RU2089127C1 - Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089127C1 RU2089127C1 RU94040344A RU94040344A RU2089127C1 RU 2089127 C1 RU2089127 C1 RU 2089127C1 RU 94040344 A RU94040344 A RU 94040344A RU 94040344 A RU94040344 A RU 94040344A RU 2089127 C1 RU2089127 C1 RU 2089127C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- output
- input
- pulse
- photodetector
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 22
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 33
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 10
- 208000014674 injury Diseases 0.000 abstract description 10
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004268 dentin Anatomy 0.000 description 39
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 38
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 1
- 230000009519 contusion Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в стоматологии при лечении кариеса и протезировании зубов. Основным недостатком известных способов обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройств, реализующих эти способы, является высокая опасность нанесения лазерной травмы пациенту. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение опасности нанесения пациенту лазерной травмы за счет обеспечения возможности определения типа обрабатываемой ткани. Указанная задача достигается тем, что в способе обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, включающем воздействие на ткани зуба лазерного импульса, регистрируют интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки ткани, по пиковому значению которого определяют тип обрабатываемой ткани. Указанная задача также достигается тем, что устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, состоящее из последовательно расположенных вдоль оптической оси импульсного лазера, а также средства доставки и фокусировки лазерного излучения, содержит фотоприемник, вход которого оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы, и измеритель амплитуды электрических импульсов, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации, причем фотоприемник установлен таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угла альфа, удовлетворяющий условию α >arct(D/2f), где D - световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f - ее фокусное расстояние. 2 с. и 4 з.п.ф., 5 ил.
Description
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в стоматологии.
Известен способ удаления начальных кариозных повреждений и/или камней зуба (патент USA 4521194, A 61 C 05/00, приоритет 22.12.83), включающий обработку твердых тканей зуба импульсным лазерным излучением. Основным недостатком данного способа является высокая опасность нанесения лазерной травмы при обработке твердых тканей зуба.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ лечения неосложненного кариеса (а.с.СССР N 1593669, A 61 C 5/00, приоритет 14.11.85, опубл. 23.09.90 БИ N 35), включающий обработку твердых тканей зуба лазерным излучением с длиной волны 2,94 мкм, длительностью импульсов 100 500 мкс, мощностью 0,5 1,0 Дж/имп, плотностью мощности 2•104±3•10 Вт/см2, частотой 1 Гц, экспозицией 3-30 с. Основным недостатком прототипа является опасность нанесения лазерной травмы при обработке тканей зуба, связанная с отсутствием в прототипе процедуры определения типа обрабатываемой ткани.
Известно устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением (патент WO 89/08432, A 61 C 5/00, приоритет 10.03.89), включающее последовательно расположенные вдоль оптической оси импульсный лазер и средство доставки излучения к зубу в виде оптического волокна. Основным недостатком данного устройства является высокая опасность нанесения лазерной травмы при обработке твердых тканей зуба.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением (патент WO 90/01907, A 61 C 5/00, приоритет 25.08.89), содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси импульсный лазер, а также средство доставки и фокусировки лазерного излучения, включающее отрезок оптического волокна, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, и фокусирующего систему, вход которой оптически сопряжен с выходом оптического волокна, а выход является выходом устройства. Основным недостатком прототипа является опасность нанесения лазерной травмы при обработке тканей зуба, связанная с отсутствием в прототипе системы определения типа обрабатываемой ткани.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение опасности нанесения пациенту лазерной травмы за счет обеспечения возможности определения типа обрабатываемой ткани.
Указанная задача достигается тем, что в способе обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, включающем воздействие на ткани зуба лазерного импульса, регистрируют интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки ткани, по пиковому значению которой определяют тип обрабатываемой ткани. Для повышения достоверности определения типа обрабатываемой ткани интенсивность указанного светового излучения регистрируют в спектральном диапазоне 350 500 нм. С той же целью одновременно с регистрацией интенсивности импульса светового излучения измеряют временную задержку между лазерным и световым импульсами, по величине которой уточняют тип обрабатываемой ткани.
Указанная задача также достигается тем, что устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, состоящее из последовательно расположенных вдоль оптической оси импульсного лазера, а также средства доставки и фокусировки лазерного излучения, содержит фотоприемник, вход которого оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы, и измеритель амплитуды электрических импульсов, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации, причем фотоприемник установлен таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол альфа, удовлетворяющий условию α > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние. Для повышения достоверности определения типа обрабатываемой ткани вход фотоприемника оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы через спектральный фильтр с полосой пропускания 350 500 нм. С той же целью устройство дополнительно содержит фоторегистратор и блок измерения временных интегралов, причем вход фоторегистратора оптически сопряжен с выходом лазера, а выход электрически сопряжен со одним из входов блока измерения временных интервалов, второй вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации.
