JPH0618580B2 - 歯牙動揺度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、歯牙の動揺度を測定して歯の健康状態を推測
するための測定方法に関する。

（従来の技術） 歯科の各分野において歯の動揺度測定は、歯の健康状態
を推測する手段として特に重要な事項である。例えば補
綴物の設計においては支台歯の診断や予後観察に、欠く
べからざるものであり、歯周病においては治療手段の決
定のために無視することの出来ない診断法である。そこ
で歯および歯周組織の健康度を正確に診断しようとする
試みが行なわれてきた。例えば臨床的判定法としては触
診、盲のう測定、打診、Ｘ線像などが利用されており、
歯の動揺度測定装置としては外力に対する歯の変位量で
表現したダイヤルゲージ法、ストレインゲージ法、電気
差動トランス法、歯の動きを小鏡で反射して測定した方
法、振動を応用してその応答特性を求めた共振周波数測
定法及び機械的インピーダンス測定法などがある。

（本発明が解決しようとする問題点） ところが、これらの装置は臨床応用にあたっては、大掛
かりな装置、データの信頼性、加振器の固定法の困難性
など、多くの問題があり、一般的には経験的な感覚を利
用したミラーの測定法によって、歯の動揺度を０度から
３度までの４段階に分類した方法を用いているのが現状
である。この測定方法は術者の主観によって大きく左右
される欠点があり、また歯の変位量のみを重視している
ので歯周組織の粘弾性など歯周組織の性状を解明したこ
とにならないという欠点があった。

本発明は、かかる従来例の欠点に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は槌打を軽く行うだけで歯周組織
の性状を定量的に解明する事の出来る歯牙動揺度測定装
置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる従来の問題点を解決する為に、歯牙の
槌打にて発生する槌打アナログ信号をキャッチするセン
サ(1)と、前記槌打アナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ−Ｄ変換器(3)と、Ａ−Ｄ変換されたデジタル信
号を記憶する記憶装置(4)と、記憶装置(4)からのデジタ
ル信号を取り込んで動揺度を算出した後、その振動波形
の初期波長をＣＲＴ(7)上に出力するコントローラ(5)と
で構成された事を特徴とするものである。

（作用） まず、患者の歯牙をハンマ(2)にて軽く槌打つ。

するとハンマ(2)に装着されたマイクロホン(1)を通じ
て槌打アナログ信号がキャッチされる。

このキャッチされた槌打アナログ信号は増幅されてＡ
／Ｄ変換器(3)に送られ、槌打デジタル信号に変換され
た後、書き込み専用の記憶装置(4a)に送られる。

書き込み専用の記憶装置(4a)にはこのＡ／Ｄ変換器
(3)からの槌打デジタル信号の書き込みが行なわれる
が、これと同時に主コントローラ(5)に内蔵されたの表
示用記憶装置(4b)にも槌打デジタル信号が移される。

主コントローラ(5)の表示用記憶装置(4b)に移された
槌打デジタル信号は、最後にＣＲＴコントローラ(6)を
経て微細な振動を除去した見易い形の元のアナログ信号
に変換され、ＣＲＴ(7)上に槌打アナログ波形(32)(33)
として再現される。

この槌打アナログ波形(32)(33)の初期波長『通常は第
１波長(S)』を測定して歯牙の動揺度を決定する。

（実施例） 以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。第１図の
ブロック回路図において、(2)はハンマで、頭部(2a)の
材質は歯の共振周波数から大きくはなれたポリオキシメ
チレン樹脂を採用している。

ハンマ(2)について考慮すべきことは、健全歯と動揺歯
との差を明確に判別出来ること、診査器具として操作し
易いこと、反復使用に対し種々な変化をしないこと、消
毒薬等に対して安定であること等である。

