-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine zahnärztliche Laser-Behandlungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei der
zur Behandlung von menschlichen oder tierischen Gewebe eine Behandlungsstrahlung
insbesondere im nichtsichtbaren Bereich genutzt wird, wobei die
Ausrichtung der Behandlungsstrahlung mit Hilfe einer sog. Pilotstrahlung
angezeigt wird.
-
Neben
der klassischen Bearbeitung von Zahngewebe mittels mechanischer
Bearbeitung hat sich in letzter Zeit vermehrt die Verwendung sog. Dentallaser
etabliert. Mit derartigen Geräten wird das zu bearbeitende
Gewebe, bspw. das Zahngewebe mit einer hochenergetischen elektromagnetischen Strahlung
bestrahlt, welche letztendlich ein thermisches Erhitzen und schließlich
ein Verdampfen des bestrahlten Gewebes zur Folge hat. Ebenso wie
bei der Verwendung eines klassischen zahnärztlichen Bohrers
können auf diese Weise Materialien abgetragen werden, um
bspw. kariöse Stellen zu entfernen oder Kavitäten
in einen Zahn einzuarbeiten.
-
Insbesondere
in der Dentalmedizin haben sich dabei sog. Festkörperlaser
vom Er:YAG-Typ durchgesetzt. Diese Laser weisen eine Wellenlänge auf,
welche die besondere Eigenschaft hat, mit dem Maximum des Absorptionsspektrums
von Wasser übereinzustimmen, was letztendlich aufgrund
der Tatsache, dass auch das zu bearbeitende Gewebe in der Regel
Wasser enthält, zu einer hohen Abtragseffizienz bei minimalen
thermischen Einflüssen führt. Die Leistung der
Er:YAG-Laser ist dabei derart, dass diese üblicherweise
in einem Pulsbetrieb betrieben werden.
-
Eine
Besonderheit der angesprochenen Er:YAG-Laser besteht darin, dass
diese Licht im nicht-sichtbaren Bereich bei 2,94 μm emittieren.
Diese Wellenlänge ist – wie oben erwähnt – zwar
besonders vorteilhaft, da sie zu einer hohen Abtragseffizienz führt,
auf der anderen Seite besteht in diesem Fall dann das Problem, dass
für den Benutzer der Laser-Behandlungsvorrichtung nicht
ohne Weiteres ersichtlich ist, an welcher Stelle die Behandlungsstrahlung
auf das zu bearbeitende Gewebe auftrifft.
-
Um
dieses Problem zu vermeiden, ist es bekannt, eine zweite Strahlung
einzusetzen, welche im sichtbaren Bereich liegt. Aufgabe dieser
sog. Pilotstrahlung ist es, anzuzeigen, an welcher Stelle die Behandlungsstrahlung
auftrifft. Dies wird üblicherweise dadurch erreicht, dass
für die Abgabe beider Laserstrahlungen die gleichen optischen
Mittel genutzt werden. Beide Strahlungen werden also auf gleiche
Weise durch das Gerät übertragen und dann auf
die zu bearbeitende Stelle gerichtet.
-
Die
vorgenannte Idee der Verwendung einer Pilotstrahlung ist bspw. in
dem
US-Patent Nr. 5,304,167 beschrieben.
Durch die simultane Abgabe beider Strahlungsarten, Behandlungsstrahlung
und Pilotstrahlung, soll dem behandelnden Zahnarzt während
der Durchführung der Behandlung dauerhaft angezeigt werden,
an welcher Stelle des Zahns die Strahlung auftrifft.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von der
US 5,304,167 die Aufgabe zugrunde,
eine weiter verbesserte Laser-Behandlungsvorrichtung anzugeben,
bei der die Handhabung und dementsprechend die Durchführung
von Behandlungen für einen Zahnarzt weiter erleichtert
ist.
