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Die
vorliegende Erfindung hat ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur
Messung der Ermüdung
eines zahnärztlichen
Instruments zum Gegenstand, die es gestatten, die Ermüdung eines
zahnärztlichen
Instruments zu messen, das für
die endodontische Behandlung eingesetzt wird.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung die bei Zahnwurzelbehandlungen verwendeten
zahnärztlichen
Instrumente. Diese Wurzelbehandlungen, endodontische Behandlungen
genannt, werden zunehmend durch eine mechanisierte und automatisierte
Werkzeugausrüstung
realisiert. Noch vor einigen Jahren griff der praktische Arzt mit
dem Verfahren von Kräften
im Gleichgewicht bzw. dem Verfahren von Roanne auf eine Serie manueller
Feilen zurück,
die er mit alternierenden Dreh- und Axialbewegungen im Wurzelkanal
einsetzte. Heute setzt der Zahnarzt zunehmend drehbare Feilen ein,
die in einer Reihe verschiedener Grössen verfügbar sind und bei kontinuierlicher
Rotation eingesetzt werden. Diese in einer definierten Reihenfolge
eingesetzte Folge von Feilen erlaubt es, den Wurzelkanal unter Berücksichtigung
des ursprünglichen
Kanalverlaufs in minimaler Zeit zu reinigen, wobei die Grundsätze der
Endodontie beachtet werden. Um diese Ziele zu erreichen, werden die
Feilen hergestellt, indem auf eine äusserst elastische Nickel-Titan-Legierung zurückgegriffen
wird, was eine Krümmung
dieser Instrumente beim Einsatz ermöglicht, wobei sich die Krümmung an
den zu behandelnden Wurzelkanal anpassen kann. Diese Forderung nach
einer Biegsamkeit des zahnärztlichen
Instruments führt
aber zu Schwierigkeiten beim eingesetzten Material und damit bei
der Lebensdauer der zahnärztlichen Instrumente.
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Die
Sicherheit beim Einsatz dieser Instrumente ist sehr relativ und
hängt von
einer gewissen Anzahl von Parametern ab, insbesondere der Ausbildung
des Zahnarztes, der Qualität
des Zahnbeins, der Schwierigkeit der Behandlung und selbstverständlich den
Einsatzbedingungen der Instrumente. Dieser letzte Punkt ist für die Herstellung
der Feilen wichtig. Die Einsatzbedingungen sind mit der Drehgeschwindigkeit,
mit dem Druck, der im Kanal ausgeübt wird; mit der Grösse des
Instruments und ganz sicher mit der Einsatzdauer der Feile verbunden.
Ein Instrument, das zu lange sowohl einer Dreh- als auch einer Biegebeanspruchung
ausgesetzt wird, läuft
Gefahr zu brechen. Die endodontischen Behandlungen erfolgen nicht
immer in geraden Kanälen.
In den meisten Fällen
sind oftmals starke Krümmungen
vorhanden, was zu bedeutenden Belastungen für die Instrumente führt. Die
so entstehenden Beanspruchungen ermüden das Instrument, und nach
einer bestimmten Einsatzdauer kann die Feile nachgeben und zerbrechen.
Das abgebrochene Ende bleibt im Kanal, und der praktische Arzt muss
seine Kunstfertigkeit aufwenden, um es wieder herauszuziehen, was
eine grosse Unannehmlichkeit für
den Patienten wie auch für
den Zahnarzt darstellt. Alle Mittel, die eingesetzt werden können, um
dem Zahnarzt dabei zu helfen, einen Bruch des Instruments zu vermeiden,
sind wichtig.
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Heute
bieten bestimmte Instrumentenhersteller Motoren mit Drehmomentbegrenzung
an. Diese Motoren erlauben es, das gelieferte Drehmoment zu begrenzen,
sie kontrollieren ununterbrochen den verbrauchten Strom, und sobald
der Regelwert erreicht ist, lösen
sie aus und kehren die Drehrichtung um. Die Feile läuft dann
in der umgekehrten Richtung und wird befreit.
