DE4404983A1

DE4404983A1 - Vorrichtung zur nichtmechanischen Bearbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzelkanälen mittels Laserstrahlung

Info

Publication number: DE4404983A1
Application number: DE4404983A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Phys Steiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1994-09-08

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine dentale Vorrichtung zur nichtmechanischen Bearbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzel kanälen unter Verwendung eines speziellen Justierkörpers, ein es flexiblen Kathetersystems mit starrem Teilstück, einer Spül vorrichtung, einer optischen Beobachtungseinheit und einer La serstrahlquelle mit angeschlossener Laserfaser.

Die in der Zahnheilkunde zur Bearbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzelkanälen verwendeten Methoden, Geräte und Vorrichtung en sind ausschließlich mechanischer Natur. Dabei werden K-Fei len, Hedstroem-Feilen oder Ultraschall-Feilen eingesetzt, die in direktem Kontakt mit dem Wurzelkanalgewebe Anwendung finden. Im Falle einer Handaufbereitung des Wurzelkanals mit diesen mechanischen Feilen wird die Kanaloberfläche mit einem soge nannten "Smear-Layer" überzogen, der die feinen Dentintubuli mit nekrotischem Wurzelkanalgewebe verstopft. Ein Zahn, der eine derartige endodontische Behandlung erfährt, sollte aber für die folgenden Füllschritte unbedingt frei von Pulpagewebe sein, zudem muß die Wurzelkanaloberfläche sauber und entsprech end geformt sein. Nur offene Dentintubuli können dann dauerhaft mit Füllmaterial abgedichtet werden, um eine Fluid- oder Mikro organismen-Transmission vom Wurzelkanal zur periodontalen Mem bran zu unterbinden. Dasselbe gilt auch für eine Versiegelung am apikalen Foramen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 25 46 687 ist ein mechanisches Zahnwurzelbearbeitungsinstrument in Form einer Rundfeile mit schraubenförmiger Scheide bekannt.

Ferner ist aus der Offenlegungsschrift DE 37 34 303 ein Set zur Aufbereitung von Wurzelkanälen in einem Zahn, sowie ein Fräser hierfür bekannt geworden. Das Set selbst besteht dabei aus Frä ser(n), Millernadel(n) und Hülse(n), die die freigelegten Wur zelkanaleingänge markieren und als Führungsmechanismus für die einzelnen Fräser dienen.

Des weiteren ist aus der Patentschrift DE 27 54 098 ein zahn ärztliches Instrument zur mechanischen Bearbeitung von Zahnwur zelkanälen bekannt.

Schließlich ist aus der Patentschrift US-5 180 304 eine Metho de zur Fusion des apikalen Foramens mit Hilfe eines Nd:YAG La sersystems bekannt geworden.

Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegt deshalb die Auf gabe zugrunde, neue und verbesserte Vorrichtungen zu einer nichtmechanischen Bearbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzel kanälen mittels einer gepulsten Laserstrahlquelle, einer Spül vorrichtung, einer optischen Beobachtungseinheit, eines Kathe tersystems und eines Justierkörpers bereitzustellen,welche für den Patienten eine wesentlich geringere Schmerzbelastung verur sachen, für den Arzt hingegen ein weitaus verbessertes und zu verlässigeres Behandlungsergebnis liefern.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur nichtmechanischen Be arbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzelkanälen unter Verwen dung einer Laserstrahlquelle, einer Spülvorrichtung, einer op tischen Beobachtungseinheit, eines Kathetersystems und eines Justierkörpers vorgeschlagen.

Die Vorrichtung besteht aus einem Justierkörper aus Metall oder Kunststoff, der vor Behandlungsbeginn auf die jeweilige Zahn oberfläche aufgesetzt wird und als Träger für ein starres Ka theterstück dient. Durch frei bewegliche Führungen, die das starre Katheterstück in seiner Behandlungsposition fixieren, läßt sich der zu behandelnde Wurzelkanal exakt ansteuern. Die Führungen übernehmen dabei für das kurze starre Katheterstück eine Art "Joy-Stick"-Funktion.

