用于繼發(fā)齲診斷的裝置和方法
【專利摘要】一種用于繼發(fā)齲檢測(cè)的裝置，其特征在于該裝置包括：在其外殼（6）內(nèi)的有利地裝配有高線性放大器的電流生成塊，該電流具有正弦變化信號(hào)的形式，其中，該信號(hào)有利地具有從200Hz至100kHz的頻率范圍內(nèi)選出的一個(gè)頻率和從50mV至5V范圍內(nèi)選出的振幅；預(yù)放大器塊（4），該預(yù)放大器塊（4）有利地具有高靈敏度和線性、具有用于測(cè)量分量的相位靈敏探測(cè)器、有利地具有從200Hz至100kHz的頻率范圍中選出的一個(gè)頻率及其倍數(shù)并且在原理上有利地是整數(shù)倍；以及微處理器控制單元（5），具有微型鍵盤和顯示單元、至少一個(gè)放置于口腔黏膜上的固定電極（2）以及至少一個(gè)將被安裝在牙齒（1）上的可移動(dòng)電極。
【專利說(shuō)明】用于繼發(fā)齲診斷的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可以應(yīng)用在牙科學(xué)的用于繼發(fā)齲診斷的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過(guò)使用正弦交流電刺激生物細(xì)胞并研究這些細(xì)胞的非線性響應(yīng)來(lái)幫助研究生物細(xì)胞的方法在專利申請(qǐng)WO 92/04630中已經(jīng)被描述。上述的細(xì)胞被放置在被研究的分析環(huán)境中，例如以懸浮或生物組織形式的分析環(huán)境。 [0003]上述的發(fā)明用于將溶液或生物組織的特性作為整體來(lái)研究。在活體內(nèi)的研究的情況下，就生物物理和生物化學(xué)參數(shù)所涉及之處區(qū)別明顯的復(fù)合生物組織系統(tǒng)的存在導(dǎo)致了主要的問(wèn)題。在活體內(nèi)的研究中，在大多數(shù)情況下研究整個(gè)器官，而不是同一細(xì)胞的組織或群組。
[0004]因此，由于牙齒是包含了許多特性區(qū)別明顯的組織的器官，這些組織包括具有明顯區(qū)別于細(xì)胞液的特性的唯一物理和化學(xué)特性的硬組織或者假設(shè)由現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明中描述的方法所研究的軟組織，所以上述的發(fā)明不能被用于診斷繼發(fā)齲。
[0005]當(dāng)使用現(xiàn)有發(fā)明中的方法研究牙齒時(shí)，不可能在沒(méi)有破壞的情況下機(jī)械地分離一個(gè)選中的組織。
[0006]牙齒由礦物成分、電解質(zhì)和生物細(xì)胞以及位于軟組織中的其他成分所組成。
[0007]因此，總的來(lái)說(shuō)，在活體外或活體內(nèi)對(duì)人類牙齒的生物阻抗研究方法(包括諧波響應(yīng)研究)以及對(duì)結(jié)果的分析從根本上不同于對(duì)隔離的生物組織的研究。
[0008]通常的，牙齒或硬組織的電氣特性(導(dǎo)電性和介電常數(shù))從根本上與軟組織的電氣特性不同。
[0009]牙齒組織中有除了在引用的專利中描述的非線性源以外的其他非線性源。
[0010]目前，繼發(fā)齲診斷使用視力好的肉眼和咬翼片X射線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]當(dāng)使用上述的方法時(shí)，牙齒需要被去除殘留并干燥。并且病人被暴露于潛在的有害電離輻射中。該方法耗時(shí)并且不提供即時(shí)診斷。
[0012]此外還有現(xiàn)代的光學(xué)方法，例如具有有限的檢測(cè)范圍的齲齒檢測(cè)裝置激光齲齒檢測(cè)。汞合金填充物不透明并且該裝置的性能表現(xiàn)了低敏感性和特異性。
