DE3924536A1

DE3924536A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrischen messen der laenge eines zahnwurzelkanals

Info

Publication number: DE3924536A1
Application number: DE19893924536
Authority: DE
Inventors: Axel Dr Voss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1991-02-14
Also published as: DE3924536C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Länge eines Zahnwurzelkanals durch Einführen einer Sonde in den Kanal und Messen der elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Sonde und einer an der Mundschleimhaut oder am Kanal eingang angelegten Gegenelektrode sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

In verschiedenen Fällen ist es erwünscht, ein einfaches, schnell durchzuführendes und sicheres Verfahren zur Mes sung der Länge eines Zahnwurzelkanals zur Verfügung zu haben. Ein derartiges Verfahren ermöglicht es beispiels weise dem Zahnarzt, die notwendigen Voruntersuchungen vor einer Wurzelkanalbehandlung mit einfachen Mitteln durch zuführen, sodaß der Wurzelkanal bis zu seiner engsten Stelle im Bereich der Wurzelspitze mit Wurzelfüllmaterial verschlossen werden kann, ohne Material über den Zahn hinaus in den Kieferknochen zu bringen oder totes Gewebe im Kanal zu belassen.

Mit dem angegebenen Verfahren ist es aber auch leicht möglich, Reihenuntersuchungen zu anderen als diagnosti schen oder therapeutischen Zwecken, beispielsweise zu statistischen Zwecken durchzuführen, um die Verteilung der Wurzelkanallänge abhängig vom Alter, vom Geschlecht oder von der Rasse zu ermitteln, da die Kanallänge nicht mit der äußeren Zahnlänge übereinstimmen muß. Solche Untersuchungen sind nützlich, um auf breiter Ebene Vor sorgemaßnahmen zu planen oder andere wissenschaftliche Untersuchungen durchzuführen.

Beim bisherigen Stande der Technik wurde die Länge des Zahnwurzelkanals im allgemeinen dadurch bestimmt, daß eine metallische Sonde in den Kanal eingeführt und der Zahn alsdann geröntgt wurde. Es ist bekannt, daß die Anwendung von Röntgenstrahlen wegen der damit verbundenen Strahlenbelastung auf ein Minimum reduziert werden soll.

Aue der DE-PS 30 18 568 sowie aue der DE-AS 21 34 435 ist bekannt, zur Bestimmung der Länge eines Zahnwurzelkanals die elektrische Impedanz eines Meßkreises, bestehend aus Elektrodensonde, Gewebewiderstand und einer Gegen elektrode an der Mundschleimhaut zu messen. Bei diesen Verfahren wird eine Sonde, beispielsweise ein nicht isolierter Draht oder eine Nadel in den Wurzelkanal ein geführt und beim Einführen fortlaufend der fließende Wechselstrom zwischen Sonde und Gegenelektrode an der Mundschleimhaut gemessen. Die Endpunktanzeige, also das Erreichen des tiefsten Wurzelkanalpunktes durch die Sondenspitze wird ermittelt, wenn der Strom einen vorher festgelegten Maximalwert oder der sich daraus ergebende Gesamtwiderstand einen vorher festgelegten Minimalwert erreicht. Verfahren dieser Art sind prinzipiell möglich, da durch umfangreiche Untersuchungen festgestellt wurde, daß die Impedanz an der Öffnung des Wurzelkanals bei vielen Patienten in der Größenordnung von etwa 6,5 kΩ liegt. Allerdings ist dieses Verfahren durch elektro chemische Prozesse an den Elektroden und durch anatomische Gegebenheiten des Zahnwurzelkanals mit einer gewissen Unsicherheit behaftet.

Desweiteren ist bekannt (J. Endod 9,97,1983), zur Messung der Länge eines Wurzelkanals eine Differenzmessung mittels einer bipolaren Meßelektrode auszuführen. Die Wurzelkanallänge wird bei diesem Verfahren bei der engsten Stelle des Kanals, also bei der höchsten Strom dichte, festgestellt. Nachteilig ist hierbei, daß die erforderlichen bipolaren Elektroden konstruktionsbedingt relativ breit sind, sodaß einige Wurzelkanäle nicht sondiert werden können. Schließlich versagt das Verfahren bei Wurzelkanälen mit mehreren Verengungen, bei denen folglich mehrere Stellen hoher Stromdichte angezeigt werden.