(1)は例えば全指向性マイクロホン（勿論これに限定さ
れるものではない。）で、ハンマ(2)の側面に装着され
ており、例えば、50Hz〜15KHz（勿論これに限定される
ものではない。）の周波数特性を有するハンマ(2)とマ
イクロホン(1)との間にはウレタンを介在させ、可及的
に擦過音の発生を防止するようにしてもよい。(11)は第
１増幅器、(12)は第２増幅器であり、マイクロホン(1)
に直列接続されている。(9a)(9b)(9c)は３種類の比較器
で、第１増幅器(11)の出力と３種類の基準電位(8a)(8b)
(8c)との比較を行い、槌打強度の『強』『合格』『弱』
の判定を行っている。又、ハンマ(2)に設けられた合格
表示(10)（例えば、ＬＥＤの点灯にてこれを表示す
る。）にて槌打強度が『合格』の場合にこれを表示して
術者に分かり易くして作業の迅速化を図っている。

第２増幅器(12)の出力はＡ／Ｄ変換器(3)に接続されて
おり、更にランダムアクセスメモリからなる書き込み専
用記憶装置(4a)を経て主コントローラ(5)に接続されて
いる。

主コントローラ(5)は、制御パネル(13)からの指令、槌
打波形の第１波長(S)の演算その他を司る中枢機能を持
ち、その他ランダムアクセスメモリからなる２チャンネ
ルの表示用記憶装置(4b)を具備している。

(6)はＣＲＴコントローラで、主コントローラ(5)のＸ、
Ｙ出力端子に接続されており、更にＣＲＴ(7)に接続し
てＣＲＴ(7)をＸ、Ｙ軸制御、輝度制御（Ｚコントロー
ル）するようになっている。

(13)は制御パネルで、槌打デジタル信号の更新乃至固定
を選択するための反復／固定用ボタンスイッチ(14)、タ
イムベースの長さを選択する（換言すれば、１msecの槌
打アナログ信号をＣＲＴ(7)上で１cm乃至２cmとして表
示する事を選択する。）１m/２msec切り替え用ボタンス
イッチ(15)、１乃至２チャンネルのいずれかを選択する
ためのチャンネルセレクションボタンスイッチ(16)、プ
リント開始用ボタンスイッチ(17)、紙送り用ボタンスイ
ッチ(18)、ＣＲＴ(7)上に描き出された槌打アナログ波
形(32)(33)の第１波長(S)の長さを主コントローラ(5)の
演算結果より長さする（換言すれば、第１波長(S)は見
易くするために他の部分に比べてＣＲＴ(7)上に明るく
描き出されているのであるが、この高光輝度部分を長く
する。）ためのアップ用ボタンスイッチ(19)、及び逆に
第１波長(S)を短くするためのダウン用ボタンスイッチ
(20)、ＣＲＴ(7)上に描き出された第１乃至第２チャン
ネルの槌打アナログ信号を上昇させるための第１乃至第
２チャンネル像昇降用ボリューム(21)(22)、ＣＲＴ(7)
上に描き出された第１乃至第２チャンネルの槌打アナロ
グ信号を水平移動させるための水平移動用ボリューム(2
3)、第１波長(S)の光輝度部分の明るさを調節するため
の輝度調節ボリューム(24)などから構成されている。こ
れら、反復／固定ボタンスイッチ(14)から紙送り用ボタ
ンスイッチ(18)まで並びに第１乃至第２チャンネル像昇
降用ボリューム(21)(22)は主コントローラ(5)に入力す
るようになっているが、一方、槌打アナログ波形(32)(3
3)の第１波長(S)の長さを術者が調整するためのアップ
用ボリューム(21)及び逆に第１波長(S)を短くするため
のダウン用ボリューム(22)は、アップ／ダウンカウンタ
(25)、デジタルコンパレータ(26)を経て主コントローラ
(5)の第１又は第２チャンネルの表示用記憶装置(4)に入
力するようになっている。輝度調節ボリューム(24)は、
Ｚコントローラ(27)を通じてＣＲＴコントローラ(6)の
Ｚ端子に接続されている。

(28)は槌打波形の第１波長(S)のスケール表示部で、Ｌ
ＥＤドライバ(29)を通して主コントローラ(5)の演算結
果に基づいて下２桁まで数値表示されるようになってい
る。

(30)はプリンタで、主コントローラ(5)に接続されてお
り、制御パネル(13)のボタン操作により主コントローラ
(5)の表示用記憶装置(4b)に入力された（換言すれば、
ＣＲＴ(7)に表示された）槌打アナログ波形(32)(33)が
プリントアウトされるようになっている。