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Mit
diesem Vorrichtungstyp kann ein erster Bruchtyp vermieden werden,
nämlich
ein Bruch, der durch zu hohe Drehmomente beim Schneiden oder durch
einen zu hohen, durch den praktischen Arzt ausgeübten Druck verursacht wird.
Hingegen können
diese Vorrichtungen nicht einen zweiten Bruchtyp vermeiden, der
den Zahnärzten
häufig
begegnet, nämlich
der durch die Ermüdung
des Werkstoffs des zahnärztlichen
Instruments hervorgerufene.
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In
der französischen
Patentanmeldung
FR 2 797 324 wird
die allgemeine Idee vorgestellt, die Ermüdung eines endodontischen Instruments
zu kontrollieren und einen entsprechenden Wert anzuzeigen. Um dies zu
tun, ist vorgesehen, manuell oder halbautomatisch einen der Ermüdung des
Instruments entsprechenden Wert zuzuordnen. Hingegen verlangt die
Festlegung des Ermüdungswertes
gemäss
dieser Offenbarung die Mitwirkung des Zahnarztes.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu
beheben, und deshalb ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass
mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung die
Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments bestimmt
wird.
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Insbesondere
ist es möglich,
die Anzahl von Zyklen der Drehung individuell für jedes endodontische Instrument
zu bestimmen, indem die Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen
Instruments von dem Moment. an, da das Instrument eingesetzt wird,
gemessen und während
seiner Lebensdauer gespeichert werden kann, um über ein integriertes Mass seines
Einsatzes zu verfügen.
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Darüber hinaus
verfügen
das Verfahren und die Vorrichtung über zumindest einen Zielwert
für die
Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments. Vorteilhafterweise
werden diese Zielwerte in Abhängigkeit
von zumindest einem Parameter, der der Abhängigkeit der Ermüdung des
Instruments von mehreren Umweltfaktoren entspricht, klassifiziert
und verwendet.
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Durch
diese Massnahmen gewinnt man über
einen Vergleich der festgestellten Anzahl von Zyklen der Drehung
des endodontischen Instruments mit dem entsprechenden Zielwert einen
Wert für
die Gefahr eines Bruchs des endodontischen Instruments, der durch
die Ermüdung
dieses Instruments hervorgerufen wird, wobei dieser Wert dann angezeigt
werden kann und dem praktischen Arzt die Wahrscheinlichkeit eines
Bruches seines zahnärztlichen
Instruments anzeigt.
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Weitere
Vorteile werden aus den Merkmalen hervorgehen, die in den Unteransprüchen sowie
in der Beschreibung ausgedrückt
sind, die hiernach die Erfindung eingehender vorstellt.
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Die
Erfindung dient dazu, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung
der Ermüdung
eines endodontischen Instruments zur Verfügung zu stellen, indem die
Gefahr eines Bruchs angezeigt wird, die der praktische Arzt haben
kann, wenn er seine Feile einsetzt.
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Das
Grundprinzip des Verfahrens gemäss
vorliegender Erfindung sowie einer entsprechenden Vorrichtung besteht
darin, die Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments
von dem Moment an zu messen, da es arbeitet, diese Anzahl von Zyklen
der Drehung mit einem im Voraus in Abhängigkeit von jedem Instrument
und eventuell weiteren wichtigen Parametern festgelegten Wert zu
vergleichen und durch ein probabilistisches Herangehen daraus die
Gefahr eines Bruchs des Instruments zu ermitteln.
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Man
bestimmt zuerst den Grad der Krümmung
des mit dem fraglichen endodontischen Instrument zu behandelnden
Wurzelkanals. Tatsächlich
bieten die geraden Kanäle
nur eine geringe Gefahr eines Bruchs wegen einer zyklischen Ermüdung, während umgekehrt
ein sehr stark gekrümmter
Kanal das Instrument stark ermüdet.
