Устройство для диагностики состояния пульпарной камеры зуба (варианты)

 

Изобретение относится к стоматологии и может быть использовано для диагностики пульпарной камеры зуба. Технический результат - исключение опасного для здоровья ионизирующего облучения пациента. В двух вариантах устройств использован непрерывный лазерный источник в диапазоне длин волн 400-1300 нм. С помощью анализатора колебаний интенсивности рассеянного в зубе излучения, выполненного в виде фильтра с полосой пропускания 0,1-2 Гц, определяется жизнеспособность пульпы. По превышению амплитуды колебаний интенсивности излучения, рассеянного в диагностируемом зубе, над амплитудой колебаний интенсивности излучения, рассеянного в здоровом зубе, судят о воспалении пульпарной камеры. В другом варианте устройства фотоприемник выполнен в виде ПЗС-матрицы и использован анализатор двумерного изображения. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к стоматологии и может быть использовано для диагностики.

Известно устройство для диагностики пульпарной камеры зуба, состоящее из источника рентгеновского излучения, располагающегося перед поверхностью зуба, и рентгеновской пленки, помещаемой с противоположной стороны зуба (Физика визуализации изображений в медицине, т. 1./ Под ред. С. Уебба. М. Мир, 1991, с. 100-102). Основные недостатки такой диагностики заключаются во вредном воздействии на организм человека ионизирующего излучения и необходимости затраты времени для обработки изображения на рентгеновской пленке.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство для диагностических целей, включающее источник лазерного излучения, оптически соединенный с объектом исследования, и блок регистрации, состоящий из фотоприемника, вход которого оптически связан с поверхностью объекта, а выход подключен к анализатору интенсивности излучения, рассеянного объектом (Г.Г.Левин, Г.Н.Вишняков. Оптическая томография. М. Радио и связь, 1989). Основным недостатком этого класса устройств является отсутствие в нем учета специфики излучения, рассеянного биологической тканью.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройств, позволяющих исключить при диагностике состояния пульпарной камеры зуба опасное для здоровья человека излучение.

Указанная задача решается при осуществлении изобретения за счет достижения технического результата, заключающегося в регистрации низкочастотных колебаний интенсивности излучения непрерывного лазера, рассеянного в зубе человека.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для диагностики состояния пульпарной камеры зуба, содержащем лазерный источник излучения, оптически соединенный со средством доставки этого излучения к поверхности зуба, а также фотоприемник, вход которого оптически связан с поверхностью зуба, а выход с входом анализатора колебаний интенсивности, анализатор колебаний выполнен в виде низкочастотного фильтра с полосой пропускания 0,1-2 Гц, вход которого является входом анализатора, а выход подключен к первым входам двух компараторов, вторые входы которых являются шинами соответствующих опорных напряжений, а выходы выходом анализатора, при этом в качестве лазерного источника излучения использован непрерывный лазер с длиной волы 400 1300 нм.

Средство доставки излучения лазера к зубу может быть выполнено как в виде световода, так и в виде фокусирующей линзы.

В качестве фотоприемника может использоваться как одиночный фотодиод, так и ПЗС-матрица. В последнем случае оптическая связь с поверхностью зуба осуществляется посредством объектива.

При выполнении фотоприемника в виде ПЗС- матрицы анализатор колебаний интенсивности выполнен в виде анализатора двумерного изображения.

Как известно, лазерное устройство из-за когерентности обладает спекл-структурой. Многочисленные эксперименты показали, что спекл-картина поля лазерного излучения, наблюдаемого после отражения от живой биологической ткани или после ее прохождения, носит переменный во времени характер. Неживые объекты дают постоянное во времени распределение интенсивности свечения. Причем, как показали исследования, проведенные авторами, колебания интенсивности, связанные с наличием живой биоткани, происходят с частотой в диапазоне 0,1-2 Гц. Кроме того, авторами экспериментально установлено, что при воспаленной пульпе амплитуда колебаний интенсивности излучения, рассеянного в зубе, превосходит амплитуду этих колебаний при здоровой пульпе.