Da im Zahnwurzelkanal ein Strom näherungsweise nur ge richtet fließt - die den Kanal umgebenden Zahnhart substanzen haben einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand -, beim Austreten der Sonde aus dem Kanal ein Stromfluß aber ungehindert in alle Richtungen möglich ist, kann im Bereich der Kanalöffnung eine typische Impedanzänderung festgestellt und daraus wichtige Referenzpunkte im Bereich der Wurzelspitze lokalisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Messen der Länge eines Zahnwurzelkanals durch Einführen einer Sonde in den Kanal und Messen der elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Sonde und einer an der Mundschleimhaut oder am Kanaleingang angelegten Gegenelektrode dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Messung unabhängig von elektrochemischen Prozessen an den Elektroden und von individuellen Schwankungen der Zahn anatomie mit größter Genauigkeit durchführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die elektrische Leitfähigkeit oder eine äquivalente Größe in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe der Sonde gemessen und angezeigt oder aufgezeichnet wird. Bei entsprechenden Untersuchungen hat sich gezeigt, daß die Impedanz beim Eintauchen der Sonde zunächst annähernd gleich bleibt, sodann aber zur unteren Öffnung des Wurzelkanals abfällt und beim Austreten der Sondenspitze aus dem Zahn einen Minimalwert erreicht, der sich bei noch tieferem Ein dringen nicht mehr ändert. Ist in diesem Punkt die genaue Sondenlänge bekannt, so ergibt sich daraus zwangsläufig die Länge des zu messenden Wurzelkanals.

In aller Regel wird bei Ausführung des Verfahrens die elektrische Leitfähigkeit unter Anwendung eines sinus förmigen Wechselstroms geringer Frequenz (0,1-1 kHz) gemessen. Es ist aber auch möglich, stattdessen äqui valente Größen wie z. B. den elektrischen Strom oder den Spannungsverlauf zu erfassen.

Ale Elektrode kann wie bei den vorbekannten Verfahren ein isolierter oder nackter metallischer Draht, beispiels weise aus rostfreiem Stahl, Platin o. dgl. verwendet werden. Wesentlich ist beim vorgeschlagenen Verfahren, daß eine Möglichkeit besteht, die Länge des in den Wurzelkanal eingeführten Drahts nicht nur am Ende, sondern während des gesamten Einschiebevorgangs zu messen. Hierzu wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die folgende vorbekannten Merkmale aufweist:

- Eine nadelförmige Meßsonde,
- gegebenenfalls eine mit der Mundschleimhaut oder dem Kanaleingang zu verbindende Gegenelektrode,
- eine Wechselstromquelle,
- eine elektrische Strom-, Spannungs- oder Widerstands meßeinrichtung.

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meß sonde mit einem Wegaufnehmer verbunden ist.

In der vorstehenden Merkmalszusammenstellung ist an gegeben, daß die mit der Mundschleimhaut oder dem Kanal eingang zu verbindende Gegenelektrode nur gegebenenfalls vorhanden sein muß. Es rührt dies daher, daß die Messung auch mit höherfrequenten Strömen von beispielsweise 100 kHz oder mehr ausgeführt werden kann, wobei sich dann das Anlegen einer Gegenelektrode an die Mundschleimhaut erübrigt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Wegaufnehmer folgende Merkmale auf:

- eine auf den Zahn aufzulegende Referenzebene,
- einen höhenverstellbaren, mit der Sonde verbundenen Führungsschaft,
- eine mit dem Führungsschaft gekoppelte Längenmeß vorrichtung.

Die Längenmeßvorrichtung besteht vorzugsweise aus einer Lichtquelle und einem optischen Sensor. Als Sensor kommt eine Fotodiode, ein Fototransistor, eine Fotozelle o. dgl. in Betracht.