[0013]在牙釉質(zhì)質(zhì)量診斷中具有廣泛應(yīng)用的另一種方法是生物阻抗測(cè)量。該方法在牙根管研究中很受歡迎，并且最近在其他事物中被用于研究牙釉質(zhì)質(zhì)量。
[0014]牙釉質(zhì)的生物阻抗測(cè)量在于分析其交流阻抗頻譜，并且可以精確地確定在存在疾病進(jìn)程時(shí)變化明顯的牙釉質(zhì)介電和導(dǎo)電參數(shù)。
[0015]當(dāng)已知牙齒的結(jié)構(gòu)時(shí)這種方法尤其精確。此外，檢查是非侵入式的，不消耗很多時(shí)間并且生產(chǎn)測(cè)量裝置的成本相對(duì)較低。這些優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被用在市面上能夠可得的用于生物阻抗牙釉質(zhì)分析的裝置中(例如，WWW.cariescan.com)。
[0016]上述的方法在物理而不是化學(xué)的意義上表現(xiàn)出了極高的敏感度(正確識(shí)別齲齒位置)，然而分辨率(正確識(shí)別健全位置)低，這表示了響應(yīng)會(huì)被多個(gè)生物物理因素和諸如水分的存在包括微生物的表面清潔的現(xiàn)象所影響。這不能被用于繼發(fā)齲的研究。
[0017]因此，需要一種快速、不將病人暴露于電離輻射、具有允許檢測(cè)諸如細(xì)菌菌群的水環(huán)境或由繼發(fā)齲發(fā)展導(dǎo)致的健全釉質(zhì)變化的高分辨率的用于繼發(fā)齲診斷的方法和裝置。這種方法還考慮到牙齒和其填充物(事實(shí)上汞合金是不透明的)的特定電氣特性(導(dǎo)電性和介電常數(shù))

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的是研究所有與存在于人類牙齒中的非線性現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)的交流電流，并且使這種諧波響應(yīng)與繼發(fā)齲的發(fā)生相關(guān)聯(lián)，其中繼發(fā)齲的發(fā)生包含因齲齒過(guò)程導(dǎo)致的牙釉質(zhì)和/或牙本質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的變化。意外的是，上述的問(wèn)題被本發(fā)明所解決。
[0019]本發(fā)明的第一實(shí)施方式是一種用于繼發(fā)齲檢測(cè)的裝置，其特征在于，該裝置包括:在其外殼內(nèi)的有利地裝配有高線性放大器的電流生成塊，該電流具有正弦變化信號(hào)的形式并有利地具有從200Hz至IOOkHz的頻率范圍內(nèi)選出的一個(gè)頻率和從50mV至5V的范圍內(nèi)選出的振幅；預(yù)放大器塊，該預(yù)放大器塊有利地具有高靈敏度和線性、具有用于測(cè)量分量的相位靈敏探測(cè)器、有利地具有從200Hz至IOOkHz的頻率范圍中選出的一個(gè)頻率及其倍數(shù)并且在原理上優(yōu)選是整數(shù)倍；以及微處理器控制單元，具有微型鍵盤和顯示單元、以及至少一個(gè)放置于口腔黏膜上的固定電極以及至少一個(gè)將被安裝在牙齒上的可移動(dòng)電極。
[0020]有利地，根據(jù)本發(fā)明的裝置還包含能夠與外部設(shè)備且有利地與計(jì)算機(jī)或其他外圍設(shè)備配合的附加接口。
[0021]本發(fā)明的第二實(shí)施方式是一種用于檢測(cè)繼發(fā)齲的方法，該方法借助于至少一個(gè)放置在被檢查的牙齒的表面的、尤其在汞合金填充物上的可移動(dòng)電極以及至少一個(gè)固定在被檢查的牙齒附近的口腔黏膜上的固定電極，該方法典型地包括: [0022]a)提供正弦變化電流形式的電刺激信號(hào)，該電刺激信號(hào)有利地具有從200Hz至IOOkHz的頻率范圍內(nèi)選出的一個(gè)頻率和從50mV至5V范圍內(nèi)選出的振幅，