Das starre Katheterstück geht in einen flexiblen Katheter schlauch über mit denselben Querschnittsverhältnissen wie im starren distalen Endstück. An seinem proximalen Ende besitzt der Katheterschlauch Verzweigungsanschlüsse für die getrennte Zuführung einer optischen Laserfaser, für den Anschluß einer Einheit zum Spülen und/oder Absaugen und einer Zuführung bzw. den Anschluß einer optischen Beobachtungseinheit bestehend aus einer optischen Bildleitfaser mit Einzelpunkten, einer CCD-Ka mera für die Bildebene der optischen Bildleitfaser, einem Vi deomonitor zur Betrachtung des Bildes der optischen Bildleit faser und einer Kaltlichtquelle zur Beleuchtung des Wurzelka nalbereichs. Für alle getrennten Zuführungen sind im flexiblen Katheterschlauch bzw. im starren kurzen Katheterstück speziell ausgebildete Öffnungen bzw. Kanäle vorgesehen, die die einzeln en Komponenten der Laserstrahlquelle, der Spülvorrichtung und der optischen Beobachtungseinheit aufnehmen können.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 Schematische Darstellung der Vorrichtung zur nichtmecha nischen Bearbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzelkanä len bestehend aus Justierkörper, Katheter, Laserstrahl quelle mit optischer Laserfaser, Spül- und Absaugvorrich tung, optischer Beobachtungseinheit und Beleuchtungsein richtung,

Fig. 2 Querschnitt durch einen Justierkörper zur Bearbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzelkanälen,

Fig. 3 Querschnitt A-A durch ein starres Katheterstück bzw. ein en flexiblen Katheterschlauch,

Fig. 4-6 Verschiedene Ausführungsformen eines starren Katheter stücks bzw. eines flexiblen Katheterschlauchs im Quer schnitt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Vorrichtung zur nichtmechanischen Bearbeitung und Aufberei tung von Zahnwurzelkanälen ist in Fig. 1 schematisch darge stellt. Sie beinhaltet einen Justierkörper 1 aus Metall oder Kunststoff, ein kurzes starres Katheterstück 2 aus Metall oder Kunststoff, einen flexiblen Katheterschlauch 3 mit denselben Querschnittsverhältnissen wie im kurzen starren Katheterstück 2, einen mechanischen Verzweigungsanschluß 4 aus Kunststoff, eine optische Laserlichtfaser 5 mit angeschlossener Laser strahlquelle 6, eine Einheit 7 zum Spülen und gleichzeitigem Absaugen von Spülflüssigkeit über ein Leitungssystem 8, eine optische Bildleitfaser 9 mit Einzelbildpunkten, eine CCD-Kam eraeinheit 10 mit Okularanschluß an der optischen Bildleitfaser 9, einem Videomonitor 11 zur ermüdungsfreien Betrachtung des Bildes der optischen Bildleitfaser 9 und eine Kaltlichtquelle 12 mit zugehörigem Lichtleitfaserbündel 13 zur Betrachtung des zu behandelnden Zahnwurzelkanalbereichs.

Der Justierkörper 1 wird nach der Freilegung einer Zahnkavität 14 auf der Zahnoberfläche, d. h. auf der Zahnschmelzoberfläche, befestigt. Innerhalb des Justierkörpers 1 befinden sich in ge eigneter Anordnung Druckfedern 15, Druckplatten 16 und Kugel rollen oder Druckbolzen 17 aus Metall oder Kunststoff, so daß das kurze starre Katheterstück 2 wie durch eine Art "Joy-Stick" innerhalb der Zahnkavität 14 frei beweglich ist, aber in sein er Therapieposition zum Wurzelkanal 18 fixiert ist.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einen derartigen Justier körper 1 schematisch dargestellt. Die vier einzelnen Druckkör per-Einheiten sind hier in einer zueinander senkrechten Anord nung gestaltet.