Um korrekte Messungen ausführen zu können, ist es wichtig, daß der Führungsschaft gegen Verdrehung um seinen Längsachse gesichert ist. Hierzu wird vor geschlagen, daß der Schaft entweder viereckig, sechseckig o.dgl. ausgeführt ist oder daß zwischen dem Schaft und dem Schaftlager eine Nut-und-Feder-Verbindung besteht. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Sonde oder eine damit verbundene elektrische Ableitung durch den Führungsschaft längsaxial hindurchgeführt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Gerätes,

Fig. 2 eine Meßsonde mit Wegaufnehmer, beides montiert über dem auszumessenden Zahn,

Fig. 3 eine typische Meßkurve, aus der die Länge des Zahnwurzelkanals abgeleitet werden kann.

Beim gewählten Ausführungsbeispiel der Meßschaltung steuert das Signal eines Sinusgenerators mit einer Frequenz von beispielsweise 1 kHz eine Konstantstrom quelle, die mittels eines Operationsverstärkers aufgebaut ist derart, daß ein konstanter Wechselstrom von 10 µA zwischen der im Zahnwurzelkanal befindlichen Sonde (1) und der an der Lippe des Probanden fixierten Gegen elektrode (2) fließt. Bei Verwendung von Wechselströmen höherer Frequenz (< 100 kHz) kann auf die Gegenelektrode verzichtet werden. Die Sonde ist derart ausgebildet, daß eine feine Stahlnadel, vorzugsweise ein zahnärztliches Wurzelkanalaufbereitungsinstrument, mit einem Isolierlack überzogen ist, wobei lediglich die Spitze leitfähig bleibt. Zwischen den beiden Elektroden befindet sich Gewebe der Gesichtsweichteile, des Kieferknochens und das Gewebe des Zahnwurzelkanals, das - falls es aufgrund einer Erkrankung zerfallen ist - durch einen Elektrolyten, vorzugsweise physiologische Kochsalzlösung, ersetzt wird. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Elektroden wird über eine Differenzverstärker hochohmig abgegriffen und verstärkt. Nach Gleichrichtung wird die entstandene Signalspannung mittels eines A/D-Wandlers digitalisiert und von einem Rechner (Mikrocomputer) verarbeitet.

In Fig. 2 ist neben der Lage der Sonde im Zahnwurzelkanal auch der Aufbau des Wegaufnehmersystems ersichtlich. Das Wegaufnehmersystem ist als Ganzes mit (3) bezeichnet. Es besteht im wesentlichen aus einer Referenzebene (4), die auf den zu messenden Zahn aufzulegen ist. Diese Referenzebene kann beispielsweise die Unterseite einer Platte (5) sein, welche aus isolierendem Werkstoff besteht. In der Platte (5) geführt ist ein höhenverstell barer Führungsschaft (6), an dessen unterem Ende (7) die Sonde (1) befestigt ist.

Am Führungsschaft (6) ist des weiteren ein kleiner Auslegerarm (8) befestigt, dessen freies Ende eine Fassung (9) für eine Lichtquelle (10) trägt. Als Licht quelle kommt beispielsweise eine Leuchtdiode in Betracht.

Auf der Oberseite der Platte (5) ist ein optischer Sensor (11), beispielsweise ein Fototransistor, angeordnet. Der elektrische Anschluß des optischen Sensors ist bei (12), der elektrische Anschluß der Lichtquelle (10) bei (13) und die elektrische Ableitung der Sonde (1) bei (14) angedeutet.

Wird mit dem Einschieben der Sonde in den Wurzelkanal begonnen, so befindet sich der Führungsschaft in einer Position weitgehend außerhalb des Zahnes weit über der Platte (5). Die Lichtquelle (10) damit ist zunächst weit vom optischen Sensor (11) entfernt, sodaß deren Beleuch tungsstärke gering ist. Je mehr die Sonde in den Zahn wurzelkanal eingeschoben wird, umso mehr rückt der Schaft und damit auch die Lichtquelle nach unten und umso größer wird die Beleuchtung des optischen Sensors. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Aufnahme des Weges möglich, den die Sonde im Inneren des Zahnwurzelkanals zurücklegt.

