DE3719911C2 - Vorrichtung zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes von Zähnen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtungen zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes von Zähnen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 36 15 632 des Anmelders beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird der elektrische Widerstand von Zahnabschnitten mit Hilfe einer Meßelektrodenanordnung auf der Zahnoberfläche und einer Bezugselektrode an dem Gewebe des Zahnfleisches bestimmt. Die Meßelektrodenanordnung kann auch zwei Meßelektroden enthalten, die beide auf die Zahnoberfläche aufgesetzt und mit dem Meßgerät zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes verbunden sind. Das elektrische Meßgerät kann bei der Messung umgeschaltet werden, so daß in drei aufeinanderfolgenden Messungen zunächst der elektrische Widerstand des zwischen den beiden Meßelektroden liegenden Zahnabschnittes und anschließend der elektrische Widerstand der jeweils zwischen den einzelnen Meßelektroden und der Bezugselektrode liegenden Zahnabschnitte bestimmt wird. Der für die Präparation des Zahnes wesentliche Widerstand zwischen der ersten Meßelektrode und der Pulpahöhe kann aufgrund dieser Messungen anhand einer mathematischen Formel berechnet werden.

Mit dieser Vorrichtung ist es auch möglich, mittels der zweiten Meßelektrode und der geschilderten Umschaltung des Meßgerätes den Einfluß des Widerstandes zwischen der Pulpa und der Bezugselektrode auszuschließen.

Mit einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, eine Mindestdicke des Dentins von vitalen Zähnen einzuhalten, die für die Aufnahme einer Füllung (Füllung aus plastischem Material, Gußfüllung oder anderen Füllungen) oder einer Krone bzw. Teilkrone bis in das Dentin präpariert werden müssen. Bekanntlich wird durch eine zu dicht an die Zahnpulpa heranreichende Präparation, d. h. bei einem zu tief reichenden Substanzabtrag des Dentins, die Vitalerhaltung der Pulpa gefährdet. Eine ähnliche Gefahr besteht für die Vitalität der Pulpa dann, wenn für die Befestigugng zahnärztlicher Restaurationen kleine Sacklöcher in das Dentin gebohrt werden, um darin Stifte durch Klemmwirkung, Verschraubung, Zementierung, Verklebung oder andere geeignete Maßnahmen zu verankern, an denen dann die Restauration befestigt wird, bzw. die Bestandteil der Restauration sind und diese verankern.

Wird beim Bohren solcher Löcher die Pulpahöhle geöffnet oder reichen diese Löcher zu dicht an die Pulpahöhle heran, so entsteht eine erhebliche Gefährdung für die Vitalität des Zahnes. Perforieren diese Löcher den Zahn nach "außen" d. h. in das Parodont hinein, d. h. bis in das den Zahn im Bereich der Wurzel umgebende Gewebe, welches seinen Halt im Kieferknochen bewirkt, so kann dieser Zahn häufig nicht mehr erhalten werden.

Mit der oben erwähnten Vorrichtung können derartige Gefahren im wesentlichen vermieden werden.

Aus der DE-OS 30 21 302 ist eine Vorrichtung zur Kariesdiagnostik bekannt, die auch seit langer Zeit in der Zahnmedizin eingesetzt wird. Mit diesem Gerät wird der Widerstandswert zwischen dem erkrankten Zahnteil und der Mundschleimhaut bestimmt, woraus sich der Grad der Karieserkrankung feststellen läßt. Eine derartige Vorrichtung kann jedoch nur oberflächlichen Diagnose von Karies eingesetzt werden, jedoch nicht für die hier angesprochene Bestimmung der Ausdehnung bzw. Dicke des Dentinkörpers, da es hierzu notwendig ist, daß die Meßelektrode eine definierte Meßfläche auf der Zahnoberfläche einnimmt. Bei der bekannten Vorrichtung weist die Meßsonde jedoch eine spitze metallene Elektrode auf, mit der sich ein definierter elektrischer Kontakt nicht reproduzieren läßt, insbesondere nicht auf gesunden oder gar trockenen Zahnoberflächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der genannten DE-OS 36 15 632, eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Messung des elektrischen Widerstandes von Zahnabschnitten weiter verbessert wird, insbesondere eine einfache Messung des für die Präparation wichtigen Widerstandes zwischen Meßelektrode und Pulpahöhle ermöglicht wird; die Messung soll außerdem Angaben liefern, um das Aufbohren von Wurzelkanälen gefahrlos zu machen.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demnach wird hierbei die Elektrodenanordnung durch eine Hilfselektrode ergänzt, durch die kein Strom fließt und mit der es möglich ist, den Widerstand zwischen der Meßelektrode und der Pulpa technisch einfach zu messen. Insbesondere ist es während der Präparation des Zahnes nicht mehr notwendig, ständig das Meßgerät zwischen unterschiedlichen Elektroden umzuschalten, um den Einfluß des Widerstandes zwischen der Pulpa und der Bezugselektrode auszuschließen.

