Способ определения подвижности зуба и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к стоматологии, может быть использовано для диагностики опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат, и представляет собой способ определения подвижности зуба и устройство для его реализации. Способ заключается в приложении к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания. Измерение амплитуды смещения зуба производят выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90^o. По величине этих составляющих судят об упругой и вязкой характеристиках. Устройство содержит корпус с подвижным зондом, блок задания нагрузки в виде генератора и магнитопровода, блок регистрации перемещения в виде датчика перемещения, усилителя, детектора и вольтметра. В магнитопроводе размещена проволочная рамка, связанная с генератором, В блок регистрации перемещения введены датчик положения зонда, синхронный фильтр, инвертирующий блок, элемент И, блоки выборки-хранения, таймер, индикаторы положения зонда и окончания измерений, вторые детектор и вольтметр. 2 с.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области медицины, преимущественно к стоматологии, и может быть использовано для диагностики состояния тканей опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат.

Известны различные методы определения подвижности зуба и устройства, которые позволяют определить состояние тканей, окружающих зуб.

Например, известен способ определения подвижности зуба путем приложения к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания и измерения амплитуды смещения зуба. Патент Германии N 4003947.

В этом способе определения подвижности зуба непосредственно измеряют амплитуду смещения зуба при приложении переменной силы и датчиком перемещений регистрируют показания амплитуды, соответствующей вязкоупругим характеристикам опорно-удерживающего аппарата зуба.

Устройство для реализации этого способа, содержит корпус с подвижным зондом, который связан с приводом возвратно-поступательного перемещения, и аппаратуру для измерения амплитуды колебаний зуба.

Известен также способ определения подвижности зуба путем приложения к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебаний, и измерения амплитуды смещения зуба. Авторское свидетельство СССР N 1212421, A 61 C 19/045, опубл. 23.02.86.

Известно также устройство для определения подвижности зуба, содержащее корпус с подвижным зондом внутри него, блок задания нагрузки, выполненный в виде генератора переменного тока со стабилизированной амплитудой и частотой и магнитопровода, расположенного внутри корпуса, и блок регистрации перемещения, выполненный в виде датчика перемещения, закрепленного на подвижном зонде и выход которого соединен с входом усилителя, и первых детектора и вольтметра. Авторское свидетельство СССР N 1212421, A 61 C 19/045, опубл. 23.02.86.

Известные способы и устройства предназначены для измерения только общих вязкоупругих характеристики тканей опорно-удерживающего аппарата зуба, определяемых по величине подвижности зуба. Величина подвижности зуба не всегда реально отражает патологические изменения, происходящие в опорно-удерживающем аппарате зуба при различных заболеваниях.

В основу настоящего изобретения положена задача получения дополнительной информации об изменениях опорно-удерживающего аппарата зуба для улучшения диагностирования заболеваний.

Технический результат, который достигают при реализации способа, - улучшение достоверности о состоянии опорно-удерживающего аппарата зуба.

Технический результат, который достигают при реализации устройства, - повышение точности определения подвижности зуба.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения подвижности зуба путем приложения к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания, и измерения амплитуды смещения зуба, согласно изобретению, возвратно-поступательные колебания осуществляют с постоянной амплитудой и частотой, ниже частоты собственных колебаний зуба, а измерение амплитуды смещения зуба производят выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90^o, по величине которых судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для определения подвижности зуба, содержащем корпус с подвижным зондом внутри него, блок задания нагрузки, выполненный в виде генератора переменного тока со стабилизированной амплитудой и частотой, и магнитопровода, расположенного внутри корпуса, и блок регистрации перемещения, выполненный в виде датчика перемещения, закрепленного на подвижном зонде и выход которого соединен с входом усилителя, и первых детектора и вольтметра, согласно изобретению магнитопровод выполнен с возможностью создания однородного магнитного поля, в котором размещена проволочная рамка, концы которой соединены с первым выходом генератора, в блок регистрации перемещения введены датчик положения зонда, установленный в корпусе, синхронный фильтр, инвертирующий блок, элемент И, первый и второй блоки выборки-хранения, таймер, индикатор положения зонда, индикатор окончания измерений, вторые детектор и вольтметр, при этом выход усилителя соединен с информационным входом синхронного фильтра, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом генератора, а его выход соединен с информационными входами первого и второго детекторов, опорные входы которых соединены с третьим и четвертым выходами генератора, выход датчика положения зонда соединен с входом инвертирующего блока, первый информационный выход которого соединен с первым информационным входом элемента И и с информационным входом таймера, а второй его информационный выход соединен с входом индикатора положения зонда, пятый выход генератора соединен с управляющим входом таймера, информационный выход которого соединен с вторым информационным входом элемента И, а его выход конца измерений, соответственно, соединен с входом индикатора окончания измерений, выход элемента И соединен с управляющими входами первого и второго блоков выборки-хранения, информационные входы которых соединены с выходами первого и второго детекторов, соответственно, а выходы первого и второго блоков выборки-хранения соединены с входами первого и второго вольтметров, соответственно.

