FI108211B - Istutteiden testaus - Google Patents

Description

108211

Istutteiden testaus

Keksinnön kohteena on laitteisto ihmis- tai eläinkohteen luuhun kiinnitetyn istutteen testaamiseksi. Istutteiden käyttö käsittää metallisen kiinnit-5 timen liittämisen luussa olevaan ennalta valmistettuun reikään. Paranemispro-sessin aikana ympäröivä luu kehittää läheisen kosketuksen istutteen pinnan kanssa ja sopivan ajan kuluttua proteesi on kiinnittynyt kiinnittimeen. Tällaisia istutteita käytetään usein hammaslääketieteessä ja kosmeettisessa kirurgiassa.

10 On ilmennyt tarvetta laitteeseen, jolla voidaan kliinisesti tarkkailla luun ja istutteen pinnan välisen liitoksen laatua. Istutevikoja saattaa syntyä virheellisestä sijoituksesta ja hätiköidystä tai sopimattomasta kuormituksesta johtuen. Ainetta rikkomaton testi, jota voitaisiin käyttää ennen istutteen kuormitusta, voisi auttaa vähentämään tämän tyyppisiä virheitä ja mahdollistaisi myös 15 periodisesti suoritettavat, käytössä oleviin istutteisiin kohdistuvat testit, jotta voitaisiin varmistua siitä, että ne ovat vielä tyydyttäviä. Testillä voitaisiin aikaansaada myös määrällinen vertailu eri istutejärjestelmien välillä.

Röntgenkuvia käytetään joskus istutteen kunnon testaamiseen, mutta niillä voidaan osoittaa vain karkeita luun puutteita istutteen ympärillä.

20 Röntgenkuvilla on myöskin hyvin vaikeaa tarkkailla yhdentymisen kehittymistä ajan funktiona, koska on vaikeaa aikaansaada uudestaan tarkasteluasentoa ja tarkastelukulmaa tyydyttävällä tarkkuudella. Testin toinen tapa, vaikkakin kehittymätön, on koputtaa istutteeseen kiinnitettyä rakennetta kirurgisella instrumentilla. Tämä testi pystyy erottamaan toisistaan vain tyydyttävät 25 istutteet ja hyvin pahoin vaurioituneet järjestelmät.

Tämän keksinnön tavoitteena on aikaansaada välineet ainetta rikkomattomaan testiin, joka kykenee ilmaisemaan luotettavasti istutteen ja luun, johon istute on kiinnitetty, välisen liitoksen laadun/tai laajuuden.

Erään näkökohdan mukaan tämä keksintö tarjoaa järjestelmän, jo-30 hon kuuluu ihmis- tai eläinkohteen luuhun kiinnitetty istute ja mainitun istutteen testaamiseen tarkoitettu laitteisto, johon kuuluu elin, joka on sovitettu irrotetta-vasti kiinnitettäväksi istutteeseen ja laite elimen ainakin yhden mekaanisen re-sonanssitaajuuden selville saamiseksi sen ollessa kiinnitettynä istutteeseen.

Toisen näkökohdan mukaan tämä keksintö tarjoaa ihmis- tai eläin-35 kohteen luuhun kiinnitetyn istutteen testaamiseen sopivan laitteiston, johon kuuluu elin, välineet elimen kiinnittämiseksi irrotettavasti istutteeseen ja laite 2 108211 elimen ainakin yhden mekaanisen resonanssitaajuuden selville saamiseksi sen ollessa kiinnitettynä istutteeseen.

Käytössä elin kiinnitetään istutteeseen ja ainakin yksi elimen reso-nanssitaajuus selvitetään. Selville saatua resonanssitaajuutta tulkitaan sitten 5 istutteen ja luun välisen liitoksen laadun selvittämiseksi.

Istutteen ja luun välisen liitoksen tai rajapinnan välinen kovuus ja myös istutteen kohteena oleva pituus pyrkii vaikuttamaan elimen resonanssi-taajuuteen. Näin ollen tarkkailemalla tätä resonanssitaajuutta aikaansaadaan keinot liitoksen yhdentymisen arvioimiseksi.