(31)は本装置の電源で、ＣＲＴコントローラ(6)、主コ
ントローラ(5)その他に電力を供給している。

(7)はＣＲＴで、ＣＲＴコントローラ(6)に接続されてお
り、ＸＹＺ制御がなされるようになっている。

しかして、ハンマ(2)にて歯牙を槌打すると、この槌打
音がセンサ(1)にて槌打アナログ信号としてキャッチさ
れる。

センサ(1)に槌打アナログ信号が入力されるとこれが第
１、第２増幅器(11)(12)及びＡ／Ｄ変換器(3)を経て槌
打デジタル信号に変換され、書き込み専用記憶装置(4a)
に送られて記憶され、更に表示用記憶装置(4b)に送られ
る。これと同時に第１増幅器(11)の出力側で分岐した槌
打アナログ信号が３種類の比較器(9a)(9b)(9c)に入り、
それぞれの基準電位(8a)(8b)(8c)と比較し、槌打強度の
合否判定を行い、『強』、『合格』、『弱』の判定を表
示する他、『合格』の場合はハンマ(2)に設けられたＬ
ＥＤが点灯するようになっている。槌打強度が強すぎた
場合又は弱すぎた場合は合格判定が出るまで歯牙の槌打
を行い、最終的に合格判定の出た槌打デジタル波形のデ
ータが表示用記憶装置(4b)に残る。実験の結果0.3G〜0.
8Gの範囲内の加振力であれば、第１波長(S)に影響を与
えるような結果を生じないことが判明した。このデータ
は直ちにＣＲＴコントローラ(6)に移され、続いてフィ
ルタ（図示せず。）に通されて細い振動波形がカットさ
れた後、Ｄ／Ａ変換されて見易い形の元のアナログ波形
(32)(33)に復元され、表示部(28)として用いられている
ＣＲＴ(7)に入力されＣＲＴ(7)の表示面上に槌打アナロ
グ波形(32)(33)として再現される。ＣＲＴ(7)はＣＲＴ
コントローラ(6)に内蔵されたチョッピング回路により
多現象（本実施例では２現象）として用いられており、
ＣＲＴ(7)上にはチャンネル切り替えにより、第１、第
２チャンネルの槌打アナログ波形(32)(33)が描き出され
るようになっている。勿論、チャンネルを切り替えなけ
れば一方の波形のみを表示する事も出来るし、主コント
ローラ(5)の指令によってプリンタ(30)を作動させ、表
示用記憶装置(4)のデータを記録用紙に描かせる事も出
来る。又、ＣＲＴコントローラ(6)は振動波形移動装置
としての働きもなし、制御パネル(13)のボタン又はボリ
ューム操作によりＣＲＴ(7)に描かれる左右の槌打アナ
ログ波形(32)(33)を上下・左右別々に移動させて位置調
整する事も出来、両者を近接又は重ね合わせたりして診
断をより容易に行う事も出来る。

以上のように、ハンマ(2)で歯牙を打振し、センサ(1)で
受信して歯牙の打振音を採取し、時間軸上でインパクト
の立ち上がりからの第一波長の長さを読み取り、歯の動
揺度測定を行う。

第３図(a)は健全歯の槌打アナログ波形(32)であり、同
(b)は動揺歯の槌打アナログ波形(33)であり、動揺歯の
方が第１波長(S)の長さが長くなるものである。

上記に実施例においてはブロック図のみを示して各ブロ
ックの具体的な結線に付いては上述したような機能を発
揮する為に最適と考えられるものを適宜選択して採用す
るものとする。

＜実施例１＞ (1)ハンマ重量 ポリエキシメチレン樹脂を頭部に使用したハンマ（以
下、POMハンマという）は『36.5g』,『37.8g』,『40.4
g』,『46.4g』,『51.1g』、金属を頭部に用いたハンマ
（以下、メタルハンマという）は『17.6g』,『18.6g』,
『19.2g』,『22.8g』,『24.6g』を以上のように５種類
ずつ用意した。