Измерение упругой и вязкой составляющих подвижности позволяет получить новую информацию о структурных изменениях опорно-удерживающего аппарата зуба, диагностировать и дифференцировать заболевания тканей пародонта, а также использовать их для выявления динамики патологических и реппаративных процессов и, как средство контроля качества ортопедического, хирургического и терапевтического лечения.

Указанные преимущества, а также особенности изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения приведенных ниже лучших вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 изображает сагитальное сечение зубо-челюстного сегмента в норме.

Фиг. 2 векторную диаграмму упругой и вязкой составляющих амплитуды подвижности зуба, соответствующую состоянию опорно-удерживающего аппарата зуба на фиг.1.

Фиг. 3 сагитальное сечение зубо-челюстного сегмента при атрофии костной ткани на 1/2 длины корня зуба.

Фиг. 4 векторную диаграмму упругой и вязкой составляющих амплитуды подвижности зуба, соответствующую состоянию опорно-удерживающего аппарата зуба на фиг.3.

Фиг. 5 сагитальное сечение зубо-челюстного сегмента при атрофии костной ткани на 3/4 длины корня зуба, Фиг. 6 векторную диаграмму упругой и вязкой составляющих амплитуды подвижности зуба, соответствующую состоянию опорно-удерживающего аппарата зуба на фиг.5.

Фиг.7 устройство для определения подвижности зуба.

Способ определения подвижности зуба заключается в приложении к зубу 1 переменной силы 2, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания, как показано на фиг. 1, 3, 5, и измерении амплитуды 3 смещения зуба 1, как показано на фиг. 2, 4, 6.

Согласно изобретению к зубу 1 прикладывают возвратно-поступательные колебания с постоянной амплитудой и частотой, ниже частоты собственных колебаний зуба 1, а измерение амплитуды 3 колебаний зуба 1 производят выделением двух ее составляющих, одной составляющей 4 амплитуды 3, синфазной переменной силе 2, другой составляющей 5 амплитуды 3, сдвинутой по фазе относительно переменной силы 2 на 90^o. По величине составляющих 4 и 5 судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба.

На фиг. 1, 3, 5 также изображены костная ткань 6, периодонтальная связь 7, десна 8, соединительная ткань 9. На фиг. 2, 4, 6 показана фаза ϕ, соответствующая фазе смещения амплитуды 3 снимаемого сигнала к амплитуде приложенной переменной силы 2.

Как видно из фиг.1, костная ткань 6 в физиологической норме охватывает весь корень зуба 1 и периодонтальная связка 7 занимает всю поверхность корня зуба 1.

Векторная диаграмма, соответствующая состоянию опорно-удерживающего аппарата зуба 1, показанного на фиг.1, имеет приблизительно равные составляющие 4 и 5 амплитуды 3 подвижности зуба 1.

При атрофии костной ткани 6 на 1/2 длины корня зуба 1 уменьшается, соответственно, и площадь периодонтальной связки 7. Место периодонтальной связки 7 выполняется соединительной тканью 9, рыхлой, как показано на фиг.3.

Соответственно структурному изменению опорно-удерживающего аппарата зуба 1 изменяются составляющие 4 и 5 амплитуды 3. Замещение периодонтальной связки 7 соединительной тканью 9 ведет к увеличению внутреннего трения биомеханической системы "зуб периодонтальная связка костная ткань". При этом упругая составляющая 4 амплитуды 3 подвижности практически не изменяется, а вязкая составляющая 5 амплитуды 3 подвижности увеличивается, как показано на фиг.4.

Увеличение вязкой составляющей 5 амплитуды 3 позволяет судить о степени атрофии костной ткани 6 и дегенеративных изменениях периодонтальной связки 7. Как показано на фиг. 5, 6 дальнейшая атрофия костной ткани 6 сопровождается увеличением составляющей 5 амплитуды 3 подвижности зуба 1. По измерении же непосредственно величины амплитуды 3, как это описано в известных ранее способах, не представляется возможным без специальных методов исследования, например, рентгенографии, определить степень атрофии костной ткани 6.