10 Elin on kiinnitetty edullisesti irrotettavasi! istutteeseen.

Erään edullisen laitteen mukaan elimeen kuuluu ulokepalkki. Istute sisältää usein kierteitetyn reiän, jonka avulla proteesi tai pylväs tai liitäntänasta (tukipilariksi kutsuttu), joka on suunniteltu kantamaan proteesia, on ruuvikiinni-tetty istutteen päälle tai sen sisään. Tukipilarissa tai siihen liittyvässä kiinnitys-15 ruuvissa on myös yleensä kierteitetty reikä, jonka avulla proteesi kiinnitetään tukipilarin päälle tai sen sisään. Ulokepalkki voi olla sopivasti ruuvikiinnitetty istutteen tai tukipilarin päälle tai sen sisään, hyödyntäen jälkimmäisessä olevaa kierteitettyä reikää.

Selville saatua resonanssitaajuutta verrataan sopivasti saman tai 20 vastaavien, toisten istutteiden kanssa yhteydessä olevien elinten yhteen tai useampaan resonanssitaajuuden arvoon. Vertaamalla selville saatua resonanssitaajuutta niihin arvoihin, jotka on saatu toisista tyydyttävistä tai vähemmän tyydyttävistä istutteista, voidaan havaita istutteen yhdentymisasteen merkki. Ja edelleen sama istute voidaan testata, kun se on alkuaan liitetty pai-25 koilleen ja periodisesti sen jälkeen sekä paranemisprosessin aikana, jolloin on suunniteltu proteesin kiinnitys ja sen jälkeen, että vertaamalla erilaisia resonanssitaajuuden arvoja, jotta saavutettaisiin merkki yhdentymisprosessin edistymisestä, mikäli ja koska proteesi tai tukipilari olisi kiinnitettävä, ja myöhemmin, onko istutteen kunto vielä tyydyttävä.

30 Resonanssitaajuus saadaan selville sopivasti herättämällä elin vaih- tovirtasignaalilla, saamalla selville vaihtovirtasignaalista aiheutuva elimen reaktio ja muuttamalla vaihtovirtasignaalin taajuutta, kunnes elimen selville saatu t reaktio on suurimmillaan. Muut menetelmät resonanssitaajuuden selville saamiseksi ovat yhtä käytännöllisiä.

35 Laitteistoon kuuluu sopivasti laite elimen herättämiseksi vaihtovir- tasignaalilla, muutin vaihtovirtasignaalista aiheutuvan elimen reaktion selville 108211 3 saamiseksi, jolloin järjestely on sellainen, että vaihtovirtasignaalin taajuutta muutetaan ja muutin ilmaisee, koska elimen reaktio on suurimmillaan. Muutti-messa on edullisesti pietsosähköinen elementti ja laitteessa, joka herättää elimen, voi olla sopivasti myös pietsosähköinen elementti, joka toimii säädet-5 tävätaajuuksisen oskillaattorin avulla. Ilmaisu- ja/tai herätyslaitteessa on vaihtoehtoisesti magnetostriktiiviset tai sähkömagneettiset laitteet.

Keksintöä selitetään seuraavassa vain esimerkin avulla ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti kaaviota eräästä keksinnön mukaisen 10 laitteiston suoritusmuodosta; kuvio 2 esittää graafisesti esitettynä ulokepalkin tyypillistä reak-tiokäyrää, ja joka on kiinnitetty tyypilliseen istutteeseen; kuvio 3 esittää graafisesti esitettynä resonanssitaajuudessa tapahtuvaa hypoteettista muutosta aikaperiodin suhteen, ja joka kohdistuu tyypilli-15 seen istutteeseen kiinnitettyyn ulokepalkkiin; ja kuvio 4 esittää kaavamaisesti nähtynä ulokepalkin toista suoritusmuotoa.