Je nach der Exaktheit der gewünschten
Klassifizierung ist es unter anderem möglich, den Grad der Krümmung in
vier Kategorien zu unterteilen, nämlich:
vernachlässigbar: | Krümmungsradius > 10 mm |
schwach: | Krümmungsradius
zwischen 5 und 10 mm |
mittel: | Krümmungsradius
zwischen 3 und 5 mm |
stark: | Krümmungsradius < 3 mm. |
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Dieser
Grad wird dann zum Beispiel über
eine Tastatur der Vorrichtung zur Messung der Ermüdung eingegeben,
und das in der Reihenfolge gemäss
Arbeitsprotokoll einzusetzende zahnärztliche Instrument wird dann
ausgewählt.
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Die
Zyklen der Drehung des zahnärztlichen
Instruments werden von dem Moment an gezählt, da es zu arbeiten beginnt,
was zum Beispiel überprüft werden
kann, indem der an den Motor des Instruments angelegte Strom gemessen
wird, wobei ein Strom, der nicht null ist, den Beginn der Arbeit
des Instruments anzeigt.
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Bei
Unterbrechung der Arbeit des zahnärztlichen Instruments wird
die Zahl von Zyklen der Drehung, n, verbucht, indem die Zahl von
Zyklen der Drehung, n
I, während seines
letzten Einsatzes während
der Behandlung I zur Anzahl von Zyklen der Drehung,
die für dieses Instrument bereits
verbucht worden sind, hinzugezählt
wird, wobei einem neuen Instrument eine Zahl von n
0 =
0 Zyklen der Drehung zugeteilt wird. Die neue Anzahl von Zyklen
der Drehung, die hinzuzuzählen ist,
kann vor der Addition mit einem Wichtungsfaktor p
klm multipliziert
werden, der je nach, dem Typ k des zahnärztlichen Instruments, der
Krümmung
l des Wurzelkanals oder auch in Abhängigkeit von anderen Parametern m
wie der Härte
des zu behandelnden Zahnmaterials gewählt wird, die man in das Verfahren
einbeziehen könnte,
um die Abschätzung
der Bruchgefahr zu verfeinern, wobei die Anzahl von Zyklen der Drehung,
n, in diesem Falle für
eine Gesamtzahl I von Behandlungen mit einer Formel des Typs
bestimmt werden kann.
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Diese
Prozedur wird individuell auf jedes zahnärztliche Instrument der Reihe
von Instrumenten, über die
der Arzt verfügt,
angewendet, da die Instrumente sich zum Beispiel in ihrer Länge, in
ihrem Durchmesser, in ihrem Profil usw. unterscheiden, was den Effekt
einer Ermüdung
des Materials beeinflussen kann. Die Anzahl von Zyklen der Drehung
steht dann, eventuell nach Zuordnung eines Wichtungsfaktors, der
mehrere Faktoren berücksichtigt,
die den Effekt der Ermüdung
beeinflussen können,
für jedes
zahnärztliche
Instrument individuell zur Verfügung
und stellt eine Annäherung
dar, um seiner inte grierten Nutzung einen quantitativen Wert zuzuordnen,
der während
der Lebensdauer des zahnärztlichen
Instruments gespeichert wird.
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Es
ist also möglich,
die Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments
zu bestimmen, und zwar individuell für jedes endodontische Instrument,
wobei die Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments
von dem Moment an bestimmt wird, da das Instrument eingesetzt wird,
und während
seiner Lebensdauer gespeichert wird, um über ein Mass seiner integrierten
Nutzung zu verfügen.
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Des
Weiteren verfügen
das Verfahren und die Vorrichtung über zumindest einen Zielwert
für die
Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments. Vorteilhafterweise
werden diese Zielwerte in Abhängigkeit
von zumindest einem Parameter klassifiziert und verwendet, der der
Abhängigkeit
der Ermüdung des
Instruments von mehreren Umweltfaktoren entspricht. Diese Werte
werden insbesondere labormässig
für jedes
zahnärztliche
Instrument und ebenfalls für
jeden Krümmungsradius
des Wurzelkanals bestimmt. Sie können
auch eine Abhängigkeit
der Ermüdung
des zahnärztlichen
Instruments von anderen Parametern wie der Härte des zu behandelnden Zahnmaterials
einschliessen, die analog zum Krümmungsradius
klassifiziert werden könnte.