[0023]b)測(cè)量系統(tǒng)電氣響應(yīng)的振幅和相位分量，該系統(tǒng)電氣響應(yīng)有利地具有從200Hz至IOOkHz的頻率范圍內(nèi)選出的一個(gè)頻率及其整數(shù)倍數(shù)，有利地高至1MHz，以及
[0024]c)分析響應(yīng)頻譜以識(shí)別齲齒變化的特征特性。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的方法還是有利的，因?yàn)榈湫偷?，齲齒病變頻譜的特征特性與導(dǎo)致齲齒的細(xì)菌的存在相關(guān)聯(lián)，其中該特征特性得出了病變存在的結(jié)論。
[0026]牙齒齲齒具有微生物源的事實(shí)是采用根據(jù)本發(fā)明的生物諧波測(cè)量來(lái)檢測(cè)和監(jiān)控繼發(fā)齲的基礎(chǔ)。
[0027]相比較于根據(jù)本發(fā)明的生物諧波測(cè)量，目前使用的阻抗測(cè)量不足以被選擇。
[0028]使用生物諧波方法在齲齒檢測(cè)期間得到的系統(tǒng)響應(yīng)還包含有關(guān)生物組織結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移或質(zhì)量輸運(yùn)過(guò)程的信息。所有這些現(xiàn)象一同伴隨微生物過(guò)程都被用于高靈敏度并特異性地診斷繼發(fā)齲。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)在附圖中被示出，其中:
[0030]圖1示意了齲齒檢測(cè)裝置；[0031]圖2是具有接口 3的齲齒檢測(cè)裝置，其與外圍設(shè)備進(jìn)行協(xié)作；
[0032]圖3和圖4示意了在健全牙齒中(圖3)和具有在汞合金填充物下方的繼發(fā)齲牙齒中(圖4)的電流的結(jié)果的示例，此外，圖3a和圖4a示意了結(jié)構(gòu)，圖3b和圖4b示意了電流的方向以及圖3c和圖4c示意了電流密度分布；
[0033]圖5示意性地示出了用于體外測(cè)量的裝配；
[0034]圖6示出了針對(duì)健全的提取牙齒得到的結(jié)果；
[0035]圖7示出了針對(duì)具有填充物的健全牙齒得到的結(jié)果；以及
[0036]圖8示出了針對(duì)具有填充物和附加的稱為嗜酸乳桿菌的細(xì)菌的牙齒得到的結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例1
[0038]可移動(dòng)電極被放置在具有汞合金填充物的牙齒的表面上并且固定電極被固定在被檢測(cè)的牙齒附近的口腔黏膜上。
[0039]接下來(lái)電刺激信號(hào)以頻率為IOOkHz的正弦波形的形式被施加。
[0040]接下來(lái)測(cè)量IOOkHz頻率和其五整倍數(shù)直至IMHz的系統(tǒng)電氣響應(yīng)的振幅和相位分量。
[0041]接下來(lái)，分析響應(yīng)頻譜以用于識(shí)別齲齒變化的特征特性。相同的程序針對(duì)健全的 牙齒被重復(fù)。
[0042]執(zhí)行線性響應(yīng)模型中對(duì)流經(jīng)健全牙齒和具有在汞合金填充物下的繼發(fā)齲的牙齒的交流電流的模擬。
[0043]通過(guò)使用有限元方法來(lái)執(zhí)行該模擬，該方法假設(shè)交流電流(頻率為IOkHz)位于牙齦中的牙齒的二維半上，其中一個(gè)電極位于黏膜上和第二個(gè)電極接觸牙齒的咬合表面。
[0044]在牙齒中模擬汞合金填充物和繼發(fā)齲病變的存在。