На фиг. 1 представлены: (а) импульс светового излучения продуктов обработки, возникающий при лазерном разрушении дентина, (б) импульс светового излучения продуктов обработки, возникающей при лазерном разрушении эмали, (в) спектральная зависимость отношения импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при лазерном разрушении дентина и эмали; на фиг.2
временные диаграммы: (а) интенсивности лазерного импульса, (б) плотности энергии лазерного излучения, падающего на обрабатываемую поверхность, а также интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при разрушении дентина (в) и эмали (г); на фиг. 3 схема устройства по п. 4 формулы изобретения для реализации способа по п.1 формулы; на фиг. 4 схема устройства по п. 5 формулы изобретения для реализации способа по п.2 формулы; на фиг. 5 схема устройства по п. 5 формулы изобретения для реализации способа по п. 3 формулы.
временные диаграммы: (а) интенсивности лазерного импульса, (б) плотности энергии лазерного излучения, падающего на обрабатываемую поверхность, а также интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при разрушении дентина (в) и эмали (г); на фиг. 3 схема устройства по п. 4 формулы изобретения для реализации способа по п.1 формулы; на фиг. 4 схема устройства по п. 5 формулы изобретения для реализации способа по п.2 формулы; на фиг. 5 схема устройства по п. 5 формулы изобретения для реализации способа по п. 3 формулы.
Как известно, к твердым тканям зуба относится эмаль и дентин. Пороги разрушения этих тканей лазерным излучением различаются в несколько раз, причем порог разрушения дентина ниже, чем порог разрушения эмали. При обработке твердых тканей зуба лазерным излучением на обрабатываемой поверхности в видимом диапазоне спектра возникает свечение продуктов обработки в виде эрозионного факела, что делает невозможным визуальный контроль состояния облучаемой поверхности ткани и определение ее типа. Другими словами, врач не в состоянии определить воздействует лазерное излучение на эмаль или дентин непосредственно в процессе обработки. При этом процедура лазерной обработки твердых тканей зуба сопряжена с опасностью нанесения лазерной травмы дентина или пульпы в том случае, если импульсное излучение лазера с энергией превышает порог разрушения эмали попадает на дентин. Основным фактором риска является контузия тканей импульсом отдачи, возникающим при значительном превышении энергии лазерного излучения, падающего на обрабатываемую ткань, над значением порога разрушения. Проведенные авторами экспериментальные исследования режимов обработки твердых тканей зуба лазерным излучением (G.B.Altshuler, A.V.Belikov, A.V.Erofeev "The damage of hard tooth tissues with lazer pulses of different duration", Proceedang 4th Integnationa Conference on Laser Application in Life Science, 1992, p.114) позволили выявить приемлемый с точки зрения безопасности процедуры лазерной обработки зуба диапазон значений плотности энергии лазерного излучения. Для эмали допустимым является десятикратное превышение плотности энергии лазерного излучения над пороговым разрушением. Для диентина безопасный диапазон примерно вдвое уже (т.е. допустимо лишь пятикратное превышение плотности энергии лазерного излучения над порогом), что об'ясняется непосредственной близостью дентина к пульпе.
Для уменьшения опасности нанесения травмы пациенту при обработке твердых тканей зуба лазерным излучением авторы предлагают идентифицировать тип обрабатываемой ткани (эмаль, дентин) по характеристикам импульсов светового излучения продуктов обработки ткани. Авторами экспериментально показано, что пиковая (максимальная) интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки, возникающего при разрушении дентина (фиг. 1а), существенно (в несколько раз) отличается от пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки, возникающего при разрушении эмали (фиг. 1б). Таким образом, введение в способ обработки тканей зуба операции регистрации интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки, по пиковому значению которой можно определить тип обрабатываемой ткани, дает возможность снижать в случае необходимости энергию излучения, не допуская нанесения лазерной травмы пациенту.
Авторами экспериментально показано также, что наиболее существенное различие пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при разрушении эмали и дентина, наблюдается в спектральном диапазоне 350 500 нм. На фиг. 1в изображен график отношения спектров светового излучения продуктов обработки дентина и эмали. Из чертежа видно, что значение отношения максимально именно в спектральном диапазоне 350 500 нм, таким образом, спектральная селекция светового излучения продуктов обработки дает возможность повысить достоверность определения типа обрабатываемой ткани.