So kann die Abschätzung
der Bruchgefahr des zahnärztlichen
Instruments verfeinert werden. Die Zielwerte stellen Grenzen für die Anzahl
von Zyklen der Drehung dar, jenseits derer die Bruchgefahr des zahnärztlichen
Instruments zu gross wird.
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In
dem oben erwähnten
Fall stellt die Gesamtheit dieser Zielwerte eine Datenbank mit zwei
Parametern dar, nämlich
dem Typ des zahnärztlichen
Instruments und dem Krümmungsradius
des zu behandelnden Wurzelkanals. Diese Datenbank von Zielwerten
ermöglicht
die Bestimmung der oben erwähnten
Wichtungsfaktoren, die verwendet werden, um die Anzahl von Zyklen
der Drehung eines zahnärztlichen
Instruments zu bestimmen. Zum Beispiel kann bei Betrachtung eines
zahnärztlichen
Instruments vom Typ k und eines Wurzelkanals mit der Krümmung l
der Wichtungsfaktor p
kl nach der Formel:
berechnet werden, wobei N
kl der Zielwert für ein gegebenes zahnärztliches
Instrument k und einen Krümmungsradius
l des konkreten Wurzelkanals ist und N zum Beispiel der Mittelwert
aller dieser Zielwerte ist.
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Die
Anzahl von Zyklen der Drehung wird dann mit einem Zielwert verglichen,
der normalerweise ein mit Hilfe der Datenbank normalisierter Zielwert
ist.
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Insbesondere
wird die Bruchgefahr eines zahnärztlichen
Instruments, die durch die Ermüdung
des Materials dieses Instruments bedingt ist, durch eine Wahrscheinlichkeitsberechnung
bewertet. Diese Wahrscheinlichkeitsberechnung der Bruchgefahr R
kann mit einer Formel ausgeführt
werden, die eine Funktion beschreibt, die der Abhängigkeit
der Bruchgefahr R von den berücksichtigten
Faktoren am besten entspricht. Vorzugsweise kann diese Bruchgefahr
R nach der Formel
berechnet werden, wo n die
Anzahl von Zyklen der Drehung bedeutet, die wie oben beschrieben
bestimmt wird, indem mit Hilfe der Wichtungsfaktoren über alle
Behandlungen integriert wird, N der vorzugsweise normalisierte Zielwert
ist und b ein Steilheitskoeffizient der Funktion ist, die gewählt wurde,
um mathematisch am besten die Bruchgefahr R in Abhängigkeit
von der Entwicklung der Ermüdung
des zahnärztlichen
Instruments zu beschreiben. Indem anstelle der oben erwähnten Wichtungsfaktoren
die Zielwerte in direkter Weise verwendet werden, kann die Bruchgefahr
R auch bewertet werden, indem die Formel
verwendet und die Quotienten
aus der Anzahl von Zyklen der Drehung, n
i,
während
einer Behandlung i und dem entsprechenden Zielwert N
i für eine Gesamtzahl
I von Behandlungen summiert werden.
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Man
kann ebenfalls eine weitere statistische Formel in Betracht ziehen,
um die Bruchgefahr anzuzeigen, des Typs
die ebenfalls
mit oder ohne Wichtungsfaktoren formuliert werden kann. Die Quadratwurzel
könnte
je nach der zu modellierenden Funktion durch einen anderen Exponenten
als 0,5 ersetzt werden, und b beträgt bevorzugt b = 1. Noch weitere
mathematische Funktionen könnten
zu diesem Zweck verwendet werden, wobei die Integration über alle
ausgeführten
Behandlungen immer wichtig ist, um die integrierte Ermüdung des
zahnärztlichen
Instruments während
seiner Lebensdauer zu erfassen. Unabhängig von der konkreten Funktion,
die gewählt
wird, um die Bruchgefahr zu beschreiben, deutet der Wert von R dem
Zahnarzt daher klar die Bruchgefahr seines zahnärztlichen Instruments an, die
von der Ermüdung
dieses Instruments während
der mit ihm ausgeführten
Behandlungen verursacht wird.
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Die
Bruchgefahr des endodontischen Instruments, die von der Ermüdung dieses
Instruments verursacht wird, wird dann angezeigt, um den praktischen
Arzt während
seiner Arbeit darüber
zu unterrichten.
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Durch
diese Massnahmen gewinnt man während
des Verfahrens gemäss
vorliegender Erfindung durch einen Vergleich der festgestellten
Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments mit einem
entsprechenden Zielwert einen Wert für die Bruchgefahr des endodontischen
Instruments, die durch die Ermüdung
dieses Instruments verursacht wird, wobei dieser Wert dann angezeigt
werden kann und dem praktischen Arzt die Bruchwahrscheinlichkeit
seines zahnärztlichen
Instruments anzeigt.
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Mit
einer Vorrichtung zur Messung der Ermüdung eines zahnärztlichen
Instruments, die dem oben beschriebenen Verfahren entspricht, kann
die Ermüdung
eines zahnärztlichen
Instruments gemessen werden, das für die endodontische Behandlung
verwendet wird, und insbesondere kann die Anzahl von Zyklen der
Drehung des endodontischen Instruments bestimmt werden.
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Sie
umfasst Mittel, um mit der Bestimmung der Anzahl von Zyklen der
Drehung des endodontischen Instruments zu beginnen, sobald das Instrument
eingesetzt wird. Ein Motor, der das zahnärztliche Instrument in Drehung
versetzt, kann zu diesem Zweck zum Beispiel mit einem Gerät zur Messung
des Stromes oder der Leistung verbunden werden, die dem Motor geliefert
werden, um die Bestimmung der Anzahl von Zyklen der Drehung auszulösen, sobald
der Strom oder die Leistung, die an den Motor geliefert werden,
von null verschieden ist.
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Sie
umfasst ebenfalls Mittel für
Berechnungen, zum Beispiel einen Mikroprozessor, um mit dem benannten
Motor zusammenzuwirken und die Anzahl von Zyklen der Drehung des
zahnärztlichen
Instruments zu bestimmen sowie einen Vergleich zwischen der festgestellten
Anzahl von Zyklen der Drehung und einem Zielwert anzustellen. Des
Weiteren umfasst eine solche Vorrichtung Speichermittel, um zumindest
einen Zielwert für
die Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments
zu speichern.
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Eine
Vorrichtung gemäss
vorliegender Erfindung ermöglicht
es, mit Hilfe der oben erwähnten
Mittel zur Berechnung und Speicherung und mit Hilfe von Wichtungsfaktoren
die Anzahl von Zyklen der Drehung des endodontischen Instruments
zu bestimmen sowie den oder die Zielwerte in Abhängigkeit von zumindest einem der
Abhängigkeit
der Ermüdung
des Instruments entsprechenden Parameter in einer Datenbank zu klassifizieren
und sie zu verwenden.
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Auch
können
die Mittel für
Berechnungen eine Berechnung der Wahrscheinlichkeit ausführen, um
die Bruchgefahr des endodontischen Instruments zu bewerten, die
durch die Ermüdung
dieses Instruments verursacht wird, wobei diese Berechnung der Wahrscheinlichkeit
der Bruchgefahr R zum Beispiel nach einer der Formeln (I) oder (II)
erfolgen kann, die oben beschrieben wurden.
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Die
Daten für
die Krümmung
des Wurzelkanals, den Typ des verwendeten zahnärztlichen Instruments und weitere
erforderliche Informationen können
mit Mitteln der Erfassung, normalerweise einer mit der Vorrichtung
verbundenen Tastatur, eingegeben werden.
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Schliesslich
kann die Bruchgefahr des endodontischen Instruments, die durch die
Ermüdung
des benannten Instruments verursacht wird, an der Vorrichtung zum
Beispiel mit Hilfe eines Bildschirms oder einer Reihe von Lampen
angezeigt werden oder kann dem Zahnarzt akustisch signalisiert werden,
wenn die Gefahr einen Grenzwert überschreitet.