[0045]使用的模型和結(jié)果在圖3和圖4中被展示。圖3a和圖4a示意了在牙齒橫截面上代表不同電氣特性的組織分布。帶顏色的不同陰影標(biāo)記了牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙髓。位于牙齒上的電極也被標(biāo)記出。
[0046]在繼發(fā)齲區(qū)域附近的汞合金填充物在圖4a中被示出。圖3b和4b中以細(xì)線標(biāo)記所模擬的電流方向。
[0047]在模擬中計(jì)算的電流密度圖在圖3c和4c中被示出。白色區(qū)域標(biāo)記了最低的電流密度并且黑色區(qū)域標(biāo)記了最高的電流密度。
[0048]從模擬結(jié)果中可以看出，在牙髓以及在電極放置點(diǎn)和與其最接近的牙髓點(diǎn)之間的區(qū)域中的牙本質(zhì)中觀測(cè)到最高電流密度。
[0049]由于汞合金的良好的電氣導(dǎo)電性以及具有較差電氣導(dǎo)電性的牙本質(zhì)層厚度的減少，在具有填充物的牙齒中電流密度增加。
[0050]這導(dǎo)致了在繼發(fā)齲會(huì)發(fā)生的區(qū)域中代表電流的線的更高的濃度，使得齲齒組織的諧波響應(yīng)特性更容易被測(cè)量。
[0051]實(shí)施例2
[0052]用于繼發(fā)齲檢測(cè)的裝置包括在其中放置有電流生成塊6的外殼。其包括高線性放大器。生成的電流具有頻率為IOOkHz的正弦變化信號(hào)的形式。[0053]固定的電極2被連接至測(cè)量電流生成塊的一側(cè)并且放置在牙齒上的可移動(dòng)電極I被連接在另一側(cè)。
[0054]預(yù)放大器塊被并聯(lián)連接至上述的電極，該預(yù)放大器塊具有高靈敏性和線性、具有用于測(cè)量IOOkHz頻率及其五倍倍數(shù)的分量的相位靈敏探測(cè)器。
[0055]具有微型鍵盤和顯示單元的微處理器控制單元5的一側(cè)被連接至預(yù)放大器塊4，并且另一側(cè)被連接至測(cè)量電流生成塊6。
[0056]測(cè)量電流生成塊6產(chǎn)生經(jīng)過(guò)放置于牙齒I的可移動(dòng)電極和固定電極2的測(cè)量電流。
[0057]接下來(lái)信號(hào)在預(yù)放大器塊4中被讀取和放大。測(cè)量電流生成塊6由被提供的連接至預(yù)放大器塊4的微處理器操控單元5控制。該裝置的示意圖在圖1中被示出。
[0058]實(shí)施例3
[0059]實(shí)施例2中描述的裝置包含被連接至與微處理器控制單元5連接的外圍設(shè)備的接口 3。計(jì)算機(jī)被連接至該接口。該裝置的示意圖在圖2中被示出。
[0060]實(shí)施例4
[0061]關(guān)于被提取的牙齒的體外結(jié)果
[0062]對(duì)于幾天前提取的牙齒的測(cè)量被實(shí)施。每個(gè)牙齒的根部以及固定的電極2被浸泡在稱作鹽溶液的濃度為0.9%的NaCl水溶液中。標(biāo)準(zhǔn)牙探針的尖部被用作可移動(dòng)電極I。鹽溶液也被用于在測(cè)量期間保持牙齒的濕度來(lái)模擬口腔環(huán)境。如圖5所示，頻率為IkHz以及振幅為2.5V的正弦信號(hào)通過(guò)2 X IOkQ串聯(lián)電阻R被施加至電極I和2并且在數(shù)字諧波分析儀4中分析響應(yīng)。
[0063]在健全的牙齒上執(zhí)行測(cè)量，其中牙醫(yī)在該牙齒上完成清潔或者添加的細(xì)菌(即嗜酸乳桿菌)的復(fù)合填充。圖6-8中的截圖代表了使用諧波分析儀得到的結(jié)果。這些結(jié)果在頻域中被示出，例如，水平軸是具有l(wèi)/32kHz單位的頻率軸。在32、64、96等處的峰值對(duì)應(yīng)于激勵(lì)頻率IkHz及其諧波，例如2kH、3kH等。Y軸是以對(duì)數(shù)比例示出的在每個(gè)頻率處的牙齒對(duì)于激勵(lì)頻率響應(yīng)的響應(yīng)強(qiáng)度，例如，基本峰值IkH —直是OdB。使用的裝置的靈敏度閾值對(duì)于第二和第三諧波大約是-1OOdB并且對(duì)于更高的諧波大約是-1lOdB ;低于該級(jí)別的峰值是現(xiàn)有技術(shù)。