При воздействии на ткани зуба импульсного лазерного излучения, энергия которого превышает необходимое для их разрушения значение, наблюдается временная задержка между началом воздействия лазерного импульса и появлением импульса светового излучения продуктов обработки, свидетельствующего о начале разрушения ткани. Величина этой задержки определяется двумя факторами: интенсивностью лазерного излучения на поверхности обрабатываемой ткани и величиной порога ее разрушения (т.е. типом обрабатываемой ткани). На фиг. 2 представлены поясняющие временные диаграммы интенсивности лазерного импульса (а), плотности энергии лазерного излучения, падающего на обрабатываемую поверхность (б), интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при разрушении дентина (в) и эмали (г). На фиг. 2б пунктиром показаны уровни плотности энергии лазерного излучения, соответствующие порогам разрушения эмали и дентина. На фиг. 2в, г видно, что импульс светового излучения продуктов обработки дентина имеет меньшую задержку tд относительно начала лазерного импульса, чем импульс светового излучения продуктов обработки эмали τэ Таким образом, измерение временных задержек импульсов светового излучения продуктов обработки относительно начала лазерного импульса предоставляет возможность уточнения типа обрабатываемой ткани.
По сведениям авторов совокупность изложенных в формуле изобретения признаков является новой, а само техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".
Заявляемый способ по п. 1 формулы изобретения может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого представлена на фиг. 3. На чертеже показаны последовательно расположенные вдоль оптической оси лазер 1, средство доставки и фокусировки лазерного излучения 2, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, включающее оптическое волокно 3 и фокусирующую систему 4, а также фотоприемник 5, вход которого оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол α удовлетворяющий условию: a > arctg(D/2f), где D- световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, измеритель амплитуды электрических импульсов 6, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7. Заявляемый способ по п. 2 формулы изобретения может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого представлена на фиг. 4. На чертеже показаны лазер 1, средство доставки лазерного излучения от лазера к зубу 2, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, включающее оптическое волокна 3 и фокусирующую систему 4, фотоприемник 5, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию: a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, а вход оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы через спектральных фильтр 8 с полосой пропускания 350 500 нм, измеритель амплитуды электрических импульсов 6, выход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7. Заявляемый способ по п.3 формулы изобретения может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого представлена на фиг. 5. на чертеже показаны лазер 1, средство доставки лазерного излучения от лазера к зубу 2, вход которого оптически сопряжен с выходом лазера, включающее оптическое волокно 3 и фокусирующую систему 4, фотоприемник 5, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию: a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, измеритель амплитуды электрических импульсов 6, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7, а также блок измерения временных интервалов 9 и фоторегистратор 10, причем вход фоторегистратора оптически сопряжен с выходом лазера, а выход электрически сопряжен со одним из входов блока измерения временных интервалов, второй вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации.
Пример конкретной реализации заявляемого способа состоит в следующем:
Перед началом обработки твердых тканей зуба излучением проводят калибровку измерительного тракта устройства. Для этого устанавливают уровень энергии измерительного лазера 1, превышающий значение, соответствующее порогу разрушения эмали. После этого излучение, генерируемое импульсным лазером, через средство доставки 2, включающее оптическое волокно 3 и фокусирующую систему 4, направляют на обрабатываемую поверхность калибровочного образца дентина. Одновременно с этим фоторегистратором 10 регистрируют лазерный импульс в блоке измерения временных интервалов 9 фиксируют момент времени, соответствующий его началу. При разрушении дентина возникает импульс светового излучения продуктов его обработки. Этот световой импульс регистрируют фотоприемником 5, оптически сопряженным с облучаемой зоной. Измерителем амплитуды электрических импульсов 6 фиксируют момент времени, соответствующий началу импульса светового излучения продуктов обработки дентина, и измеряют пиковую интенсивность этого импульса. В блоке измерения временных интервалов определяют задержку начала импульса светового излучения продуктов обработки дентина относительно начала лазерного импульса. В спектральном фильтре 8 производят спектральное преобразование светового излучения продуктов обработки дентина и измеряют пиковую интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки дентина в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Значения пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки дентина, задержки этого импульса относительно начала лазерного импульса и пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки дентина в указанном спектральном диапазоне фиксируют в устройстве индикации 7 в качестве эталонных для дентина. После этого излучение, генерируемое импульсным лазером, через средство доставки направляют на обрабатываемую поверхность калибровочного образца эмали. Одновременно с этим регистрируют лазерный импульс и фиксируют момент времени, соответствующий его началу. При разрушении эмали возникает импульс светового излучения продуктов ее обработки. Этот световой импульс регистрируют фотоприемником. Фиксируют момент времени, соответствующий началу импульса светового излучения продуктов обработки эмали, и измеряют пиковую интенсивность этого импульса. Определяют задержку начала импульса светового излучения продуктов обработки эмали относительно начала лазерного импульса. Производят спектральное преобразование светового излучения продуктов обработки эмали и измеряют пиковую интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки эмали в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Значения пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки эмали, задержки этого импульса относительно начала лазерного импульса и пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки эмали в указанном спектральном диапазоне фиксируют в устройстве индикации 7 в качестве эталонных для эмали.
