DE3031249C2

DE3031249C2 - Vorrichtung zum Entdecken von Karies und Anwendung dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE3031249C2
Application number: DE3031249A
Authority: DE
Inventors: Robert R. Bronx N.Y. Alfano
Original assignee: Philips Medical Systems Inc
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1979-08-20
Filing date: 1980-08-19
Publication date: 1986-11-06
Also published as: GB2058343A; FR2463608A1; DE3031249A1; GB2058343B; CA1161120A; FR2463608B1; US4290433A; JPS5640137A; NL8004712A

Description

a) ein bekanntermaßen nicht kariöser Bereich der Zähne wird mit dem Licht erregt;

b) die intensität der Emission wird bei einer Wellenlänge, bei der die relative Intensitätcabhängigkek der Spektren für Karies und Nichtkaiies 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 erzeugt;

d) ein Ansteigen dieses Signals wird entdeckt, wenn andere Bereiche der Zähne erregt werden.

23. Anwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Feststellen des Vorhandenseins von Karies in einem Bereich eines menschlichen Zahnes, wobei der Bereich mit Licht erregt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschiitte:

a) die Intensität der sichtbaren Lumineszenz von diesem Bereich wird bei einer Wellenlänge, in der die relative Intensitätsabhängigkeit der Spektren für Karies und Nichtkaries etwa gleich ist, und bei einer Wellenlänge, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt, gemessen;

b) auf der Grundlage der Intensitätsdifferenz bei den beiden Wellenlängen wird bestimmt, ob Karies vorhanden ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies bei Zähnen einer Person, mit einer Einrichtung zur Beleuchtung eines zu untersuchenden Zahnbereichs mit einem Strahl monochromatischen Lichts.

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 v.rni 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.

Das Problem mit der visuellen Untersuchung liegt darn, diü es nicht immer möglich ist, das Vorhandensein von Karies durjh 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 leicin 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 einer Röntgenstrahlung 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 Röntgenstrahluntersuchungen entweder beseitigen oder doch wesentlich vermindern kanu.

Es ist bereits ein? Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 26 53 264). Zur Anwendung dieser Vorrichtung müssen die zu untersuchenden Zähne mit einem fluoreszenzfähigen Stoff versehen werden, von dem bekannt ist. daß er auf kranken Zähnen oder Zahnbereichen besser haftet. Das Vorhandensein der

Fluoreszenz wird mit dem Auge festgestellt. Bei dieser Vorrichtung ist es erforderlich, den Zahn mit einem Fremdstoff zu benetzen. Darüber hinaus ist die tatsächliche Möglichkeit der Feststellung von Karies durch die visuelle Auswertung stark beeinträchtigt.

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, umd die lumineszenten Eigenschaften von Zähnen zu bestimmen, wenn sei 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 ίο und S.A. Mancewicz.de- in »Oral Biology Journal« 1964, Band 9. Seite 517—534 erschien, sowie ein Artikel von den gleichen Verfassern, der in dem »Oral Biology Journal« 1964, Band 9, Seite 535 bis 544 erschien.

In US-PS 24 37 916(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 36 74 008 (CC. Johnson) ist ein Instrument beschrieben, das quantitativ die optische Dichte eines durchleuchteten Körperabschnittes mißt. Das Instrument enthält einen steuerbaren Oszillator mit relativ niedri-^Oi£f Frequenz, der Pulse erzeugt, die durch eine erste sxⁿsnd-snd-de!:*^v-Schi*!t^|jn^cf ?.r> ?inc Lich*ⁿM<?!'p anpelept 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-andhold-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 Spektrofotometrisehe Bestimmungen.

In US-PS 39 63 019 (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 H umoralflüssigkeit des 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 Humoralflijssigkeit auf den Strahl mit einer Norm. Ein Übermaß oder ein Fehlen von Glukose in der wäßrigen Humoralflijssigkeit 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 40 29 85 (D. P. DeWitt et al) ist ein Verfahren zur Bestimmung der Bilirubin-Konzentration in dem Blutserum einer Person aufgrund der Messung der Spektralreflexion 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 Bilirubin-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 engineering«. 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 Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zu untersuchenden Zähne nicht durch Fremdstoffe vorbehandelt werden müssen, bei der keine schädlichen Strahlen verwendet werden und bei dem die Ablesegenauigkeit verbessert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung nach dem Anspruch ! sowie eine Vorrichtung nach dem Anspruch 2 vorgesehen.