-
Die
Aufgabe wird durch eine zahnärztliche Laser-Behandlungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
-
Auch
bei der zahnärztlichen Laser-Behandlungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung sind einerseits Mittel zur Erzeugung einer
Behandlungsstrahlung und andererseits Mittel zur Abgabe einer Pilotstrahlung
vorgesehen. Im Gegensatz zu der aus der
US 5,304,167 bekannten Lösung,
bei der grundsätzlich eine simultane Abgabe von Behandlungsstrahlung
und Pilotstrahlung erfolgt, ist allerdings gemäß der
vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Pilotstrahlung nicht
zeitgleich mit der Behandlungsstrahlung übertragen wird.
Vielmehr ist vorgesehen, dass bei einer Abgabe der Behandlungsstrahlung
automatisch die Pilotstrahlung abgeschaltet bzw. unterdrückt
wird.
-
Dementsprechend
wird eine zahnärztliche Laser-Behandlungsvorrichtung vorgeschlagen,
welche eine erste Lichtquelle zur Erzeugung einer Behandlungsstrahlung,
eine zweite Lichtquelle zur Erzeugung einer im sichtbaren Bereich
liegenden Pilotstrahlung, Übertragungsmittel zum Richten
der Behandlungsstrahlung sowie der Pilotstrahlung auf einen zu behandelnden
Bereich sowie Aktivierungsmittel zum wahlweisen Aktivieren der Behandlungsstrahlung
aufweist, wobei erfindungsgemäß bei einer Abgabe
der Behandlungsstrahlung automatisch die Pilotstrahlung abgeschaltet
bzw. unterdrückt wird.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung beruht auf der
Erkenntnis, dass die Pilotstrahlung zwar einerseits zur Ausrichtung
des Geräts auf die zu behandelnde Oberfläche äußerst hilfreich
ist, allerdings in dem Zeitraum, in dem tatsächlich eine
Behandlungsstrahlung abgegeben wird, eher als störend empfunden
wird. Da durch die Pilotstrahlung das Erscheinungsbild der zu behandelnden
Oberfläche punktuell beeinflusst wird, ist im Falle einer
dauerhaften gleichzeitigen Abgabe beider Strahlungen für
einen Benutzer der Laser-Behandlungsvorrichtung die Oberfläche,
welche der thermischen Einwirkung durch die Behandlungsstrahlung
ausgesetzt wird, nur schwer im Detail erkennbar. Auswirkungen der
Laserstrahlung auf das Gewebe können dementsprechend nicht
ohne weiteres bzw. frühzeitig erkannt werden, was letztendlich
zu Schwierigkeiten in der Durchführung der Behandlung führen
könnte. Diese Problematik wird nunmehr vermieden, in dem
erfindungsgemäß die Pilotstrahlung lediglich alternierend
zur Behandlungsstrahlung abgegeben wird. Die Pilotstrahlung liegt
also immer dann vor, wenn gerade keine Behandlungsstrahlung abgegeben
werden soll. Sie dient in diesem Fall weiterhin zur optimalen Ausrichtung
des Handstücks, welches zur Durchführung der Behandlung
genutzt wird. In dem Augenblick allerdings, in dem tatsächlich
das Gewebe mit Hilfe der Behandlungsstrahlung bearbeitet wird, wird
die Pilotstrahlung deaktiviert. Der Zahnarzt erhält auf
diese Weise eine verbesserte Sicht auf die zu behandelnde Oberfläche,
wodurch die Bearbeitung weiter verbessert werden kann.
-
Für
den Fall, dass die Behandlungsstrahlung als gepulste Laserstrahlung
vorliegt, kann die Pilotstrahlung für die gesamte Dauer
der Betätigung der Aktivierungsmittel unterdrückt
werden. Es wäre allerdings auch denkbar, dass die Pilotstrahlung
nur für die Dauer der einzelnen Laserpulse unterdrückt
wird, in den Phasen zwischen den einzelnen Pulsen allerdings wieder übermittelt
wird. Bei der ersten Variante, wird also über einen längeren
Zeitraum von z. B. wenigen Sekunden hinweg die Pilotstrahlung vollständig
unterdrückt. Diese wäre auch der Fall, wenn die Pilotstrahlung
nicht gepulst vorliegt. Bei der zweiten Variante hingegen wird die
Pilotstrahlung komplementär zur Behandlungsstrahlung gepulst.