Перед началом обработки твердых тканей зуба излучением проводят калибровку измерительного тракта устройства. Для этого устанавливают уровень энергии измерительного лазера 1, превышающий значение, соответствующее порогу разрушения эмали. После этого излучение, генерируемое импульсным лазером, через средство доставки 2, включающее оптическое волокно 3 и фокусирующую систему 4, направляют на обрабатываемую поверхность калибровочного образца дентина. Одновременно с этим фоторегистратором 10 регистрируют лазерный импульс в блоке измерения временных интервалов 9 фиксируют момент времени, соответствующий его началу. При разрушении дентина возникает импульс светового излучения продуктов его обработки. Этот световой импульс регистрируют фотоприемником 5, оптически сопряженным с облучаемой зоной. Измерителем амплитуды электрических импульсов 6 фиксируют момент времени, соответствующий началу импульса светового излучения продуктов обработки дентина, и измеряют пиковую интенсивность этого импульса. В блоке измерения временных интервалов определяют задержку начала импульса светового излучения продуктов обработки дентина относительно начала лазерного импульса. В спектральном фильтре 8 производят спектральное преобразование светового излучения продуктов обработки дентина и измеряют пиковую интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки дентина в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Значения пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки дентина, задержки этого импульса относительно начала лазерного импульса и пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки дентина в указанном спектральном диапазоне фиксируют в устройстве индикации 7 в качестве эталонных для дентина. После этого излучение, генерируемое импульсным лазером, через средство доставки направляют на обрабатываемую поверхность калибровочного образца эмали. Одновременно с этим регистрируют лазерный импульс и фиксируют момент времени, соответствующий его началу. При разрушении эмали возникает импульс светового излучения продуктов ее обработки. Этот световой импульс регистрируют фотоприемником. Фиксируют момент времени, соответствующий началу импульса светового излучения продуктов обработки эмали, и измеряют пиковую интенсивность этого импульса. Определяют задержку начала импульса светового излучения продуктов обработки эмали относительно начала лазерного импульса. Производят спектральное преобразование светового излучения продуктов обработки эмали и измеряют пиковую интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки эмали в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Значения пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки эмали, задержки этого импульса относительно начала лазерного импульса и пиковой интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки эмали в указанном спектральном диапазоне фиксируют в устройстве индикации 7 в качестве эталонных для эмали.
После того, как получены эталонные значения пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина, пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина в спектральном диапазоне 350 500 нм и задержек импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина относительно начала лазерного импульса, импульсное лазерное излучение направляют на обрабатываемую поверхность твердой ткани зуба. Регистрируют импульс светового излучения продуктов обработки твердой ткани зуба лазерным излучением. Измеряют пиковую интенсивность данного импульса и сравнивают ее с эталонными значениями пиковых интенсивностей для эмали и дентина. В том случае, если измеренная пиковая интенсивность импульса светового излучения продуктов ткани I удовлетворяет условию: I>(IЭ+IД)/2, где IЭ, IД эталонные значения пиковой интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при лазерном разрушении эмали и дентина, соответственно, то обрабатываемую твердую ткань зуба определяют как эмаль, в противном случае как дентин.
Для повышения достоверности определения типа обрабатываемой ткани измеряют пиковое (максимальное) значение интенсивности импульса светового излучения продуктов обработки в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм. Сравнивают ее с эталонными значениями пиковых интенсивностей импульсов светового излучения продуктов обработки эмали и дентина в указанном спектральном диапазоне. В этом случае, если измеренная пиковая интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки ткани в спектральном диапазоне от 350 до 500 нм Is удовлетворяет условию: 
где l , l
эталонные значения пиковой интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при лазерном разрушении эмали и дентина, соответственно, то обрабатываемую твердую ткань зуба определяют как дентин, в противном случае как эмаль.
эталонные значения пиковой интенсивности импульсов светового излучения продуктов обработки, возникающих при лазерном разрушении эмали и дентина, соответственно, то обрабатываемую твердую ткань зуба определяют как дентин, в противном случае как эмаль.
Для уточнения типа обрабатываемой ткани зуба с помощью фоторегистратора регистрируют лазерный импульс и фиксируют момент его начала, измеряют задержку между началом лазерного импульса и началом импульса светового излучения продуктов обработки ткани. Сравнивают ее величину с эталонными значениями задержек для эмали и дентина. В этом случае, если измеренная задержка импульса светового излучения продуктов обработки ткани относительно лазерного импульса τ удовлетворяет условию: t > (τэ+ τд)/2, где τэ, τд эталонные значения задержек акустических импульсов, возникающих при лазерном разрушении эмали и дентина, соответственно, то обрабатываемую твердую ткань зуба определяют как эмаль, в противном случае как дентин.