Das kurze starre Katheterstück 2 ist in einzelne Kammern oder Lumen so unterteilt, daß die optische Lichtleitfaser 5, das Leitungssystem 8 der Einheit 7 zum Spülen und Absaugen, die op tische Bildleitfaser 9 und das Lichtleitfaserbündel 13 der Kaltlichtquelle 12 getrennt voneinander geführt bzw. angeord net sind.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt A-A aus Fig. 1 durch ein starres Katheterstück 2 bzw. durch den zugehörigen flexiblen Katheter schlauch 3. Er beinhaltet ein Lumen 19 für die optische Licht leitfaser 5, einen Kanal 20 zum Spülen mit Spülflüssigkeit aus der Einheit 7, Öffnungen 21 und 22 zum Absaugen der Spülflüs sigkeit und des nekrotischen Gewebes aus der Zahnkavität 14 über die Einheit 7, einen Hohlraum 23 für die optische Bild leitfaser 9 und ein Lumen 24 für das Lichtleitfaserbündel 13 der Kaltlichtquelle 12. Durch das zusätzliche Spülen des Endo dontiekanals 18 während der Wurzelkanalaufbereitung mit der op tischen Lichtleitfaser 5, die fest mit der Laserstrahlquelle 6 verbunden ist, wird möglicher Dentinschlamm optimal entfernt, so daß die feinen Dentinkanälchen 25 im Zahndentin des Wurzel kanals 18 sauber und offen bleiben. Die optische Lichtleitfa ser 5 wird dabei in dem Wurzelkanal 18 antegrad unter Laser emission vorgeschoben und die Pulpa durch nahezu athermische Ablation exstirpiert. Bei geeigneter Wahl der Pulsenergie und der Pulslänge der Laserstrahlung der Laserquelle 6 werden zu sätzlich in der Spülflüssigkeit laserinduzierte Stoßwellen er zeugt, die u. a. eine vollkommene Desinfektion des Wurzelkanals 18 durch Kavitationseffekte bewirken.

Durch Verwendung von optischen Lichtleitfasern 5 mit unter schiedlichen Kerndurchmessern kann so der Wurzelkanal 18 stu fenweise auf nichtmechanische Weise bis zur Füllung erweitert werden. Die Kerndurchmesser der optischen Lichtleitfaser 5 lie gen vorteilhaft bei 100-600 µm, so daß eine ausreichende Flexi bilität innerhalb des Wurzelkanals 18 gewährleistet bleibt. Als Laserstrahlquelle 6 dient vorteilhaft ein gepulster, fre quenzverdoppelter Cr:Al₂BeO₄ (Alexandrit)-Laser mit einer Wel lenlänge von 360-420 nm, ein gepulster, frequenzverdoppelter Er:YLF-Laser mit einer Wellenlänge von 425 nm oder ein gepul ster Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 308 nm. Bei ein em geringen OH⁻-Gehalt der optischen Lichtleitfaser 5 können auch gepulste Festkörper-Lasersysteme im Wellenlängenbereich von 1,85-2,16 µm, wie ein Tm:YAG-, Ho:YAG- oder Tm,Ho:Er:YLF- Laser, vorteilhaft Verwendung finden. Besteht die optische Lichtleitfaser 5 ferner aus einem Material, das Laserstrahlung im Wellenlängenbereich von 2,7-2,9 µm transmittiert, können zu dem als Laserstrahlquellen 6 Festkörper-Lasersysteme wie Er: YLF, Er:YAG oder Er:YSGG zur Anwendung kommen. Dies setzt je doch voraus, daß selbst bei einem geringen Kerndurchmesser der optischen Lichtleitfaser 5 von beispielsweise 100 µm ausreich end Pulsenergie transmittiert werden kann, um eine effektive Ablation des Wurzelkanalgewebes zu ermöglichen. Für die Wellen längenbereiche 1,85-2,16 µm bzw. 2,7-2,9 µm sind auch u. U. spezielle Spülflüssigkeiten erforderlich.