Ferner wird durch die Vorrichtung auch das gefahrlose Aufbohren von Wurzelkanälen ermöglicht, um in die Kanäle Stifte und Füllungen einbringen zu können. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für das Aufbohren von Wurzelkanälen, die mit einer Wurzelfüllung versehen worden sind. Ein "Auswandern" des Wurzelkanalbohrers aus dem Wurzelkanal mit der Folge einer Perforation der Wurzel oder ein zu tiefes, über die Wurzelspitze hinausreichendes Aufbohren können rechtzeitig erkannt und somit vermieden werden bzw. werden durch ein automatisches Abschalten der Bohrvorrichtung verhindert. Der verwendete Bohrer kann hier direkt als Meßinstrument verwendet werden, so daß die gesamte Vorrichtung in das zahnärztliche Instrument integriert werden kann und dem behandelnden Arzt eine gute Kontrolle während der Präparationsarbeiten gibt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Abb. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes an einem zu präparierenden Zahn;

Abb. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mit einem zahnärztlichen Instrument, in diesem Falle einem Bohrer gekoppelt ist.

Die nachfolgend beschriebene Verbesserung ermöglicht eine automatische Begrenzung der Bohrtiefe der Bohrung für den Parapulpären Stift bzw. Stifte, so daß eine Schädigung der Pulpa ausgeschlossen werden kann. Diese Vorrichtung ist auch vorteilhaft für das Ausbohren einer Wurzelfüllung seitliches oder über den Apex reichendes Herausbohren aus dem Wurzelkanal mit Perforation der Wurzel in das Parodont hinein - was meist den Verlust des betreffenden Zahnes nach sich zieht - zuverlässig durch rechtzeitiges Abschalten des Bohrers verhindert werden kann.

Ferner werden Apparaturen beschrieben, die die Dentindicken­ messung in ihrer Durchführung erleichtern. Die Notwendig­ keit und der Nutzen solcher Messungen ist ausführlich in der oben angegebenen Patentanmeldung vom 9. Mai 1986 dargestellt. Insbesondere machen die hier beschriebenen Vorrichtungen und Geräte Gebrauch von der Erkenntnis, daß die elektrische Leitfähigkeit des Dentins in Richtung der Dentinkanälchen sehr viel geringer ist als in einer davon abweichenden Richtung.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung bzw. Kon­ trolle des Präparationsverfahrens an menschlichen und tierischen Zähnen sowie zum Bohren der Löcher für Stift­ verankerungen wird im folgenden verdeutlicht. Auf die Ab­ bildungen wird bezug genommen. Gemessen wird der elek­ trische Widerstand zwischen der Meßelektrode, die auf einer definierten, genau umgrenzten kleinen Fläche (von z.B. 1 mm²) den elektrischen Kontakt zur angeschliffenen Dentinober­ fläche herstellt, und dem Pulpagewebe mittels einer zweiten Elektrode, die auf dem Dentin neben der Meßelektrode auf­ liegt. Die zweite Elektrode wird im folgenden "Hilfs­ elektrode" genannt. Eine dritte Elektrode, im folgenden "Bezugselektrode" genannt, stellt den Kontakt zur Mund­ schleimhaut, der Gingiva oder anderen elektrisch leitenden Geweben des Patienten her. Diese Anordung ist in der Abb. 1 schematisiert dargestellt.