(2)被検体 人口歯の歯根部に、健全歯を仮想して厚さ0.2mmのラバ
ーシート１枚、動揺歯としてラバーシート３枚（厚さ約
0.5mm）を接着し、これを石膏ブロックに植立した。各
ハンマの頭部の反打診側に小型加速度ピックアップ（重
量0.65g）を取り付け、側面にはマイクロホン（重量3.0
g）を設置、被検歯の歯冠唇側中央部をレベル・インデ
ィケーターで監視しながら0.3Gの大きさで槌打して打診
音の測定を行った。

［実験結果］ 第３図(a)〜(d)は、プリントアウトされた時間軸波形で
ある。上段(a)(b)はハンマの頭部に取り付けた加速度ピ
ックアップからの情報、下段(c)(d)はマイクロホンから
の情報を示し、下段の時間軸上の第１波長(S₁)(S₂)(S₃)
(S₄)が、歯の動揺度を示すデータとなる。POMハンマに
おける最大値は、動揺歯51.1gの3.234msec、最小値は、
健全歯40.4gの1.591msecであった。メタルハンマにおけ
る最大値は、動揺歯24.5gの3.031msec最小値は、健全歯
19.2gの1.648msecであった。これらの結果をグラフ化し
た第４図について考察するとPOMハンマでは40.4gから5
1.1gまでのものは、動揺歯と健全歯の間に一定の差を持
ちながら等比的増加をするが、それ以下の重量のもので
は動揺歯と健全歯にかかわらず類似した結果を生じる。
これはハンマ重量が軽いものは、ハンマのヘッドが効き
づらく、被検体への起振力が不足になるためと推測され
る。メタルハンマでは24.6gのものを除いて第１波長(S)
が、1.6〜2.3msecの間に存在し、動揺歯と健全歯の第１
波長(S)の差が、POMハンマよりも少なめである。

また、メタルハンマとPOMハンマを比較すると、両者共
に歯の動揺度の差による第１波長(S)の差を生じるが、
メタルハンマでは波形上に金属自体の高い周波数成分が
出現［第３図(b)］し、一波長が不連続的で割れるた
め、波形としては見難い波形になってくる。

また、ハンマ全体の重さが軽いもの、あるいは柄に比べ
頭部の重さが余りにも小さい場合には、打診する時のバ
ランスが悪くなり槌打が困難であった。以上の結果か
ら、インバクトハンマの頭部材質はポリオキシメチレン
樹脂が最良でありPOMハンマの重量は、40.4gのものが最
良である事が分かった。

＜実施例２＞ 人工歯根膜の厚さの影響 歯の動揺の一因として、歯根膜腔の拡大が考えられる。
歯根膜腔の大きさとの関係を知るため、人工歯根膜とし
てのラバーシート枚数を変え、その影響を検討した。

［実験方法］ 人工歯 を用い、その歯根部にラバーシートを１枚から６枚まで
接着した６種類の被検歯、及びラバーシートを接着しな
い人工歯の計７種類を石膏ブロックに植立して被検体と
した。各々の試料を30回打診して結果とした。なお、人
工歯根膜の厚さは１枚のもの0.20mm、２枚のもの0.35m
m、３枚のもの0.50mm、４枚のもの0.60mm、５枚のもの
0.75mm及び６枚のもの0.90mmであった。

［実験結果］ 各々の被検歯間に有意差が認められ（第５図）、最小値
は人工歯根膜０mmの1.799msec、最大値は人工歯根膜0.9
mmの3.427msecで人工歯根膜の厚さが多くなるにしたが
って第１波長が長くなった。測定結果の平均値をもとに
人工歯根膜の厚さと第１波長の間に相関関係が存在する
か否かを求めたところ標本相関係数(P)＝0.982であっ
た。

この標本相関係数より相関係数推定値を， で求めた。相関係数推定値がｔ（自由度，0.01）より大
なら高度に有意な相関関係が存在する。求めた推定値
は； 11.62≧ｔ(5,0.01)＝4.03 より大であったため、人工歯根膜の厚さと第１波長との
間に真の相関関係が存在した。