Как видно из векторных диаграмм фиг. 2, 4, 6 аналогичный результат можно получить измерением непосредственно амплитуды 3 и фазы v, однако измерение упругой и вязкой составляющих 4, 5 амплитуды 3 позволяет повысить точность при малых значениях фазы v и упростить устройство.

Применение в способе возвратно-поступательных гармонических колебаний с постоянной амплитудой и частотой, ниже частоты собственных колебаний зуба 1, позволяет осуществить измерения в квазистатическом режиме для повышения точности и устранения влияния массы исследуемого зуба 1 на показания устройства.

Устройство для определения подвижности зуба (фиг.7) содержит корпус 10 с подвижным зондом 11 внутри него, блок 12 задания нагрузки, выполненный в виде генератора 13 переменного тока со стабилизированной амплитудой и частотой и магнитопровода 14, расположенного внутри корпуса 10, и блок 15 регистрации перемещения, выполненный в виде датчика 16 перемещения, закрепленного на подвижном зонде 11 и выход которого соединен с входом усилителя 17, и первых детектора 18 и вольтметра 19. Магнитопровод 14 выполнен с возможностью создания однородного магнитного поля, в котором размещена проволочная рамка 20, концы которой соединены с первым выходом генератора 13. В блок 15 регистрации перемещения введены датчик 21 положения зонда, установленный в корпусе 10, синхронный фильтр 22, инвертирующий блок 23, элемент И 24, первый и второй блоки 25, 26 выборки-хранения, таймер 27, индикатор 28 положения зонда, индикатор 29 окончания измерений, вторые детектор 30 и вольтметр 31. Выход усилителя 17 соединен с информационным входом синхронного фильтра 22, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом генератора 13, а его выход соединен с информационными входами первого 18 и второго 30 детекторов, опорные входы которых соединены с третьим и четвертым выходами генератора 13. Выход датчика 21 положения зонда соединен с входом инвертирующего блока 23, первый информационный выход которого соединен с первым информационным входом элемента И 24 и с информационным входом таймера 27, а второй его информационный выход соединен с входом индикатора 28 положения зонда. Пятый выход генератора 13 соединен с управляющим входом таймера 27, информационный выход которого соединен с вторым информационным входом элемента И 24, а его выход конца измерений, соответственно, соединен с входом индикатора 29 окончания измерений. Выход элемента И 24 соединен с управляющими входами первого и второго блоков 25, 26 выборки-хранения, информационные входы которых соединены с выходами первого 18 и второго 30 детекторов, соответственно. Выходы первого и второго блоков 25, 26 выборки-хранения соединены с входами первого 19 и второго 31 вольтметров, соответственно.

На фиг.7 также показаны: пружины 32 подвески зонда 11; контакт 33 датчика 21 положения зонда 11, закрепленный на нем; контакты 34 и 35 датчика 21 положения зонда 11, закрепленных на корпусе 10; постоянный магнит 36, закрепленный на корпусе 10.

Устройство для определения подвижности зуба работает следующим образом: легким надавливанием рукой на корпус 10 до появления сигнала на индикаторе 28 зонд 11 прижимается к зубу 1 и устанавливается в рабочее положение. При этом генератор 13 формирует переменный электрический ток с постоянной амплитудой и частотой, заведомо более низкой, чем частота собственных колебаний зуба 1. Ток с генератора 13 поступает на проволочную рамку 20, помещенную в зазоре между постоянным магнитом 36 и магнитопроводом 14, при этом на рамку 20 действует сила, имеющая постоянную амплитуду и частоту. Эта сила передается зондом 11 на зуб 1. При этом зуб 1 начинает раскачиваться с определенной амплитудой и частотой. При помощи датчика 16 перемещения зонда 11 формируется электрический сигнал с амплитудой, пропорциональной амплитуде механических колебаний зонда 11, который поступает на вход усилителя 17.

Сигнал с выхода усилителя 17 поступает на вход синхронного фильтра 22, который выполнен в виде резистора, один конец которого является входом синхронного фильтра 22. К другому концу резистора, являющемуся выходом синхронного фильтра 22, посредством аналоговых ключей поочередно подключаются конденсаторы, которые соединены с общей шиной, причем постоянная времени цепочки много больше периода входной частоты. В результате многократного повторения процесса заряда конденсаторов происходит перераспределение зарядов на конденсаторе и синхронный фильтр 22 начинает пропускать сигнал, который имеет постоянный фазовый сдвиг относительно генераторного сигнала. Выход синхронного фильтра 22 соединяется с входами двух синхронных детекторов 18 и 30, на которые в качестве опорной частоты поступает сигнал с генератора 13, причем на синхронный детектор 30 поступает сигнал, сдвинутый по фазе на 90^o. В результате этого один синхронный детектор 18 выделяет амплитуду колебаний синфазных переменной силе 2, прикладываемой к зоне 11, а второй синхронный детектор 30 выделяет амплитуду колебаний, сдвинутых по фазе относительно той же силы на 90^o.

