bis 12, gekennzeichnet durch:
a) Eine Quelle monochromatischen Lichtes zur Beleuchtung eines Bereiches;
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b) Ein Paar von Fotodetektoreinrichtungen zur Messung der Intensität des von dem Bereich emittierten Lichtes bei zwei verschiedenen Wellenlängen;
c) Eine Einrichtung zur übertragung von Licht von der Lichtquelle auf diesen Bereich und zur übertragung des emittierten Lichtes von dem Bereich auf die Fotodetektoreinrichtung;
d) Eine mit den Fotodetektoreinrichtungen verbundene Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, das der Differenz der Ausgangssignale der beiden Fotodetektoreinrichtungen entspricht und
e) eine Einrichtung zur Anzeige dieses Differenzsignals.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur übertragung von Licht auf den zu untersuchenden Bereich und zur übertragung von Licht von dem zu untersuchenden Bereich eine Fiberoptiksonde (17) enthält.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede fotoempfindliche Einrichtung einen Fotodetektor (27,31) sowie ein vor jedem Fotodetektor (25,31) angeordnetes enges Bandfilter (25,29) aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis .16, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle monochromatischen Lichtes eine Quelle (11) für weißes Licht .und ein enges Bandfilter (13) aufweist.
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18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung ein akkustisches Warnsignal ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Lampe
ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe auf der Sonde (17) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Meßeinrichtung ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16 und 18
bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die monochromatische Lichtquelle ein Laser ist.
23. Verfahren zum Feststellen des Vorhandenseins von Karies bei den Zähnen einer Person, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Ein Bereich des zu untersuchenden Zahnes wird mit
einem Lichtstrahl erregt, der zumindest quasi monochromatisch ist;
b) Ein Bild des von dem Bereich bei einer Wellenlänge
emittierten Lichtes, bei der die Intensität bei
Vorhandensein von Karies ansteigt, wird gebildet
und
c) das Bild wird auf einem Aufnahmemedium aufgezeichnet.
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