Таким образом, введение в устройство для диагностики состояния пульпарной камеры зуба анализатора колебаний интенсивности рассеянного в зубе излучения непрерывного лазера с функциями низкочастотной фильтрации в полосе пропускания 0,1-2 Гц и селекции амплитуды этих колебаний дает возможность определять состояние пульпарной камеры, а использование при этом излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона 400-1300 нм, для которого твердые ткани зуба являются прозрачными и которое благотворно влияет на организм человека, полностью исключает вредное воздействие на пациента.

По сведениям авторов, совокупность изложенных в формуле изобретения признаков является новой, а само техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлены колебания интенсивности рассеянного в зубе излучения непрерывного лазера в точке боковой поверхности депульпированного зуба (кривая 1) и колебания интенсивности этого излучения в такой же точке поверхности зуба со здоровой пульпарной камерой (кривая 2); на фиг. 2 представлен спектр мощности кривой 2 фиг. 1; фиг. 3 иллюстрирует распределение мощности одной из частот колебаний интенсивности рассеянного в зубе излучения по координате, перпендикулярной оси корневого канала; на фиг. 4 показана блок-схема устройства для диагностики пульпарной камеры зуба; на фиг. 5-7 - разновидности схем этого устройства.

Линейное распределение мощности частоты колебаний интенсивности рассеянного в здоровом зубе излучения равной 0,1 Гц по координате, перпендикулярной оси корневого канала, показано на кривой 1 (фиг. 3). Кривые 2 и 3 (фиг. 3) результат усреднения кривой 1 по максимальным и минимальным значениям амплитуды мощности указанной частоты. Видно, что колебания рассеянного в зубе излучения в точках, являющихся проекцией пульпы вдоль кривых, совпадающих с направлениями дентинных канальцев на поверхность зуба, с указанной частотой, наиболее существенны.

При диагностике состояния пульпарной камеры зуба необходимо учитывать близость десны, т.к. даже при безжизненной пульпе спекл-картина рассеянного в зубе излучения непрерывного лазера вблизи десны не постоянна. Из-за этого необходимо облучать точку жевательной поверхности зуба, а регистрировать амплитуду интенсивности рассеянного в зубе излучения не ниже середины высоты зуба (расстояния от десны до жевательной поверхности). Причем регистрация амплитуды колебаний интенсивности может происходить как с одной точки поверхности зуба одиночным фотоприемником, так и с участка поверхности с помощью многоэлементного фотоприемника.

Устройство (фиг. 4) состоит из непрерывного лазера 1, средства доставки 2 лазерного излучения к жевательной поверхности зуба, фотоприемника 3, оптически связанного с поверхностью зуба через средство сопряжения 4, а электрический выход фотоприемника 3 соединен с входом анализатора 5.

На фиг. 5 изображена схема устройства, в котором средство доставки 2 излучения лазера к жевательной поверхности зуба выполнено в виде световода 6, соединенного с лазером посредством элемента сопряжения 7. В случае одиночного фотоприемника оптическое соединение точки поверхности зуба и оптического входа фотоприемника выполнено в виде оптического волокна 8.

Фотоприемник 3 выполнен в виде фотодиода 9 (фиг. 6). При этом анализатор 5 выполнен в виде низкочастотного фильтра 10, вход которого соединен с электрическим выходом фотодиода 9, и двух компараторов 11 и 12. Выход фильтра 10 соединен с первыми входами компараторов 11 и 12. На вторые входы компараторов 11 и 12 поданы опорные напряжения из следующих соображений: порог компаратора 11 соответствует минимальной амплитуде колебаний интенсивности излучения, рассеянного в здоровых зубах пациента, а порог компаратора 12 - максимальной амплитуде таких колебаний (порог срабатывания компаратора 12 больше порога срабатывания компаратора 11). В качестве средства доставки излучения лазера к жевательной поверхности зуба может использоваться фокусирующая линза 13.