Die Widerstandsmessung geschieht dadurch, daß ein Strom bekannter Stärke von der Meßelektrode zur Bezugselektrode fließt. Dieser Strom bewirkt beim Durchfließen des Dentins zur Pulpa via Dentinkanälchen eine Spannungsdifferenz zwischen Meßelektrode und Pulpagewebe. Die Spannungs­ differenz zwischen Meßelektrode und Pulpagewebe, hervor­ gerufen durch den elektrischen Widerstand des Dentins, ist proportional zum elektrischen Widerstand des strom­ durchflossenen Dentins zwischen Meßelektrode und Pulpa. Die Spannung kann technisch einfach mit der Hilfselektrode an der angeschliffenen Dentinoberfläche neben der Meß­ elektrode stromlos abgegriffen werden. Da das Dentin nur in Richtung der Dentinkanälchen leitet, nimmt das Dentin außer­ halb des stromdurchflossenen Bezirkes das Potential des Pulpagewebes an. Ein Potentialausgleich "quer" zu den Den­ tinkanälchen ist wegen der fehlenden Leitfähigkeit des Den­ tins in dieser Richtung nicht möglich. Die Hilfselektrode muß nicht auf einer definierten Fläche den Kontakt zum Den­ tin herstellen, da durch sie kein Strom fließen darf. Ein geeignetes Meßgerät, das für stromlose Spannungsmessungen geeignet ist, registriert die Spannung zwischen Meßelektrode und Hilfselektrode. Da die Spannung proportional zum elek­ trischen Widerstand des Dentins ist und da der elek­ trische Widerstand ein Maß für die Dentindicke in Richtung der Kanälchen darstellt, kann so die über der Pulpa ver­ bliebene Dentindicke bestimmt werden. Der Zusammenhang von Dentinwiderstand und Dentindicke ist ausführlich in der Beschreibung der Patentanmeldung vom 9. Mai 1986 enthalten.

Der Widerstand Wurzelpulpa-Bezugselektrode geht bei der oben beschriebenen Vorgehensweise nicht in das Meßergebnis ein. Der Widerstand Wurzelpulpa-Bezugselektrode ist sowohl vom Abstand der Bezugselektrode vom untersuchten Zahn als auch ihrer Kontaktfläche zum Gewebe des Körpers des Patienten (Gingiva, Mundschleimhaut, sonstige elektrisch leitende oder durch Befeuchten oder andere geeignete Maß­ nahmen leitend gemachte Körperoberflächen) abhängig, als auch von der Länge und Weite der Wurzelkanäle. Er ist somit nicht konstant und würde, wenn er in dem gemessenen Wider­ stand enthalten wäre, die Dentindickenmessung verfälschen.

Als Meßelektroden können die in der oben genannten Be­ schreibung beschriebenen Elektroden, die auf die ange­ schliffene Dentinoberfläche aufgesetzt werden, dienen. Für die Hilfselektrode kann eine Elektrode vom Aufbau einer Meßelektrode Verwendung finden, diese kann auch mechanisch mit der Meßeletrode verbunden sein. Sofern die Dentinober­ fläche von elektrisch leitenden Belägen und Flüssigkeiten neben den Kontaktflächen der Elektroden frei gehalten werden kann, genügt für die technische Ausführung der Hilfselek­ trode eine an der Spitze elektrisch leitende Sonde, deren Spitze mit dem Spannungsmeßgerät elektrisch leitend ver­ bunden ist. Der Schaft und alle übrigen Teile der Sonde sind zweckmäßigerweise mit einem elektrisch isolierenden Material überzogen.