Die Erfindung schlägt ebenfalls die Anwendung einer derartigen Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von Kaiies vor, wobei der zu untersuchende Zahnbereich mit einem zumindest quasichromati^hcn Lichtstrahl erregt wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

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 Entdekcung, 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 erreicht werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung von Emissionsspektralmessungen, die an einem Bereich eines nicht kariö-&5 sen menschlichen Zahnes durchgeführt wurden, der mit blauem Licht bei einer Wellenlänge von etwa 410 ± 5 nm erregt wurde;

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Emissionsspektralmessungen an dem gleichen Zahn wie in F i g. 1 und mit dem gleichen Licht, aber an einem kariösen Bereich:

(·' i g. 3 cine graphische Darstellung der Differenz der Spektren F i g. 1 und F i g. 2;

Fi g. 4 und 5 den Fig. 1 und 2 ähnliche Darstellungen für einen anderen Zahn;

F i g. 6 und .' graphische Darstellungen ähnliche F i g. 3 für den in F i g. I und 4 verwendeten Zahn, mit einer Lichtquelle von 350 nm; und

F i g. 8 ein vereinfachtes Diagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Graph von Emissionsspektralmessungen, die an einem gezogenen menschlichen Zahn 7Ί de; :hgeführt wurden, der mit blauem Licht bei einer Wellenlänge von 410 ± 5 nm in einem Zahnbereich erregt wtirchc, 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 'Aimeter 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-in-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 1 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 Intensitätsveränderungen der überprüften Zähne für Karies und nicht Karies waren typischerweise in einer einander entsprechenden Größenordnung.

Das Differenzspektrum zwischen den nicht befallenen und dem befallenen Bereichen ist in F i g. 3 dargestellt. Die in die Augen springenden Merkmale der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Daten liegen darin, daß die Kariesspektren nach rot um etwa 200 Ä verschoben sind und in dem Bereich größerer Wellenlänge eine höhere Intensität besitzen als die von einem nicht kariösen Bereich ausgehenden Spektren. Die größte Differenz /wischen 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 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 4mal größer als die Intensitätsänderung in dem blauen Bereich des Spektrums (420 bis 500nm).

Graphen der Spektralmessungen der sichtbaren Emission für einen zweiten Zahn Ti in einem bekannterma-Ben nicht kariösen und einem bekanntermaßen kariösen Bereich unter Verwendung der gleichen Ausrüstung wie oben, jedoch für die Spektralantwort des Detektorsystems korrigiert, sind in F i g. 4 bzw. 5 dargestellt.

Graphen der Differenzspektren für Zahn T₁ und Zahn T2, die unter Verwendung der gleichen Ausrüstung wie bei den Graphen in Fig. 1 bis 3, jedoch mit einer Lichtquelle von 350 nm anstelle von 410 nm erzielt wurden, sind in F i g. 6 bzw. 7 dargestellt.

Wie zu sehen ist, ist in jedem Fall die Intensität über einem kariösen Bereich wesentlich größer als die Intensität 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.

F i g. 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 30 nm, vorzugsweise weniger als 10 nm, und ist derart ausgebildet, daß es Licht bei einer Wellenlänge Ä\ passieren läßt.

Licht von der Quelle 11, das durch das Filter 13 hindurchgelangt, durch einen Unterbrecher (chopper 14), 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 Ts, 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 04 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 Linsensystem an dem Sondierende 19 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 Ai im sichtbaren Spektrum hindurchtreten läßt, bei der die Intensität für Karies und nicht Karies konstant ist, und trifft auf einen Fotodetektor 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 A3 im sichtbaren Spektrum hindurchtreten läßt, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt, und gelangt auf einen Fotodetektor 31.