Оптическое сопряжение поверхности зуба и фотоприемника 4 может происходить и посредством объектива 14 (фиг. 7). Фотоприемником в этом случае является многоэлементная фотоприемная матрица 15 (ПЗС-матрица), а в качестве анализатора колебаний интенсивности 5 используется анализатор двумерного изображения 16, в котором регистрируется характер изменения распределения интенсивности свечения на поверхности зуба.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом диагностики состояния пульпарной камеры зуба с подозрением на ее патологические изменения через средство доставки 2 облучают область жевательной поверхности нескольких заведомо здоровых зубов пациента излучением непрерывного лазера 1 в диапазоне длин волн 400-1300 нм. Амплитуду колебаний интенсивности рассеянного в каждом из этих зубов излучения регистрируют фотоприемником 3, оптический вход которого сопряжен с поверхностью зуба посредством средства сопряжения 4. По минимальному значению амплитуд колебаний электрического сигнала на выходе фотоприемника 3, прошедших низкочастотный фильтр 10 с диапазоном частот пропускания 0,1-2 Гц, соответствующих колебаниям интенсивности излучения, рассеянного в каждом из выбранных здоровых зубов, выставляют порог срабатывания компаратора 11, по максимальному значению амплитуды таких колебаний порог срабатывания компаратора 12. После этого излучение непрерывного лазера 1 через средство доставки 2 направляется на область жевательной поверхности диагностируемого зуба пациента. Регистрируется значение амплитуды колебаний интенсивности свечения поверхности этого зуба. В результате, если поступление выходного сигнала происходит только на выход компаратора 11, то пульпарную камеру этого зуба принимают за здоровую. В случае поступления выходных сигналов на выходы обоих компараторов 11 и 12 пульпарную камеру принимают за воспаленную (пульпит).

В случае же отсутствия выходных сигналов на выходах обоих компараторов 11 и 12 зуб является депульпированным или его пульпа девитализирована (нежизнеспособна).

Пример конкретной реализации заявляемого устройства (фиг. 5, 6) состоит в следующем.

В качестве непрерывного лазера 1 используется лазер ЛГ-01 мощностью 1 мВт, световода 6 оптическое волокно КП-200, в качестве фотодиода ФД-256, в качестве низкочастотного фильтра 10 радиоспектральный фильтр Баттерворда с полосой пропускания 0,1-2 Гц, а в качестве компараторов 11 и 12 LM-III.

Формула изобретения

1. Устройство для диагностики состояния пульпарной камеры зуба, содержащее оптически соединенные лазерный источник излучения и средства доставки излучения к жевательной поверхности зуба, а также фотоприемник, вход которого оптически связан с поверхностью зуба, а выход с входом анализатора колебаний интенсивности, отличающееся тем, что анализатор колебаний выполнен в виде низкочастотного фильтра с полосой пропускания 0,1 2,0 Гц, вход которого является входом анализатора, а выход подключен к первым входам двух компараторов, вторые входы которых являются шинами соответствующих напряжений, а выходы выходом анализатора, при этом в качестве лазерного источника излучения использован непрерывный лазер с длиной волны 400 1300 нм.

2. Устройство для диагностики состояния пульпарной камеры зуба, содержащее оптически соединенные лазерный источник излучения и средства доставки излучения к жевательной поверхности зуба, а также фотоприемник, вход которого оптически связан с поверхностью зуба, а выход с входом анализатора колебаний интенсивности, отличающееся тем, что фотоприемник выполнен в виде ПЗС-матрицы, оптическая связь которой с поверхностью зуба осуществлена через объектив, а анализатор колебаний интенсивности выполнен в виде анализатора двумерного изображения, при этом в качестве лазерного источника использован непрерывный лазер с длиной волны 400 1300 нм.

РИСУНКИ

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