Nach erfolgter Aufbereitung des Wurzelkanals 18 wird die so entstandene Kavität gemäß der in der Offenlegungsschrift DE 40 30 734 dargestellten Vorrichtung hermetisch versiegelt. In den Fig. 4-6 sind weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen des kurzen starren Katheterstücks 2 bzw. des flexiblen Kathe therschlauchs 3 im Querschnitt dargestellt. Je nach Anwendungs fall besitzt das starre Katheterstück 2 bzw. der flexible Ka theterschlauch 3 unterschiedlich gestaltete Lumen 19-24 für die optische Lichtleitfaser 9, die Zuführung und das Absaugen der Spülflüssigkeit, die optische Bildleitfaser 9 und das Licht leitfaserbündel 13 der Kaltlichtquelle 12. Insbesondere zeigt Fig. 6 eine Ausführungsform des starren Katheterstücks 2 bzw. des flexiblen Katheterschlauchs 3, bei der in einem zusätzli chen Katheterkanal ein ultradünnes Endoskop 26 zur visuellen Inspektion des Wurzelkanals 18 vor Therapiebeginn und nach er folgter Wurzelkanalaufbereitung verwendet wird. Während der La seremission der Laserstrahlquelle 6 wird das Endoskop 26 ent sprechend weit retrograd gezogen, so daß es vor austretendem Ablationsmaterial oder laserinduzierten Stoßwellen optimal ge schützt wird. Einzelne optische Lichtleitfasern 27, die aus Quarzglas oder Kunststoff bestehen können, besitzen einen ge meinsamen Anschluß an die Kaltlichtquelle 12 und beleuchten ge trennt das Therapiefeld. Die Beleuchtung kann aber auch über das Endoskop 26 direkt erfolgen.

Ein ultradünnes Endoskop 26 besitzt beispielweise 3000 Einzel bildpunkte bzw. Einzelbildleiter bei einem Gesamtdurchmesser von lediglich 0,5 mm und farbgetreuer Bildübertragung. Eine miniaturisierte Spezialoptik am distalen Bildleiterende ermög licht eine Bildbetrachtung unter einem Blickwinkel von 70° mit einem Tiefenschärfenbereich von 2-10 mm und einer maximalen Auflösung von 200 Linien/mm.

Die Einheit 7 zum Spülen und gleichzeitigen Absaugen kann al ternativ auch durch ein Reservoir mit Zahnfüllmaterial ersetzt werden, so daß über das starre Katheterstück 2 bzw. den flexi blen Katheterschlauch 3 und die Kanäle 20-22 ein Wurzelkanal möglich ist. Die Auskristallisation des Füllmaterials innerhalb des Wurzelkanals 18 erfolgt dann ebenfalls mittels der optisch en Lichtleitfaser 5 gemäß der in der Offenlegungsschrift DE 40 30 734 dargestellten Vorrichtung.

Die in Fig. 4-6 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsfor men des starren Katheterstücks 2 bzw. des flexiblen Katheter schlauchs 3 stellen lediglich exemplarische Beispiele dar, be schränken die Erfindung jedoch nicht auf beliebig andere Kathe terquerschnitte und -ausführungsformen.

Claims

1. Vorrichtung zur nichtmechanischen Bearbeitung und Aufbereitung von Zahnwurzelkanälen mit einem Justierkörper, einem Katheter schlauch mit proximalen Verzweigungsanschlüssen und mit einem distalen starren kurzen Katheterstück, einer Einheit zum Spül en und gleichzeitigen Absaugen von Spülflüssigkeit, einer opti schen Bildleit- und Beobachtungseinheit, einer optischen Laser lichtleitfaser und einer gepulsten Laserstrahlquelle.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierkörper mit Druckfedern, Druckplatten und Kugelrollen oder Druckbolzen so ausgestattet ist, daß das kurze starre Ka theterstück am distalen Ende des Katheterschlauchs darin frei beweglich ist und beliebig in seiner Lage fixiert werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Druckmechanismen bestehend aus Druckfeder, Druckplatte und Ku gelrolle oder Druckbolzen innerhalb des Justierkörpers jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheterschlauch aus einem distalen starren Katheterteil und einem flexiblen proximalen Katheterteil mit Verzweigungsan schlüssen besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der distale starre Katheterteil in einzelne, voneinander getrennte Kammern oder Lumen unterteilt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kammern oder Lumen eine optische Lichtleitfaser, ein Leitungssystem zum Spülen und Absaugen von Spülflüssigkeit, eine optische Bildleitfaser und ein Lichtleitfaserbündel mit angeschlossener Kaltlichtquelle gleichzeitig, aber räumlich ge trennt voneinander, aufnehmen können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible proximale Katheterteil mit Verzweigungsanschlüssen dieselben Kammer- oder Lumen-Einteilungen wie das distale star re Katheterteil besitzt und formgerecht daran angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülflüssigkeit steriles destilliertes Wasser, Natriumhypo chlorit 0,5-2,5%, Zitronensäure 30-40%, EDTA-Lösung oder phy siologische Kochsalzlösung verwendet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bildleit- und Beobachtungseinheit aus einer optischen Bildleitfaser mit faseroptischen Einzelbildpunkten, einer CCD- Kamera und einem angeschlossenen Videomonitor besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dokumentation oder die Speicherung der Bilder der optischen Bildleit- und Beobachtungseinheit über einen Personalcomputer und einen Videoprinter erfolgt, die an die CCD-Kamera ange schlossen werden können.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Laserlichtfaser aus einer optischen Einzelglasfaser mit einem Kerndurchmesser von 50-800 µm besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelglasfaser aus optischem Quarzglasmaterial mit unter schiedlichem OH⁻-Anteil besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelglasfaser aus kristallinem Saphir, Fluoridglas oder Chal cogenidglas als Kernmaterial besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einzelglasfaser mit einem trennbaren Stecksystem fest mit der gepulsten Laserstrahlquelle verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gepulste Laserstrahlquelle ein gepulster Excimer-Laser oder ein gepulster Festkörper-Laser ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des gepulsten Excimer-Lasers 308 nm beträgt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gepulste Festkörper-Laser ein Lasersystem mit einem Laserkris tall aus Cr:Al₂BeO₄ (Alexandrit) mit einem fundamentalen Wellen längenbereich von 720-840 nm und einem frequenzverdoppelten Wellenlängenbereich von 360-420 nm ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gepulste Festkörper-Laser ein Lasersystem mit einem Laserkris tall aus Er,Tb:YLF mit einer fundamentalen Wellenlänge von 850 nm und einer frequenzverdoppelten Wellenlänge von 425 nm ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gepulste Festkörper-Laser ein Lasersystem mit einem Laserkris tall aus Cr:LiSAF mit einem fundamentalen Wellenlängenbereich von 750-1000 nm und einem frequenzverdoppelten Wellenlängen bereich von 375-500 nm oder ein Lasersystem mit einem Laserkri stall aus Cr:LiCAF mit einem fundamentalen Wellenlängenbereich von 700-900 nm und einem frequenzverdoppelten Wellenlängenbe reich von 350-450 nm ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gepulste Festkörper-Laser ein Lasersystem mit einem Laserkri stall aus Tm:YAG, Ho:YAG, Tm:YSGG, Ho:YSGG, Tm,Ho:YAG, Tm,Ho,Cr: YAG, Tm,Er,Cr:YAG, Tm:YAG, Tm,Er:YAG, Tm,Ho,Er;YLF, Nd,Er,Cr: YAG oder Er:YLF mit unterschiedlicher Dotierung der laserakti ven Atome des Laserkristalls und einem fundamentalen Wellenlän genbereich von 1,23-2,16 µm ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gepulste Festkörper-Laser ein Lasersystem mit einem Laserkri stall aus Er:YAG, Er,Cr:YAG, Er:YSGG, Er,Cr:YSGG, Er,Ho,Tm:YLF oder Er:YLF mit unterschiedlicher Dotierung der laseraktiven Atome des Laserkristalls und einem fundamentalen Wellenlängen bereich von 2,66-2,94 µm ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geeigneter Wahl der Pulsenergie und der Pulslänge der gepul sten Laserstrahlquelle und unter Verwendung einer geeigneten Spülflüssigkeit innerhalb der Zahnwurzelkavität laserinduzierte Stoßwellen erzeugt werden.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die laserinduzierten Stoßwellen innerhalb der Zahnkavität Kavita tionsblasen erzeugen, die eine Reinigung und gleichzeitige Des infizierung der Dentinkanälchen der Wurzelkanalkavität bewir ken.