＜実施例３＞ 歯根の辺縁歯槽骨の吸収 歯の動揺の因子としては、前述の歯根膜腔の拡大と歯槽
骨縁の吸収が考えられる。本項では人工歯の石膏ブロッ
ク中への植立量を変化させて、歯槽骨の吸収度と仮定し
て実験を行った。

［実験方法］ 人工歯根膜の厚さ３種類(0.2mm,0.35mm,0.50mm)の被検
体について、各々を石膏ブロックに植立し、歯頚部より
２mm間隔で10mmまで石膏を削除して被検体とし、これを
３回ずつ打診した。

［実験結果］ 実験結果の平均値によれば、人工歯根膜の厚いほど、又
石膏の歯根の被覆度が少ないほど第１波長が長くなり、
動揺傾向を示した。測定結果をグラフ化した第６図で検
討すると、人工歯根膜0.20mmでは、歯槽縁の水平的欠損
０から６mmまでは、有意差をほとんど認めることが出来
なかったが、８，10mmに到ると急激に第１波長が長くな
り有意差が認められたが、８mmと10mm間では有意差がほ
とんど認められなかった。人工歯根膜0.35mmにおいて
は、歯槽縁の水平的欠損０と２mmでは有意差が認められ
なかったが、それ以上の削除量においては、すべてにつ
いて有意差が認められた。人工歯根膜0.50mmにおいて
は、歯槽縁の水平的欠損４mmと６mm間において有意差が
認められなかったが、その他においてはすべてに有意差
が認められた。

全般的にみると、人工歯根膜0.50mmでは歯槽縁の水平的
欠損２mmから４mm、人工歯根膜0.35mmでは歯槽縁の水平
的欠損４mmから６mm、人工歯根膜0.20mmでは歯槽縁の水
平的欠損６mmから８mmの間において、急激に変化し、第
１波長が２〜３msec長くなっていた。これは歯根膜腔の
拡大と歯槽骨縁の吸収との関係が歯の動揺に大きく影響
を及ぼしていることが推測され、歯根膜腔の狭い状態で
は、ある程度の歯槽骨縁の吸収は動揺度に対し影響は少
ないが歯根膜腔の拡大している場合には、歯槽骨縁の吸
収が顕著な動揺として現れることを示している。

根の全長が16mmであるので人工歯根膜0.20mmの場合に
は、歯槽骨縁の水平的吸収が根全長の38％以内であれ
ば、第１波長に大きな変化がなく植立状態に大差のない
ことになる。同様に人工歯根膜0.35mmおよび0.50mmの場
合には、歯槽骨縁の水平的吸収が根全長の12.5％を越す
と急激に第１波長が長くなり、植立状態が悪化したもの
と考えられる。

＜実施例４＞ 乾燥下顎骨における健全歯と動揺歯の比較 以上の模型実験において、健全歯と動揺歯の判別を第１
波長の差で現すことができた。そこで、より臨床の状況
に近づけるためにこの項の実験を行った。

［実験方法］ (1)被検体 成人乾燥下顎骨２個について▲｜▼を抜歯
し、その抜歯窩にシリコン印象材を注入して、各々の歯
を元の位置に復したものを健全歯とした。

人工歯根膜の唇舌的厚さは、 と考えられる。

次に抜歯窩の歯槽骨壁を骨バーで削除し、歯根膜腔を拡
大して、健全歯より動揺のある状態を作りシリコン印象
材を注入後、歯を挿入した。

人工歯根膜の唇舌的厚さは、 と考えられる。

［実験方法］ 前述の模型実験の結果からPOMハンマ(40.4g)により、歯
冠唇側中央部に0.3Gの打診力を被検体に加えた。加振回
数は各項目について３回とし、２チャンネル歯牙動揺度
測定装置によって分析を行った。