Безопасность процедуры обработки твердых тканей зуба лазерным излучением обеспечивается возможность управления энергией генерации лазера в соответствии с информацией о типе обрабатываемой ткани.
Для получения информации о типе обрабатываемой ткани необходимо регистрировать световое излучение продуктов обработки, возникающие при разрушении ткани лазерным импульсом. Однако, при воздействии на обрабатываемую ткань лазерным излучением продукты обработки ткани взаимодействуют с лазерным излучением не только в зоне обработки (в фокальной плоскости фокусирующей системы), но и в не ее в тех областях, где лазерный пучок пересекается с эрозионным факелом. В результате такого взаимодействия интенсивность и спектр светового излучения продуктов обработки ткани изменяются неконтролируемым образом. Авторами показано, что для регистрации светового излучения продуктов обработки ткани, несущего информацию об ее типе (эмаль, дентин), необходимо не только обеспечить оптическое сопряжение фотоприемника с зоной облучения ткани (фокальная плоскость фокусирующей системы), но и не допустить попадания на фотоприемник светового излучения той части эрозионного факела, которая взаимодействует с лазерным пучком. Последнее условие можно выполнить в том случае, если направление максимальной чувствительности фотоприемника составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол α удовлетворяющий условию a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние. При этом на фотоприемник не попадает световое излучение продуктов обработки ткани, которое возникает внутри эрозионного факела при взаимодействии с лазерным излучением.
Таким образом, предлагаемая в настоящем изобретении конструкция устройства, содержащего фотоприемник, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию: направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол a удовлетворяющий условию a > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы, а f ее фокусное расстояние, является необходимым условием достижения решаемой задачи. Диаграмма направленности фотоприемника на фиг. 3 5 условно показана штриховкой.
По п. 4 формулы изобретения устройство содержит (см. фиг. 3) импульсный лазер 1, выход которого оптически сопряжен со средством доставки излучения от лазера к зубу 2, содержащим последовательно расположенные отрезок оптического волокна 3 и фокусирующую систему 4. Фотоприемник 5 установлен таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол, удовлетворяющий заявляемому соотношению, а выход фотоприемника через пиковый детектор 6 электрически сопряжен с устройством индикации 7.
По п. 5 формулы изобретения устройство дополнительно содержит (см. фиг. 4) спектральный фильтр 8 с полосой пропускания 350 500 нм, установленный таким образом, что его вход оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы 4, а выход оптически сопряжен со входом фотоприемника 5.
По п. 6 формулы изобретения устройство дополнительно содержит (см. фиг. 5 ) блок измерения временных интервалов 9 и фоторегистратор 10, причем вход фоторегистратора оптически сопряжен с выходом лазера 1, а выход электрически сопряжен со одним из входов блока измерения временных интервалов, второй вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника 5, а выход электрически сопряжен со входом устройства индикации 7.
Пример конкретной реализации заявляемого устройства состоит в следующем:
В качестве источника излучения выбран импульсный лазер 1 на ИСГГ:Cr,Er. Средство доставки излучения от лазера к зубу 2 выполнено в виде оптически сопряженных отрезка сапфирового волокна 3 и фокусирующей системы 4 со световым диаметром выходного окна 2 мм и фокусным расстоянием 25 мм, причем оптический вход средства доставки излучения оптически сопряжен с выходом лазера. На расстоянии 45 мм от заднего фокуса фокусирующей системы расположен фотоприемник 5 марки ФД24К, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол 28o. Выход фотоприемника электрически сопряжен через измеритель амплитуды электрических импульсов (осциллограф Ц9-8) 6 с индикатором 7, в качестве которого выбран цифровой вольтметр В4-17.
В качестве источника излучения выбран импульсный лазер 1 на ИСГГ:Cr,Er. Средство доставки излучения от лазера к зубу 2 выполнено в виде оптически сопряженных отрезка сапфирового волокна 3 и фокусирующей системы 4 со световым диаметром выходного окна 2 мм и фокусным расстоянием 25 мм, причем оптический вход средства доставки излучения оптически сопряжен с выходом лазера. На расстоянии 45 мм от заднего фокуса фокусирующей системы расположен фотоприемник 5 марки ФД24К, установленный таким образом, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол 28o. Выход фотоприемника электрически сопряжен через измеритель амплитуды электрических импульсов (осциллограф Ц9-8) 6 с индикатором 7, в качестве которого выбран цифровой вольтметр В4-17.