Напряжение с выходов синхронных детекторов 18 и 30 поступает на информационные входы блоков 25, 26 выборки-хранения, выходы которых соединены с двумя вольтметрами 19 и 31. Управление блоками выборки-хранения 25 и 26 осуществляется элементом И 24, один информационный вход которого соединен с инвертирующим блоком 23, а другой информационный вход соединен с выходом таймера 27, вход инвертирующего блока 23 соединен с датчиком 21 положения зонда 11. При установке зонда 11 в рабочее положение пружины 32 деформируются и зонд 11 перемещается относительно корпуса 10. Контакты 33, 34 и 35 в концевом выключателе датчика 21 положения зонда 11 размыкаются и на выходе инвертирующего блока 23 формируется сигнал высокого уровня.

Этот сигнал поступает на индикатор 29 окончания измерения, таймер 27 и элемент И 24, управляющий блоками 25 и 26 выборки-хранения. На второй информационный вход элемента И 24 поступает сигнал с входа таймера 27. Во время измерения зонд 11 поддерживается рукой в рабочем положении.

При этом на два информационных входа элемента И 24 поступает сигнал высокого уровня и блоки 25, 26 выборки-хранения переводятся в режим выборки. По истечении определенного времени таймер 27 формирует сигнал низкого уровня, который поступает на индикатор 29 окончания измерения и на элемент И 24, при этом элемент И 24 переводит блоки 25, 26 выборки -хранения в режим хранения. Результаты измерений в виде электрического напряжения запоминаются в блоках 25, 26 выборки-хранения выводятся на вольтметры 19 и 31.

В данном техническом решении масса и жесткость закрепления корпуса 10 не влияют на результаты измерений, поскольку проволочная рамка 20 помещена в однородное магнитное поле.

Выполнение устройства в соответствии с изложенным позволяет с высокой точностью определить изменение вязкой составляющей 5 амплитуды 3 смещения зуба 1 и упругой составляющей 4 и, таким образом, определять степень атрофии костной ткани 6 и наличие патологических процессов в опорно-удерживающем аппарате зуба 1.

Наиболее успешно заявляемый способ и устройство для определения подвижности зуба могут быть использованы в стоматологии для оперативной диагностики состояния опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат. 2

Формула изобретения

1. Способ определения подвижности зуба путем приложения к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания, и измерения амплитуды смещения зуба, отличающийся тем, что возвратно-поступательные колебания осуществляют с постоянной амплитудой и частотой, ниже частоты собственных колебаний зуба, а измерение амплитуды смещения зуба производят выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов, по величине которых судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба.

2. Устройство для определения подвижности зуба, содержащее корпус с подвижным зондом внутри него, блок задания нагрузки, выполненный в виде генератора переменного тока со стабилизированной амплитудой и частотой и магнитопровода, расположенного внутри корпуса, и блок регистрации перемещения, выполненный в виде датчика перемещения, закрепленного на подвижном зонде и выход которого соединен с входом усилителя, и первых детектора и вольтметра, отличающееся тем, что магнитопровод выполнен с возможностью создания однородного магнитного поля, в котором размещена проволочная рамка, концы которой соединены с первым выходом генератора переменного тока, а в блок регистрации перемещения введены датчик положения зонда, установленный в корпусе, синхронный фильтр, инвертирующий блок, элемент И, первый и второй блоки выборки-хранения, таймер, индикатор положения зонда, индикатор окончания измерений, вторые детектор и вольтметр, при этом выход усилителя соединен с информационным входом синхронного фильтра, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом генератора переменного тока, а его выход соединен с информационными входами первого и второго детекторов, опорные входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым выходами генератора переменного тока, выход датчика положения зонда соединен с входом инвертирующего блока, первый информационный выход которого соединен с первым входом элемента И и с информационным входом таймера, а второй его информационный выход соединен с входом индикатора положения зонда, пятый выход генератора переменного тока соединен с управляющим входом таймера, информационный выход которого соединен с вторым входом элемента И, а его выход конца измерений соответственно соединен с входом индикатора окончания измерений, выход элемента И соединен с управляющими входами первого и второго блоков выборки-хранения, информационные входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго детекторов, а выходы первого и второго блоков выборки-хранения соединены с входами первого и второго вольтметров соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7