Diese hat letztendlich zur Folge, dass – aufgrund der Trägheit des
menschlichen Auges – die Pilotstrahlung nicht vollständig
wegfällt, allerdings die Gesamtintensität der
Pilotstrahlung reduziert wird, was wiederum die Beobachtung der
Behandlungsstelle für den Zahnarzt erleichtert.
-
Das
Abschalten der Pilotstrahlung kann bspw. dadurch erfolgen, dass
die Einkopplung der Pilotstrahlung in die gemeinsam genutzten Übertragungsmittel
unterbrochen wird. Alternativ hierzu könnte auch die zweite
Lichtquelle, welche zur Erzeugung der Pilotstrahlung genutzt wird,
vorübergehend deaktiviert werden.
-
Die Übertragungsmittel
sind vorzugsweise zumindest teilweise Bestandteil eines zahnärztlichen Handstücks,
an dessen vorderen Ende die Lichtabgabe erfolgt. Die Aktivierungsmittel
können in diesem Fall ferner einen Fußschalter
umfassen, mit dessen Hilfe auf einfache Weise durch den Zahnarzt
die Behandlungsstrahlung wahlweise aktiviert bzw. deaktiviert werden
kann. Dabei ist unter den Begriffen „Aktivieren" und „Deaktivieren"
nicht unbedingt zu verstehen, dass der Laser wechselweise eingeschaltet und
ausgeschaltet wird, stattdessen wird im Fall der Aktivierung beispielsweise
ein Shutter geöffnet, der im deaktivierten Zustand das
Einkoppeln der Behandlungsstrahlung in die Übertragungsmittel
verhindert.
-
Als
Behandlungsstrahlung wird vorzugsweise eine gepulste Laserstrahlung
aus dem Infrarotbereich verwendet. Hierzu kann insbesondere als
Lichtquelle der bereits eingangs angesprochene Er:YAG-Laser genutzt
werden. In diesem Fall könnte die Behandlungsstrahlung über
eine entsprechende Pulssteuerung gesteuert werden, wobei diese Pulssteuerung
derart ausgebildet ist, dass sie die Emission der Pilotstrahlung
für die Dauer des Laserpulses unterbricht. Als zweite Lichtquelle
zur Erzeugung der Pilotstrahlung kann beispielsweise eine Laserdiode eingesetzt
werden, welche Licht im sichtbaren Bereich, insbesondere aus dem
roten Bereich emittiert.
-
Nachfolgend
soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert werden. Es zeigen:
-
1 die
Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen zahnärztlichen
Laser-Behandlungsvorrichtung;
-
2 eine
vergrößerte Darstellung des vorderen Endbereichs
eines Handstücks der erfindungsgemäßen
Laser-Behandlungsvorrichtung und
-
3 eine
schematische Darstellung des Konzepts der Pilotstrahlung.
-
Die
nachfolgend beschriebene Laser-Behandlungsvorrichtung entspricht
im wesentlichen der bereits aus der
DE 195 33 350 A1 bekannten Vorrichtung. Zur
ergänzenden Erläuterung wird insbesondere im Hinblick
auf die Frage der Übertragung der verschiedenen Strahlungsarten
auf die Ausführungen in dieser früheren Patentanmeldung
verwiesen.
-
Die
Hauptbestandteile der in 1 dargestellten und allgemein
mit 1 bezeichneten Laser-Behandlungsvorrichtung sind ein
Steuergerät 2 mit einem kastenförmigen,
auf Rädern 3 fahrbaren Gehäuse 4 und
einem Bedienungsfeld 5 im oberen Bereich seiner Frontseite 6,
das ein Behandlungsinstrument bildende Handstück 7,
ein das Handstück 7 mit dem Steuergerät 2 verbindender
Versorgungsschlauch 8 sowie ein Fußschalter 9 mit
einem Schaltelement 11, der auf den vorhandenen Boden stellbar
ist und durch eine elektrische Verbindungsleitung 12 mit dem
Steuergerät 2 verbunden ist. Das Gehäuse 4 ist säulenförmig
ausgestaltet, d. h. seine Höhe ist größer als
seine Länge oder Breite.