［実験結果］ 測定結果でみると健全歯群は、犬歯の第１波長が長くは
なるが、健全歯群と類似した傾向を示した。測定結果を
グラフ化した第７図で観察するとNO.１被検体の 以外すべての歯において健全歯と動揺歯間で有意差が認
められた。健全歯群では、NO.１被検体の第１波長は1.8
71msecから3.153msec，NO.２被検体のそれは1.607msec
から2.690msecの間にあった。また、動揺歯群では、NO.
１被検体では2.029msecから5.467msec，NO.２被検体で
は3.366msecから6.693msecであった。このようにヒト成
人乾燥下顎骨においても歯の骨植状態を把握でき、根の
長さの短い歯種が長い歯種よりも第１波長が長くなる傾
向を示した。

［実施例５］ 種々な補綴修復物の影響 臨床では種々な補綴物が被検歯に装着されている場合が
多い。それらの動揺度測定において、歯冠修復物がどの
ような影響を与えるかを検討した。

［実験方法］ NO.１被検体の 支台歯形成した後、その上にポーセレン冠、レジン冠、
金属冠の各々を製作した。各歯冠補綴物はコーアを用い
て可及的に大きさを同一とし、測定時はテンポラリーパ
ックでこれらを仮着した。人工歯根膜は、シリコン印象
材を使用したが、厚さは健全歯として 動揺歯として であった。

［実験結果］ 第７図にＥＦＴ分析結果、第８図に測定結果をグラフ化
したものを示す。第８図でみると健全歯群では補綴物差
の影響も認められず、第１波長も動揺歯より小さな値を
示した。動揺歯群ではレジン冠が他の補綴物と比較して
値がやや大きくなる傾向を示し、 では硬度の高い金属冠に対して有意差が認められた。
又、第７図でわかるように金属冠では波形が割れて、高
い周波数成分が含まれており、この傾向は特に動揺歯群
において多く観察された。いずれにしても補綴物の差は
硬度の低いレジン冠を装着した動揺歯を除いては第１波
長に大差が認められなかった。

（効果） 本発明は叙上のように、歯牙の槌打にて発生する振動波
形をキャッチしてこれを目視可能な振動波形としてＣＲ
Ｔ上に描くようにした歯牙動揺度測定装置を用い、ＣＲ
Ｔ上に描かれた振動波形の初期波長の長さを測定するの
であるが、健全歯群の第１波長が2.0msecの場合はイン
パクトの周波数値は1/2msec(500Hz)であり、動揺歯群の
第１波長が3.0msecの場合は1/3msec(333Hz)となり、歯
の動揺が大きくなると周波数帯域が低いほうに移行する
という過去のデータと一致し、初期波長の長さにて歯牙
の動揺度を決定する事が出来るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図…本発明の一実施例のブロック回路図 第２図…本発明に使用するハンマの一実施例の正面図、 第３図(a)〜(d) …加速度ピックアップとマイクロホンをPOMハンマとメ
タルハンマとにそれぞれ使用した場合のＣＲＴ上に描か
れた振動波形を示すグラフ。 第４図(a)(b)…ハンマの材質と重量との関係を示すグラ
フ。 第５図…人工歯根膜の厚さの影響を示すグラフ。 第６図…歯根の辺縁歯槽骨の吸収との関係を示すグラ
フ。 第７図(a)〜(d) …種々の補綴物の健全歯と動揺歯とに与える影響を表す
ＣＲＴ上に描かれた振動波形グラフ。 第８図…種々の補綴物の健全歯と動揺歯とに与える影響
を表すグラフ。 (1)…マイクロホン、(2)…ハンマ、(2a)…頭部 (3)…Ａ／Ｄ変換器、(4)…記憶装置 (5)…主コントローラ、(6)…ＣＲＴコントローラ (7)…ＣＲＴ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯牙の槌打にて発生する槌打アナログ信号
   をキャッチするセンサと、前記槌打アナログ信号をデジ
   タル信号に変換するＡ−Ｄ変換器と、Ａ−Ｄ変換された
   デジタル信号を記憶する記憶装置と、記憶装置からのデ
   ジタル信号を取り込んで動揺度を算出した後、その振動
   波形の初期波長をＣＲＴ上に出力するコントローラとで
   構成された事を特徴とする歯牙動揺度測定装置。
2. 【請求項２】振動波形の第１波長を初期波長とした事を
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の歯牙動揺度測
   定用歯牙動揺度測定装置。