Registriert man die Spannung zwischen der Bezugselektrode und der Hilfselektrode, so ist diese Spannung proportional zum Widerstand Pulpagewebe-Bezugselektrode. Der so gemessene Widerstand ist bei gleichbleibender Lage der Bezugselektrode und Kontaktfläche der Bezugselektrode zum Gewebe des Pa­ tienten konstant und kann benutzt werden, um aus der Wider­ standsmessung Meßelektrode-Bezugselektrode (beschrieben in der Anmeldung vom 9. Mai 1986) durch Subtraktion den Dentin­ widerstand an der Stelle, wo die Meßelektrode auf das Zahn­ gewebe aufgesetzt ist, zu erhalten. Beim schrittweisen Be­ schleifen eines Zahnes reicht somit eine anfängliche Messung des Widerstandes Bezugselektrode-Pulpagewebe aus, bei den weiteren Messungen des Widerstandes kann auf die Anwendung der Hilfselektrode verzichtet werden: Von dem Widerstand Be­ zugselektrode-Meßelektrode wird der einmal bestimmte Wider­ stand Pulpa-Bezugselektrode jeweils subtrahiert. Der zu subtrahierende Widerstand muß selbstverständlich für jeden Zahn und jede neue Lage bzw. Form und Ausführung der Bezugs­ elektrode neu bestimmt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung der Anbringung von Sacklöchern im Dentin zur Aufnahme von parapulpären Stiften oder Schrauben bzw. zur Aufnahme eines Wurzelstiftes wird wie folgt beschrieben:

Die Meßanordnung wird wie die oben beschriebene aufgebaut. Die "Meßelektrode" wird bei dieser Anordnung von dem Bohrer gebildet. Der Bohrer selbst wird gegenüber den elek­ trisch leitfähigen Geweben des Patientien isoliert: Z. B. durch Isolation des Bohrers gegenüber dem ihn antreibenden Mechanismus (zahnärztliches Hand- bzw. Winkelstück) oder durch eine Ausführung des Bohrers derart, daß das Funktions­ ende (= die Bohrspitze) gegenüber dem Bohrschaft elektrisch isoliert ist. Die Bohrspitze wird elektrisch leitend mit der elektrischen Meßvorrichtung, nämlich der Stromquelle und dem Widerstandsmeßgerät oder Voltmeter verbunden. Gemessen wird der Widerstand Bohrer-Bezugselektrode. Solange der Widerstand einen vorgegebenen Minimalwert nicht unter­ schreitet, besteht keine Gefährdung für den Erhalt des Zahnes, der Bohrer hält einen vorgegebenen Mindestabstand zu Pulpahöhle bzw. zum Parodont ein. Eine vorausgehende Messung des Widerstandes Pulpa-Bezugselektrode bei Zähnen, deren Pulpa vital und nicht durch eine Füllung ersetzt wurde, ist sinnvoll, weil dann vom Widerstand Bohrer-Be­ zugselektrode der Widerstand Pulpa-Bezugselektrode sub­ trahiert werden kann. So erhält man den Widerstand Bohrer- Pulpa durch Rechnung. Eine andere Möglichkeit besteht im Anlegen der oben beschriebenen Hilfselektrode und der direkten Messung des Widerstandes Bohrer-Pulpa analog zu der oben beschriebenen Vorgehensweise zur Messung der Dentindicke. Die erfindungsgemäße Anordnung zum gefahrlosen Bohren der Löcher wird in der Abb. 2 verdeutlicht.

Um den Kontakt des Bohrers mit dem Dentin zu verbessern, kann es notwendig sein, die Bohrerspitze mit einer elek­ trisch leitenden Flüssigkeit zu benetzen, z. B. mit physiologischer Kochsalzlösung.

Zur vereinfachten Anwendung der Widerstandsmessung kann es zweckmäßig sein, den Antriebsmechanismus des Bohrers auto­ matisch beim Unterschreiten eines vorgegebenen Widerstands­ wertes Bohrer-Pulpa oder Bohrer-Bezugselektrode abzu­ schalten.