Дополнительно устройство содержит спектральный фильтр с полосой пропускания 350 500 нм, выполненный в виде плоскопараллельной пластины и установленный таким образом, что его выход оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы 4, а выход оптически сопряжен с фотоприемником 5.
Также устройство дополнительно содержит фоторегистратор 10 на базе фотодиода ФД34, оптически сопряженный с выходом лазера 1 и электрически сопряженный с одним из входов измерителя временных интервалов 9 на базе цифровой осциллографа С9-16. Второй вход измерителя временных интервалов электрически сопряжен с выходом фотоприемника 5. На выходе измерителя временных интервалов задержка между началом лазерного импульса, регистрируемого фоторегистратором, и началом импульса светового излучения продуктов лазерной обработки твердой ткани зуба, регистрируемого фотоприемником, преобразуется в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине временной задержки. Выход измерителя временных интервалов электрически сопряжен с индикатором 7.
Таким образом, на основании вышеизложенного заявляемая совокупность признаков в способе и устройстве позволяет решить задачу, а именно снизить опасность нанесения травмы пациенту при лазерной обработке твердых тканей зуба при лечении кариеса и протезировании.
Claims (6)
1. Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, включающий воздействие на ткани зуба лазерным импульсом, отличающийся тем, что регистрируют интенсивность импульса светового излучения продуктов обработки ткани, по пиковому значению которого определяют тип обрабатываемой ткани.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность светового излучения регистрируют в спектральном диапазоне 350 500 нм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с регистрацией интенсивности импульса светового излучения измеряют временную задержку между лазерными световыми импульсами, по величине которой уточняют тип обрабатываемой ткани.
4. Устройство для обработки твердых тканей зуба лазерным излучением, состоящее из последовательно расположенных вдоль оптической оси импульсного лазера, а также средства доставки и фокусировки лазерного излучения, отличающееся тем, что оно содержит фотоприемник, вход которого оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы, и измеритель амплитуды электрических импульсов, вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен с входом устройства индикации, причем фотоприемник установлен так, что направление его максимальной чувствительности составляет с направлением оптической оси на выходе фокусирующей системы угол α, удовлетворяющий условию α > arctg(D/2f), где D световой диаметр выходного окна фокусирующей системы; f ее фокусное расстояние.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вход фотоприемника оптически сопряжен с фокальной плоскостью фокусирующей системы через спектральный фильтр с полосой пропускания 350 500 нм.
6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит фоторегистратор и блок измерения временных интервалов, причем вход фоторегистратора оптически сопряжен с выходом лазера, а выход электрически сопряжен с одним из входов блока измерения временных интервалов, второй вход которого электрически сопряжен с выходом фотоприемника, а выход электрически сопряжен с входом устройства индикации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94040344A RU2089127C1 (ru) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94040344A RU2089127C1 (ru) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94040344A RU94040344A (ru) | 1997-06-10 |
| RU2089127C1 true RU2089127C1 (ru) | 1997-09-10 |
Family
ID=20162218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94040344A RU2089127C1 (ru) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089127C1 (ru) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037363A1 (fr) * | 1998-01-23 | 1999-07-29 | Gregory Borisovitch Altshuler | Procede de traitement de materiaux, notamment de tissus biologiques, par induction lumineuse et dispositif de mise en oeuvre de ce procede |
| US6517532B1 (en) | 1997-05-15 | 2003-02-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| US6605080B1 (en) | 1998-03-27 | 2003-08-12 | The General Hospital Corporation | Method and apparatus for the selective targeting of lipid-rich tissues |
| US6653618B2 (en) | 2000-04-28 | 2003-11-25 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Contact detecting method and apparatus for an optical radiation handpiece |
| US6723090B2 (en) | 2001-07-02 | 2004-04-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Fiber laser device for medical/cosmetic procedures |
| US6878144B2 (en) | 1996-12-02 | 2005-04-12 | Palomar Medical Technologies, Inc. | System for electromagnetic radiation dermatology and head for use therewith |
| US7029469B2 (en) | 1998-12-03 | 2006-04-18 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for laser removal of hair |
| US7044959B2 (en) | 2002-03-12 | 2006-05-16 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for hair growth management |
| US7048731B2 (en) | 1998-01-23 | 2006-05-23 | Laser Abrasive Technologies, Llc | Methods and apparatus for light induced processing of biological tissues and of dental materials |
| US7135033B2 (en) | 2002-05-23 | 2006-11-14 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Phototreatment device for use with coolants and topical substances |