-
Im
Bereich einer Gehäuseausnehmung, im dargestellten Ausführungsbeispiel
der linken Gehäuseausnehmung 4b befindet sich
von der Frontseite 6 des Gehäuses 4 nach
hinten versetzt ein Anschlussblock 4c für den
Versorgungsschlauch 8. Der Anschlussblock 4c kann
so groß bemessen sein, dass er die Gehäuseausnehmung 4b ausfüllt,
und er kann sich bis zur Rückseite des Gehäuses 4 erstrecken. Im
Bereich der Frontfläche 4d des Anschlussblocks 4c ist
eine Steck/Dreh-Kupplung 16 zur lösbaren Verbindung
des Versorgungsschlauchs 8 angeordnet.
-
Das
Handstück 7 ist auf einem Ablageteil 18 handhabungsfreundlich
ablegbar und wieder ergreifbar. In dieser Position bildet der Versorgungsschlauch 8 eine
aufrecht stehende Schlaufe 8a, die durch einen etwa aufrecht
stehenden Stützarm 19 gestützt sein kann,
der in seinem unteren Endbereich um eine sich horizontal und etwa
parallel zur Frontseite 6 erstreckende Gelenkachse 21 in
einem zugehörigen Gelenk 21a schwenkbar gelagert
ist. Der Versorgungsschlauch 8 dient dabei einerseits der Übertragung
der Laserstrahlungen sowie andererseits der Zuführung eines
Behandlungsfluids, insbesondere von Wasser.
-
Wie
bereits erwähnt wurde, besitzt die erfindungsgemäße
Laser-Behandlungsvorrichtung 1 zwei unterschiedliche Lichtquellen,
die zur Erzeugung verschiedener elektromagnetischer Strahlungen
vorgesehen sind. Die erste Lichtquelle ist dabei ein Er:YAG-Laser
zur Erzeugung einer Behandlungsstrahlung im Infrarotbereich. Die
von dieser Lichtquelle emittierte Strahlung mit einer Wellenlänge
von 2,94 μm wird – wie die vergrößerte
Darstellung in 2 zeigt, über ein Lichtaustrittsfenster 30 im
vorderen Endbereich 7a des Handstücks 7 seitlich
zur Längsachse des Handstücks 7 abgegeben
und auf die zu behandelnde Oberfläche gerichtet. In 2 schematisch
dargestellt ist die Behandlung der Seitenfläche eines Zahns 50.
Die Behandlung beruht hierbei auf dem Effekt, dass durch die abgegebene Behandlungsstrahlung 40 thermische
Energie in das zu behandelnde Gewebe eingebracht wird, welche letztendlich
dazu führt, dass dieses verdampft und damit abgetragen
wird. Um gleichzeitig allerdings sicherzustellen, dass das umgebende
Gewebe des Zahns 50 nicht beschädigt ist, ist
ferner eine Kühlung vorgesehen, welche beispielsweise durch
die Abgabe von Wasser in Form eines Sprühnebels 42 ermöglicht
wird. Hierzu weist das Handstück 7 ferner im vorderen
Endbereich 7a benachbart zu dem Lichtaustrittsfenster 30 eine
Düse 31 auf, über welche Wasser auf die
zu behandelnde Stelle gerichtet wird. Die Ausrichtung dieser Düse 31 ist
dabei derart, dass das abgegebene Wasser 42 im wesentlichen
auf den gleichen Bereich wie auch die Behandlungsstrahlung 40 gerichtet
ist.