Kuvioon 1 viitaten laitteistoon kuuluu elin ulokepalkin 1 muodossa, joka on kiinnitetty luuosaan 4, tyypillisesti ihmisen leukaluuhun istutettuun kiin-20 nittimeen, kuten dentaalisen istutteen 3 kierreosaan 2. Istute 3 voi olla minkälainen tahansa tunnetun tapainen malli, rakennettu metallista, kuten titaanista, keraamisesta materiaalista, tai jostain muusta sopivasta materiaalista. Se voi olla esimerkiksi sellaista tyyppiä, jota Yhdistyneessä Kuningaskunnassa oleva firma Nobelpharma tuottaa. Kaksi muutinta, kuten pietsoelementit tai venymä-25 anturit 5 ja 6 ovat kiinnitetyt, esimerkiksi liimatut palkin 1 vastakkaisille sivuille, anturin 5 ollessa herättävä anturi ja anturin 6 vastaanottava anturi.

Herättävä anturi 5 toimii säädettävätaajuuksisen oskillaattorin avulla, josta lähtevät signaalit, esim. sinimuotoisen herätysjännitteen muodossa, syötetään anturiin 5 vahvistimen kautta. Oskillaattori ja vahvistin ovat yhdiste-. 30 tyt taajuusvasteanalysaattoriin 7. Varausvahvistin 8 vahvistaa vastaanottavan . anturin 6 selville saamat signaalit ja syöttää ne tulona analysaattoriin 7. Analy saattorista lähtevä lähtö, joka esittää vastejännitteen suhdetta herätysjännit- < teeseen syötetään prosessoriin, kuten mikroprosessoriin 9, jota käytetään muuttamaan analysaattorin 7 oskillaattorin lähtötaajuutta, ja joka säilyttää tu-35 lokset tietomuistissa 9a. Tulokset voidaan tulostaa ja/tai näyttää oskilloskoo-pissa 10 ja/tai vaihtovirtavolttimittarissa tai vastaavassa.

4 108211 Käytössä palkki 1 on kiinnitetty, so. ruuvikiinnitetty istutettuun istutteeseen 3, ennalta määrätyllä vääntömomentilla, esim. käyttämällä No-belpharma vääntömomentin säädintä ja välityökalua. Vääntömomentin reso-nanssitaajuuden vaihteluiden on havaittu olleen suhteellisen pienet vääntö- * 5 momentin käytännöllisellä alueella, esimerkiksi luokkaa 10- 15 Ncm, jolloin tällaiset vääntömomentin vaihtelut eivät ole mikään ongelma. Vakio amplitudilla, esim. 1 V, vaihtovirtaherätyssignaalit syötetään sitten palkkiin 1 anturin 5 välityksellä. Vaihtovirtasignaalien taajuutta muunnellaan, kunnes oskilloskoo-pissa 10 esitettävän signaalin amplitudi on suurimmillaan. Resonanssitaajuus 10 on se taajuus, jolla vastejännitteen ja herätysjännitteen suhteen amplitudi on suurimmillaan. Kuvio 2 esittää tiedot karkeasta pyyhkäisystä, jota käytetään resonanssitaajuuden saavuttamiseksi suurin piirtein. Hienompaa pyyhkäisyä tällä alueella käytetään sitten tämän taajuuden, ensimmäisen tai perustaajuu-den identifioimiseksi tarkemmin. Tämä taajuus todetaan ja verrataan esim.

15 toisten, samoissa kiinnittymisasteissa olevien istutteiden tietoihin.

Voidaan odottaa, että erityisen istutteen kohdalla resonanssitaajuus vaihtelee ajan suhteen, kuten kuviossa 3 esitetään. Vertaamalla nyt selville saatua resonanssitaajuutta ennalta muokattuun vastaavien istutteiden tietoon, voidaan saada istutteen kiinnittymisasteen merkki. Kuvioon 3 viitaten saattaa 20 rajapinnan kovuus alussa laskea istutteen sijoittamisen jälkeen, johtuen akuutista tulehdusreaktiosta. Mutta sitten yhdentymisen tapahtuessa kovuus palautuu takaisin ja odotettavissa on, että se lähestyy, saavuttaa tai ylittää alkuperäisen arvon.