Der Meßvorgang selbst läuft folgendermaßen ab: Nach Befestigung der Gegenelektrode an der Lippe wird der Wegaufnehmer auf dem Zahn fixiert. Das Rechnerprogramm wird gestartet. Während nun die Sonde langsam in den Zahnwurzelkanal vorgeschoben wird, werden die Datenpaare der Signale von Impedanz und Eintauchtiefe vom Rechner gespeichert und in einem Koordinatensystem graphisch auf der Ausgabeeinheit, einem Monitor, dargestellt, wobei auf der Abszisse die Eintauchtiefe, auf der Ordinate die Impedanz wiedergegeben werden kann. Die Sonde wird soweit vorgeschoben, bis sich die Impedanz nicht mehr ändert.

Die gemessene Impedanz der Stromstrecke zwischen den beiden Elektroden nimmt bei Annäherung der Sonde an die Wurzelspitze ab. Da die Impedanzänderung an der engsten Stelle des Kanals im Bereich der Wurzelspitze am größten ist, bei Verlassen der Sondenspitze aus dem Zahn die Impedanz konstant ist, entsteht eine typische Meßkurve wie in Fig. 3 dargestellt. Der Impedanzgradient erreicht an der engsten Stelle des Kanals die größte Änderung (Punkt A); die Kurve geht in eine Horizontale über, sobald die Sondenspitze den Zahn verläßt, an dieser Stelle (Punkt B) befindet sich die Zahnwurzelkanal öffnung. Durch Wiederholungen der Messung können auf dem Monitor mehrere Meßkurven überlagert werden und so das Meßergebnis überprüft werden. Meßfehler, z. B. durch Leck ströme, werden sofort erkannt, sobald eine typische Meß kurve nicht erzielbar ist. Die aus den typischen Kurven ermittelten Punkte A und B werden auf dem Monitor markiert und danach vom Rechner als metrische Werte, als absolute Distanz zur Referenzebene ausgegeben.

Bezugszeichenliste:

1 Sonde
2 Gegenelektrode
3 Wegaufnehmersystem
4 Referenzebene
5 Platte
6 Führungsschaft
7 unteres Ende von (6)
8 Auslegerarm
9 Fassung
10 Lichtquelle
11 optischer Sensor
12 elektrischer Anschluß des Sensors (11)
13 elektrischer Anschluß der Lichtquelle (12)
14 elektrischer Anschluß der Sonde (1)

Claims

1. Verfahren zum Messen der Länge eines Zahnwurzelkanals durch Einführen einer Sonde in den Kanal und Messen der elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Sonde und einer an der Mundschleimhaut oder am Kanaleingang angelegten Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit oder eine äquiva lente Größe in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe der Sonde gemessen und angezeigt oder aufgezeichnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch schrittweise Messung der Beziehung zwischen Eintauchtiefe und Leitfähigkeit.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kontinuierliche Messung der Beziehung zwischen Eintauchtiefe und Leitfähigkeit.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit

- einer nadelförmigen Meßsonde (1) ,
- gegebenenfalls einer mit der Mundschleimhaut oder dem Kanaleingang zu verbindenden Gegenelektrode (2),
- einer Wechselstromquelle,
- einer elektrischen Strom-, Spannungs- oder Wider standsmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (1) mit einem Wegaufnehmer (3) ver bunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (3) folgende Merkmale aufweist:

- eine auf den Zahn aufzulegende Referenzebene (4),
- einen höhenverstellbaren, mit der Sonde (1) verbun denen Führungsschaft (6),
- eine mit dem Führungsschaft (6) gekoppelte Längen meßvorrichtung (10, 11).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenmeßvorrichtung aus einer Lichtquelle (10) und einem optischen Sensor (11) besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschaft (6) gegen Verdrehung um seine Längsachse gesichert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) oder eine damit verbundene elektri sche Ableitung durch den Führungsschaft (6) längsaxial nach außen geführt ist.