-
Wie
der Darstellung in 2 entnommen werden kann, wird
bei der Durchführung der Behandlung das Handstück 7 nicht
unmittelbar auf den Zahn 50 aufgesetzt sondern stattdessen
in einem gewissen Abstand dazu gehalten. Insbesondere in diesem Fall
ist es zunächst für einen Zahnarzt nicht ohne weiteres
ersichtlich, an welcher Stelle des Zahns 50 die Behandlungsstrahlung 40 auftreffen
wird. Da dies allerdings eine optimale und genaue Durchführung einer
Behandlung verhindern würde, ist vorgesehen, die Handhabung
der erfindungsgemäßen Laser-Vorrichtung mit Hilfe
einer Pilotstrahlung zu unterstützen. Diese Pilotstrahlung,
welche durch die zweite Lichtquelle zur Verfügung gestellt
wird, liegt im sichtbaren Bereich und wird vorzugsweise derart durch das
Handstück 7 abgegeben, dass sie genau denjenigen
Bereich anzeigt, an dem auch die Behandlungsstrahlung 40 auftrifft.
Dies wird beispielsweise in einfacher Weise dadurch ermöglicht,
dass beide Strahlungsarten in gleicher Weise von dem Steuergerät 2 zu
dem Handstück 7 übertragen und dort abgegeben
werden. Bspw. können beide Strahlungen bereits in den sich
durch den Versorgungsschlauch 8 erstreckenden Lichtleiter
eingekoppelt werden.
-
Wie
der schematischen Darstellung in 3 entnommen
werden kann, hat dies zur Folge, das die Behandlungsstrahlung 40 und
die Pilotstrahlung 41 parallel zueinander ausgerichtet
sind bzw. koaxial abgegeben werden. Das etwas schmalere Bündel der
Pilotstrahlung 41, die bspw. durch eine rote Laserdiode
generiert werden kann, zeigt dementsprechend den zentralen Auftreffpunkt
der Behandlungsstrahlung 40 an. Vor einem Aktivieren der
Behandlungsstrahlung 40 mit Hilfe des Fußschalters 9 kann also
der Benutzer der Laser-Behandlungsvorrichtung 1 bereits
das Handstück 7 in richtiger Weise ausrichten,
um sicherzustellen, dass mit Hilfe der Behandlungsstrahlung 40 auch
tatsächlich die gewünschte Stelle bearbeitet wird.
-
Erfindungsgemäß ist
nunmehr vorgesehen, dass bei einer Betätigung des Fußschalters 9 bzw. allgemein
bei einer Abgabe der Behandlungsstrahlung 40 automatisch
die weitere Abgabe der Pilotstrahlung 41 unterdrückt
wird. Es liegt insbesondere ein Unterbrechungsmechanismus vor, der
sicherstellt, dass beide Strahlungsarten nur alternierend durch
das Handstück 7 abgegeben werden können, keinesfalls
allerdings gleichzeitig.
-
Die
Nutzung dieser Unterbrechung bzw. Unterdrückung der Pilotstrahlung,
welche im Gegensatz zur Lehre der
US
5,304,167 steht, beruht auf der Erkenntnis, dass die Pilotstrahlung
zwar hilfreich bei der anfänglichen Ausrichtung der Behandlungsstrahlung
ist, in dem Zeitraum allerdings, in dem eine tatsächliche
Abgabe der Behandlungsstrahlung erfolgt, eher hinderlich ist. Grund
hierfür ist, dass die Pilotstrahlung einen hellen rötlichen
Fleck auf der Oberfläche des zu behandelnden Zahns erzeugt,
durch den eine Betrachtung der gesamten Stelle aufgrund des hohen
Kontrasts und der Helligkeit des Lichtflecks der Pilotstrahlung
beeinträchtigt wird. Änderungen in der Beschaffenheit
des Gewebes, die auf die Einwirkung der Behandlungsstrahlung zurückzuführen
sind, könnten bei gleichzeitiger Abgabe der Pilotstrahlung
nicht ohne weiteres frühzeitig erkannt werden. Dies könnte
letztendlich dazu führen, dass die Behandlung des Zahngewebes
mit Hilfe der Behandlungsstrahlung fehlerhaft durchgeführt
wird.