Tekniikalla, joka perustuu resonanssitaajuuden vaihteluiden selvil-25 lesaamiseen ja vertailuun paremmin kuin amplitudin muuttamiseen, voidaan tehokkaasti määrittää istutteen/kudoksen rajapinnan laatu sen kovuuden funktiona ja myöskin suhteessa mihin tahansa luuhun, josta on hävinnyt istutetta ympäröivän luumarginaalin tason tai korkeuden toiminto.

Kuviossa 4 esitetään nykyään edullinen ulokepalkki. Palkki 1 on . 30 normaalisti L-muotoinen, jossa on kantahaara 1a, varustettuna aukolla 1b, jo- . ka on istutteen 3 yläpäässä olevan navan 3a ympärillä. Palkki on kiinnitetty paikoilleen ruuvin 11 avulla, joka on ruuvattu istutteessa olevaan kierteitettyyn reikään kiinni. Aukko 1b ja napa 3a voivat olla ei-pyöreitä, esim. poikkileikkaukseltaan kuusikulmaisia, jolloin palkin suuntaaminen istutteen pitkittäisakselin 35 suhteen tapahtuu tarkasti ja se on nopeasti määritettävissä. Täten on saavutettavissa eri näyttämiä palkin kulman erilaisille suuntaamisille istutteen suh- 5 108211 teen, jotta voitaisiin määrittää kovuus/luutaso eri asennoissa istutteen akselin ympäri.

Palkki 1, kuten kuvioissa 1 tai 4 esitetään, joka voi edullisesti olla samaa materiaalia kuin istute, esim. titaania, on mitoitettu aikaansaamaan jär-5 jestelmän resonanssitaajuusalueen (istutteen ja palkin ollessa paikoilleen asetettuina) luokkaan 1 - 20 kHz, erityisesti 5-15 kHz ja edullisesti alueelle suunnilleen 10 kHz. Esimerkiksi kuvion 4 suoritusmuodossa voi palkin 1 haarojen neliömäinen poikkileikkaus olla 5-6 mm, haaran pystysuoran korkeuden ollessa suunnilleen 2 cm ja kantahaaran pituuden ollessa suunnilleen 1,5 cm.

10 Todettakoon tässä, että on mahdollista tehdä erilaisia muunnoksia poikkeamatta keksinnön suojapiiristä, kuten alivaatimuksissa on tarkoin määritetty.

Esimerkiksi herätys/ilmaisumuuttimia tai -antureita voidaan asentaa yksi pari lisää palkin sivuille, 90° kulmassa esitettyjen muutinten tai antureiden 15 5 ja 6 suhteen, jolloin jälkimmäisille muuttimille saadaan mittarilukemat suorassa kulmassa, tarvitsematta tällöin kuitenkaan suunnata uudelleen istutteen päällä olevaa palkkia. Lisäksi tai vaihtoehtoisesti palkki- ja/tai muutinjärjestel-mä voidaan sovittaa kääntyväksi istutteen suhteen.

Vaikka kuviossa 4 esitetty palkki on L-muotoinen, voisi pystyhaara 20 muodostaa kantahaaran 1a suoran jatkeen, jolloin se olisi normaalisti yhdensuuntaisena leukapielen tai alaleuan suhteen.

Käytännössä proteesit kiinnitetään suoraan istutteeseen 3 hyödyntämällä jälkimmäisessä olevaa kierteitettyä reikää. Vaihtoehtoisesti proteesi voi olla epäsuorasti kiinnitetty istutteeseen erillisen pylvään tai liitäntänastan 1 25 avulla (tukipilariksi kutsuttu). Tällaiseen tukipilariin kuuluu laite, kuten aksiaali- ruuvi, joka kulkee täysin tukipilarin läpi, ja joka kierretään istutteen reikään, jotta tukipilari kiinnittyy istutteeseen. Ruuvin tai tukipilarin yläpäässä on kierteitet-ty reikä proteesin kiinnittämistä varten. Palkki 1 kiinnitetään edellä selitetyllä tavalla tukipilarin yläpäähän. Palkkia käytetään sitten, ei vain istutteen/luun ra-30 japinnan yhdentymisen arviointiin, vaan myöskin tukipilarin/istutteen liitoksen ’ . yhdentymisen arviointiin.

Muuttimet tai anturit ja optionaalisesti myöskin palkki voi olla päällystetty esim. ilmakuivalla akryylimateriaalilla suojaamaan muuttimia laitteiston steriloinnin ajaksi. Sähköliitännät tai johdot, jotka on liitetty muuttimiin, on jär-35 jestetty tai sovitettu minimoimaan niiden resonoivaan rakenteeseen kohdistuvaa vaimennusvaikutusta. Elimillä voi olla jokin muu muoto kuin ulokepalkki 6 108211 ja/tai pietsosähköiset muuttimet voidaan korvata muilla vastaanotin/-lähetinelementeillä, esim. käyttämällä ääniresonanssia. Palkki, sen sijaan että se olisi periaatteessa suora, voisi olla yleisesti U-muotoinen ja kiinnitetty kantaosastaan istutteeseen tai tukipilariin. Muuttimet tai vastaavat voidaan asen-5 taa samaan tai vastakkaisiin haaroihin.

* »

Claims (8)

1. Järjestelmä, johon kuuluu ihmis- tai eläinkohteen luuhun (4) kiinnitetty istute (3) ja laitteisto mainitun istutteen testaamiseksi, tunnettu siitä, 5 että laitteistoon kuuluu elin (1), joka on sovitettu irrotettavasi kiinnitettäväksi istutteeseen (3); ja laite (5, 6) elimen ainakin yhden mekaanisen resonanssi-taajuuden selville saamiseksi sen ollessa kiinnitettynä istutteeseen.

2. Laitteisto ihmis- tai eläinkohteen luuhun (4) kiinnitetyn istutteen (3) testaamiseksi, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu elin (1), välineet 10 (2,11) elimen kiinnittämiseksi irrotettavasti istutteeseen ja laite (5, 6) elimen ainakin yhden mekaanisen resonanssitaajuuden selville saamiseksi sen ollessa kiinnitettynä istutteeseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä tai patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteeseen, joka on olemas- 15 sa elimen (1) ainakin yhden mekaanisen resonanssitaajuuden selville saamiseksi, kuuluu laite (5) elimen herättämiseksi vaihtovirtasignaalilla ja muutin (6) vaihtovirtasignaalista aiheutuvan elimen reaktion selville saamiseksi, jolloin järjestely on sellainen, että vaihtovirtasignaalin taajuutta muutetaan ja muutin (6) ilmaisee, koska elimen reaktio on suurimmillaan.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä tai laitteisto, tunnettu siitä, että herätyslaitteeseen (5, 6) ja/tai ilmaisulait-teeseen kuuluu pietsosähköinen elementti, johon kuuluu herätyslaite (5), joka toimii säädettävätaajuisen oskillaattorin (7) avulla.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä 25 tai laitteisto, t u n n e 11 u siitä, että elin (1) käsittää ulokepalkin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestelmä tai laitteisto, tunnettu siitä, että palkki (1) on normaalisti L-muotoinen, ja että on olemassa laite (11), jolla palkin kantahaara (1a) kiinnitetään jäykästi istutteeseen.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen järjestelmä tai laitteisto, 30 tunnettu siitä, että palkki on järjestetty tai sovitettu resonoimaan taajuudella, joka on alueella suunnilleen 1-20 kHz, edullisesti suunnilleen 5-15 kHz ja edullisimmin luokkaa 10 kHz.

8 108211