Beim Aufbohren eines Wurzelkanales wird in der oben be­ schriebenen Weise vorgegangen werden. Da keine Pulpa mehr vorhanden ist, bzw. diese eröffnet ist, entfällt die An­ wendung der Hilfselektrode. Es wird lediglich der Widerstand Bezugelektrode-Bohrer bestimmt. Solange ein vorgegebener Widerstandswert nicht unterschritten ist, besteht keine Gefahr für den Zahn: Der Bohrer ist der äußeren, dem Kieferknochen zugewandten Wurzeloberfläche noch nicht zu nahe gekommen, ein vorgegebener Mindestabstand läßt sich einhalten.

Die Widerstandsmessungen sollten zur Vermeidung von Polari­ sationseffekten an den Elektrodenoberflächen mit Wechsel­ strom durchgeführt werden. Wird Wechselstrom genügend hoher Frequenz angewendet, so kann die Ankoppelung der Bezugs­ elektrode an den Körper des Patienten auch kapazitiv er­ folgen: Zum Beispiel durch die elektrische Kapazität des Patienten gegen die elektrisch leitende Umgebung ("Erde") oder gegen eine speziell dafür eingerichtete Elektrode. Auch die anderen Elektroden können kapazitiv an das Zahn­ gewebe angekoppelt werden.

Wird die Messung mit Gleichstrom oder mit einem dem Gleich­ strom überlagerten Wechselstrom durchgeführt, so müssen durch geeignete Maßnahmen Polarisationseffekte ausge­ schlossen bzw. kompensiert werden.

Vorteilhaft ist auch die Anwendung einer vollautomatischen oder teilautomatischen Präparation mit Hilfe eines bei­ spielsweise EDV-gestützen Gerätes: Dieses tastet kontinu­ ierlich oder schrittweise die Dentinoberfläche mit dafür geeigneten Elektroden ab, führt Widerstandsmessungen in der oben beschriebenen Weise durch, speichert die Koordinaten der abgetasten Stellen und die an den jeweiligen Stellen gefundenen Widerstandswerte. Mittels eines integrierten Schleif- und Fräsgerätes wird anschließend oder gleichzeitig das Dentin bis zur kosmetisch oder funktionell erforder­ lichen Tiefe abgetragen, wobei anhand der bekannten Wider­ standswerte ein zu weitgehender Dentinabtrag verhindert wird: An den Stellen mit weitreichender Pulpaausdehnung wird entsprechend weniger Dentin abgetragen, es müssen kosmetisch Kompromisse eingegangen werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes von Zähnen, insbesondere zum Bestimmen der Dicke des Dentins über der Pulpahöhe, mit einer Elektrodenanordnung aus zumindest einer Meßelektrode mit definierter Meßfläche, die auf die Zahnoberfläche aufsetzbar ist, und aus einer Bezugselektrode, die an das elektrisch leitende Gewebe des Patienten anlegbar ist, ferner mit einer Stromquelle zwischen Meßelektrode und Bezugselektrode zum einleiten eines Stromes in den Zahn über die Meßelektrode und mit einem Meßgerät zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes des zwischen den Elektroden liegenden Zahnabschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung neben der Meßelektrode eine ebenfalls auf die Zahnoberfläche aufzusetzende Hilfselektrode aufweist, und daß diese Hilfselektrode mit dem Meßgerät zum Bestimmen des elektrischen Widerstands verbunden und gemeinsam mit diesem elektrisch parallel zur Meßelektrode angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle eine Wechselstromquelle und das Meßgerät ein Wechselstromvoltmeter zur stromlosen oder hochohmigen Messung der Spannung zwischen Hilfselektrode und Meß- bzw. Bezugselektrode ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen zumindest einem Teil der Elektroden mit dem Zahn bzw. Gewebe eine kapazitive Kopplung ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Meßelektrode und Hilfselektrode mechanisch miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode als zahnärztliches Instrument, insbesondere Bohr- oder Schleifinstrument, ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einen voll- oder halbautomatischen Schleif- bzw. Bohrautomaten integriert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung eines Bohrers als Meßelektrode der Bohrer gegenüber dem ihn antreibenden Mechanismus elektrisch isoliert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus beim Unterschreiten eines fest eingestellten oder vorwählbaren Widerstandes abgeschaltet und/oder gestoppt wird.