-
Diese
Problematik wird nunmehr erfindungsgemäß vermieden,
indem bei Aktivierung der Behandlungsstrahlung 40 die Pilotstrahlung 41 abgeschaltet
wird, was – wie nachfolgend erläutert wird – gemäß mehreren
Varianten erfolgen kann.
-
Bei
einer ersten Variante ist vorgesehen, dass die Pilotstrahlung für
die gesamte Dauer der Betätigung des Fußsschalters 9 bzw.
irgend eines anderen Aktivierungsmittels zum Einschalten der Behandlungsstrahlung
unterdrückt wird. Unabhängig davon also, ob die
Behandlungsstrahlung gepulst ist oder kontinuierlich erzeugt wird,
wird für den Zeitraum der Betätigung des Aktivierungsmittels
die Pilotstrahlung unterdrückt, weshalb in diesem Fall
also die Pilotstrahlung jeweils für einige Sekunden erlischt.
-
Für
den Fall hingegen, dass die Behandlungsstrahlung gepulst ist, wäre
es gemäß einer zweiten Variante auch denkbar,
dass die Pilotstrahlung mit Hilfe der Pulssteuerung für
die Behandlungsstrahlung lediglich für die Dauer der einzelnen
Behandlungs-Pulse unterdrückt wird, allerdings in den Puls-Zwischenpausen
weiterhin übermittelt wird. In diesem Fall wird die Pilotstrahlung
aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges weiterhin
auf der Zahnoberfläche erscheinen, allerdings mit reduzierter
Helligkeit.
-
Für
den Zahnarzt ergeben sich bei beiden Varianten also keine Probleme
die von der thermischen Strahlung hervorgerufene Wirkung zu betrachten
und die Behandlung rechtzeitig einzustellen bzw. in geeigneter Weise
fortzufahren. Die Genauigkeit bei der Bearbeitung dese Gewebes wird
auf diese Weise nochmals entscheidend verbessert, wodurch die Einsatzmöglichkeiten
für die erfindungsgemäße Laser-Behandlungsvorrichtung
weiter verbessert werden.
-
Das
erfindungsgemäße Deaktivieren der Pilotstrahlung
könnte bspw. dadurch erfolgen, dass die Laserdiode einfach
vorübergehend abgeschaltet wird. Auch eine Unterbrechung
der Einkopplung der Pilotstrahlung in den gemeinsam genutzten Lichtleiter
wäre denkbar. Im Fall der oben beschriebenen zweiten Variante
erfolgt hierbei die Unterdrückung der Pilotstrahlung vorzugsweise
mit Hilfe der Pulssteurung für den Behandlungslaser, welche
automatisch die Emission der Pilotstrahlung die Dauer eines Laserpulses
unterbricht.
-
Anzumerken
ist, dass das erfindungsgemäße Konzept der Unterbrechung
der Pilotstrahlung im Falle der Aktivierung der Behandlungsstrahlung
auch bei anderen Laser-Handstücken eingesetzt werden könnte,
bei denen die Strahlungen nicht – wie dargestellt – durch
ein Fenster abgegeben werden. So ist es bpsw. zur Bearbeitung der
Seitenflächen oder zur Durchführungen von Behandlung
subgingivaler Stellen bekannt, zur Lichtabgabe spezielle, am vorderen Endbereich
des Handstücks angeordnete Lichtleiter in Form von Keilen
oder dergleichen zu verwenden. Auch in derartigen Fällen
könnte das erfindungsgemäße Konzept eingesetzt
werden. In jedem Fall ist durch die Unterbrechung der Pilotstrahlung
sichergestellt, dass die Durchführung der Behandlung mit
Hilfe der Behandlungsstrahlung nicht beeinträchtigt wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5304167 [0006, 0007, 0009, 0028]
- - DE 19533350 A1 [0020]