| US7204832B2 (en) | 1996-12-02 | 2007-04-17 | Pálomar Medical Technologies, Inc. | Cooling system for a photo cosmetic device |
| US7274155B2 (en) | 2001-03-01 | 2007-09-25 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Flash lamp drive circuit |
| US7351252B2 (en) | 2002-06-19 | 2008-04-01 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for photothermal treatment of tissue at depth |
| US7540869B2 (en) | 2001-12-27 | 2009-06-02 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for improved vascular related treatment |
| US7935107B2 (en) | 1997-05-15 | 2011-05-03 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Heads for dermatology treatment |
| US8182473B2 (en) | 1999-01-08 | 2012-05-22 | Palomar Medical Technologies | Cooling system for a photocosmetic device |
| US8346347B2 (en) | 2005-09-15 | 2013-01-01 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Skin optical characterization device |
| US9028536B2 (en) | 2006-08-02 | 2015-05-12 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US9780518B2 (en) | 2012-04-18 | 2017-10-03 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US9919168B2 (en) | 2009-07-23 | 2018-03-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method for improvement of cellulite appearance |
| US10245107B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-02 | Cynosure, Inc. | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US10434324B2 (en) | 2005-04-22 | 2019-10-08 | Cynosure, Llc | Methods and systems for laser treatment using non-uniform output beam |
| US10500413B2 (en) | 2002-06-19 | 2019-12-10 | Palomar Medical Technologies, Llc | Method and apparatus for treatment of cutaneous and subcutaneous conditions |
| US11418000B2 (en) | 2018-02-26 | 2022-08-16 | Cynosure, Llc | Q-switched cavity dumped sub-nanosecond laser |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2311399A3 (en) | 2000-12-28 | 2011-08-10 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for therapeutic EMR treatment of the skin |
-
1994
- 1994-11-02 RU RU94040344A patent/RU2089127C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 4521194, кл. A 61 G 5/00, 1987. 2. Авторское свидетельство СССР N 1593669, кл. A 61 C 5/00, 1990. 3. WO, патент, 89/08432, кл. A 61 C 5/00, 1989. WO, патент, 90/01907, кл. A 61 C 5/00, 1990. * |
Cited By (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7431719B2 (en) | 1996-12-02 | 2008-10-07 | Palomar Medical Technologies, Inc. | System for electromagnetic radiation dermatology and head for use therewith |
| US6878144B2 (en) | 1996-12-02 | 2005-04-12 | Palomar Medical Technologies, Inc. | System for electromagnetic radiation dermatology and head for use therewith |
| US8328794B2 (en) | 1996-12-02 | 2012-12-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | System for electromagnetic radiation dermatology and head for use therewith |
| US7204832B2 (en) | 1996-12-02 | 2007-04-17 | Pálomar Medical Technologies, Inc. | Cooling system for a photo cosmetic device |
| US6517532B1 (en) | 1997-05-15 | 2003-02-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| US8109924B2 (en) | 1997-05-15 | 2012-02-07 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Heads for dermatology treatment |
| US8002768B1 (en) | 1997-05-15 | 2011-08-23 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| US7935107B2 (en) | 1997-05-15 | 2011-05-03 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Heads for dermatology treatment |
| US6974451B2 (en) | 1997-05-15 | 2005-12-13 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| US8328796B2 (en) | 1997-05-15 | 2012-12-11 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Light energy delivery head |
| WO1999037363A1 (fr) * | 1998-01-23 | 1999-07-29 | Gregory Borisovitch Altshuler | Procede de traitement de materiaux, notamment de tissus biologiques, par induction lumineuse et dispositif de mise en oeuvre de ce procede |
| US7048731B2 (en) | 1998-01-23 | 2006-05-23 | Laser Abrasive Technologies, Llc | Methods and apparatus for light induced processing of biological tissues and of dental materials |
| US7060061B2 (en) | 1998-03-27 | 2006-06-13 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for the selective targeting of lipid-rich tissues |
| US6605080B1 (en) | 1998-03-27 | 2003-08-12 | The General Hospital Corporation | Method and apparatus for the selective targeting of lipid-rich tissues |
| US7029469B2 (en) | 1998-12-03 | 2006-04-18 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for laser removal of hair |
| US8182473B2 (en) | 1999-01-08 | 2012-05-22 | Palomar Medical Technologies | Cooling system for a photocosmetic device |
| US6653618B2 (en) | 2000-04-28 | 2003-11-25 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Contact detecting method and apparatus for an optical radiation handpiece |
| US7274155B2 (en) | 2001-03-01 | 2007-09-25 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Flash lamp drive circuit |
| US6723090B2 (en) | 2001-07-02 | 2004-04-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Fiber laser device for medical/cosmetic procedures |
| US7540869B2 (en) | 2001-12-27 | 2009-06-02 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for improved vascular related treatment |
| US7044959B2 (en) | 2002-03-12 | 2006-05-16 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for hair growth management |