Der Wert von Ar hängt zumindest teilweise von dem Wert von A\ ab. Wenn beispielsweise A\ 410 nm ist, dann kann Λ2 etwa 450 nm sein. Auch der Wert von Λ3 ist zumindest teilweise von λ\ abhängig. Wenn also λ\ 410 nm beträgt, kann A3 etwa 610 nm sein. Der Wert von A\ ist irgendeine Wellenlänge, die die Zähne dazu bringt, daß sie im sichtbaren Spektrum bei einer Wellenlänge A2 Lumineszenz abgeben, bei der die Intensität für Karies und nicht Karies konstant ist, und bei einer Wellenlänge A3, bei der die Intensität meßbar bei Vorhandensein von Karies ansteigt Die Wellenlänge A\ liegt vorzugsweise eher im sichtbaren als im ultravioletten Bereich, um

mögliche Gefährdungen durch ultraviolette Strahlung zu vermeiden. Die Fotodetektoren 27 und 31 sind herkömmliche Fotodektoren mit einer maximalen Empfindlichkeit in den interessierenden Bereichen, nämlich bei Wellenlänge /i₂ bzw. A3.

Die Fotodetektoren 27 und 31 erzeugen jeweils ein elektrisches Ausgangssignal, dessen Größe Si und S₂ 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 differenziellcn Verriegelungsverstärker, der auf die Frequenz und Phase des Zerhackers 14 abgestimmt ist und ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe S₃ der Differenz zwischen den beiden Ausgangssignalen Si und S₂ gleich ist. Die elektronische Schaltung 33 kann auch ein Differenzverstärker sein, der auf die Frequenz des Zerhackers 14 abgestimmt ist. Es kann auch dem Zerhacker 14 verzichtet werden, wenn das Umgebungslichi um den zu sondierenden Bereich nicht in der interessierenden Wellenlänge liegt.

Der Ausgang der elektronischen Schaltung 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 Sj einen vorbestimmten 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 Si und S₂ für einen Zahnbereich bestimmt, der nicht kariös ist. Irgenwelche Änderungen in der Differenz zwischen den beiden Signalen Si 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 Si-S₂ auf 0 eingestellt, so daß irgendein Ansteigen von S₂ eine unabgeglichene Bedingung oder ein Spannungssignal S3 erzeugt, das eine Größe größer als 0 besitzt. Dies macht es möglich, daß der Schwellenwert für ein Anzeigelicht oder einen Anzeigesummer gleich 0 ist. Die Signale Si 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 Si und S₂ kann auch das Verhältnis der Signale Si 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 Sondersignale Si 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, wenn A\ 410 nm, /?₂ 460 nm und A3 600 nm ist, sind in der folgenden Tabelle dargestellt. In dieser Tabelle waren die Sondensignale Si und S₂ für den nicht kariösen Bereich des Zahnes ausgeglichen und der gleiche Wert, durch Einstellen der Grundspannungen der Fotodetektoren, und die Werte der Sondersignalc Si und S₂ für das Amalgam, für Adaptic und für den kariösen Bereich sind Werte nach derartigen Einstellungen.

1txuciic ι

Zahn Amalgam Adapiic Zahn

nicht-kariös kariös

51 = 200 mV S₁ = 2 mV S, = 200 mV S, = 100 mV

5₂ = 200 mV S₂ = 1 mV S₂ = 190 mV S₂ = 200 mV

Sobald die Sondensignale Si und S₂ in einem nicht kariösen Bereich ausgeglichen sind, ist der Unterschied zwischen Si und S₂. d.h. Si-S₂, etwa 1 mV für Amalgam, etwa +1OmV für Adaptic und etwa — 100mV 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 1% 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 cm² zwischen Zähnen von dem Streulicht einer 1 cm² 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 Si und S₂ und nicht auf der Intensität des Signales S₂ beruht, verursachen irgendwelche Änderungen in dem von einer zu testenden Region emittierten Licht, wie es z. B. durch Vergrößern oder Verringern des Abstandes von der Sonde zu dem zu testenden 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies bei den Zähnen einer Person, mit einer Einrichtung zur Beleuchtung eines zu untersuchenden Zahnbereiches mit einem Strahl monochromatischen Lichtes, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung zur Messung der Intensität der sichtbaren Lumineszenz von diesem Bereich bei einer Wellenlänge, bei der die relative Intensitätsabhängigkeit der Spektren für Karies und Nichtkarie-· etwa gleich ist, und bei einer Wellenlänge, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt, und

ίο zur Erzeugung eines elektrischen Signales, dessen Ausgangswert der Intensität bei jeder Wellenlänge

entspricht:

b) eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signales, das der Differenz der beiden elektrischen Signale entspricht und

c) eine Einrichtung zur Anzeige des elektrischen Dirferenzsignals.

2. Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies bei den Zähnen einer Person mit einer Quelle monochromatischen Lichtes zur Beleuchtung eines Zahnbereiches, gekennzeichnet durch:

a) ein Paar von Fotodetektoreinrichtungen zur Messung der Intensität des von dem Bereich emittierten Lidbtss bei zwei verschiedenen Wellenlängen;

b) eine Einrichtung zur Übertragung von Licht von der Lichtquelle auf diesen Bereich und zur Übertragung des emittierten Lichtes von dem Bereich auf die Fotodetektoreinrichtung;

c) eine mit den Fotodetektoreinrichtungen verbundene Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, das der Differenz der Ausgangssignale der beiden Fotodetektoreinrichtungen entspricht und

d) eine Einrichtung zur Anzeige dieses Differenzsignals.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertragung von Licht auf den zu untersuchenden Bereich und zur Übertragung von Licht von dem zu untersuchenden Bereich eines Fiberoptiksonde (17) enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede fotoempfindliche Einrichtung einen Fotodetektor (27, 31) sowie ein vor jedem Fotodetektor (27, 31) angeordnetes enges Bandfilter (25,29) atuweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle monochromatischen Lichtes eine Quelle (11 j "iir weißes Licht und ein enges Bandfilter (13) aufweist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung ein akustisches Warnsignal ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Lampe ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe auf der Sonde (17) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Meßeinrichtung ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die monochromatische Lichtquelle ein Laser ist.

11. Anwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Feststellen des Vorhandenseins von Karies, wobei der zu untersuchende Zahnbereich mit einem zumindest quasi chromatischen Lichtstrahl erregt wird.

12. Anwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der von dem Bereich emittierten sichtbaren Lumineszenz bei zwei vorbestimmten Wellenlängen gemessen wird, 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 daß in Übereinstimmung mit diesen Messungen festgestellt wird, ob Karies vorhanden ist.

13. Anwendung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Intensitäten bei den beiden Wellenlängen in einem nicht kariösen Zahnbereich bestimmt und ein Ansteigen in der Differenz festgestellt wird, wenn andere Zahnbereiche erregt werden.

14. Anwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Differenz zwischen den Intensitäten bei den beiden Wellenlängen entsprechendes Signal erzeugt und angezeigt wird.

15. Anwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Differenz zwischen der Intensität bei einer Wellenlänge, wo die relative Intensitätsabhängigkeit des Spektrums für Karies und Nichtkaries etwa gleich ist, und der Intensität bei einer Wellenlänge, wo die Intensitäten bei Vorhandensein von Karies ansteigen, proportionales Signal erzeugt wird.

16. Anwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sichtbares Licht mit einer Bandbreite von nicht mehr als etwa 30 nm verwendet wird.

17. Anwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sichtbares Licht in einem Bereich zwischen etwa 400 nm und etwa 700 nm verwendet wird.

18. Anwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, 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.

19. Anwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Intensitäten bei den zwei Wellenlängen in einem nicht kariösen Bereich bestimmt und ein Ansteigen in dem Verhältnis bei Erregen anderer Bereiche festgestellt wird.

20. Anwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erregungslichtstrahl mit einer Wellenlänge zwischen etwa 350 und etwa 600 nm verwendet wird.

21. Anwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Feststellen des Vorhandenseins von Karies, wobei ein zu untersuchender Zahnbereich mit einem Strahl monochromatischen Lichtes bei einer W2Üenlänge A\ erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der von dem Zahnbereich bei einer Wellenlänge A₁ und einer Wellenlänge Az emittierten sichtbaren Lumineszenz gemessen, ein der Intensität bei A₃ minus der Intensität bei A₂ entsprechendes Signal erzeugt, dieses Signal angezeigt und in Übereinstimmung mit diesem Signal bestimmt wird, ob Karies vorhanden ist, wobei A₂ eine Wellenlänge ist.

in der die relative Intensitätsabhängigkeit der Spektren für Karies und Nichtkaries etwa gleich ist, Aj eine Wellenlänge ist, bei der die Intensität bei Vorhandensein von Karies ansteigt und A, eine Wellenlänge ist, die eine Emission von den Zähnen bei A? und A3 erzeugt.

22. Anwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Feststellung des Vorhandenseins von Karies in den Zähnen einer Person, wobei ein Strahl monochromatischen Lichter· verwendet wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: