DE68906734T2 - Dentaler laser. - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft allgemein Laser und insbesondere dentale Laser, welche insbesondere dazu geeignet sind, Zahnschmelz und Dentin zu entfernen und weiches Gewebe zu durchtrennen.
- Erkrankter Zahnschmelz und erkranktes Dentin wurden herkömmlicherweise von einem Zahnarzt mittels eines mechanischen Bohrers entfernt. Erkranktes weiches Gewebe in dem Mund wurde andererseits herkömmlicherweise durch Wegschneiden mittels eines Skalpells, einer Schere oder ähnlichem entfernt. Beide Vorgehensweisen sind für den Patient überaus schmerzhaft und die Resultate weisen einige Nachteile auf.
- Es sind jedoch eine Mehrzahl von früheren Experimenten bekannt, bei welchen der Zahn einem Laserstrahl ausgesetzt wurde, um eine Veränderung, sofern eine solche vorhanden ist, der physischen oder chemischen Eigenschaften des Zahnschmelzes zu bestimmen. Diese Tests haben ergeben, daß die Hydroxyapatit- Kristalle, welche den Zahnschmelz ausbilden, an der Oberfläche während des Laservorgangs etwas anschmelzen und den Zahnschmelz für derartige Säuren angreifbarer machen, welche einen Verfall des Zahnes hervorrufen.
- Diese früheren Studien haben jedoch auch ergeben, daß der Laser nicht verwendet werden kann, um angegriffene Zahnstellen zu entfernen, weil das dafür erforderliche Energieniveau des Lasers, um eine Öffnung in dem Zahnschmelz zu erzeugen, so hoch sein müßte, daß der Zahn sehr stark erhitzt würde und dadurch die Zahnpulpa beschädigt und der Zahnnerv getötet werden könnte. Aus diesem Grund wurden dentale Laser früher nicht verwendet, um erkrankte Zahnstellen oder Dentin zu entfernen. Diejenigen Laser, welche früher verwendet wurden, wurden unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen verwendet, hatten ein anderes Lasermaterial und sandten Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen als der nachfolgend vorgeschlagene Laser aus.
- In unserem früheren US-Patent Nr. 4,521,194, wurde ein Verfahren offenbart, um eine beginnende Karies-Schädigung von dem Zahn zu entfernen. Derartige Schädigungen sind im wesentlichen eine Oberflächenschädigung, welche an dem Zahn ausgebildet wird, so daß dessen Entfernen nicht das Ausbilden einer Öffnung in dem Zahnschmelz erfordert. Darüber hinaus wurde bei dieser Anwendung davon ausgegangen, daß ein Laser nicht zum Ausbilden einer Öffnung in dem Zahnschmelz und dem Dentin aus den oben erläuterten Gründen verwendet werden kann.
- Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Entfernen von erkrankten Zahnstellen, Zahnschmelz und Dentin. Die gleiche Laser-Vorrichtung kann auch zum Durchtrennen von weichem Gewebe mittels eines Laserstrahls verwendet werden.
- Kurz beschrieben betrifft die vorliegende Erfindung einen Laser und eine Einrichtung zum derartigen Betreiben des Lasers, daß der Laser einen gepulsten Ausgangsstrahl mit einem Strahldurchmesser in einem Bereich von 50 bis 2000 Mikrometern erzeugt, einer Impulsdauer im Bereich von mehreren Pikosekunden bis zu mehreren Millisekunden, einem Energieniveau zwischen 0,1 bis 100 Millijoule pro Impuls, und einer Impulsfrequenz von 1 bis 200 Impulsen pro Sekunde.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine kleine Spitze verwendet, um den Strahl derart zu konzentrieren, daß ein wirkungsvolles Schneiden von weichem Gewebe bewerkstelligt werden kann. Der Laser erzeugt auch einen Ausgangsimpuls mit einer Wellenlänge zwischen 2,0 und 3,0 Mikrometern. Diese Wellenlängen haben sich als besonders wirkungsvoll für das Entfernen von Zahnschmelz und Dentin erwiesen. Es hat sich auch gezeigt, daß diese Wellenlängen besonders stark von weichem Gewebe in dem Mund absorbiert werden. Das Bestrahlen des Zahnschmelzes kann ohne eine nennenswerte Erwärmung des Zahns oder eine Beschädigung der Pulpa und des Zahnnervs bewirkt werden. Darüber hinaus wurde herausgefunden, daß ein Laser, welcher diese Wellenlänge verwendet, zusammen mit den oben erwähnten Charakteristiken oder Laserparametern dazu in der Lage ist, wirkungsvoll eine Öffnung in dem Zahnschmelz zu erzeugen, anstatt den Zahnschmelz anzuschmelzen, wie dies durch die früheren Untersuchungen gelehrt wurde.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Laser vorzugsweise ein mit Erbium dotierter Yttrium-Aluminium-Granat- Laser (YAG), welcher eine Wellenlänge von im wesentlichen 2,94 Mikrometern aussendet. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Laser vorzugsweise ein mit Holmium dotierter Kristallaser, welcher eine Wellenlänge von im wesentlichen 2,06 Mikrometern aussendet. Es können jedoch auch andere, gepulste Laser als Alternative verwendet werden.
- Während der Benutzung sendet der Laser wiederholt Impulse aus, bis die erkrankte Stelle, der Zahnschmelz, das Dentin oder Gewebe abgetragen ist. Darüber hinaus wurde in der Praxis herausgefunden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung die erkrankten Zahnstellen, den Zahnschmelz und das Dentin schmerzfrei entfernen.
- Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung mittels der nachfolgenden detaillierten Beschreibung erreicht, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in allen Zeichnungen bezeichnen, und wobei:
- Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
- Figuren 2 und 3 schematische Darstellungen zeigen, welche die Wirkungsweise des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulichen;
- Figur 4 einen Schnitt im wesentlichen entlang der in Figur 3 mit 4-4 bezeichneten Schnittlinie zeigt;
- Figur 5 einen Schnitt ähnlich Figur 4 zeigt, wobei jedoch eine unterschiedliche Art von erkrankter Zahnstelle gezeigt ist; und
- Figur 6 eine Teilseitenansicht zeigt, in welcher eine Modifikation der Erfindung dargestellt ist.
- Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, welche einen Laser 10 aufweist, welcher bei dessen Aktivierung einen Laserstrahl 12 erzeugt. Eine herkömmliche Einrichtung 11 wird verwendet, um den Laser 10 mit Energie zu versorgen und zu aktivieren. Der Laserstrahl 12 wird mittels einer Linse 13 in eine Faser hinein fokussiert.
- Der Laser 10 erzeugt einen gepulsten Ausgangsstrahl, wobei die Impulsdauer in einem Bereich von mehreren Pikosekunden bis zu mehreren Millisekunden liegt und eine Energie von 0,1 bis 100 Millijoule aufweist sowie eine Impulsfrequenz von 1 bis 200 Impulsen pro Sekunde. Darüber hinaus erzeugt der Laser 10 eine Wellenlänge zwischen 2,0 und 3,0 Mikrometern, wobei sich diese Wellenlänge als besonders wirksam erwiesen hat, um insbesondere Zahnschmelz und Dentin mit hohem Wirkungsgrad abtragen zu können. Der Strahldurchmesser des Laserstrahls beträgt im Zielbereich 50 bis 2000 Mikrometer. Es hat sich auch gezeigt, daß die genannten Wellenlängen sehr wirksam sind, um weiches Gewebe durchtrennen zu können.
- Obgleich jede Art von Laser verwendet werden kann, wird hier ein mit Erbium dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (YAG) verwendet, dessen Wellenlänge im wesentlichen 2,94 Mikrometer beträgt. Alternativ kann der Laser 10 ein Holmium-Kristallaser mit einer Wellenlänge von 2,06 Mikrometer sein. In beiden Fällen haben sich diese Wellenlängen als besonders wirksam im Zusammenwirken mit Zahnschmelz und auf diese Weise zum Abtragen von Zahnschmelz erwiesen. Zahnschmelz 15 ist selbstverständlich wesentlich härter als Dentin, so daß Laser, welche den Zahnschmelz abtragen, ebenfalls für das Abtragen von Dentin und erkrankten Zahnstellen geeignet sind.
- Wie die Figuren 1, 2 und 4 zeigen, wird der Laser 10 dazu eingesetzt, um erkrankte Zahnstellen 14 von dem Zahn 18 zu entfernen, welche, wie in Figur 4 gezeigt, das Dentin 19 des Zahns angegriffen haben. Ein Laser-Ausgangsstrahl 12 wird auf die erkrankte Zahnstelle 14 mittels eines herkömmlichen Zuführungssystems 20 wie einer optischen Faser 21 gerichtet. Eine Linse 13 wird verwendet, um den Ausgangsstrahl des Lasers 10 in ein Ende der Faser 21 hineinzufokussieren, während das andere Ende der Faser 21 auf die Zielstelle gerichtet ist, d.h. auf den Zahnschmelz 15, das Dentin 19, die erkrankte Zahnstelle und/oder das weiche Gewebe. Eine einzelne optische Faser hat sich darüber hinaus als besonders wirksam für die Anwendung bei der Zahnbehandlung erwiesen, weil sie leicht gebogen werden kann und so der Laserstrahl auf die gewünschte Stelle gerichtet oder der gewünschten Stelle innerhalb eines kleinen Bereichs in dem menschlichen Mund zugeführt werden kann.
- Andere Zuführungssysteme können selbstverständlich alternativ benutzt werden. Wie beispielsweise am besten anhand von Figur 6 gezeigt werden kann, kann eine Kontaktspitze 25 zusammen mit einer optischen Faser 21 verwendet werden. Die Spitze 25 ist typischerweise konisch oder kegelstumpfförmig konisch und konzentriert die Laserenergie auf seinen Scheitelpunkt 27. Der Scheitelpunkt 27 kontaktiert dann die Zielstelle 29 (den Zahnschmelz, das Dentin, die erkrankte Zahnstelle oder das weiche Gewebe) während der Zahnbehandlung. Darüber hinaus hat sich die Spitze 25 insbesondere als besonders wirksam zum Entfernen von weichem Gewebe erwiesen.
- Wie die Figuren 2 bis 4 zeigen, trägt der Laser 10 aufgrund dessen Aktivierung mittels der Einrichtung 11 die erkrankte Zahnstelle 14 und/oder den Zahnschmelz und/oder das Dentin 19 in dem Laserstrahl-Auftreffbereich 22 durch Verdampfen bis in eine Tiefe 26 (Figur 4) in die erkrankte Zahnstelle in dem Dentin 19 ab. Danach wird der Laser mittels des Zuführungssystems 20 erneut auf andere Zielbereiche der erkrankten Zahnstellen 14 eingerichtet und erneut aktiviert, bis die gesamte erkrankte Zahnstelle 14 von dem Zahn abgetragen ist oder vernichtet wurde.
- Das Energieniveau des Lasers wird vorzugsweise derart eingestellt, daß die erzeugten Energieniveaus zwischen 0,1 und 100 Millijoule liegen, wodurch entsprechend die Tiefe 26 variiert werden kann, bis in welche hinein die erkrankte Zahnstelle 14 durch den Laser 10 abgetragen wird oder die Tiefe, bis in welche hinein der Zahnschmelz oder das Dentin entfernt wird, variiert werde kann. Um eine erkrankte Zahnstelle zu behandeln, bei welcher der Zahn nur bis in eine relativ geringe Tiefe angegriffen ist, wird eine relativ geringe Laserenergie verwendet. Um andererseits Zahnschmelz und Dentin zu entfernen, müssen hohe Energieniveaus verwendet werden. Aus diesem Grund muß ein breiter Bereich von möglichen Energieniveaus bereitgestellt werden können.
- Die genauen Vorgänge, welche auftreten, während der Zahn mit dem Laser behandelt wird und die erkrankte Zahnstelle entfernt wird, sind nicht genau bekannt, weil der Zeitabschnitt, währenddessen der Laservorgang stattfindet, sehr kurz ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß sowohl der Zahnschmelz, als auch das Dentin, ohne eine merkenswerte Erwärmung des Zahns abgetragen werden kann und infolgedessen ohne eine Beschädigung des Nervs.
- Nachfolgend wird auf Figur 5 Bezug genommen, welche eine Konstellation zeigt, bei welcher die erkrankte Zahnstelle 14 sich innerhalb des Zahns 18 befindet und von gesundem Dentin 19 und gesundem Zahnschmelz 15 umgeben wird. In diesem Fall ist es notwendig, sowohl den gesunden Zahnschmelz 15, als auch das gesunde Dentin 19 vor der erkrankten Zahnstelle mittels des Lasers zu entfernen. Dies wurde ehemals durch Bohren bewerkstelligt.
- Wie am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, kann der erfindungsgemäße Laser ebenfalls wirksam erkrankte Stellen 30 des weichen Gewebes 32 wie des Zahnfleischs entfernen. Um weiches Gewebe zu entfernen, kann eine spezielle Spitze verwendet werden. Der Laser verwendet niedrige Energieniveaus, aber eine hohe Impulsfrequenz der gleichen Wellenlänge wie zuvor beschrieben, und die Spitze wird auf dem erkrankten Abschnitt des weichen Gewebes plaziert und der Trennvorgang wird mittels der Einrichtung 11 gestartet. Während der Aktivierung wird die erkrankte Stelle 30 des weichen Gewebes 32 abgetrennt, wobei auf diese Weise zugleich die erkrankte Stelle entfernt wird und eine Sterilisation des weichen Gewebes bewirkt wird. Eine wiederholte Aktivierung des Lasers kann erforderlich sein, um die erkrankte Stelle 30 des weichen Gewebes vollständig zu entfernen, wobei ein Entfernen der erkrankten Stellen 30 schmerzfrei bewirkt wird.
- Bei meiner beschriebenen Erfindung können viele Modifikationen von dem Fachmann ausgeführt werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen, welcher durch den Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüche definiert wird.
- Wir beanspruchen:
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Entfernen von Zahnschmelz, Dentin und/oder
weichem Gewebe, mit:
einem Laser,
einer Einrichtung zum derartigen Betreiben des Lasers, daß
dieser einen gepulsten Ausgangsstrahl mit einer Wellenlänge
zwischen 2,0 und 3,0 Mikrometer, einem Strahldurchmesser in
einem Bereich von 50-2000 Mikrometer, einer Impulsdauer im
Bereich von mehreren Pikosekunden bis zu mehreren Millisekunden
und eine Energie von .1-100 Millijoule aufweist,
einer Zuführungseinrichtung zum Zuführen des Impulses zu dem
Zahnschmelz, Dentin und/oder weichen Gewebe, um so den
Zahnschmelz, das Dentin und/oder das weiche Gewebe zu
eradizieren.
2. Die in Anspruch 1 definierte Erfindung, wobei der Laser eine
Impulsfrequenz von 1 bis 200 Impulsen pro Sekunde aufweist.
3. Die in Anspruch 1 definierte Erfindung, wobei der Laser ein
Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (YAG) ist.
4. Die in Anspruch 3 definierte Erfindung, wobei der Laser ein
mit Holmium dotierter Kristallaser ist.
5. Die in Anspruch 3 definierte Erfindung, wobei der Laser ein
mit Erbium dotierter Laser ist.
6. Die in Anspruch 5 definierte Erfindung, wobei der Laser eine
Wellenlänge von im wesentlichen 2,94 Mikrometer ausstrahlt.
7. Die in Anspruch 4 definierte Erfindung, wobei der Laser eine
Wellenlänge von im wesentlichen 2.06 Mikrometer ausstrahlt.
8. Die in Anspruch 1 definierte Erfindung, wobei die
Zuführungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, um den Impuls
an einem Ende eines optischen Faserstrangs zu fokussieren.
9. Die in Anspruch 8 definierte Erfindung, wobei eine
Kontaktspitze vorgesehen ist, welche an dem anderen Ende des
Strangs angeordnet ist.
10. Die in Anspruch 9 definierte Erfindung, wobei die Spitze
eine konische Form aufweist.
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