[0064]可測(cè)量諧波只有在(活的)細(xì)菌存在于(被添加到)填充物下方時(shí)被登記。在這種情況中，細(xì)菌的非線性生物阻抗頻譜被得到。圖6顯示了針對(duì)從提取的健全牙齒(沒(méi)有填充物并且沒(méi)有添加的細(xì)菌)中得到的示例性結(jié)果。圖7示出了針對(duì)從被牙醫(yī)填充有干凈(沒(méi)有添加的細(xì)菌)的填充物的健全牙齒中得到的示例性結(jié)果。圖8示出了針對(duì)從在填充物下方增加了細(xì)菌的健全牙齒中得到的示例性結(jié)果。這些結(jié)果被針對(duì)不同的牙齒進(jìn)行重復(fù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于繼發(fā)齲檢測(cè)的裝置，其特征在于，該裝置包括: 在該裝置的外殼(6)內(nèi)的有利地裝配有高線性放大器的電流生成塊，該電流具有正弦變化信號(hào)的形式，其中，該信號(hào)有利地具有從200Hz至IOOkHz的頻率范圍內(nèi)選出的一個(gè)頻率和從50mV至5V范圍內(nèi)選出的振幅； 預(yù)放大器塊(4)，該預(yù)放大器塊(4)有利地具有高靈敏性和線性、具有用于測(cè)量分量的相位靈敏探測(cè)器、有利地具有從200Hz至IOOkHz的頻率范圍中選出的一個(gè)頻率及該頻率的倍數(shù)，并且在原理上有利地是整數(shù)倍；以及 微處理器控制單元(5)，該微處理器控制單元有利地具有微型鍵盤和顯示單元，至少一個(gè)放置于口腔黏膜上的固定電極(2)以及至少一個(gè)將被安裝在牙齒(I)上的可移動(dòng)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置還另外地包含能夠與外部設(shè)備、有利地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行配合的附加接口(3)。
3.一種用于檢測(cè)繼發(fā)頻的方法，該方法借助于至少一個(gè)放置在被檢查的牙齒的表面上的尤其在汞合金填充物上的可移動(dòng)電極以及至少一個(gè)固定在被檢查的牙齒附近的口腔黏膜上的固定電極，該方法典型地包括: a)提供正弦變化電流形式的電刺激信號(hào)，該電刺激信號(hào)有利地使用從200Hz至IOOkHz的頻率范圍內(nèi)選出的一個(gè)頻率和從50mV至5V的范圍內(nèi)選出的振幅， b)測(cè)量系統(tǒng)電氣響應(yīng)的振幅和相位分量，該系統(tǒng)電氣響應(yīng)有利地具有從200Hz至IOOkHz的頻率范圍內(nèi)選出的一個(gè)頻率及該頻率的整數(shù)倍數(shù)，該頻率有利地高至1MHz，以及 c)分析響應(yīng)頻譜以識(shí)別齲齒變化的特征特性。`
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中典型地，所述齲齒病變的頻譜特征特性與導(dǎo)致齲齒的細(xì)菌的存在相關(guān)聯(lián)，其中該特征特性得出了病變存在的結(jié)論。
【文檔編號(hào)】G01N33/487GK103491869SQ201280019490
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】M·賈斯特, P·洛斯, M·堤維西 申請(qǐng)人:納姆德Spzo公司