| US7135033B2 (en) | 2002-05-23 | 2006-11-14 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Phototreatment device for use with coolants and topical substances |
| US10556123B2 (en) | 2002-06-19 | 2020-02-11 | Palomar Medical Technologies, Llc | Method and apparatus for treatment of cutaneous and subcutaneous conditions |
| US7351252B2 (en) | 2002-06-19 | 2008-04-01 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for photothermal treatment of tissue at depth |
| US10500413B2 (en) | 2002-06-19 | 2019-12-10 | Palomar Medical Technologies, Llc | Method and apparatus for treatment of cutaneous and subcutaneous conditions |
| US10434324B2 (en) | 2005-04-22 | 2019-10-08 | Cynosure, Llc | Methods and systems for laser treatment using non-uniform output beam |
| US8346347B2 (en) | 2005-09-15 | 2013-01-01 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Skin optical characterization device |
| US9028536B2 (en) | 2006-08-02 | 2015-05-12 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US11712299B2 (en) | 2006-08-02 | 2023-08-01 | Cynosure, LLC. | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US10966785B2 (en) | 2006-08-02 | 2021-04-06 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US10849687B2 (en) | 2006-08-02 | 2020-12-01 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
| US9919168B2 (en) | 2009-07-23 | 2018-03-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Method for improvement of cellulite appearance |
| US11095087B2 (en) | 2012-04-18 | 2021-08-17 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US10581217B2 (en) | 2012-04-18 | 2020-03-03 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US10305244B2 (en) | 2012-04-18 | 2019-05-28 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US11664637B2 (en) | 2012-04-18 | 2023-05-30 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US9780518B2 (en) | 2012-04-18 | 2017-10-03 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US12068571B2 (en) | 2012-04-18 | 2024-08-20 | Cynosure, Llc | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
| US10765478B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-09-08 | Cynosurce, Llc | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US10285757B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-05-14 | Cynosure, Llc | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US10245107B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-02 | Cynosure, Inc. | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US11446086B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-09-20 | Cynosure, Llc | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US12193734B2 (en) | 2013-03-15 | 2025-01-14 | Cynosure, Llc | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
| US11418000B2 (en) | 2018-02-26 | 2022-08-16 | Cynosure, Llc | Q-switched cavity dumped sub-nanosecond laser |
| US11791603B2 (en) | 2018-02-26 | 2023-10-17 | Cynosure, LLC. | Q-switched cavity dumped sub-nanosecond laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94040344A (ru) | 1997-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2089127C1 (ru) | Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления | |
| RU2089126C1 (ru) | Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления | |
| US6024562A (en) | Device for the recognition of caries, plaque or bacterial infection on teeth | |
| EP0830852B1 (en) | Fiber-optic endodontic apparatus | |
| JP3223469B2 (ja) | 歯における虫歯、歯石、団塊または細菌感染の識別装置 | |
| US5306144A (en) | Device for detecting dental caries | |
| US4515476A (en) | Device for the ocular determination of any discrepancy in the luminescence capacity of the surface of a tooth for the purpose of identifying any caried area on the surface to the tooth | |
| Staninec et al. | In vivo near‐IR imaging of approximal dental decay at 1,310 nm | |
| US20050181333A1 (en) | System and method for detecting dental caries | |
| DE3031249A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum entdecken von karies. | |
| EP1928319A1 (en) | Interproximal tooth defects detection | |
| CA2448936A1 (fr) | Procede et dispositif d'acquisition et de traitement d'images d'une dent | |
| KR20080051129A (ko) | 적외선 광열 복사 측정(피티아르) 및 변조 레이저냉광(엘유엠)을 이용한 치아 내의 결함 진단을 위한 방법및 장치 | |
| EP2043524B1 (en) | Apparatus and method for detecting dental pathologies | |
| Lussi et al. | Influence of the condition of the adjacent tooth surface on fluorescence measurements for the detection of approximal caries | |
| Subhash et al. | Tooth caries detection by curve fitting of laser‐induced fluorescence emission: a comparative evaluation with reflectance spectroscopy | |
| JPS59137037A (ja) | 物体の患部を確認する方法および装置 | |
| Thomas et al. | Investigation of in vitro dental erosion by optical techniques | |
| JP2004159731A (ja) | レーザ歯科治療器およびレーザ治療方法 | |
| RU2102008C1 (ru) | Устройство для диагностики состояния пульпарной камеры зуба (варианты) | |
| RU2154398C2 (ru) | Автоматизированное устройство для диагностики в стоматологии | |
| CA2483259C (en) | System and method for detecting dental caries | |
| US20050175967A1 (en) | Detecting dental apical foramina | |
| CA2621782C (en) | Interproximal tooth defects detection | |
| Nagasawa et al. | New diagnostic method for dental caries applying photothermal reaction on teeth to Nd: YAG Laser irradiation |